齒輪淬火冷卻中的質(zhì)量問題及其解決辦法

1、齒輪淬火冷卻中的質(zhì)量問題及其解決辦法不管是滲碳淬火、碳氮共滲淬火、感應(yīng)加熱淬火還是整體加熱淬火，齒輪淬火冷卻過程可能出現(xiàn)的熱處理質(zhì)量問題主要有：1、淬火后硬度不足、淬火狀態(tài)硬度不均、淬火硬度深度不夠；2、淬火后心部硬度過高；3、淬火變形超差4、淬火開裂5、油淬后表面光亮不夠。熱處理工序中出現(xiàn)的這類質(zhì)量問題往往與齒輪的材質(zhì)、前處理、淬火加熱和淬火冷卻有關(guān)。在排除材質(zhì)、前處理和加熱中的問題后，淬火介質(zhì)及相關(guān)技術(shù)的作用就特別突出了。事實上近年來對淬火冷卻的研究也證明在改進和提高熱處理質(zhì)量的工作中，最值得注意的正是淬火冷卻。淬火冷卻大多是在液體介質(zhì)中進行的。齒輪淬火用的通常是淬火油、水溶性淬火介質(zhì)和自

2、來水。因此下面將首先分析齒輪淬火冷卻可能出現(xiàn)的以上質(zhì)量問題與所用淬火介質(zhì)的特性和用法的關(guān)系，并指出解決不同問題所需淬液的冷卻速度分布特點。隨著簡單介紹常用淬火介質(zhì)的冷卻速度分布特點和選用時的注意事項。一、 淬火冷卻中常見質(zhì)量問題有：1、 硬度不足與硬化深度不夠淬火冷卻速度偏低是造成齒輪淬火硬度不足、硬度不均和硬化深度不夠的主要原因，但是根據(jù)實際淬火齒輪的材質(zhì)、形狀大小和熱處理的要求不同，以可以分為高溫階段冷速不足、中低溫階段冷速不足及及低溫階段冷速不足等不同情況。比如對于中小齒輪，淬火硬度不足往往是中高溫階段冷速足所致，而模數(shù)大的齒輪要求較深淬硬層時，提高低溫冷卻速度就非常必要了。對于淬火用油

3、，一般來說，油的蒸氣膜階段短、中溫冷速快，且低溫冷卻速度快，往往能獲得高而且均勻的淬火硬度和足夠的淬硬深度，工件裝掛方式對淬火冷卻效果也有明顯影響。要使淬火油流動通暢，并配備和使用好攪拌裝置，使淬火油充分循環(huán)冷卻，才能得到更好的效果。提高所用淬火介質(zhì)的低溫冷卻速度往往可以增大淬硬層深度。在滲層碳濃度分布相同的情況下，采用低溫冷卻速度更高的淬火油，往往獲得更深的淬火硬化層，如果淬火硬化層過深，常常在使用中斷齒，解決辦法是降低淬火油低溫冷卻速度。因此采用冷卻速度快的淬火油后，可以相應(yīng)縮短工件的滲碳時間，也能獲得要求的淬火硬化層深度。要求的滲碳淬硬層深度越大，這種方法縮短滲碳時間的效果越明顯。2、

4、淬火后心部硬度過高這類問題可能與所選介質(zhì)冷速過快或介質(zhì)的低溫冷卻速度過高有關(guān)。解決辦法之一是改換淬火油來滿足要求；辦法之二是有針對性地加入適當(dāng)?shù)奶砑觿﹣斫档痛慊鹩偷闹械蜏乩鋮s速度量辦法之三是改用淬透性更低的鋼種。3、 淬火變形問題淬火變形問題通常要牽涉多個部門需用綜合措施解決，從熱處理方面引起淬火變形的原因主要歸結(jié)為冷卻速度不足和冷卻不均，改善兩個缺陷可解決大部分齒輪的淬火變形問題。對天于中小齒輪尤其是比較精密的齒輪選取合理的等溫分級淬火油（Y35系列）是控制變形必不可少的措施。另外淬火冷卻中質(zhì)量問題還有齒輪的淬火開裂和光亮問題，主要出現(xiàn)在感應(yīng)加熱淬火產(chǎn)生開裂；用光亮淬火油滿足工件的光亮效果。

5、二、 齒輪用淬火介質(zhì)的選擇當(dāng)前用于齒輪淬火的介質(zhì)主要是各種淬火油、水溶性淬火介質(zhì)和普通自來水。這里著重介紹廣泛使用的專用淬火油，它一般分為普通淬火油、快速淬火油、等溫分級淬火油、真空淬火油以及光亮淬火油等。和普通機油相比，專用淬火油的熱穩(wěn)定性能較好，能更好地保證工件的淬火質(zhì)量。當(dāng)然專用淬火油優(yōu)于普通機油的最重要的方面還是它們的冷卻性能。與普通機油相比不同的專用淬火油在冷卻速度分布上都有蒸氣膜階段短的特點，因而使工件在高溫階段能冷卻的更快。其中快速淬火油的最高冷卻速度都比較高，中低溫階段的冷卻速度快慢則因淬火油的不同品種而有較大差別。熱油在冷卻特性上的特點是蒸汽膜階段更短，而在工件淬火冷卻的低溫

6、階段冷卻較慢?？梢哉f快速淬火油主要用于稍厚大的工件和淬透性稍低的鋼種。熱油則用于較小型的工件和淬透性較好的鋼種。而且通過攪動淬火油可以提高油的冷卻速度。冷卻速度比較低的油，攪動提高其冷卻能力的作用較大；而對于冷卻速度高 專用淬火油攪動的作用相對較小?？傊瑸楸ＷC齒輪的淬火質(zhì)量支選擇淬火油時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)所處理齒輪的鋼種、形狀特點和熱處理要求從油的冷卻速度分布特點去進行選擇，最好能與淬火油生產(chǎn)的專業(yè)技術(shù)人員共同討論分析確定合適的淬火油和合理的使用方法。三、 淬火介質(zhì)在使用中的變化不管是淬火油還是其它類型的淬火介質(zhì)，它們在使用中都要接觸高溫工件，也都會受到不同程度的污染。進入空氣，介質(zhì)會被氧化。高溫可

7、能引起有機介質(zhì)的熱分解、氧化和聚合等反應(yīng)。污染可能使介質(zhì)的氧化和其它變化更復(fù)雜。所有這些變化及其留在介質(zhì)中的變化產(chǎn)物都會引起介質(zhì)變質(zhì)。淬火油的顏色變化、透明度的變化、粘度變化等都是變質(zhì)的表現(xiàn)。應(yīng)當(dāng)說，沒有不變質(zhì)的介質(zhì)。最直接的影響有三點：一是變化對介質(zhì)冷卻特性的影響，二是變質(zhì)的快慢（介質(zhì)的穩(wěn)定性）三是用什么手段（物理方法和化學(xué)方法）不了解和糾正變質(zhì)的影響，以保證獲得長期穩(wěn)定的淬火質(zhì)量。專用淬火油在使用中的變化比較復(fù)雜，它包含所加添加劑的變化和基礎(chǔ)油的變化兩部分，是這兩方面變化的綜合效果。不同的淬火油以及不同的使用條件，變化情況會有比較大的差別。有一點需要指出的是，在不受氧化污染的條件下，幾乎所

8、有的專用淬火油經(jīng)過長期使用后低溫冷卻速度都會逐漸變慢。當(dāng)使用時間更長時，工件淬火效果也會明顯變差。油的穩(wěn)定性好，變質(zhì)得慢；油的穩(wěn)定性差，則變質(zhì)就快。油的使用溫度越高，油變質(zhì)得越快。這時配置循環(huán)冷卻系統(tǒng)，并保證可靠有效，使油溫穩(wěn)定在適當(dāng)范圍，并通過槽內(nèi)的循環(huán)攪拌防止局部過熱等措施都可減慢變質(zhì)速度，延長油的使用壽命。再者管理問題也是影響齒輪淬火質(zhì)量不可忽視的大問題。除了應(yīng)當(dāng)嚴格按工藝操作外，淬火介質(zhì)的管理，尤其是防止污染關(guān)系重大，淬火油混進了水，水乳化在油中，往往造成淬火硬度不足或淬火開裂。在長期生產(chǎn)中記錄同類工件的淬火硬度、硬化深度以及淬火變形情況，分析它們的變化趨勢，使我們能了解淬火介質(zhì)冷卻特

9、性的變化規(guī)律。有了這些記錄不僅能幫助我們掌控介質(zhì)的冷卻特性，還可以幫助分析引起現(xiàn)場熱處理事故的原因，從而及時解決由介質(zhì)變化造成的工件質(zhì)量問題。綜合上述分析，認為介質(zhì)變質(zhì)是不可避免的，使用時間不長、或淬入工件的少量時，變質(zhì)程度較小，從工件的淬火效果上反應(yīng)不出介質(zhì)的變質(zhì)問題。淬火量進一步增加，變質(zhì)程度加大到工件淬火達不到要求時，變質(zhì)問題就會真正出現(xiàn)了。淬火量繼續(xù)增大，變質(zhì)更多，那么工件的淬火質(zhì)量會更差?；谶@些，即專用淬火油使用變質(zhì)后，可能出現(xiàn)的問題主要是工件淬火硬度偏低、硬化深度不足和出現(xiàn)較大變形。因此可以根據(jù)工件的硬度和硬化深度的變化趨勢對淬火油的變質(zhì)程度進行監(jiān)測。下面這個問題是淬火介質(zhì)變質(zhì)后，繼續(xù)補加原來的新介質(zhì)能不能使淬火液的冷卻性能得到恢復(fù)呢？這個問題的回答是，一切事物都會其兩面性，相對性。也就是說有的介質(zhì)能，有的介質(zhì)不可以恢復(fù)。從專業(yè)淬火油生產(chǎn)廠家多年探索研究結(jié)果是有淬火油變質(zhì)后只繼