几种齿轮的热处理工艺设计实例（5）

伯龙马

      如题
      几种齿轮的热处理工艺设计实例（5）

      铸铁齿轮的热处理工艺设计

      1. 球墨铸铁制拖拉机减速齿轮的热处理工艺设计
    （1）铸铁齿轮失效分析  齿轮运转时齿根承受往复弯曲应力的作用，以往采用QT800-2牌号球墨铸铁制造，经淬火和低温回火后（硬度在55～60HRC）的状态下使用。其耐磨性良好，但使用到不足500h就发生断齿现象。破断面呈现不明显的疲劳源及其扩展纹，以脆性断裂特征为主。初期分析认为是由于韧性较差导致弯曲疲劳强度不佳造成的。为了提高韧性曾采用降低硬度的办法，结果硬度降低到48～50HRC,仍解决不了断齿问题。同时，有的未断齿的齿轮耐磨性却大幅度降低。
根据资料所载，球墨铸铁等温淬火后，具有强韧兼优的性能，并耐磨性良好。由此进行了球墨铸铁牌号选优及其等温淬火工艺设计。
   （2）球墨铸铁牌号的选择  试验研究表明，材料的疲劳强度既与其抗拉强度有直接关系，也与其韧性有密切关系。为了在提高韧性的条件下而不降低其强度，拟选择QT900-2牌号的球墨铸铁制造该减速齿轮并最终施以等温淬火处理。球铁成分（质量分数）:C3～3.6%,Si2.8～3.1%,Mn0.3～0.5%,P＜0.06%,S＜0.03%,Mo～0.15%,Mg0.035～0.60%,RE0.03～0.05%.
     (3) 毛坯预备热处理  为了给最终的等温淬火奠定良好组织基础，该齿轮毛坯进行雾冷正火，以便彻底消除铁素体。试验表明，空冷正火后的组织（体积分数）为85%～90%珠光体，风冷正火后的为90%～95%珠光体，喷雾冷却正火后的珠光体可达98%以上，其力学性能相应提高，如表3-1所示。为了改善切削加工性能，正火后进行一次高温回火。
球墨铸铁齿轮预备热处理工艺曲线，如图3-5所示。
                                               表1  球墨铸铁雾冷正火和空冷正火后的性能比较
                                                    图1  球墨铸铁齿轮预备热处理工艺曲线
    （4）等温淬火工艺  拖拉机减速齿轮的等温淬火工艺参数如图2所示。
                                                  图2 拖拉机减速齿轮的等温淬火工艺曲线
    （5）处理结果  齿轮实物硬度为43～45HRC；同炉处理的试样力学性能σb为9050MPa，δ5为1%～2%，ak为60J/cm2，硬度为45HBW。齿轮断齿问题得到根本解决，且耐磨性良好。