渗碳齿轮节圆与齿根处有效硬化层差异问题的讨论 今天刚接到一张客户拿来的齿轮图纸，其技术要求中对齿顶、齿面、齿根三个部位的有效硬化层都分别作了规定：齿顶处最大不超过1.8mm，齿面为1.0~1.4mm，齿根处不小于0.6mm。这是我第一次看到图纸上对有效硬化层如此详细地规定。但仔细一想,却很有道理:
由于齿轮结构特点导致齿轮在渗碳时齿根处气氛循环不如节圆处，淬火时齿根处的冷却速度又比节圆处慢，渗碳淬火后节圆处有效硬化层比齿根处厚是不争的事实。这样问题就出现了：齿轮节圆处有效硬化层深度已达到图纸要求，而齿根处有效硬化层却比图纸要求浅。
ZB T04 001-88和QC/T262-1999《汽车渗碳齿轮金相检验》标准以及QCn29018-1991《汽车碳氮共渗齿轮金相检验》标准都规定“轮齿有效硬化层深度检测部位以齿根及节圆处为准”，规定齿根处和节圆处都必须满足图纸要求。
对于模数较小的齿轮以及齿轮材料淬透性比较好的时候，两者都满足图纸要求好像没有问题；当齿轮模数较大或是截面厚度大的实心齿轮，就很难同时达到图纸规定了。渗碳齿轮的主要失效形式是齿的弯曲疲劳断裂和齿面的接触疲劳损伤，齿根处和节圆处的硬度差异正有利于提高轮齿的弯曲疲劳强度和接触强度。 从齿面和齿根处的机械性能要求来分析.在硬化层的设计当中,由于接触疲劳和弯曲疲劳两个重要性能指标,一般要求合适的硬化层深.对于节圆处的层深要求,主要是针对接触疲劳强度的(齿面耐磨).其层深要求比较深,一定的深度保证抵抗正压力下造成的齿面微观塑性变形,然后造成剥落,避免这样的点蚀磨损.对于齿根处的层深要求,主要是针对弯曲疲劳强度的(齿根抗弯).而提高这样的弯曲强度,除了依靠深的硬化层深来提高材料的抗拉性能,还有一个原因是,合适的层深可以获得残余压应力,抵消齿根处外力造成的拉应力.从而提高齿根抗弯曲性能.所以,齿根要有合适的硬化层深.太深了,残余小了,太浅了,表层材料抗拉能力不足.一般情况,齿根处硬化层深为节圆处的75%左右.合理的硬化层就是齿根/齿顶浅,节圆深.
很多人认为:要求齿轮节圆与齿根处同时达到图纸的有效层深的要求是不合理的。国外标准中齿根层深要求是图纸要求下限值的70%以上，也有要求是50%以上的.并明确指出检测部位是二分之一齿高处和齿根圆角处。如图所示。A--A及B--B的位置。
因此我认为标准应修改为：“轮齿有效硬化层深度检测部位以节圆为准，齿根处允许比节圆处低30%”，30%的来源参考了国外有关齿轮热处理要求的规定。
这是我的一点粗浅认识，对与否，希望大家一同讨论 |
发表于 2009-9-21 17:42
发表于 2011-11-18 17:08
