1主題內(nèi)容與適用范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了透平發(fā)電機(jī)級、透平壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、離心泵等所有漸開線高速齒輪的材料選擇及熱處理質(zhì)量控制。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于制造高速齒輪裝置時，對齒輪材料及熱處理質(zhì)量的控制和檢測。
2引用標(biāo)準(zhǔn)
GB225 鋼的淬透性末端淬火試驗(yàn)方法
GB226鋼的低倍組織及缺陷酸蝕試驗(yàn)法
GB230金屬洛氏硬度試驗(yàn)方法
GB231金屬布氏硬度試驗(yàn)方法
GB1591 低合金結(jié)構(gòu)鋼
GB1979結(jié)構(gòu)鋼低倍組織缺陷評級圖
GB3077合金結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)條件
GB4341金屬肖氏硬度試驗(yàn)方法
GB4342金屬顯微維氏硬度試驗(yàn)方法
GB5030金屬小負(fù)荷維氏硬度試驗(yàn)方法
GB5216保證淬透性結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)條件
GB5617鋼的感應(yīng)淬火或火焰淬火后有效硬化層深度的測定
GB6394金屬平均晶粒度測定法
GB9450鋼件滲碳淬火有效硬化層深度的測定和校核
ZBJ17001齒輪滲氮、氮碳共滲工藝及質(zhì)量控制
ZBJ36009Q鋼件感應(yīng)淬火金相檢驗(yàn)
HB5022滲碳、碳氮共滲、氮化零件金相組織檢驗(yàn)
3質(zhì)量控制基本要求
3.1材料選擇原則
選擇高速齒輪材料時應(yīng)綜合考慮以下內(nèi)容：
3.1.1材料的化學(xué)成分、機(jī)械性能及機(jī)械加工性能。
3.1.2應(yīng)根據(jù)高速齒輪的工作條件、熱處理工藝（調(diào)質(zhì)或表面硬化處理）確定所有鋼號。
3.1.3對承愛重負(fù)荷并有沖擊的高速齒輪、應(yīng)選用鎳、鉻、鉬鋼或鎳鉬鋼。
3.1.4高速齒輪應(yīng)采用保證淬透性的結(jié)構(gòu)鋼。
3.1.5制造高速齒輪的材料應(yīng)具有較高的純度及尺寸穩(wěn)定性。
3.1.6材料的經(jīng)濟(jì)合理性。
3.2原材料及齒坯的質(zhì)量控制
3.2.1原材料或齒坯必須附有合格證明或質(zhì)量保證書。檢驗(yàn)部門負(fù)責(zé)按照采購定單要求或圖樣規(guī)定檢驗(yàn)其尺寸、外觀和硬度，并按技術(shù)要求檢查鋼材化學(xué)成分、低倍組織（酸蝕、硫印、夾雜物）淬透性、晶粒度和機(jī)械性能。
3.2.2原材料檢驗(yàn)單或齒坯檢驗(yàn)記錄應(yīng)交檢驗(yàn)部門和質(zhì)量管理部門存檔。
3.2.3經(jīng)檢驗(yàn)不合的原材料或齒坯，應(yīng)標(biāo)上“不準(zhǔn)使用”的記號，封存待處理。
3.2.4原材料的代用，須經(jīng)有關(guān)單位會簽，總工程師或技術(shù)副廠長批準(zhǔn)主后主可投產(chǎn)使用。
3.2.5制造高速齒輪的原材料必須經(jīng)過退火或正火處理，使組織均勻、機(jī)構(gòu)性能符合要求并具有良好的加工性能。
3.2.6為降低硬度，改善加工性能，齒坯應(yīng)進(jìn)行退火或正火處理。
3.3預(yù)先熱處理質(zhì)量控制
3.3.1滲碳的高速齒輪齒坯均應(yīng)進(jìn)行正火處理，正火在粗車后進(jìn)行。
3.3.2滲氮的高速齒輪齒坯，必須時行調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)在粗車后進(jìn)行，調(diào)質(zhì)時，回火溫度應(yīng)高于氮化溫度10℃以上，但最低回火溫度不得低于550℃。
3.3.3感應(yīng)淬火的高速齒輪齒坯，必須進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)的硬度范圍應(yīng)烽240～340HB。
3.4最終熱得理質(zhì)量控制
3.4.1滲碳淬火
高速齒輪在氣體滲碳后淬火之前，應(yīng)先用隨爐試樣進(jìn)行淬火試驗(yàn)，在確定其工藝可靠后方可進(jìn)行處理。試樣的檢驗(yàn)項(xiàng)目有：
a.用載荷為9.8N的維氏硬度計在試棒中間部位測量有效硬化層深度，測量方法按GB9450及GB4342或GB5030規(guī)定進(jìn)行。試棒尺寸按下表規(guī)定：
|
齒輪模數(shù)
m |
試棒尺寸 |
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直徑D |
長度L |
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≤5 |
16 |
50 |
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＞5～16 |
25 |
50 |
|
＞16 |
≥s |
(21～30)s |
注：s為分度圓齒厚。
b.在金相顯微鏡下觀察滲層組織，并按HB5022規(guī)定進(jìn)行評級。正常的顯微組織應(yīng)為細(xì)晶回火馬氏體的基體上分布著彌散的碳化物，不允許出現(xiàn)嚴(yán)重的碳化物網(wǎng)或大塊碳化物聚集現(xiàn)象。
c.當(dāng)要求測定碳濃度分布曲線時，可采用剝層試棒（直徑30mm，長度150mm）測定。如無特殊要求，滲碳高速齒輪最表層的碳濃度應(yīng)在0.75%～0.95%之間。
3.4.2感應(yīng)淬火
3.4.2.1新產(chǎn)品的高速齒輪在感應(yīng)淬 火前，應(yīng)先在試驗(yàn)齒輪上用選定的感應(yīng)器進(jìn)行淬火工藝試驗(yàn)。首先檢查表是否有裂紋，然后解剖檢查齒面硬度、硬化層深度、硬化層沿齒廓分布的均勻性及金相組織。只有當(dāng)上述檢驗(yàn)項(xiàng)目均符合技術(shù)要求后，才可對高速齒輪進(jìn)行淬火處理。
3.4.2.2對老產(chǎn)品高速齒輪，應(yīng)堅持淬 火工藝的首檢程序，即先淬一個齒，由質(zhì)量檢驗(yàn)員對其表面裂紋、表面硬度及硬化層分布進(jìn)行檢查，首檢合格并由檢驗(yàn)員簽字后才可往下進(jìn)行淬火。
3.4.3滲氮處理
滲氮齒輪應(yīng)用隨爐仿形試樣，對表面疏松、擴(kuò)散層化合物形態(tài)、化合物層厚度進(jìn)行檢查。
3.5對熱處理設(shè)備和工藝的要求
3.5.1對于氣體滲碳（或碳氮共滲）設(shè)備，應(yīng)能有效控制碳勢。
3.5.2一般情況下，在滲碳工藝中碳勢應(yīng)控制在0.75%～0.95%范圍內(nèi)，重要的高速齒輪還應(yīng)通過對試樣的定碳分析來控制碳勢，其試樣尺寸為直徑30mm，長度150mm，自表面依資助剝層0.15，0.10，0.10mm來進(jìn)行定碳分析。
3.5.3滲氮工藝參數(shù)要綜合考慮高速齒輪的表面狀態(tài)、氨分解率、溫度和滲氮時間等因素。滲氮前，應(yīng)清除高速齒輪表面的氧化物或臟物。
3.5.4感應(yīng)淬火所有感應(yīng)器應(yīng)保證高速齒輪能獲得要求的硬化層分布，軸用夾具應(yīng)對中，最大偏心量應(yīng)控制在0.05mm之內(nèi)。
4質(zhì)量檢測基本要求
4.1原材料及齒坯的質(zhì)量檢測
4.1.1原材料的化學(xué)成分應(yīng)符合GB3077規(guī)定，每爐均應(yīng)進(jìn)行檢查。
4.1.2齒坯粗車后，每件均應(yīng)進(jìn)行超聲波探險傷或磁粉探傷。
4.1.3原材料晶粒度應(yīng)按GB6394規(guī)定分爐號每批進(jìn)行檢查和判定。
4.1.4若技術(shù)條件有淬透性要求，應(yīng)按GB225進(jìn)行試驗(yàn)檢查。
4.1.5原材料的硬度應(yīng)按訂貨要求或圖樣規(guī)定每批進(jìn)行檢查。
4.1.6若技術(shù)條件規(guī)定進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)，試棒應(yīng)取自該齒坯本體材料，機(jī)械性能指標(biāo)不得低于GB1591或GB3077的規(guī)定。
4.1.7原材料的低倍組織每批按GB226和GB1979規(guī)定抽查。
4.2預(yù)選熱處理的質(zhì)量檢測
4.2.1預(yù)先熱處理（正火或調(diào)質(zhì)）后的齒坯，應(yīng)按圖樣規(guī)定檢查每件的布氏硬度。在齒寬中部齒面上沿圓周方向?qū)ΨQ測4點(diǎn)，直徑大于2000mm的齒坯應(yīng)適當(dāng)增加測量點(diǎn)數(shù)，硬度全部合格計為合格，測定方法按GB231規(guī)定。
4.2.2對圖樣或合同中有特殊要求的高速齒輪，調(diào)質(zhì)或正火后，可用隨爐試樣檢查金相組織。
4.2.3若圖樣中有明文規(guī)定，還應(yīng)對預(yù)選熱得理后的齒坯進(jìn)行超聲波探傷或磁粉探傷，并進(jìn)行機(jī)械性能試驗(yàn)，試棒應(yīng)取自該齒坯本體材料。
4.3最終熱處理后的質(zhì)量檢測
4.3.1齒面硬度
4.3.1.1高速齒輪應(yīng)按圖樣要求檢查每件的齒面硬度。
4.3.1.25齒面硬度在齒寬中部齒面上沿圓周方向?qū)ΨQ測4點(diǎn)，對于直徑大于2000mm的齒輪可適當(dāng)增加測量點(diǎn)數(shù)，硬度全部合格計為合格。測量方法按GB230或GB4341規(guī)定。對于齒寬大于10mm的齒輪，應(yīng)在齒寬方向適當(dāng)增加測量點(diǎn)數(shù)。
4.3.1.3對于調(diào)質(zhì)的高速齒輪，允許在輪齒端面、人字齒輪的退刀槽外、軸齒輪輪齒附近的部位（支承頸部除外）進(jìn)行硬度檢測。
4.3.2有效硬化層深度
高速齒輪應(yīng)根據(jù)不同的表面硬化工藝，按GB9450、GB5617或ZBJ17001規(guī)定，采用隨爐仿形試樣檢查每爐的有效硬度檢測。
4.3.3滲層金相組織
4.3.3.1滲碳（或碳氮共滲）淬火后的高速齒輪應(yīng)根據(jù)圖樣要求，采用隨爐仿形試樣，按HB5022規(guī)定，對碳化物、殘余奧氏體及馬氏體進(jìn)行評級。
4.3.3.2氣體滲氮的高速齒輪應(yīng)根據(jù)圖樣要求，采用隨爐仿形試樣，按HB5022規(guī)定，對表面疏松、護(hù)散層的化合物形態(tài)、化合物層厚度進(jìn)行評級。
4.3.3.3感應(yīng)淬火的高速齒輪應(yīng)根據(jù)圖樣要求，按ZBJ36009規(guī)定，對硬化層的馬氏體進(jìn)行評級。
4.3.4心部硬度和心部組織
心部硬度根據(jù)圖樣要求采用隨爐仿形試樣檢查，心部組織按HB5022檢查。
4.3.5熱處理變形量的檢查
當(dāng)熱處理工藝不穩(wěn)定時應(yīng)定期抽查熱處理變形量。測量最終熱處理前后的齒形、齒向數(shù)據(jù)加以對比。最大熱處理變形最不應(yīng)超過磨削余量的50%。
4.4對檢測結(jié)果和試驗(yàn)報告的基本要求
4.4.1應(yīng)將檢測結(jié)果的復(fù)印件交檢驗(yàn)部門和質(zhì)量管理部門存檔。
4.4.2試驗(yàn)報告中，應(yīng)注明該試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)號、技術(shù)要求和實(shí)測值，并有檢測人、審定人簽字。必要時，還應(yīng)標(biāo)出測試儀器的型號和測量精度。
4.5對不合格齒輪處的基本要求
凡經(jīng)過最終檢查被判為不合格品而又無法修復(fù)的齒輪，均應(yīng)貼上不合格標(biāo)簽，附帶 離存放，不允許將其與合格品或回用品混放。
附加說明：
本標(biāo)準(zhǔn)由機(jī)械電子工業(yè)部鄭州機(jī)械研究所提出并歸口。
本標(biāo)準(zhǔn)由鄭州機(jī)械研究所負(fù)責(zé)起草。
本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人王考勤、向永久。
