锻造对齿轮热处理变形的影响

浅谈锻造对金属组织和性能的影响作者：张月莲来源：《新课程·教育学术》2010年第02期摘要:结合教学实践活动,本文就锻造生产过程中,拔长、镦粗、热变形加工、冷却和热处理几个方面对锻件机械性能产生的影响进行粗浅的探讨,从而提高锻造生产的合格率。

关键词:锻件机械性能影响在锻造生产中,除了必须保证锻件所要求的形状和尺寸外,还必须满足零件在使用过程中所提出的性能要求,其中主要包括:强度指标、塑性指标、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧度和抗应力腐蚀性能等。

本文对不同情况下锻造对锻件机械性能的影响情况,针对教学实践中的情况,做如下探讨。

一、拔长对锻件机械性能的影响多次试验证明:钢锭锻比的大小对金属的强度指标影响不明显,对钢的塑性指标和冲击韧性值影响显著,特别对钢锭的轴心区域影响更大。

如钢锭的质量好(结构致密、组织均匀),锻件具有高的机械性能,所需锻比可减小。

相反钢锭的质量差(即钢锭的密实性小,结构不均匀),锻件的机械性能差,为改善铸造组织,提高机械性能,锻比要增大。

二、镦粗对锻件机械性能的影响镦粗对金属质量的影响与拔长相比没有原则上的区别。

但由于应力—变形状态的不同,尤其是金属流向的不同,促使镦粗对金属宏观组织和机械性能的影响与拔长相比不同,随着镦粗比的增加,顺着纤维流向金属的塑性指标和冲击韧性提高,而垂直于纤维流向的该值下降。

另外在镦粗体中难变形区金属的机械性能要低于强烈变形区金属的机械性能。

三、热变形加工对锻件机械性能的影响锻造用的原材料是铸锭,铸造组织的缺陷主要是:内部晶粒粗大且不均匀,组织疏松并有气泡、缩孔和微裂,化学成分偏析及非金属杂质分布不均匀等。

热变形加工能大大地改善铸造组织,使粗大柱状晶粒经塑性变形和再结晶后变成新的等轴细晶粒组织;疏松、空隙、微裂等缺陷在三向压应力状态下得到了压实或焊合;高熔点化合物被打碎并顺着金属变形方向呈碎粒状或链状分布,晶间低熔点杂质沿变形方向呈带状分布。

其结果使金属的塑性增加,机械性能得到提高。

齿轮渗碳淬火热处理变形原因与改进技术摘要】齿轮是常见的机械零部件，其啮合传动力学在汽车、轮船等机械产品中广泛应用。

齿轮的重要作用不言而喻，但在齿轮的具体使用当中会存在齿轮失效的现象，此种现象的出现大部分是由于齿轮长期使用后磨损、折断所导致的。

齿轮的生产主要以渗碳淬火热处理的加工方式进行批量生产，但此种生产方式容易导致齿轮变形，不利于齿轮的批量成产与成本投入。

为保障齿轮的生产质量文章对齿轮渗碳淬火热处理技术进行分析，找寻齿轮变形原因并提出相关的改进措施，以供行业参考。

【关键词】渗碳淬火热处理齿轮渗碳淬火是当下齿轮生产中的重要工艺流程，渗碳淬火能够使齿轮的耐磨性能更加稳定。

渗碳淬火属于热处理技术，其具体工作开展分为多种形式，但渗碳淬火过程较为复杂，导致齿轮在淬火后容易发生变形。

齿轮变形属于齿轮制作过程中的常见问题，极大的影响了齿轮的使用质量，齿轮在机械中应用广泛，如何提高齿轮质量，改进工作技术成为当下技术研究的重点。

一、齿轮及渗碳淬火热处理工艺分析1.1齿轮结构从大部分的齿轮结构来讲，齿轮的整体结构呈现对称性，其制作材料主要包含调质钢、渗碳钢、合金钢等多种材料，制作完成的齿轮中间多为空心、内外径较大、齿轮壁较薄，渗碳淬火需要进行高温加热，以此齿轮容易发生变形现象。

1.2渗碳淬火热处理工艺齿轮的渗碳淬火热处理工艺较为复杂，包含直接淬火低温回火、预冷直接淬火低温回火、一次加热淬火低温回火、渗碳后感应加热淬火低温回火等多种工艺。

以20CrMnTi齿轮为例，首先要将齿轮要放置在炉温为920℃的渗碳淬火炉中进行长达3小时的渗碳处理，其次将渗碳炉的温度调至860℃，在保持50分钟的恒温状态后进行淬火出炉。

最后，使用淬火液处理，进行2小时的低温回火，在低温回火的过程中回火炉的温度应当保持在160℃。

在进行渗碳淬火热处理时，要注意四只齿轮在全过程当中要保持平放状态。

1.3齿轮渗碳淬火热处理后导致变形的因素在齿轮进行渗碳淬火热处理前后分别对齿轮的直径、公法线进行测量，发现在经过热工艺处理后，齿轮的内外直径与公法线均发生了变化。

齿轮渗碳淬火变形原因及控制措施研究摘要：齿轮零件在前期加工期间若是遭受到热处理变形作用，将会导致其获取的精度遭受到严重的影响，一旦出现变形即使是使用校直及磨齿等先进的修形技术也难以达到恢复的效果。

尤其是齿轮在遭受到渗碳淬火之后会出现变形情况，具有较大的变形量，该种变形无法通过控制来实现，并且变形过大，也会增加磨削成本及磨削量，对齿轮制造精度会造成极大的影响，承载能力显著降低，寿命也会随之而下降。

本文着重分析齿轮渗碳淬火变形原因，并提出合理化的变形控制措施。

关键词：齿轮渗碳淬火；变形原因；控制措施前言：在制造硬齿面汽车齿轮期间，目前所使用的主流工艺是渗碳淬火，但是在使用之后不得不面对的问题便是出现变形情况，会对齿轮的加工质量造成极大的影响。

有相关的研究报告显示，之所以会导致碳淬火齿轮出现变形，与锻造质量、原材料质量、齿轮的结构设计、毛坯预备热处理有直接关系，并且以上几种因素之间彼此也会出现相互影响的情况，进而增加了上述因素的控制难度。

现如今，在汽车齿轮制造中控制变形量已经成为一项需要解决的重难点问题。

一、齿轮渗碳淬火变形原因（一）渗碳件变形原因渗碳低碳钢，经过对原始相结构进行分析可知，由少量珠光体组织及铁素体共同来构成，经过对整个体积的占比情况进行了解可知，铁素体量的占比高达80%，当加温到AC1以上温度之后，珠光体会向奥氏体进行转变。

当温度为900℃时，铁素体会向奥氏体进行转变。

当渗碳的温度为920℃-940℃时，零件表面的奥氏体区碳浓度的升高度为0.6%-1.2%，碳浓度比较高的奥氏体区碳浓度会增加至0.6%-1.2%，当奥氏体的温度冷却到600-650℃时，会向索氏体及珠光体进行转变[1]。

当低碳奥氏体处于心部区时，若是在900℃的高温下会将其转变为铁素体，当冷却到550℃时，会全部转变完成。

比容增大的过程是心部奥氏体向铁素体进行转变的过程，而通过对表层奥氏体冷却情况进行探究可知，可将热缩量增加变化的整个过程呈现出来，在冷却期间，在生成心部铁素体时，会遭受到表层高碳奥氏体区的压力影响[2]。

农机齿轮内花键热处理变形与控制作者：洪新阳徐斌来源：《科技创新与应用》2018年第11期摘要：文章针对农业机械使用的渐开线内花键齿轮，在热处理渗碳淬火中内花键易产生轴向锥度、M值超差、塞规不过等现象，对本公司生产的内花键齿轮进行原材料、锻造正火、拉花键、热处理的各环节多次试验，然后通过数据分析、归纳总结、工艺改进，对齿轮内花键变形的产生原因进行分析，并采取工艺措施进行控制，从而提升产品质量。

关键词：内花键；渗碳淬火；锥度中图分类号：TG162.73 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）11-0090-03Abstract： In this paper， for involute internal spline gears used in agricultural machinery， the internal splines easily produce such phenomena as axial taper， M value excess difference and plug gauge in heat treatment of carburizing and quenching. The internal spline gear produced by our company has been tested for many times in raw materials， forging normalizing， drawing spline and heat treatment. Then， through data analysis， induction and process improvement， the causes of distortion of inner spline in gear are analyzed. And take the process measures to control， so as to improve the quality of products.Keywords： internal spline； carburizing and quenching； taper1 内花键齿轮技术参数与加工工艺1.1 内花键齿轮的技术参数及结构齿轮内花键参数：模数：m=1.25、齿数：z=30、压力角：α=20°、大径：D=40、大径：d=37.5、量棒直径：dp=2.61、跨棒距直径：M=34.657-34.753、材料：20CrMnTi、热处理：渗碳淬火S0.7～C59。

热处理装炉方式对行星齿轮变形的影响摘要：风电发电机组因其严苛的服役环境和高的可靠性要求，对齿轮箱寿命提出了较高的要求，齿轮、行星齿轮、高速齿轮轴等关键零部件，必须要有较高的耐磨性、接触疲劳强度、弯曲疲劳强度、冲击韧度及高的尺寸精度。

为了获得优良的综合性能，这类零件材料一般选用18CrNiMo7-6钢，热处理方式为渗碳淬火。

但是该钢作为一种高淬透性钢，在渗碳淬火过程中会产生严重的变形，行星齿轮由于壁薄，内孔变形问题尤为突出。

严重的内孔变形不仅增加了车削量，降低车削效率，而且使内孔车削加工后表面硬度下降，影响行星齿轮的承载能力和服役寿命。

关键词：行星齿轮；装炉方式；热处理变形引言改革开放40年来，我国实现了硬齿面技术从无到有的转变和发展，也促进了热处理技术装备的进步。

迈入新世纪，借力风电行业的迅猛发展，以南高齿为代表的国内齿轮制造商，以满足国际高端用户为宗旨，引领热处理及装备技术的发展，奠定了参与国际竞争的坚实基础。

尽管我国风电齿轮热处理技术有了长足的进步，然而，在自主的风电装备特别是核心零部件增速箱齿轮的研制方面，国内普遍水平与国外先进水平还存在较大的差距，如技术标准体系不够完善、核心技术指标落后、原材料质量分散性大、普遍缺乏对齿轮疲劳强度基础研究，使得产品研发和制造缺少数据支撑。

1.齿轮渗碳淬火工艺技术齿轮通常根据工件的性能要求，决定要选择的材料和要使用哪些工艺来满足这些要求。

大部分齿轮使用渗碳淬火热处理工艺的原因是，当齿轮移动时，当驱动齿轮向从动齿轮传递动力时，传递力矩会改变运动方向，通过速度比的变化来改变运动速度。

齿轮在循环冲击摩擦振动中，两个齿面相交并滑动，因此在接触中受到交变接触压力应力，齿根受到交变弯曲应力，齿轮受到额外的动力载荷。

这些服役条件决定齿轮的性能，齿侧应具有高耐磨性和高接触疲劳极限，齿根应具有高弯曲强度和充分的冲击韧性，并相应地对材料的选择提出合理的要求。

另外，必须通过适当的热处理修改技术满足相应的要求。

齿轮是一种常见的机械传动元件，广泛应用于各种机械设备中。

在齿轮加工的过程中，常常会遇到热处理变形的问题，这会影响齿轮的精度和使用寿命。

如何在齿轮加工过程中消除热处理变形成为了重要的技术课题。

一、热处理工艺1. 热处理工艺的种类热处理工艺包括退火、正火、淬火和回火等。

这些工艺对齿轮的硬度、强度和耐磨性都会有不同程度的影响。

2. 热处理变形的原因在热处理过程中，齿轮会受到热膨胀和热应力的影响，从而产生变形。

特别是在淬火过程中，由于齿轮的不均匀冷却会导致变形更为严重。

二、消除热处理变形的工艺1. 预留余量在设计齿轮的尺寸时，可以适当增加一些余量，以便在热处理后进行修磨，从而达到消除变形的效果。

2. 低温回火在淬火后，将齿轮进行低温回火处理，可以有效减少热处理变形的产生。

低温回火可以消除淬火后的残余应力，使齿轮保持较好的形状精度。

3. 调整热处理工艺参数通过调整热处理工艺的温度、时间和速度等参数，可以减小热处理变形的影响。

选择合适的热处理工艺参数对消除变形至关重要。

4. 多次热处理在齿轮加工中，可以采用多次热处理的方法，即在不同阶段对齿轮进行热处理，这样可以减少每次热处理产生的变形量，使齿轮在每次热处理后都能保持尽可能好的形状。

5. 后加工在热处理后进行修磨和整形，可以消除一部分热处理变形，提高齿轮的精度和表面质量。

三、工艺控制1. 设计优化在齿轮的设计阶段，可以通过优化结构和材料选用等，减少热处理变形的产生。

合理的设计能够在一定程度上消除热处理变形。

2. 热处理设备的改进在热处理设备上进行改进，比如采用先进的淬火方式、控制工艺参数等，可以减小热处理变形的产生。

3. 质量控制加强对齿轮加工过程中的质量控制，确保每一道工序都符合要求，这也是避免热处理变形的重要手段。

消除热处理变形的工艺在齿轮加工中至关重要。

通过合理的热处理工艺和工艺控制，可以有效减少热处理变形的影响，提高齿轮的精度和使用寿命。

随着技术的发展，相信在未来会有更多的创新工艺出现，为消除热处理变形提供更多的解决方案。

齿轮热处理变形的原因及控制方法作者：佟艳娇王国欣来源：《环球市场》2020年第03期摘要：齒轮通常的热处理工艺为渗碳、碳氮共渗或氮化工艺。

齿轮渗碳后出现变形将对齿轮的精度和使用寿命有一定影响。

磨齿这一道工序也会出现变形，对齿轮的精度等级会有一定影响。

出现热处理变形的原因有许多，了解出现热处理变形的原因，才可以将材料的变形几率降低。

因此本文对齿轮热处理变形的变形原因进行了阐述，然后进一步介绍了齿轮热处理变形的控制方法。

关键词：齿轮;热处理;变形一、齿轮热处理变形的原因（一）齿轮材料的性质工人在对齿轮进行热处理操作的时候，会由于材料质地不同，而导致变形程度不同。

并且在热处理时如果处理的条件不同，以此造成同种材料的变形情况也会有所不同，也就是在对齿轮进行热处理时，会受到齿轮材料的影响，因此齿轮的材料会直接影响其后期的使用效果与寿命。

所以我们会对材料质量进行严格的控制，以此来保证热处理的最好效果。

（二）齿轮的设计和制造齿轮自身具备的几何形状和在进行热处理时候的自身内应力分布的情况，会对齿轮在热处理变形产生影响。

如果想最佳设计就必须对热处理之后的变形进行充分考虑，所以必须要对热处理之后的变形进行充分考虑。

工人在齿轮加工中精切前，去应力处理是可以有效减小热处理变形的关键手段，可是当前因为经济的因素往往达不到这个要求。

（三）热处理工艺规程在热处理操作的环节中，热处理工艺规程发挥着不可替代作用，他能科学合理的指导操作工艺和步骤，也只有热处理工艺规程才能够为热处理操作提供可靠的指导，让热处理过程科学合理，以此减少变形情况的发生，足见它对热处理的效果有着极为重要的影响。

可是就现在看来我们对热处理工艺规程的编制还不够科学，让其对热处理工艺造成一定的影响，从而导致热处理变形的发生。

（四）齿轮的机械加工就已知情况看现在齿轮出现热处理变形的几率与机械加工是成正比，如果是加工工艺本身有了问题，那么齿轮就一定会出现拉花出口不正或者是刀具磨损切削等情况，也就是这些情况都会让导致齿轮热处理变形的几率变大。

齿轮加工工艺齿轮加工工艺1.锻造制坯热模锻仍然是汽车齿轮件广泛使用的毛坯锻造工艺。

近年来，楔横轧技术在轴类加工上得到了大范围推广。

这项技术非凡适合为比较复杂的阶梯轴类制坯，它不仅精度较高、后序加工余量小，而且生产效率高。

2.正火这一工艺的目的是获得适合后序齿轮切削加工的硬度和为最终热处理做组织预备，以有效减少热处理变形。

所用齿轮钢的材料通常为20CrMnTi,一般的正火由于受人员、设备和环境的影响比较大，使得工件冷却速度和冷却的均匀性难以控制，造成硬度散差大，金相组织不均匀，直接影响金属切削加工和最终热处理，使得热变形大而无规律，零件质量无法控制。

为此，采用等温正火工艺。

实践证实，采用等温正火有效改变了一般正火的弊端，产品质量稳定可靠。

3.车削加工为了满足高精度齿轮加工的定位要求，齿坯的加工全部采用数控车床，使用机械夹紧不重磨车刀，实现了在一次装夹下孔径、端面及外径加工同步完成，既保证了内孔与端面的垂直度要求，又保证了大批量齿坯生产的尺寸离散小。

从而提高了齿坯精度，确保了后序齿轮的加工质量。

另外，数控车床加工的高效率还大大减少了设备数量，经济性好。

4.滚、插齿加工齿部所用设备仍大量采用普通滚齿机和插齿机，虽然调整维护方便，但生产效率较低，若完成较大产能需要多机同时生产。

随着涂层技术的发展，滚刀、插刀刃磨后的再次涂镀非常方便地进行，经过涂镀的刀具能够明显地提高使用寿命，一般能提高90%以上，有效地减少了换刀次数和刃磨时间，效益显着。

5.剃齿径向剃齿技术以其效率高，设计齿形、齿向的修形要求易于实现等优势被广泛应用于大批量汽车齿轮生产中。

公司自1995年技术改造购进意大利公司专用径向剃齿机以来，在这项技术上已经应用成熟，加工质量稳定可靠。

6.热处理汽车齿轮要求渗碳淬火，以保证其良好的力学性能。

对于热后不再进行磨齿加工的产品，稳定可靠的热处理设备是必不可少的。

公司引进的是德国劳易公司的连续渗碳淬火生产线，获得了满足的热处理效果。

1. 齿轮材料对齿轮材料的基本要求为：1.齿面要有足够的硬度，以使得齿面具有较高的抗磨损、抗点蚀、抗胶合、抗塑性变形的能力；2.齿芯材料要有较高的机械性能，高强度极限、疲劳极限和足够的韧性，以使得轮齿具有足够的抗弯曲疲劳折断的能力；3.价格合理、购买方便，具有良好的加工和热处理工艺性。

齿轮材料中最常用的是各种钢材，其次是铸铁，还有一些非金属材料。

齿轮的毛坯由锻造、铸造或焊接而成，也可以直接用棒料加工。

(1) 钢•钢材的韧性好，耐冲击，还可以通过热处理或化学处理改善材料的机械性能及提高齿面的硬度。

常用的钢材有锻钢和铸钢两类。

•除尺寸过大或形状复杂只宜铸造者外，一般都用锻钢制造齿轮，常用的是含碳量0.15~0.6%的碳钢或合金钢。

•铸钢的耐磨性及强度均较好，但应经退火及常化处理，必要时也可进行调质。

铸钢常用于尺寸较大的齿轮。

(2) 铸铁•灰铸铁价廉、易切削，其中石墨能起润滑作用，能吸收噪音，但抗弯强度低，冲击韧性差。

适用于形状复杂、尺寸较大，同时工作平稳、速度较低、功率不大的的场合，尤其适用于开式齿轮传动。

•球墨铸铁的力学性能和抗冲击性能远高于灰铸铁，可替代某些调质钢的大齿轮。

(3) 非金属材料对高速、轻载及精度不高的齿轮传动，为了降低噪音，常采用夹布胶木、塑料、尼龙等非金属材料。

非金属材料齿轮的优点是质量小、减振性好、噪音低、具有相应的抗腐蚀性；缺点是导热性差、易变形等。

为了有利于散热，与其配对啮合的齿轮仍多用钢或铸铁制造。

2. 齿轮热处理钢制齿轮可以通过不同的热处理方法获得不同的表面硬度，工业中以350HB为界将齿轮传动分为软齿面（布氏硬度≤350HB）和硬齿面（布氏硬度≥350HB）。

(1) 软齿面•软齿面齿轮常用的热处理方法为调质和正火。

齿轮的材料一般选用中碳钢和中碳合金钢以及中碳铸钢和中碳合金铸钢。

调质齿轮的强度、韧性和齿面硬度均高于正火齿轮，对于不宜调质、尺寸较大或不太重要的齿轮一般采用正火。

89M achining and Application机械加工与应用变速箱齿轮热处理的高强度优化探讨赵 宁，赵 行（陕西法士特齿轮有限责任公司，陕西 西安 710077）摘 要：齿轮作为变速箱中的关键零件，要具有优良的耐磨性、高的抗接触疲劳和抗弯曲疲劳性能，而齿轮质量齿轮材料及热处理工艺有着密切关系。

高强度齿轮的热处理技术随着工业技术发展提高而同步发展。

本文简要探讨高强齿轮的热处理工艺技术。

关键词：齿轮；有效硬化层深；热处理；淬透性中图分类号：TG162.73 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2019）10-0089-2收稿日期：2019-10作者简介：赵宁，男，生于1986年，汉族，陕西渭南人，本科，热处理工艺员，工程师，研究方向：金属热处理。

1 齿轮的强度设计与热处理 齿轮的抗接触疲劳强度、抗弯曲疲劳强度、心部韧性、表面硬度及耐磨性等都是热后齿轮的关键指标，直接关系着齿轮的使用寿命长短。

原材料性能及热处理工艺都会显著影响到齿轮件的承载力，因此按需选材、合理编制工艺就显得尤为重要。

通常来说齿轮的承载力评判主要是通过热后齿轮的表面硬度、心部硬度及有效硬化层深来衡量。

GB/T 3480.5-2008中将齿轮疲劳强度与材料热处理质量等级进行结合，并将疲劳极限分为ME、MQ、ML 三个等级并予以图示。

设计齿轮时应根据质量等级和相应的疲劳极限曲线图为基础进行齿轮承载能力计算，既考虑使用强度又兼顾经济性[1]。

2 影响齿轮热处理变形的关键因素2.1 齿轮毛坯的预先热处理齿轮毛坯的预先热处理通常有调质处理、普通正火、等温正火、锻造余热等温正火等手段。

普通正火处理会造成不同零件或同一零件不同部位的组织、硬度出现较大差别，会降低加工性能和加剧热处理变形，进而影响齿轮精度等级和使用性能。

齿轮毛坯终锻温度一般在900℃左右，毛坯仍处在奥氏体阶段，其晶粒会比重新加热显著粗大，而粗大晶粒具有遗传性且转变P+F 过程滞后，容易出现贝氏体或断离珠光体，使得加工性变差。

如何控制齿轮热处理变形摘要：文章分析了影响齿轮热处理变形的因素，提出从机加工艺、锻坯质量、稀土催渗、激光热处理等方面采取具体措施，以减小齿轮热处理变形的目的，为同类零件的热处理提供了借鉴经验。

关键词：齿轮；热处理；变形齿轮是机械设备中的关键零件，要求齿轮既具有优良的耐磨性,又要具备高的抗接触疲劳和抗弯曲疲劳性能，齿轮质量的优劣直接关系到整个设备的使用寿命。

而齿轮质量的好坏在很大程度上取决于齿轮材料及其热处理工艺。

1 影响齿轮热处理变形的因素1.1 机械加工。

一般热处理变形量，随机械加工变形量的增大而增大。

由于机加工工艺不当、齿轮拉花键孔时出口方向不当、刀具磨损切削时所造成的残留应力等原因都会使热处理变形增加。

此外，锻造产生金属流线不对称，金属未充满模腔，锻后冷却不均匀，也会造成热处理变形不一致。

1.2 齿轮材料。

由于原材料淬透性不同，导致了淬透性带宽的不同，渗碳淬火后的组织就会出现差异，变形也就不一样。

如果进厂钢材的淬透性每批都不一样且波动很大，即淬透性带宽过宽，必然会导致齿轮热处理变形无规律。

试验表明，钢的淬透性越高，热处理后齿轮的变形越大。

当心部硬度高于HRC40时，变形会明显增大。

我国的齿轮材料，其淬透性带宽相对要宽一些，有的甚至超过HRCl0，对变形影响很大。

目前，使用与零件强度相匹配的窄淬透性带宽的渗碳钢已经成为齿轮行业选材的共识。

1.3 热处理工艺。

齿坯预备热处理组织的均匀性和稳定性对齿轮最终热处理变形的影响很大，因为齿轮各部分的原始组织不同，其比热就不同，在热处理过程中产生的尺寸变化也就不同，所以必须引起足够的重视。

常用预备热处理工艺有正火、等温退火等。

工件经过退火、正火、淬火、回火等热处理后，都可能产生热处理变形，而淬火冷却行为成为影响齿轮变形最重要的因素。

淬火时加热不均匀会引起齿轮变形，如加热速度过快或者加热介质的温度不均匀等。

淬火冷却速度越快冷却越不均匀，工件内外温度差越大，由此产生的应力也越大，产生翘曲变形的倾向就越大，变形也越严重。

锻造齿轮的技巧
锻造齿轮是一种常见的金属加工方法，以下是一些锻造齿轮的技巧：
1. 选材：选择适合锻造的材料，通常使用的材料有钢、铝合金等。

材料的选择应根据齿轮的应用条件和要求进行。

2. 设计合理的模具：根据齿轮的尺寸、形状和齿轮机构的要求，设计合理的模具。

模具的设计应考虑到齿轮的变形和收缩，确保锻件质量。

3. 适当的锻造温度：控制锻造温度是锻造齿轮的关键。

温度过高会导致过度变形和锻造缺陷，温度过低则会增加锻造难度和能耗。

温度控制应根据材料和齿轮尺寸等因素进行调整。

4. 合理的锻造工艺：根据齿轮的尺寸、形状和工艺要求，选择合适的锻造方法和工艺参数，包括锻炼压力、锻炼速度和锻炼次数等。

5. 控制锻造变形：齿轮在锻造过程中可能会产生变形，需通过合理的工艺控制和模具设计来减少变形。

如可采用多道次锻造、预锻或后续加工等方式来纠正变形。

6. 合适的后处理：齿轮在锻造后需要进行热处理、修整和表面处理等后续工艺，以提高齿轮的硬度、强度和耐磨性。

总之，锻造齿轮需要综合考虑材料、模具设计、锻造工艺和后处理等多个因素，以保证锻造出质量良好的齿轮产品。

在进行热处理加工时，热处理工艺进行的好坏，可以影响到其他加工工艺的质量，而其他加工工艺也可以影响到热处理的质量，严重了还会出现热处理废品。

下面我们就来通过锻造工艺与切削工艺来介绍一下这些加工工艺对于热处理质量的影响。

一、锻造工艺对热处理质量的影响1、锻造加热对热处理质量的影响锻造加热温度一般都是在1150—1200℃之间，因此锻造后往往会带有过热缺陷。

这种过热缺陷由于晶内结构作用，用一般正火的方法很难消除，因此在最终热处理时往往出现淬火组织晶粒粗大，冲击韧性降低。

化学热处理时为了避免淬火后渗层出现粗大马氏体针等缺陷，应该以严格限制锻造加热温度为主。

2、锻造比不足或锻打方法不当对热处理质量的影响高速工具钢、高铬模具钢等含有粗大共晶碳化物，由于锻造比不足或交叉反复锻打次数不够，使共晶碳化物呈严重带状、网络状或大块状存在。

在碳化物集中处，热处理加热时容易过热，严重者甚至发生过烧。

同时由于碳化物形成元素集中于碳化物中，而碳化物粗大，淬火加热时很难溶解，固溶于奥氏体中的碳和合金元素量降低，从而降低了淬火回火后的硬度及红硬性。

在亚共析钢中出现带状组织，若渗碳，则使渗碳层不均匀；若进行普通淬火，容易产生变形，且硬度不均匀。

消除带状组织的办法是高温正火或扩散退火。

3、锻造变形不均匀性对热处理的影响锻造成形时，零件个部分变形度不同，特别是在终锻温度较低时，将在同一零件内部造成组织不均匀性和应力分布的不均匀，如果不加以消除，在淬火时容易导致淬火变形和开裂。

一般在淬火前应进行退火或正火以消除这种不均匀性。

二、切削加工与热处理的关系热处理可以改善材料的切削加工性能，以提高机械加工后的表面光洁度，提高刀具寿命。

一般应有一定硬度范围，使材料具有一定“脆性”，易于断屑，而又不致使刀具严重磨损。

一般结构钢热处理后硬度为HB187—220的切削性能最好。

切削加工对热处理质量也有重要影响。

切削加工进刀量大引起工件产生切削应力，热处理后产生变形。

热处理后齿轮崩齿原因
热处理后齿轮崩齿的原因可能有以下几种：
热处理工艺不当：热处理工艺参数设置不合理，如淬火温度过高或过低，冷却速度过快或过慢等，导致齿轮内部产生裂纹、晶粒粗大、淬火不均匀等问题，从而引起崩齿。

齿轮材质问题：齿轮材料选择不当或存在质量问题，如含有杂质、碳含量不均匀、冶金缺陷等，导致其抗疲劳性能和抗冲击性能较差，容易引发崩齿。

齿轮结构设计不合理：齿轮结构设计不合理，如齿根过渡圆角半径过小、齿槽形状不正确、装配间隙过大等，导致齿轮在热处理过程中产生应力集中、变形不均匀等问题，进而引起崩齿。

操作不当：在热处理过程中，操作不当可能导致齿轮受到撞击、摩擦、挤压等损伤，从而引发崩齿。

例如，在装夹、搬运过程中不小心碰到齿轮，或者在淬火、回火过程中没有按照规定时间、温度进行操作。

齿轮表面处理不当：在齿轮表面进行喷丸、高频感应加热淬火等表面处理时，处理参数设置不当或操作不当，如喷丸强度过大、高频感应加热淬火温度过高，导致齿轮表面产生裂纹或剥落等问题，从而引起崩齿。

齿轮使用环境恶劣：齿轮在使用过程中受到严重的冲击、振动、腐蚀等作用，导致其承载能力下降、疲劳强度降低，从而引发崩齿。

综上所述，热处理后齿轮崩齿的原因多种多样，需要在热处理工艺设计、材料选择、齿轮结构设计、操作规程制定和表面处理等多个环节进行严格控制和管理，以确保齿轮的质量和可靠性。

差速器齿圈热处理变形分析摘要：从影响齿轮热处理变形的几个主要因素入手，分析其产生的原因；并通过一系列的试验来分析影响差速器齿圈热处理变形的具体因素，采取相应措施，减少热处理变形，从而提高其精度。

关键词：差速器齿圈；齿轮；变形；热处理1齿轮热处理变形的影响因素热处理变形直接影响到齿轮的精度、强度、噪声和寿命，即使在热处理后加上磨齿工序，变形仍然要降低齿轮的精度等级。

影响热处理变形的因素较多，主要的有以下几个方面1.1齿轮材料对齿轮变形的影响不同炉次冶炼的同一牌号的钢材，其淬透性曲线会在一定范围内变化。

由于原材料淬透性不同，导致了淬透性带宽的不同，渗碳淬火后的组织就会出现差异，变形也就不一样。

1.2预备热处理对齿轮变形的影响齿坯预备热处理组织的均匀性和稳定性对齿轮最终热处理变形的影响很大，因为齿轮各部分的原始组织不同，其比热就不同，在热处理过程中产生的尺寸变化也就不同。

1.3渗碳工艺对齿轮变形的影响渗碳层的均匀性、温度的均匀性、冷却介质温度的均匀性都会影响到齿轮变形。

随着渗碳温度的提高，工件的形状变形加剧，淬火温度的提高．工件变形也会剧烈。

1.4装夹方式及夹具的影响合适的装夹方式及夹具能使工件加热冷却均匀，工件各部分渗碳层均匀，以减少热应力不均，和组织应力不均，并可减小变形。

对于齿轮在热处理过程中的变形关键是掌握其变形规律。

2差速器齿圈热处理试验分析我公司在进行差速器齿圈类零件的热处理时经常会遇到齿圈端面平面度和内孔变形的稳定性较差，以及出现同批号零件不同炉次热后变形差异很大的现象。

我方着手对影响其变形的相关因素以及工装改进进行了大量的试验，试验分析主要针对以下四个方面进行：①热前毛坯的处理状态及内部组织对热处理后变形的影响②热处理过程工艺控制③零件装炉方式④材料具体数据和分析如下：2.1毛坯处理状态的试验材料：20CrMoH装料方式：同现行装料方式现行毛坯处理状态为正火处理，我们将毛坯控制状态调整为等温退火处理，试验零件数为20个，热后检查结果，本次试验并没有改观差速器齿圈的变形问题，抽检同批号零件热前显微组织状态显示：组织为等轴的片状珠光体（P）+铁素体（F），有明显的带状组织存在。

1、钢中含碳量以含碳量对齿轮淬火时的翘曲畸变和体积畸变的影响最大。

2、钢中合金元素钢中合金元素对齿轮的畸变影响很大，如合金元素C、Mn、Ni、Cr、Mo等增大淬透性，增加畸变倾向；而钢中的合金元素如Cr、Mn、Mo、Si、Ni、Ti等，可减小畸变。

3、钢的淬透性钢材淬透性越高，畸变越大；淬透性越小，淬火畸变也就越小。

4、齿轮形状、截面尺寸齿轮设计的形状不对称，截面均匀性差；齿轮设计的轮辐刚度差；齿轮设计的工艺孔位置不当等，都会加大齿轮的热处理畸变。

5、钢的原始组织1）钢的显微组织不均匀性对热处理畸变影响很大。

此外，钢中显微组织不均匀，组织粗大，存在较大的偏析，网状组织等，淬火后畸变加大。

2）由于带状组织和偏析等缺陷的存在，成为导致齿轮畸变的重要因素之一。

3）钢锭的宏观偏析常造成钢料横截面上的方形偏析，这种偏析往往造成圆盘形齿轮的不均匀淬火畸变。

4）正方形连铸坯形生产的齿轮热处理畸变均匀；长方形连铸坯形生产的齿轮热处理畸变具有明显的方向性，其对齿轮热处理畸变影响很大。

5）本质晶粒度越细，齿轮淬火后的畸变量将会相应减小。

6）如果齿轮毛坯正火处理的原始组织不均，导致齿轮的热处理畸变。

6、锻造1）充分锻造有助于减小畸变。

特别是锻造后形成合理的金属流线结构，能够降低热处理畸变。

合理的锻造还可以使锻坯减少偏析，均匀组织，改善带状组织，有利于减小热处理畸变。

2）金属未充满模腔时会造成最终热处理畸变不一致。

3）齿轮毛坯锻造时，因高温加热、变形度不均和终锻温度较高，将使齿轮热处理畸变增大。

7、毛坯预备热处理1）齿轮毛坯预备热处理能够减小最终热处理畸变。

采用普通正火时，热处理畸变相对等温正火要大。

2）齿轮毛坯在淬火前经过调质处理，淬火后畸变的规律性强，绝对畸变量会有所减小。

8、残余应力齿轮的机械加工可造成容易引起金属畸变的应力，在齿轮加热过程中，不仅会产生热应力引起的畸变，而且释放内应力也会引起畸变。

9、淬火加热过程1）较大的直径或厚度齿轮在加热温度下可能产生的最大应力，从而引起较大畸变。

0引言随着工业化进程的不断加快，人们对齿轮热处理工艺的要求也逐渐提升，由于变形在齿轮热处理过程中经常发生，影响了齿轮的精度及质量，因此相关技术人员需要深入分析影响齿轮热处理变形的具体因素，并结合变形因素在热处理工艺方面探究其控制方法，进而有效解决齿轮热处理变形的问题。

1齿轮热处理变形的主要影响因素1.1齿轮原材料经相关实验证明，齿轮原材料是影响齿轮热处理变形的主要因素之一。

一方面，在控制原材料的性能时，必须在熔炼阶段保证齿轮原材料具备一致性的特点，尤其在对称凝固环节必须严格控制齿轮原材料的成分，否则齿轮在热处理过程中极易出现椭圆变形问题；另一方面，齿轮原材料的淬透性也会导致齿轮热处理变形，针对淬透性这一影响因素的讨论主要有以下两种观点：一是应用淬透性高的原材料，其收缩性越高、重复性越明显，以此特性有效避免齿轮在热处理过程中因内孔胀大而出现变形的问题，二是应用淬透性强的原材料会导致齿轮在淬火处理后出现不圆度增加的问题。

例如国内外不同钢厂所生产的材料淬透性也不同，具体对比情况如表1、表2所示。

表1不同钢厂对材料淬透性的控制情况国外钢厂控制情况国内钢厂控制情况波动值淬透性≤0.02%≤4HRC≤0.025%4-6HRC1.2齿轮设计齿轮设计决定了齿轮的几何形状，而不同形状的齿轮在热处理过程中其内应力分布情况也不同，因此齿轮的设计与制造也是变形的影响因素。

因此设计人员在设计齿轮时必须先评估齿轮在热处理环节可能出现的变形情况，其次综合评估结论再进行设计。

经实践证明，在制造并加工齿轮时，要在精切齿轮前采取除应力处理的措施，以有效减小齿轮热处理变形的几率，但是此方法需要耗费较大的经济成本，相关技术人员仍需探索更多的控制齿轮热处理变形的措施[1]。

1.3淬火处理齿轮中的部分工件在淬火冷却的过程中极易出现变形问题，在此环节造成齿轮变形的主要原因是齿轮受热不均匀，在没有控制好加热速度时便容易造成齿轮变形。

此外，加热温度以及加热介质受热不均匀也是导致齿轮在时间达到1.32s 时（图2），汽车罐车的晃动加剧，质心发生变化很大，罐车行驶的安全性产生较大威胁，同时介质对壁面的冲击进一步加大，防波板的存在减弱了这种冲击。