Page 67 - 理化检验-物理分册2022年第九期

叶明明, 等: 大模数齿轮齿根表面斑疤缺陷原因

属在快速升温中一同熔融, 淬火油烧化后产生的碳
2 综合分析
元素溶入表层熔融部位, 冷却后在齿轮齿根区域形
由上述分析可知: 齿根圆弧表面灰白色斑疤的截 成局部高 碳 的 过 共 晶 组 织, 宏 观 表 现 为 斑 疤 状 的
面形态为大圆弧形, 是典型激光淬火区域的形态; 斑 缺陷。
疤表层组织为莱氏体+粗大一次渗碳体, 与过共晶白
3 结论及建议
口铸铁类似; 过渡区为粗大马氏体 + 残余奥氏体; 在
过渡层下是正常的感应淬火组织( 回火马氏体), 说明 该齿轮感应热处理采用了齿廓单齿埋油感应淬
该齿轮在感应淬火时产生了局部烧熔现象。 火工艺, 因感应器调整不当或齿形有偏差, 造成齿侧
齿轮烧伤或烧熔是感应淬火过程中产生的一种 间隙过小, 导致齿轮表面烧熔, 并产生局部熔融; 在
质量缺陷, 主要是由齿轮形状、 感应器形状和电流频 快速升温过程中, 齿轮表面黏有的淬火油与金属一
率高低以及感应器与工件的间隙所引起的过热、 过 同熔融、 烧化, 并产生大量碳元素, 溶入金属表层熔
烧造成的 [ 7-9 ] , 易发生在 键 槽、 圆 孔 和 圆 弧 的 边 缘。 融部位, 冷却后在齿轮齿根区域形成局部高碳的过
莱氏体组织只在碳含量( 质量分数) 不小于 4.3% 的 共晶组织, 宏观表现为斑疤状的缺陷。
材料中出现, 50CrMoA 钢作为中碳合金钢, 即使出 建议选择合适的齿轮加工方式及加工参数, 降
现局部烧熔, 也不会产生类似于过共晶白口铸铁组 低齿轮齿形的加工偏差, 以获得均匀的齿形余量, 保
织, 因此可以判断, 斑疤的产生与该齿轮的齿廓单齿 证齿轮良好的热处理性能。
埋油淬火工艺有关。
参考文献:
齿廓单齿埋油感应淬火 [ 10-12 ] 工艺的流程为: 首先
将齿轮装入淬火设备中, 感应器对应齿轮的某单个齿 [ 1 ] 王华 . 分动 箱 齿 轮 断 裂 原 因 [ J ] . 理 化 检 验 ( 物 理 分
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加热( 见图 4 ); 然后将齿轮下降至淬火槽中, 槽中的 [ 2 ] 白明远, 刘高远, 王大为 . 发动机传动轴齿轮断裂失效
淬火油使齿轮淬冷, 冷却后将齿轮旋转一个角度, 使 分析[ J ] . 失效分析与预防, 2007 , 2 ( 3 ): 37-41.
[ 3 ] 王希, 王艳芳, 李振杰, 等 . 螺旋伞齿轮表面金属剥落
下一个齿沟对准感应器, 完成一个齿沟的感应加热淬
原因分析 [ J ] . 理 化 检 验 ( 物 理 分 册), 2019 , 55 ( 6 ):
火过程; 继续对齿轮沿齿沟方向进行逐齿沟感应加热
423-426.
淬火, 最终完成一个齿轮的感应加热淬火。感应器的
[ 4 ] 苏乐, 王培科 . 采煤机二轴齿轮片状剥落与断齿原因
齿形与齿轮齿形各部分之间的间隙直接影响了齿轮
分析[ J ] . 理 化 检 验 ( 物 理 分 册 ), 2017 , 53 ( 8 ): 611-
加热淬硬层的厚度和形状, 齿侧间隙过大, 会使感应
614.
器的加热效率变低, 导致齿轮的加热效果较差, 硬化 [ 5 ] 潘小静, 徐旋旋, 戴林荣 . 行车减速箱三级齿轮轴轮齿
层较浅, 甚至会出现非淬硬区( 软带); 齿侧间隙过小, 断裂原因[ J ] . 理 化 检 验 ( 物 理 分 册), 2020 , 56 ( 12 ):
感应器的加热效率在各个部位会不一致, 导致局部加 62-66.
[ 6 ] 左华付, 姜嫄嫄, 刘小鸿 . 尾减输入齿轮疲劳失效分析
热速率过快, 形成高温区, 并出现过烧或烧熔现象。
[ J ] . 理化检验( 物理分册), 2012 , 48 ( 2 ): 120-124.
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由齿廓单齿埋油感应淬火过程可知: 单个齿沟
应用[ J ] . 大型铸锻件, 1980 ( 5 ): 11-19.
的表层在加热时, 齿沟表面是黏有一层淬火油的, 加 [ 11 ] 谭文理, 黄伟能 . 单齿埋油淬火感应器的 设 计[ J ] . 金
热时淬火油会被高温烧化。当感应器调整不当或齿 属热处理, 2003 , 28 ( 4 ): 65-67.
形有偏差, 造成齿侧间隙过小时, 感应加热后容易形 [ 12 ] 徐向明, 李泽 全 . 单 齿 埋 油 中 频 淬 火 感 应 器 的 研 究
成局部高温区, 出现过烧或烧熔现象。淬火油与金 [ J ] . 机车车辆工艺, 2016 ( 5 ): 7-9.
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