齿轮热处理变形及预防

1.5 塑性变形齿⾯塑性变形主要出现在低速重载、频繁启动和过载的场合。

当齿⾯的⼯作应⼒超过材料的屈服极限时，齿⾯产⽣塑性流动，从⽽引起主动轮齿⾯节线处产⽣凹槽，从动轮出现凸脊。

此失效多发⽣在⾮硬⾯轮齿上，齿轮的齿形严重变形，特别是左右不对称时应更换新件。

上⾯阐述的⼏种主要轮齿失效形式，在⼀般情况下，不仅可以修复，且在不能改变齿轮材料、加⼯⼯艺的条件下通过提前预防来延迟齿轮失效不利情况的发⽣，提⾼齿轮使⽤寿命。

2、预防齿轮失效措施2.1 提⾼齿轮安装精度2.2 合理选材齿轮材料的选择，要根据强度、韧性和⼯艺性能要求，综合考虑。

结合我国实际，宜选⽤低碳合⾦渗碳钢。

对于承受重载和冲击载荷的齿轮，采⽤以Ni-Cr和Ni-Cr-Mo合⾦渗碳钢为主的钢材；对于负载⽐较稳定或功率较⼩，模数较⼩的齿轮，亦可选⽤⽆Ni的Ni-Mn钢。

⽤这种钢材制造的齿轮与普通电炉钢制造的齿轮相⽐，其接触和弯曲疲劳寿命可提⾼3-5倍，齿轮极限载荷可提⾼15%-20%。

2.3 热处理通过热处理⼯艺，可以改善齿轮材质，适当提⾼硬度，消除或减轻齿⾯的局部过载，提⾼齿⾯的抗剥落能⼒。

例，对煤矿机械中的齿轮，深层渗碳淬⽕，可减⼩齿轮硬化，提⾼芯部硬度，较⼩的过渡区残余拉应⼒和充⾜的硬化层深度。

2.4 根据实际情况选择齿轮油据资料显⽰，机械故障的34.4%源于润滑不⾜，19.6%源于润滑不当，换句话说，以54%的机械故障是由于润滑问题所致。

因此，选择好的齿轮油对提⾼齿轮使⽤寿命有重要的意义。

2.5 修复为了确保齿轮的强度和硬度，决定采⽤氩弧焊合⾦焊丝堆焊修复，后⽤磨光机整形处理⽅案，这样焊后的齿轮轮齿少不经热处理达到较⾼的硬度和强度。

通过对齿轮失效形式的分析，可提⾼准确判别设备故障的能⼒，及时解除故障，提⾼经济效益。

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]。

变速箱齿轮的热处理常见缺陷及其防止措施变速箱齿轮是汽车传动系统中的重要组成部分，其质量和性能直接影响到汽车的驾驶稳定性和可靠性。

热处理是提高变速箱齿轮性能的关键步骤之一，然而在热处理过程中常会出现一些缺陷，影响齿轮的质量。

本文将介绍变速箱齿轮热处理常见缺陷以及相应的防止措施。

一、热处理常见缺陷1. 软化现象：在热处理过程中，如果温度过高或保温时间过长，会导致齿轮表面过度软化，从而使齿轮硬度降低。

软化现象会导致齿轮的强度和耐磨性下降，影响其使用寿命。

2. 淬火裂纹：淬火过程中，如果齿轮表面温度不均匀或冷却速度过快，会产生裂纹。

这些裂纹会降低齿轮的强度和韧性，甚至引发断裂。

3. 淬火变形：淬火过程中，由于齿轮的不均匀加热或冷却不均匀，容易导致齿轮发生变形。

变形会影响齿轮的精度和配合性能，导致传动噪声和振动增加。

4. 残余应力：热处理后，齿轮内部会产生残余应力。

过大的残余应力会引起齿轮变形和裂纹，影响齿轮的使用寿命。

二、防止措施1. 控制热处理参数：合理控制热处理温度和保温时间，避免齿轮表面软化现象的发生。

同时，要保证齿轮表面温度均匀，避免淬火裂纹的产生。

2. 优化冷却方式：选择适当的淬火介质和冷却方式，确保齿轮冷却均匀，避免淬火变形的发生。

可以采用喷水冷却或油浸冷却等方式，以提高冷却效果。

3. 适当回火处理：在淬火后进行适当的回火处理，可以降低齿轮的硬度，减少残余应力的产生。

回火温度和时间的选择要根据齿轮的具体材料和要求进行调整。

4. 采用预应力技术：通过在热处理过程中施加预应力，可以减小齿轮的残余应力，提高其承载能力和抗疲劳性能。

5. 严格控制热处理工艺：热处理工艺参数的控制非常重要，要严格按照工艺规范进行操作，避免因操作不当而引起的缺陷。

6. 定期检测和评估：对热处理后的齿轮进行定期的质量检测和性能评估，及时发现并处理问题，确保齿轮的质量和性能稳定。

总结：变速箱齿轮的热处理是确保其质量和性能的关键环节，然而在热处理过程中常会出现软化现象、淬火裂纹、淬火变形和残余应力等缺陷。

齿轮热处理变形及预防史天振;吴思良【期刊名称】《金属加工：热加工》【年(卷),期】2010(000)017【总页数】2页(P12-13)【作者】史天振;吴思良【作者单位】浙江双环传动机械股份有限公司技术中心,玉环,317600;浙江双环传动机械股份有限公司技术中心,玉环,317600【正文语种】中文变速箱齿轮在渗碳淬火过程中的变形问题一直是困扰和阻挠热处理生产的一大障碍，有效地控制热处理变形是降低成本和提高生产效率的有效手段。

为了控制变形，一般企业都会严格控制原材料淬透性带宽、等温正火质量、渗碳淬火冷却，以及校直等工序质量，来保证渗碳淬火后变形规律性。

本文主要探讨渗碳淬火工序及校直工序对产品变形的影响。

轴齿类的变形主要表现在两个方面：一方面是齿跳；另一方面是齿形、齿向变化。

轴类产品渗碳淬火后要进行校直才能进行齿形齿向的检测，在实际生产中齿跳检测比较麻烦、效率低，因此一般厂家均采用测量相邻近部位轴向跳动来间接反映齿跳的大小。

在实际生产中我们也发现，变形的原因各不相同，有些是真正变形，有些是因为测量基准变化或遭到破坏而造成测量误差，后者往往表现为校直后齿跳检查合格，但齿向检测不合格。

因此，在实际生产中要依据不同的情况进行分析解决和预防。

案例一：某电动工具轴在多用炉渗碳淬火后变形不规律，造成后续校直工序难度很大。

为了解决这个问题，我们更换了不同的装卡方式（见图1、图2），但实际效果不够理想。

从装卡方式变换后的测量结果看，如果造成变形的主要原因不是装卡方式，那一定就是与淬火冷却有直接关系。

为了验证这一设想，将图3所示的整炉产品从最外层到里层逐根进行跳动检测，发现最外层变形比例最高，且具有方向性；到第三层以后变形明显降低。

到底是加热影响、冷却影响还是加热和冷却双重影响？我们又进一步取小批量滚齿后产品加热到渗碳温度后保温30min拉到前室缓冷至室温，出炉后100%检测跳动，发现最大跳动量均在0.02mm以下，这说明变形不是由于加热产生。

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。

齿轮渗碳淬火热处理变形的分析与改进在现代机械组合中齿轮是最常见、应用最多的零件之一，轮船、飞机、汽车、起重机等几乎所有的机械中都有齿轮的存在，足见其作用和用量之大。

在机械使用过程中时有齿轮失效情况的发生，主要包含轮齿疲劳折断与齿面疲劳损伤等问题。

现阶段制造生产齿轮的过程中，进行渗碳淬火热处理仍然是主流工艺，不过该方式存在一个较大的弊端，即为齿轮渗碳淬火热处理后的变形问题，该弊端大大降低了齿轮的质量。

标签：齿轮；渗碳处理；淬火处理、热处理变形；改进措施加工过程中对齿轮进行合理的热处理有利于增强其承载能力并提升其使用寿命，热处理应用较多的方式为渗碳淬火，该方法能有效提升齿轮的性能，不过该方式工序较为复杂，时常会因某些因素而导致齿轮出现变形等现象。

影响热处理变形的原因有很多，例如齿轮的结构、材料、锻造质量、预备热处理质量等等，而且这些因素还相互影响，很难控制，笔者对齿轮渗碳淬火热处理变形现象做了细致合理的分析，并针对其处理工艺等情况拟定了有效改善措施。

1 齿轮参数及热处理工艺1.1 齿轮参数本文所选齿轮材质：20CrMnTiH，具体参数为：模数=1.191mm、左旋25°、公法线=16.44（-0.05，0）mm、齿顶圆直径Φ=39.831（-0.1，0）mm、内径Φ=16（0，+0.018）mm。

该齿轮是对称中空结构，且内径、外径较大，无腹板支撑，壁厚相对薄，对其进行热处理较易发生变形。

1.2 齿轮热处理工艺该齿轮热处理工艺分别通过长度15米的渗碳淬火炉与长度8米的回火炉进行，具体工艺流程为：将齿轮放入渗碳炉中，经三小时由室温匀速升至（920±5）℃，之后恒温渗碳三小时，渗碳结束后经四十分钟匀速降温至（860±5）℃，之后恒温淬火五十分钟，其中淬火液需为80℃，之后对其进行为期2小时、温度为（160±5）℃的低温回火，原有工艺中齿轮进行渗碳时为四只齿轮分别平放。

齿轮渗碳淬火热处理变形的改进及优化研究发布时间：2022-05-13T08:27:00.140Z 来源：《科技新时代》2022年3期作者：卢俊1 王广忠2[导读] 本文主要研究齿轮渗碳淬火热处理变形的改进及优化。

东华链条兴化有限公司江苏省泰州市 225700摘要：本文主要研究齿轮渗碳淬火热处理变形的改进及优化。

首先对齿轮结构及渗碳淬火热处理工艺分析，并分析导致齿轮渗碳淬火热处理变形的原因，重点分析总结齿轮渗碳淬火热处理工艺的改进措施，在此基础上分析工艺改进后齿轮变形情况，希望通过本文的研究能够更加全面的认识齿轮渗碳淬火热处理工艺，同时也为后期更好的对齿轮进行热处理提供参考。

关键词：齿轮；渗碳淬火；热处理变形1引言齿轮机械设计制造中最普遍的传动零件，在各种类型的机械结构中都有广泛的应用，而且承担着重要的角色。

在齿轮使用中需要承载较大的传动力，因此必须满足一定的品质要求，在加工制造齿轮的过程中，需要运用各种处理工艺提升齿轮的硬度强度等参数，其中渗碳淬火就是齿轮热处理的重要环节，齿轮经过渗碳淬火处理后其性能能够显著强化。

但是由于齿轮制造工艺复杂，热处理作业对于设备技术要求较高，在实际处理中容易出现齿轮变形问题，不利于提升齿轮的实际应用质量。

因此在现阶段加强对于渗碳淬火齿轮热处理变形问题的研究具有重要的现实意义，能够更加全面的认识齿轮结构及渗碳淬火热处理工艺以及导致变形的原因，从而制定更加合理的优化工艺提升热处理效果，更好的保障齿轮质量。

2齿轮结构及渗碳淬火热处理工艺分析2.1 齿轮结构分析本文选择的研究对象是以20CrMnTiH材质加工制作的齿轮，这种材质制作的齿轮在加工制作过程中会体现出较高的淬透性，经过渗碳淬火等热处理工艺处理后能够显著提升齿轮的性能。

该齿轮的具体参数如下：模数、左旋度、公法线、圆直径和内径分别为1.191mm、25°、16.41mm、39.831mm、16.017mm。