齿轮表面硬度偏低的原因

trainman

我现做的小模数齿轮（2左右），采用碳氮共渗工艺，工艺是860度0.95C%强渗，扩散0.8C%，降温碳势0.75C%，810度淬火，180度回火。淬火油用等温齿轮专用油，材料20CrMnTiH。但是有一个问题长期困扰我。就是齿顶硬度一般能达到58HRC以上，但在齿宽附近部位，表面到0.2mm范围内一般只有55HRC这样，垂直表面往里打硬度却会有抬头现象，能高到60HRC左右，表面组织很容易腐蚀，两三秒就黑了，看不到有太多残余奥氏体，请问有人知道这是为什么吗？我淬火温度不高，碳势低，搅拌强力搅拌没道理啊！！！

周建国

你的共渗工艺的碳势是否会偏低？从而引起的，齿宽部位的最终表面谈碳浓度过低有关系？是多用炉处理的？

mmmkkklll2

可能是表层氧化脱碳。

trainman

回复 2# 周建国


    周工，你好。我之前是用0.85C%扩散，降温采用0.8C%的，但是就是有部分炉次存在残奥较多的情况，180度回火后表面硬度低经常要220度回火才能把硬度提到58HRC以上，后来没法只能降低碳势进行尝试，就出现这样的问题，我用的是易普森多用炉，脱碳可能性没有，因为我6台主炉都有这样的现象。我就奇怪，即使碳势只有0.75，也不可能那么低，有的表面只有52HRC

husongping

如果你有空给我电话，也许我能给你一些建议。13896155821，胡先生

丹尼尔

回复 4# trainman
建议把硬度在52-55HRC这个部位切割下来，制样观察一下金相组织，
要是方便的话把图片上传到论坛上来，大伙一起分析问题所在，毕竟一个人分析问题的思维能力有限。

一路飞歌

上面的胡工，为什么一定要打电话呢！
如果产品心部硬度和变形不受影响的话，建议楼主提高淬火温度和降温淬火碳势，等温油冷却不好，产品表面非马和贝氏体较多，容易腐蚀，硬度也不高，我也会遇到，一般是把试样强抛硬度就好了，但我一直觉得这样做不对，希望其他高手可以免费赐教！

jiangzhen

你的冷却介质的连续冷却能力太低，组织可能出现屈死体，何况810°淬火也是一个原因。
另外，你的搅拌看一看是否真的很剧烈，开了前门用自己的眼睛看。我估计，除了淬火油冷速不够外，一般是搅拌不够

trainman

谢谢大家的关注，关于这个问题我一直在想办法，虽然不是每炉都这样但十炉中大约有一炉，而且往往出现在心部较软的样件中，我的感觉是淬透性不理想，齿顶是合格的也证明了这一点。
回6楼因为公司保密系统图片我无法获得所以很抱歉无法上传。
回7楼碳势我认为不能再降了，因为淬火后残奥并不多，但齿面就是比齿顶软。淬火温度是为了变形小的需要，而且即使810度淬有三分之一的产品心部还是高出技术要求的，变形依然很大。
8楼的想法说到我心里去了，容易被腐蚀的表面应该是屈氏体，我唯一不明白为什么表面还比次层冷却效果还要差，我的搅拌是四个电机齐开极限了，油是要求厂家提高了冷速的，可是还是有不良品发生，我认为和材料不稳定也有关系，我现在的目标是改善工艺不管材料怎么波动都能生产出合格产品，现在试验每天都在做，等解决了一定在此帖公布结果。

nkzbm

回复 7# 一路飞歌


    顶

yangxinshan

建议提高淬火温度至840~830度，淬火温度低应该是主要原因！你可以试验一下，
你的油温是多少？

孤鸿踏雪

回复 1# trainman


    请问楼主：你的“等温齿轮专用油”适用于等温淬火吗？它的使用温度在什么范围？

jiangzhen

回复 9# trainman


    可以在扩散时通点NH3，对淬硬有帮助

trainman

对于大家的问题我一次性回答，其实等温只是厂家的说法而已，有的还叫等温分级淬火油。我用科润498C及德润宝729，结果都一样，时好时坏。两种油温适用范围分别是80-140度及80-120度，我使用分别是120度和100度。我的油都是才用三个月的新油啊。9楼的请看我开始写的，我是碳氮共渗工艺，氨气从强渗到淬火是不断的，淬火温度不能再高了，我810度淬经常心部硬度超高了，我也是从830-840度淬火降下来的，其实以前问题一直都有因此我认为和淬火温度无关。

独钓寒江雪

有两种原因可能造成表面硬度偏低，1、可能降温碳势偏低，导致工件表面合金元素氧化造成表层淬透性下降，可作一下定碳试验，确认实际碳势与设定碳势是否相符，同时可以见检查工件表面非马状况。2、可能工件入油速度出现偏差，淬火过程中动作可能有所耽误，导致如有时间延长。20CrMnTIH810淬火没问题，我们以前做过，也使用多用炉，硬度没问题。日过是偶而有工件出现，就应该与淬火的动作有很大关系，很有可能是在淬火时动作延误造成。

fxn6662009

心部硬度主要取决于奥氏体化温度 和淬火温度关系不大     你的渗层厚度够否？

fxn6662009

齿尖硬度高  齿宽硬度低和渗层有关系   建议你检测一下

LINFH

可能你的工艺有问题,碳势偏低.

trainman

经过多日来数十炉的整炉试验，近百件齿轮的检验，现在把我的体会写出来清大家参考。
   我发现齿轮热后表面硬度是从齿顶往齿根下降的，到齿根部位大约为50HRC，这应该能说明齿根的厚度及结构决定了冷速慢，因为齿根表面全是网状托氏体。齿顶冷却快硬度就很正常，从表面往里打硬度不存在抬头现象，因为不是每炉都这样因此我判断材料淬透性对工件起了至关重要作用，心部硬度有40HRC以上的表面也合格，心部在40HRC 以下的几乎都不合格有效硬化层也较心部硬度高的浅。
     因此我可以认为材料成分存在较大波动导致淬透性不统一，而淬火油的选择过多考虑了变形而忽略了淬透性的要求也是原因之一，淬火温度的降低碳势的较低也是表面硬度低的次要原因，因为含碳量高淬火温度高奥氏体相对还是要稳定一点。
    在经过不断的反复试验验证，返修了好几炉后，我现在把我的新工艺公布如下，渗碳扩散方式不变，但扩散碳势改为0.85%，降温碳势碳势降为0.8%，碳势还是不能太高从0.8%-0.9%我试了很多还是不行，降温时停止充入氨气，因为氨气多残奥也很多，淬火温度不变因为变形还不能让机加工的满意，但在最后淬火前十分钟充入氨气，稳定表面奥氏体，淬火方式又问我试了很多不同温度也咨询了厂家意见维持原样不变。回火温度方式不变，现在测出来齿宽中部靠上一点至齿顶表面硬度在58-61HRC,但在齿中部及往齿根下去一点的地方只能做到57-58.5HRC这样，但较之前已经有改善了，尽管台架试验10w公里过了，我还是遗憾没办法全部做到标准要求的那样，只能安慰自己我的是碳氮共渗要比渗碳耐磨。

周建国

回复 19# trainman


    在淬火温度不变，改变扩散及降温，保温段的碳势后，是否可以在淬火时的冷却搅拌效果上更改一下，比如：加快搅拌的烈度。。