1范圍
本標準規(guī)定了齒火焰及感受應淬火（高頻、起音頻、中頻）的有關(guān)術(shù)語、材料選擇、使用設備、工藝及質(zhì)量檢驗。
本標準適用于中碳碳素結(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淬火的工藝及其質(zhì)量控制。
2引用標準
下列標準所包含水量的條文，通過在本標準中引用面構(gòu)成為本標準的條文。本標準出版時，所示版本均為有效。所有標準都會被修訂，使用本標準的各方應探討使用下列標準最新版本的可能性。
GB/T230-1991金屬洛氏硬度試驗方法
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金屬維氏硬度試驗方法
GB/T4341-1984金屬肖氏硬度試驗方法
GB/T5617-1995鋼的感應淬火或火焰淬火后有將近硬化層深度的測定
GB/T8539-1987齒輪材料及熱處理質(zhì)量檢驗的一般規(guī)定
GB/T9175-1985環(huán)境電磁波衛(wèi)生標準
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鋼材件的感應淬火回火處理
JB/T9204-1999鋼鐵件感應淬火金相檢驗
YB/T2009-1981低淬透性含鈦優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼
YB/T5148-1993金屬平均晶粒度測定方法
3術(shù)語
本標準采用下列定義。
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——設計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化學成分、低倍和高倍組織、非金屬夾雜物應符合GB/T3077、GB/T699、YB/T2009的規(guī)定。
4.1.2合金結(jié)構(gòu)鋼應采用細晶粒鋼，按GB/T6394評定，晶粒度應為5～8級。
4.1.3對大模數(shù)及重要齒輪，其毛坯應切除鋼錠頭尾部，以免除縮孔及不允許的偏析。
4.1.4力學性能指標不得低于GB/T3077、GB/T699及YB/T2009的規(guī)定值。
4.1.5對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)量與力學性能
4.2.1對承載能力高的齒輪，用鋼錠鍛成齒坯，鍛造比應符合GB/T8539規(guī)定。
4.2.2齒坯流線應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齒坯力學性能試樣的取樣部位、數(shù)量、性能指標按各行業(yè)標準規(guī)定。
4.3火焰及感應淬火齒輪常用材料
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、碳氮共滲后再進行感應淬火的齒輪材料：20，20Cr，20CrMnTiMo，20CrMnMo。
其他性能相當或較好的材料。
5設備要求
所選用的應能保證齒輪達到圖樣規(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、壓力計和安全閥、在對穩(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，應裝壓力計和減壓閥，在穩(wěn)定狀態(tài)下輸出氧氣壓力應符合JB/T9200的規(guī)定。
c)采用氧乙炔焰時，乙炔與氧氣的體積比為：1：1.1～1:1.5
5.1.25噴嘴和噴槍
噴嘴的設計及制造質(zhì)量應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)。當齒輪旋轉(zhuǎn)加熱時，設定兩個或多個固定火焰噴嘴；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，以實現(xiàn)預冷淬火。
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設置擋水板，以鋼回火。
c)注意噴槍的保養(yǎng)，以防阻塞和爆炸。
5.1.3淬火機床
根據(jù)齒輪的尺寸、模數(shù)和要求的淬硬層深度，適當選擇一次式淬火機床或移動式淬火機床或齒輪專用淬火機床，其淬火機床應符合表1所示的精度值。
表1
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機床檢驗項目mm |
精度 |
|
主軸錐孔徑向圓跳動1）mm |
0.3 |
|
回轉(zhuǎn)工作臺面的跳動2）mm |
0.3 |
|
頂尖連線時滑板移動的平行度mm |
0.3 |
|
工件進給速度變化量3）mm/s |
±5% |
|
1)將檢驗棒插入主軸錐孔，在距主軸端面300mm外測量。
2)裝上直徑大于300mm的圓盤，在半徑150mm外測量。
3)測量工作行程300mm的平均速度。 |
5．2感應加熱淬火設備
5.2.1感應加熱電源設備
a)根據(jù)齒輪模數(shù)、淬硬層濃度選擇適當頻率的感應加熱設備。
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)感應加熱設備在正常工作條件下，必須按加熱要求輸出適當?shù)墓β�，在輸入端和輸出端應有控制裝置；電壓變動量控制在±2.5%或輸出功率變動量控制在±5%的范圍內(nèi)。
c)為克服由于網(wǎng)路電壓變化引起的感應加熱電參數(shù)波動，最好配置穩(wěn)定裝置。
d)設備應配有加熱延時及冷卻限時裝置。
e)高頻電磁輻射職業(yè)暴露應符合GB/T9175的規(guī)定，噪聲限制值不大于85dB.
5.2.2感應器結(jié)構(gòu)
感應器的結(jié)構(gòu)應設計合理，加工精確，以滿足齒輪質(zhì)量要求。
a)齒輪旋轉(zhuǎn)加熱淬火感應器均為圈式結(jié)構(gòu)。對于外齒輪、內(nèi)齒輪、錐齒輪、雙聯(lián)及多聯(lián)齒輪均應考慮感應器高度、內(nèi)徑、外徑及合理的截面。
b)單齒同時加熱感應器，其加熱部分長度一般長齒寬矩3～5mm，以防輪齒的兩端面過熱，對錐齒輪應考慮到感應器與大端、小端與齒面的距離。
c)單齒連續(xù)加熱淬火感應器的噴液孔位置，對于模數(shù)5～10mm齒輪，噴液孔應低于齒頂1.5～2mm，對模數(shù)為10mm以上的齒輪，噴液孔則應高于齒頂1.5～2mm。
d)單齒沿齒槽加熱淬火感應器的結(jié)構(gòu)，根據(jù)齒輪模數(shù)及齒形設計成Ⅱ形和Ⅴ形等不同形式。
e）導磁體的材料根據(jù)設備頻率選用。高頻導磁材料可采鐵氧體，中頻導磁材料可采用硅鋼片或鐵氧體或中頻導磁體。
5.2.3淬火機床
根據(jù)齒輪模數(shù)、尺寸、可設置適當?shù)囊淮渭訜崾酱慊饳C床和連續(xù)式加熱淬火機床，或齒輪專用淬火機床，機床不允許有爬行現(xiàn)象，淬火機床精度同表1。
5.3溫度測試
火焰或感應加熱時，用調(diào)節(jié)工藝參數(shù)來控制溫度。若配有測量裝置，其測溫精度應能控制在±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，冷卻槽應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，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，應定期檢驗，并符合有關(guān)規(guī)定。
5.5回火設備
5.5.1齒輪可在有空氣循環(huán)的電爐或鹽浴、油浴中進行回火�；鼗鹪O備有效加熱區(qū)的溫度均勻性，應按表3所示的允許溫度偏差進行調(diào)節(jié)與控制。當功率和溫度控制較穩(wěn)定時，也允許用中頻或高頻電流感應加熱回火。
表3
|
所需溫度范圍 |
≤400 |
＞400 |
|
允許溫度偏差 |
±10 |
±15 |
5.5.2應配有顯示溫度的自動記錄裝置，熱電偶應不定期期校對，保持規(guī)定的精度。
6火焰或感應淬火齒輪預備處理
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，其他部位可進行焊補等補救措施，并按GB/T8539規(guī)定檢驗。
6.3應去除齒輪表面的毛刺、污垢、銹斑、鐵屑以及其他雜物。
6.4對于預切齒后調(diào)質(zhì)或淬火后需精加工的齒輪，應留有加工余量。要保證精加工后有效硬化層達到圖樣要求。
6.5合金結(jié)構(gòu)鋼預選應經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，得到索氏體組織，40Cr也可進行正火處理，處理后的硬度和金相組織應符合技術(shù)條件。
6.6碳素結(jié)構(gòu)鋼預先經(jīng)調(diào)質(zhì)、正火或正火加回火處理，以得到細珠光體與鐵素體組織，其硬度和金相組織應符合技術(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行正火或調(diào)質(zhì)，其硬度和組織應符合技術(shù)條件。
7齒輪火焰及感應淬火工藝規(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設計和選擇噴嘴的結(jié)構(gòu)，選定淬火噴槍規(guī)格、型號與數(shù)量。
7.1.2齒輪與噴嘴、冷卻水嘴要保證正確的相對位置。
7.1.3齒輪旋轉(zhuǎn)淬火時，噴嘴與齒輪齒頂間隙為3～5mm，單齒沿齒槽加熱淬火時，噴嘴與齒面間隙為5～8mm。
7.1.4火焰加熱時，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感應淬火工藝規(guī)程
7.2.1設計或選用感應器，保證在各種淬火方法下，感應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加熱時間應根據(jù)模數(shù)、淬硬層深度要求、設備功率及加熱形式確定。
7.2.5齒輪與感應器的相對移動速度與感應器高度、加熱時間的關(guān)系見式（2）：
式中：v——齒輪對感應器相對移動速度，一般為2～9mm/s；
h——感應器高度，mm；
t——加熱時間，s。
7.2.6對復雜易變形齒輪最好進行預熱，單齒加熱淬火時，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)當旋轉(zhuǎn)加熱淬火時，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)當沿齒槽加熱淬火時，必須對輪齒的兩外側(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，應進行回火工序。
7.3.1回火可采用空氣爐、浴爐及感應回火，對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淬火至回火的時間間隔一般不得超過4h，合金鋼淬火后應立即回火。
7.3.5對有回火脆性傾向的材料應有快冷措施。
8齒輪火焰或感應淬火質(zhì)量控制和檢驗方法
8.1外觀
齒輪火焰或感應淬火后，經(jīng)目測、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對批量生產(chǎn)齒輪，每批抽檢3件（首件、末件及中間軸件）
檢驗硬度。
8.2.2對齒輪旋轉(zhuǎn)一次淬火的齒輪，在相隔約120°的三個輪齒上，于齒高中部齒面各測1～3點，也可用洛氏硬度計測定齒頂硬度。檢測處的表面粗糙度Ra應小于3.2μm。
8.2.3對單齒淬火大模數(shù)齒輪，可用肖氏硬度計或用其他硬度計測量輪齒分度圓附近的齒面硬度。
8.2.4對模數(shù)小于2mm或無法使用硬度計測量的齒輪，可用標準銼刀或其他方法檢驗。
8.2.5所測的硬度值不取平均值，其最低硬度亦應符合圖樣要求。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當硬度不符合圖樣要求時，應根據(jù)具體情況進行返修，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正火，返修次數(shù)不得超過兩次。
8.2.7當齒寬小于150mm時，有效齒寬硬度區(qū)為齒寬的80%，并對稱分布于齒的兩端，當齒寬大于或等于150mm時，有效齒寬硬度區(qū)按設計要求規(guī)定。
8.3齒槽低面硬度
按各行業(yè)有關(guān)標準或圖樣要求檢驗。
8.4有效淬硬層深度
有效淬硬層深度測定方法按GB/T5617規(guī)定進行，測定結(jié)果應符合圖樣要求，同一件齒輪的有效淬硬層深度偏差值應控制在技術(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，每批抽檢1件；單件生產(chǎn)時，若有要求，可用齒形試塊進行檢驗。
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，應能達到技術(shù)條件要求。
8.6金相檢驗
批量生產(chǎn)時，每批抽檢1件，對大模數(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測定，5～8級為合格，或按各行業(yè)技術(shù)要求評定。
8.6.2金相組織按JB/T9204評定，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)要求評定。
8.7裂紋檢驗
火焰或感應淬火后應100%進行裂紋檢驗，表面不允許有裂紋。當目測無法確定時，可采用磁粉探傷、熒光檢驗、著色檢驗及其他方法檢驗。
8.8變形檢驗
8.8.1齒輪的變形最應控制在產(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，每批抽檢3件，按產(chǎn)品圖樣或技術(shù)條件檢驗。
8.8.3單件生產(chǎn)的齒輪應定期抽驗。
9報告單
報告單應包括下列內(nèi)容：
a)齒輪件號、材料、外徑、內(nèi)徑、模數(shù)、技術(shù)要求；
b)質(zhì)量檢驗結(jié)果；
c)數(shù)量及重量；
d)操作者、檢驗者的姓名或代號；
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
