我公司齿轮气体渗碳热处理工艺及其质量控制主要内容与使用范围本标准结合中国齿轮标准化技术委员会、机械工业部郑州机械研究所起草的《齿轮气体渗碳热处理工艺及其质量控制》，根据我公司齿轮材料及性能所编写的基本符合产品要求的一般规定。
本标准适用于钢制齿轮的气体渗碳、淬火和回火处理。
一、标准篇1、GB1818金属表面洛氏硬度试验方法2、GB1979结构钢低倍组织缺陷评级图3、GB3077合金结构钢技术条件4、GB5216保证淬透性结构钢技术条件5、GB6394金属平均晶粒度测定方法6、GB8539齿轮材料及热处理质量检验的一般规定7、GB9450钢件渗碳淬火有效硬化层深度的测定与校核8、GB9452热处理炉有效加热区测定方法9、GB10561钢中非金属夹杂物显微组织评定法10、GB/T230金属洛氏硬度试验方法11、GB/T13299钢的显微组织评定法12、GB/T225-88钢的末端淬透性试验方法13、ZB G51 108钢件在吸热式气氛中的热处理14、ZB J36 012 钢件在吸热式气氛中的热处理15、ZB T04 001汽车渗碳齿轮金相检验二、材料篇1、适合我公司齿轮产品的材料（见表一）（遵循我国齿轮行业车辆齿轮钢采购标准CGMA001－2004钢号淬透能力）表一2、齿轮材料的冶金质量1）化学成分合金结构钢化学成分应符合GB／T3077-88《合金结构钢技术条件》中的有关规定，保证淬透性结构钢化学成分应符合GB/5216-85《保证淬透性结构钢条件》中的有关规定。
检验标准执行GB223。
2）纯净度钢材氧含量≤20.0×10-6，含氢量为≤5.0×10-6 ，含硫量＜0.015%，当有特殊要求时，按双方协议规定。
3）低倍组织一般疏松≤2级，中心疏松≤2级，偏析≤2.5级。
检验标准执行GBl979-80《结构钢低倍组织缺陷评级图》。
4）非金属夹杂物非金属夹杂物按GB／T10561-89中Ⅸ级标准检验，A≤2，B≤2，C≤1，D≤1。
氧化物<3级，硫化物<3级，氧化物+硫化物<5.5级。
检验标准执行GB／T10561-89《钢中非金属夹杂物显微评定方法》。
5）带状组织钢中带状组织≤3级。
检验标准执行GB／T13299-91《钢的显微组织评定方法》。
6）晶粒度经930℃×3h渗碳后空冷，奥氏体晶粒度≥5级。
检验标准执行GB6394-86《金属平均晶粒度测定法》。
7）末端淬透性根据齿轮具体使用要求，按淬透性带订货，同炉钢中最大离散值为4HRC。
检验标准执行GB ／T225-88《钢的末端淬透性试验方法》。
三、锻件质量控制篇1、原材料的控制1）锻件用原材料（含钢锭）应有质量保证书，并符合工艺文件规定的材料牌号、尺寸规格和性能要求。
2）原材料或坯料进厂后需经材料检验部门复检，锻造用的锻材及锻坯，都必须有复检合格单。
复检合格的原材料应有复检印记，不合格料应作出明显的标记。
3）合格料、待检料、不合格料应有明显的标记，且应分区存放，严禁混料。
4）合格料的入库、出库必须有严格的管理制度。
2、锻件的检验1）工序检验①每批锻件必须进行“首检三件”制度，检验合格后方可正式投产。
生产中严格执行自检、互检和专检。
②工序检验员应对生产现场进行巡回检查，对锻件加热炉温度的控制、锻造操作情况进行监控，并定期抽检锻件的外行尺寸和表面质量。
③锻件或坯料经检验合格后，检验员应在工序卡或记录卡上签字后方可转入下道工序。
2）锻件终检①模锻件终检应按锻件图及GB12361、GB12362及合同等有关规定进行。
②自由锻锻件终检应按锻件图及JB4249、JB4385、ZB J32 003.1～003.8、ZB J32 001或合同等有关规定进行。
③在规定的锻件部位上打检验印记（挂标签）或其他标记均可。
④锻造时应使坯料整个截面得到均匀变形，锻造比按GB8539规定。
若采用封闭锻造，其流线应基本呈径向分布。
⑤锻坯不应有裂纹、折叠、过热及其他内部缺陷，也不能有最后加工无法除区的表面缺陷。
3）合格、不合格证①合格证应有检验部门按有关技术标准或合同要求填写和签发锻件合格证。
②不合格品，经检验部门检验，确认为不合格的锻件，应隔离存放，并交质保体系的不合格品处理机构进行处理。
四、热处理设备篇1、渗碳设备1）渗碳可采用连续式气体渗碳、密封箱式炉、井式气体渗碳炉等。
2）连续式气体渗碳炉及密封箱式炉应能有加热、保温、冷却等各个阶段所设定的温度下保持所需时间。
3）连续式气体渗碳炉、密封箱式炉及井式气体渗碳炉的有效加热区内的温度应控制在预定值的±10℃以内，有效加热区按GB9452的规定测试。
4）渗碳加热设备应结构合理，设有使炉内气氛均匀流动的装置，渗碳加热室应具有良好的密封性，渗碳的原料供给系统应安全可靠。
2、淬火冷却设备及冷却介质1）淬火冷却设备应具有可以控制的加热、冷却循环系统及搅拌装置。
2）淬火冷却设备应装有防火排烟装置。
3）淬火冷却介质应具有齿轮淬火所要求的冷却能力，且不易老化，其技术要求应符合有关标准。
在生产现场应有定期分析和调整的管理制度，以确保淬火质量。
3、清洗设备清洗设备应具有浸泡、喷淋、油水分离等功能。
清洗液可用碱水，其温度为60～80℃。
也可用清洗剂。
4、回火设备1）回火可采用连续式或周期式炉，其炉内有效加热区的温度应控制在预定值的±10℃以内。
2）回火设备应配有排油烟装置。
5、温度的测定及控制设备1）渗碳淬火加热炉、回火炉应配有温度测控、自动记录及报警装置，淬火冷却设备应配有温度测控装置。
2）测温仪表及热电偶应定期校检，并应符合GB9452的规定。
6、炉内气氛的测定及控制设备炉内气氛可采用CO2红外仪、氧探头、电阻丝、露点仪、定碳片通讯取气分析等方法进行测定与控制。
相关设备按各自使用说明书操作。
碳势控制精度应在±0.05%范围内。
五、热处理工艺技术篇1、渗碳前的预处理1）等温正火①能有效控制冷却时的相变，使相变在等温温度下进行，能够获得均匀一致、满足要求的显微组织及硬度，其测试部位可参照JB/T6077，硬度应均匀，硬度差值≤25HBS，同一批硬度差≤40HB S。
②粗大的奥氏体晶粒形成的平衡组织(铁素体加珠光体)，在后序渗碳加热时可以重新获得细小均匀的奥氏体晶粒。
③预处理采用等温正火处理的零件，能够可靠地获得良好切削加工性能和稳定的淬火变形规律。
2）去应力处理对要求高的齿轮以及模数大于14的齿轮，齿形粗加工后应进行去应力退火处理或在600～68 0℃进行高温回火。
3）渗碳处理前的准备工作①探伤：按GB8539或行业标准，进行超声波或磁粉探伤检验②表面清理：待渗碳的齿轮及料盘均应进行清理或置于450～550℃炉内气化脱脂，除去表面油污、铁屑及其他有害杂物。
③防渗措施：按ZBG51 108规定对齿轮不需渗碳的部位，可以采用防渗涂料涂敷表面。
也可采用镀铜或预留加工余量等防渗措施。
4）随炉试样随炉试样材料应与被处理齿轮材料相同，其形状尺寸应能代表齿轮实际处理情况，根据需要可采用如下任一形式。
①仿形试样或齿形试样，应至少有3个轮齿。
齿根以下截面厚度等于齿根圆齿厚的二分之一，或根据齿轮模数选取，一般大于10mm；齿宽为齿根圆齿厚的2～3倍。
（见附录二）②渗碳层检验试样表表二③心部硬度与心部组织检验试样（见表三）表三5）随炉钢铂定碳①将一定长度30～60mm铂片用细砂把锈渍打磨干净，并用丙酮或酒精清洗干净、晾干，然后用天平测出渗碳前的重量并作记录。
将取样杆抽出，将铂片用镊子置于取样杆端部螺旋丝中，将其插入取样孔球阀外段，拧上后端螺冒，然后打开球阀将杆送入炉内，再将球阀关上少许，在炉内保持20～30分钟，渗碳结束后将取样杆抽出，为避免试样氧化应分两次进行，a、向外抽动300mm，冷却5分钟后打开球阀将端部抽到球阀外段，并关闭球阀。
b、待冷却5分钟后，才打开后端螺冒将铂片取出。
用酒精或丙酮清洗干净后，按JB/T10312-2001规定的方法，依公式计算碳势：（渗后质量-渗前质量）÷渗后质量×％＋钢铂原始含碳量＝炉内碳势称量一般用电子天平，保留到小数点后5位，并反复称量几次，以保证数据准确。
②随炉试样的数量根据设备类型及装炉情况确定，试样应放置在能代表齿轮热处理质量的部位，周期式渗碳炉的中检试样，可按爱协林公司标准执行。
6）渗碳原料的选用根据热处理设备的类型、渗碳原料的特性及供应状况选择①公司用可控气氛渗碳，吸热气氛原料气为天然气和液化石油气，其成分应符合ZB J36 012规定。
②渗碳原料应成分稳定、有害杂质含量低，含硫量应在0.02％以下，检验符合要求后使用。
③对于新购置的及较长时间未作渗碳使用的设备以及新夹具应进行预渗处理。
2、工艺控制1）渗碳工艺规范应严格按照爱协林公司推杆式双排连续渗碳炉的工艺规范进行生产，现场的工艺制作和控制，由专人负责调试，未经允许不得随意修改任何技术参数。
2）淬火工艺规范我司使用的爱协林设备淬火采用压淬和直淬两种工艺。
压淬保温室和直接淬火分开各走各的道，互不干涉，可实现3～4中不同规格（同一渗碳深度）的盆齿在3～4个压床上进行淬火。
直淬可执行隔盘角齿的直接淬火或其它型号盘齿的直接淬火，方便、更具有灵活性。
3）喷沙或喷丸热处理后齿轮按要求进行喷沙清理或喷丸强化3、质量控制与检验方法1）随炉试样检验①表面硬度：根据有效硬化层深度选用洛式、表面洛式等硬度计，选择方法见表四并按GB/T230或GB1818的规定检测。
表四②当图样要求测表层硬度时，用维氏硬度计在试样截面上距表面0.05～0.10mm处测定，测定方法按GB4340。
对渗碳淬火后需要磨齿的齿轮，表面硬度的测定部位应为从试样表面至轮齿单侧加工余量深度之处。
③表面硬度的均匀性要求见GB8539。
2）心部硬度心部硬度的一般要求30～45HRC，可由设计者根据齿轮使用条件规定。
①齿形试样心部硬度的测定位置参见GB8539。
②当用圆棒试样时，在试棒长度中部截取10mm厚的试样，在试样横截面中心处测定。
试样尺寸与模数关系应符合表3。
3）有效硬化层深度①对于渗碳淬火后需加工的齿轮，渗碳的工艺层深应为图样上标注的渗碳深度加上轮齿单侧的加工余量。
②有效硬化层深度的测定应以硬度法为准，测定部位按GB8539规定，测定方法按GB9450、GB4340，也可按各行业规定或生产厂与用户的协议。
③用金相法、断口法检测渗层深度时，应预先找出与硬度法测定有效硬化层深度的关系，以保证成品齿轮满足图样技术要求。
④渗碳齿轮有效硬化层深度推荐值见附录一⑤当图样要求测定齿根有效硬化层深度时，应在齿形试样的法截面上向内测定，并以其测定结果为准。
4）表层含碳量①表层含碳量为表面至0.10深度范围的平均含碳量。
