1范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了齒火焰及感受應(yīng)淬火（高頻、起音頻、中頻）的有關(guān)術(shù)語、材料選擇、使用設(shè)備、工藝及質(zhì)量檢驗(yàn)。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于中碳碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼以及低淬透性鋼等材料制造的齒輪火焰及感應(yīng)淬火的工藝及其質(zhì)量控制。
2引用標(biāo)準(zhǔn)
下列標(biāo)準(zhǔn)所包含水量的條文，通過在本標(biāo)準(zhǔn)中引用面構(gòu)成為本標(biāo)準(zhǔn)的條文。本標(biāo)準(zhǔn)出版時(shí)，所示版本均為有效。所有標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)被修訂，使用本標(biāo)準(zhǔn)的各方應(yīng)探討使用下列標(biāo)準(zhǔn)最新版本的可能性。
GB/T230-1991金屬洛氏硬度試驗(yàn)方法
GB/T699-1988優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 技術(shù)條件
GB/T3077-1988合金結(jié)構(gòu)鋼 技術(shù)條件
GB/T4340-1984金屬維氏硬度試驗(yàn)方法
GB/T4341-1984金屬肖氏硬度試驗(yàn)方法
GB/T5617-1995鋼的感應(yīng)淬火或火焰淬火后有將近硬化層深度的測(cè)定
GB/T8539-1987齒輪材料及熱處理質(zhì)量檢驗(yàn)的一般規(guī)定
GB/T9175-1985環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)
JB/T4393-1987聚乙烯醇合成淬火劑技術(shù)條件
JB/T9200-1999鋼鐵件的火焰淬火回火處理
JB/T9201-1999鋼材件的感應(yīng)淬火回火處理
JB/T9204-1999鋼鐵件感應(yīng)淬火金相檢驗(yàn)
YB/T2009-1981低淬透性含鈦優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼
YB/T5148-1993金屬平均晶粒度測(cè)定方法
3術(shù)語
本標(biāo)準(zhǔn)采用下列定義。
3.1齒面硬度
成品齒輪輪齒工作高度中間部位的齒面硬度。
3.2齒槽底面硬度
成品齒輪齒寬中部齒槽底面部位的表面硬度。
3.3有效淬硬層深度
齒輪經(jīng)火焰或感應(yīng)淬火，并經(jīng)回火后，于齒寬中部輪齒法截面上，在齒高中部沿垂直于齒面方向（全齒硬化除外），自表面測(cè)至極限硬度值處的深度。極限硬度值：
HV =0.8HVMS……………………（1）
式中：HV——極限硬度；
HVMS——設(shè)計(jì)要求的最低表面硬度。
3.4淬硬層分布
齒輪經(jīng)火焰或感淬火后，于齒寬中部輪齒法截面上，輪齒與其齒槽底面所呈現(xiàn)出的淬硬層分布形式。
4齒輪材料
4.1冶金質(zhì)量
4.1.1化學(xué)成分、低倍和高倍組織、非金屬夾雜物應(yīng)符合GB/T3077、GB/T699、YB/T2009的規(guī)定。
4.1.2合金結(jié)構(gòu)鋼應(yīng)采用細(xì)晶粒鋼，按GB/T6394評(píng)定，晶粒度應(yīng)為5～8級(jí)。
4.1.3對(duì)大模數(shù)及重要齒輪，其毛坯應(yīng)切除鋼錠頭尾部，以免除縮孔及不允許的偏析。
4.1.4力學(xué)性能指標(biāo)不得低于GB/T3077、GB/T699及YB/T2009的規(guī)定值。
4.1.5對(duì)有特殊要求的齒輪按用戶與制造廠雙方協(xié)議規(guī)定執(zhí)行。
4.2鍛坯質(zhì)量與力學(xué)性能
4.2.1對(duì)承載能力高的齒輪，用鋼錠鍛成齒坯，鍛造比應(yīng)符合GB/T8539規(guī)定。
4.2.2齒坯流線應(yīng)盡量沿輪齒齒廓分布。
4.2.3齒坯不得過熱、過燒，其晶粒度不得低于原材料晶粒度。
4.2.4齒坯力學(xué)性能試樣的取樣部位、數(shù)量、性能指標(biāo)按各行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
4.3火焰及感應(yīng)淬火齒輪常用材料
碳素結(jié)構(gòu)鋼：45，55，ZG310-570，ZG340-640。
合金結(jié)構(gòu)鋼：40Cr，35CrMo，42CrMo，42MnMoV，37SiMnMoV，40CrNiMo，32CrMnMo，ZG35CrM,ZG35CrMnSi,ZG40Mn。
低淬透性鋼：55Ti,60Ti,70Ti。
滲碳、碳氮共滲后再進(jìn)行感應(yīng)淬火的齒輪材料：20，20Cr，20CrMnTiMo，20CrMnMo。
其他性能相當(dāng)或較好的材料。
5設(shè)備要求
所選用的應(yīng)能保證齒輪達(dá)到圖樣規(guī)定的硬度，有效淬硬層深度及淬硬層分布等要求。
5.1火焰淬火設(shè)備
5.1.1供氣裝置
a)燃燒氣體（乙炔、天然氣等）供給裝置必須有輸出控制裝置、壓力計(jì)和安全閥、在對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)下輸出燃燒氣體的壓力控制在0.09～0.11MPa范圍內(nèi)。
b)氧氣瓶和氧氣匯流排，應(yīng)裝壓力計(jì)和減壓閥，在穩(wěn)定狀態(tài)下輸出氧氣壓力應(yīng)符合JB/T9200的規(guī)定。
c)采用氧乙炔焰時(shí)，乙炔與氧氣的體積比為：1：1.1～1:1.5
5.1.25噴嘴和噴槍
噴嘴的設(shè)計(jì)及制造質(zhì)量應(yīng)能滿足齒輪加熱淬火要求。
a)噴嘴的結(jié)構(gòu)形式視淬火方法面定，要考慮火也直徑、數(shù)量及排數(shù)和水孔直徑、傾斜角度及排數(shù)。當(dāng)齒輪旋轉(zhuǎn)加熱時(shí)，設(shè)定兩個(gè)或多個(gè)固定火焰噴嘴；單齒沿齒槽加熱淬火噴嘴，盡量仿形，在齒根部火孔數(shù)量要多些，火孔位置要低于齒頂3～5mm。
對(duì)于淬裂傾向較大的合金鋼可采用三室噴嘴，在火孔與水孔之間加壓縮空氣孔，以實(shí)現(xiàn)預(yù)冷淬火。
b)噴嘴的火也直徑一般為0.3～0.6mm，水孔直徑為1.0～1.5mm,二者的行間距離一般為10～18mm，水孔中心線與火也中心線夾角呈12°～30°。在火孔與水孔之間應(yīng)設(shè)置擋水板，以鋼回火。
c)注意噴槍的保養(yǎng)，以防阻塞和爆炸。
5.1.3淬火機(jī)床
根據(jù)齒輪的尺寸、模數(shù)和要求的淬硬層深度，適當(dāng)選擇一次式淬火機(jī)床或移動(dòng)式淬火機(jī)床或齒輪專用淬火機(jī)床，其淬火機(jī)床應(yīng)符合表1所示的精度值。
表1
|
機(jī)床檢驗(yàn)項(xiàng)目mm |
精度 |
|
主軸錐孔徑向圓跳動(dòng)1）mm |
0.3 |
|
回轉(zhuǎn)工作臺(tái)面的跳動(dòng)2）mm |
0.3 |
|
頂尖連線時(shí)滑板移動(dòng)的平行度mm |
0.3 |
|
工件進(jìn)給速度變化量3）mm/s |
±5% |
|
1)將檢驗(yàn)棒插入主軸錐孔，在距主軸端面300mm外測(cè)量。
2)裝上直徑大于300mm的圓盤，在半徑150mm外測(cè)量。
3)測(cè)量工作行程300mm的平均速度。 |
5．2感應(yīng)加熱淬火設(shè)備
5.2.1感應(yīng)加熱電源設(shè)備
a)根據(jù)齒輪模數(shù)、淬硬層濃度選擇適當(dāng)頻率的感應(yīng)加熱設(shè)備。
一般推薦高頻（GP）適用于處理模數(shù)4mm以下、淬硬層深度1.0～1.5mm的齒輪。模數(shù)6mm以上的齒輪右用高頻單齒淬火。
超音頻（CYP）適用于處理模數(shù)2～5mm、淬 硬層深度2～5mm的齒輪。
b)感應(yīng)加熱設(shè)備在正常工作條件下，必須按加熱要求輸出適當(dāng)?shù)墓β剩谳斎攵撕洼敵龆藨?yīng)有控制裝置；電壓變動(dòng)量控制在±2.5%或輸出功率變動(dòng)量控制在±5%的范圍內(nèi)。
c)為克服由于網(wǎng)路電壓變化引起的感應(yīng)加熱電參數(shù)波動(dòng)，最好配置穩(wěn)定裝置。
d)設(shè)備應(yīng)配有加熱延時(shí)及冷卻限時(shí)裝置。
e)高頻電磁輻射職業(yè)暴露應(yīng)符合GB/T9175的規(guī)定，噪聲限制值不大于85dB.
5.2.2感應(yīng)器結(jié)構(gòu)
感應(yīng)器的結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)合理，加工精確，以滿足齒輪質(zhì)量要求。
a)齒輪旋轉(zhuǎn)加熱淬火感應(yīng)器均為圈式結(jié)構(gòu)。對(duì)于外齒輪、內(nèi)齒輪、錐齒輪、雙聯(lián)及多聯(lián)齒輪均應(yīng)考慮感應(yīng)器高度、內(nèi)徑、外徑及合理的截面。
b)單齒同時(shí)加熱感應(yīng)器，其加熱部分長(zhǎng)度一般長(zhǎng)齒寬矩3～5mm，以防輪齒的兩端面過熱，對(duì)錐齒輪應(yīng)考慮到感應(yīng)器與大端、小端與齒面的距離。
c)單齒連續(xù)加熱淬火感應(yīng)器的噴液孔位置，對(duì)于模數(shù)5～10mm齒輪，噴液孔應(yīng)低于齒頂1.5～2mm，對(duì)模數(shù)為10mm以上的齒輪，噴液孔則應(yīng)高于齒頂1.5～2mm。
d)單齒沿齒槽加熱淬火感應(yīng)器的結(jié)構(gòu)，根據(jù)齒輪模數(shù)及齒形設(shè)計(jì)成Ⅱ形和Ⅴ形等不同形式。
e）導(dǎo)磁體的材料根據(jù)設(shè)備頻率選用。高頻導(dǎo)磁材料可采鐵氧體，中頻導(dǎo)磁材料可采用硅鋼片或鐵氧體或中頻導(dǎo)磁體。
5.2.3淬火機(jī)床
根據(jù)齒輪模數(shù)、尺寸、可設(shè)置適當(dāng)?shù)囊淮渭訜崾酱慊饳C(jī)床和連續(xù)式加熱淬火機(jī)床，或齒輪專用淬火機(jī)床，機(jī)床不允許有爬行現(xiàn)象，淬火機(jī)床精度同表1。
5.3溫度測(cè)試
火焰或感應(yīng)加熱時(shí)，用調(diào)節(jié)工藝參數(shù)來控制溫度。若配有測(cè)量裝置，其測(cè)溫精度應(yīng)能控制在±15℃以內(nèi)。
5.4淬火介質(zhì)及冷卻裝置
5.4.1淬火介質(zhì)的種類，根據(jù)齒輪材料、尺寸、形狀不同，可選用水、油、聚合物水溶液、油的乳化液、壓縮空氣等。
5.4.2浸冷時(shí)，冷卻槽應(yīng)有足夠容量以及將淬火介質(zhì)保持在表2所列的溫度范圍。
表2
|
淬火介質(zhì) |
水 |
油 |
聚已烯醇水溶淬1） |
|
溫度范圍 |
10～35 |
40～80 |
10～40 |
|
1）使用濃度0.1%～0.3。見JB/T4393、JB/T9201。 |
5.4.3噴冷時(shí)，冷卻劑的數(shù)量及壓力要保持穩(wěn)定，并能調(diào)節(jié)。
5.1.1冷卻裝置必須可靠，不得有堵孔現(xiàn)象。
5.4.5淬火介質(zhì)的成分、濃度要配制合適，以保持足夠的冷卻能力，應(yīng)定期檢驗(yàn)，并符合有關(guān)規(guī)定。
5.5回火設(shè)備
5.5.1齒輪可在有空氣循環(huán)的電爐或鹽浴、油浴中進(jìn)行回火。回火設(shè)備有效加熱區(qū)的溫度均勻性，應(yīng)按表3所示的允許溫度偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制。當(dāng)功率和溫度控制較穩(wěn)定時(shí)，也允許用中頻或高頻電流感應(yīng)加熱回火。
表3
|
所需溫度范圍 |
≤400 |
＞400 |
|
允許溫度偏差 |
±10 |
±15 |
5.5.2應(yīng)配有顯示溫度的自動(dòng)記錄裝置，熱電偶應(yīng)不定期期校對(duì)，保持規(guī)定的精度。
6火焰或感應(yīng)淬火齒輪預(yù)備處理
6.1齒面的表面粗糙度、齒端倒角、齒根過渡曲面均應(yīng)符合技術(shù)條件。
6.2輪齒工作面上不允許有砂眼、縮孔等缺陷，其他部位可進(jìn)行焊補(bǔ)等補(bǔ)救措施，并按GB/T8539規(guī)定檢驗(yàn)。
6.3應(yīng)去除齒輪表面的毛刺、污垢、銹斑、鐵屑以及其他雜物。
6.4對(duì)于預(yù)切齒后調(diào)質(zhì)或淬火后需精加工的齒輪，應(yīng)留有加工余量。要保證精加工后有效硬化層達(dá)到圖樣要求。
6.5合金結(jié)構(gòu)鋼預(yù)選應(yīng)經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，得到索氏體組織，40Cr也可進(jìn)行正火處理，處理后的硬度和金相組織應(yīng)符合技術(shù)條件。
6.6碳素結(jié)構(gòu)鋼預(yù)先經(jīng)調(diào)質(zhì)、正火或正火加回火處理，以得到細(xì)珠光體與鐵素體組織，其硬度和金相組織應(yīng)符合技術(shù)條件。
6.7合金結(jié)構(gòu)鋼和碳素結(jié)構(gòu)鋼可采用鍛造余熱進(jìn)行正火或調(diào)質(zhì)，其硬度和組織應(yīng)符合技術(shù)條件。
7齒輪火焰及感應(yīng)淬火工藝規(guī)程
根據(jù)齒輪的模數(shù)、形狀和尺寸選擇以下的淬火方式。
a)齒輪旋轉(zhuǎn)一次淬火法；
b)齒輪旋轉(zhuǎn)（或不旋轉(zhuǎn)）連續(xù)淬火法；
c)單齒沿齒面淬火法；
d)單齒沿齒槽淬火法。
7.1火焰淬火工藝規(guī)程
7.1.1設(shè)計(jì)和選擇噴嘴的結(jié)構(gòu)，選定淬火噴槍規(guī)格、型號(hào)與數(shù)量。
7.1.2齒輪與噴嘴、冷卻水嘴要保證正確的相對(duì)位置。
7.1.3齒輪旋轉(zhuǎn)淬火時(shí)，噴嘴與齒輪齒頂間隙為3～5mm，單齒沿齒槽加熱淬火時(shí)，噴嘴與齒面間隙為5～8mm。
7.1.4火焰加熱時(shí)，燃燒氣的壓力、氧氣壓力同5.1.1，冷卻水壓力為0.2～0.4MPa，連續(xù)淬火噴嘴移動(dòng)速度為1.2～4.2mm/s。
7.1.5加熱溫度一般為840～900℃，以淬硬層的顯微組織來確定最佳淬火溫度應(yīng)避免齒頂過熱及齒根加熱不足。
7.1.6碳鋼采用水、聚合物水溶液噴冷或浸冷；合金鋼條用聚合物水溶液、浮化液、壓縮空氣噴冷或聚合物水溶液、油浸冷。
7.2感應(yīng)淬火工藝規(guī)程
7.2.1設(shè)計(jì)或選用感應(yīng)器，保證在各種淬火方法下，感應(yīng)器與齒輪或輪齒之間有合理的間隙值。
7.2.2電壓、電流、電功率等電參數(shù)的選擇要匹配，并根據(jù)試淬結(jié)果調(diào)整各參數(shù)。
7.2.3加熱溫度同7.1.5。
7.2.4加熱時(shí)間應(yīng)根據(jù)模數(shù)、淬硬層深度要求、設(shè)備功率及加熱形式確定。
7.2.5齒輪與感應(yīng)器的相對(duì)移動(dòng)速度與感應(yīng)器高度、加熱時(shí)間的關(guān)系見式（2）：
式中：v——齒輪對(duì)感應(yīng)器相對(duì)移動(dòng)速度，一般為2～9mm/s；
h——感應(yīng)器高度，mm；
t——加熱時(shí)間，s。
7.2.6對(duì)復(fù)雜易變形齒輪最好進(jìn)行預(yù)熱，單齒加熱淬火時(shí)，可采用隔齒加熱以利減小變形和開裂傾向。
7.2.7冷卻方式
淬 火介質(zhì)種類同5.4.1。
a)當(dāng)旋轉(zhuǎn)加熱淬火時(shí)，齒輪在淬火介質(zhì)中旋轉(zhuǎn)速度不得大于30r/mim，或外圓線速度小于500mm/s。
b)當(dāng)沿齒槽加熱淬火時(shí)，必須對(duì)輪齒的兩外側(cè)齒面施以旁冷，以免已淬火輪齒齒面超過回火。
7.3回火
為防齒輪淬火開裂及使齒輪的尺寸穩(wěn)定，應(yīng)進(jìn)行回火工序。
7.3.1回火可采用空氣爐、浴爐及感應(yīng)回火，對(duì)大齒輪也可采用自行回火。
7.3.2回火溫度可根據(jù)齒輪材料、硬度要求確定。參見附錄A（提示的附錄）。
7.3.3回火時(shí)間通常在齒輪透燒后保溫不少于1.5～2h。
7.3.4淬火至回火的時(shí)間間隔一般不得超過4h，合金鋼淬火后應(yīng)立即回火。
7.3.5對(duì)有回火脆性傾向的材料應(yīng)有快冷措施。
8齒輪火焰或感應(yīng)淬火質(zhì)量控制和檢驗(yàn)方法
8.1外觀
齒輪火焰或感應(yīng)淬火后，經(jīng)目測(cè)、不得有裂紋、燒傷、剝落等缺陷，齒部不得有碰傷。
8.2齒面硬度
8.2.1對(duì)批量生產(chǎn)齒輪，每批抽檢3件（首件、末件及中間軸件）
檢驗(yàn)硬度。
8.2.2對(duì)齒輪旋轉(zhuǎn)一次淬火的齒輪，在相隔約120°的三個(gè)輪齒上，于齒高中部齒面各測(cè)1～3點(diǎn)，也可用洛氏硬度計(jì)測(cè)定齒頂硬度。檢測(cè)處的表面粗糙度Ra應(yīng)小于3.2μm。
8.2.3對(duì)單齒淬火大模數(shù)齒輪，可用肖氏硬度計(jì)或用其他硬度計(jì)測(cè)量輪齒分度圓附近的齒面硬度。
8.2.4對(duì)模數(shù)小于2mm或無法使用硬度計(jì)測(cè)量的齒輪，可用標(biāo)準(zhǔn)銼刀或其他方法檢驗(yàn)。
8.2.5所測(cè)的硬度值不取平均值，其最低硬度亦應(yīng)符合圖樣要求。表面硬度的偏差不允許超過表4及表5的容許值。按GB/T230、GB/T4341規(guī)定測(cè)定。
表4
|
洛氏硬度 |
表面硬度偏差值 |
|
同一件 |
同一批 |
|
＞60 |
4 |
5 |
|
≥50～60 |
4.5 |
5.5 |
|
≥40～50 |
5 |
6 |
表5
|
肖氏硬度 |
表面硬度偏差值 |
|
同一件 |
同一批 |
|
＞80 |
8 |
10 |
|
≥67～80 |
6 |
8 |
|
≥55～67 |
8.2.6當(dāng)硬度不符合圖樣要求時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行返修，在淬火前必須經(jīng)正火中高溫回火外理，為防止產(chǎn)生氧化皮或減少變形也可采用感應(yīng)正火，返修次數(shù)不得超過兩次。
8.2.7當(dāng)齒寬小于150mm時(shí)，有效齒寬硬度區(qū)為齒寬的80%，并對(duì)稱分布于齒的兩端，當(dāng)齒寬大于或等于150mm時(shí)，有效齒寬硬度區(qū)按設(shè)計(jì)要求規(guī)定。
8.3齒槽低面硬度
按各行業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或圖樣要求檢驗(yàn)。
8.4有效淬硬層深度
有效淬硬層深度測(cè)定方法按GB/T5617規(guī)定進(jìn)行，測(cè)定結(jié)果應(yīng)符合圖樣要求，同一件齒輪的有效淬硬層深度偏差值應(yīng)控制在技術(shù)條件要求中值的±20%范圍內(nèi)，重要齒輪偏差值控制在技術(shù)條件要求中值的±15%范圍內(nèi)。
8.5淬硬層分布
批量生產(chǎn)時(shí)，每批抽檢1件；單件生產(chǎn)時(shí)，若有要求，可用齒形試塊進(jìn)行檢驗(yàn)。
8.5.1沿齒廓分布的淬硬層，其齒槽底面以下不同深度的硬度分布，應(yīng)能達(dá)到技術(shù)條件要求。
8.6金相檢驗(yàn)
批量生產(chǎn)時(shí)，每批抽檢1件，對(duì)大模數(shù)齒輪及齒輪軸可檢查試塊，并經(jīng)磨制、拋光、腐蝕后用金相顯微鏡觀察。
8.6.1晶粒度按YB/T5148測(cè)定，5～8級(jí)為合格，或按各行業(yè)技術(shù)要求評(píng)定。
8.6.2金相組織按JB/T9204評(píng)定，根據(jù)各行業(yè)技術(shù)要求確定合格范圍。
8.6.3心部組織按各行業(yè)技術(shù)要求評(píng)定。
8.7裂紋檢驗(yàn)
火焰或感應(yīng)淬火后應(yīng)100%進(jìn)行裂紋檢驗(yàn)，表面不允許有裂紋。當(dāng)目測(cè)無法確定時(shí)，可采用磁粉探傷、熒光檢驗(yàn)、著色檢驗(yàn)及其他方法檢驗(yàn)。
8.8變形檢驗(yàn)
8.8.1齒輪的變形最應(yīng)控制在產(chǎn)品圖樣或技術(shù)條件要求范圍內(nèi)。
8.8.2批量生產(chǎn)時(shí)，每批抽檢3件，按產(chǎn)品圖樣或技術(shù)條件檢驗(yàn)。
8.8.3單件生產(chǎn)的齒輪應(yīng)定期抽驗(yàn)。
9報(bào)告單
報(bào)告單應(yīng)包括下列內(nèi)容：
a)齒輪件號(hào)、材料、外徑、內(nèi)徑、模數(shù)、技術(shù)要求；
b)質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果；
c)數(shù)量及重量；
d)操作者、檢驗(yàn)者的姓名或代號(hào)；
e)處理日期。
附錄A
（提示的附錄）
常用鋼材回火溫度與硬度的關(guān)系
表A1常用鋼材回火溫度與硬度的關(guān)系
