渗碳齿轮节圆与齿根处有效硬化层差异问题的讨论

霜月

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。
渗碳齿轮的主要实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。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。

fengfeng

因为齿根渗层浅于节圆，造成齿根处强度不足，而引起的失效范例实在太多了。
还是一个硬化层深度和工作应力分布分布曲线重叠的问题。这也是决定渗层深度的设计原则。呵呵~~~

hyq

1.我很赞同楼主的观点.
2.修改标准可不是这么容易和简单的.
3.对于楼主说的大模数齿轮渗碳淬火,我认为楼主采用的标准或许应该调整一下.

liyuxin19980825

齿根处和节圆处的硬度均应达到设计要求，如达不到，应考虑更换材料！

霜月

首先谢谢版主给我加分！
我知道修改标准不容易，所以希望大家一起来努力。
另外我所指大模数齿轮肯定没有版主公司生产的那么大，而且依然是汽车上用的，只能按汽车齿轮的金相检验标准，调换标准也许更难。

hyq

1.非要用汽标吗?不知霜月大侠的齿轮模数是多少?
2.小模数齿轮应该没多大问题,而随着模数的增大,齿轮和节圆的硬化层差异也随之增大,这是不争的事实,如果标准不能换,或许可以同汽车生产厂家协商一下,如加大层深要求范围,或采用其他双方都能做到或能接受的办法.

yahoocomcn

对于大模数的渗碳齿轮确实存在上述问题，但通过喷丸来强化齿根的强度来延长寿命，不也是一种好的方法

霜月

关键是检测标准这样要求，国内用户不认可这种差异，出口产品没问题。
其实美国EATON公司就明确规定图纸有效硬化层以轮齿节圆为准，允许齿根比节圆处最多浅30%。

hlqhlq

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。

[ 本帖最后由 hlqhlq 于 2007-6-20 22:05 编辑 ]

霜月

我认为EATON公司这样的规定更符合齿轮实际服役状况。

xutie

两者的差别是肯定存在的，我们一般规定齿根有效硬化层深比节圆浅0.1-0.2

霜月

请问你们这样规定的依据是什么？有没有做过性能试验？

zyh7488

原帖由 霜月 于 2007-6-19 10:23 发表
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 ...

我也是同意这个观点的,这个标准适用于渗碳后需要磨齿的这样的老工艺,由于现在工艺不一样了,适用的标准应该不一样.

霜月

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。

hlqhlq

对齿顶也作出具体要求，我是第一次知道。

激光淬火

我做齿轮的激光淬火多些,不过看大家讨论渗碳齿轮.我也学习了.
感谢楼主的主题,加分当之无愧!

我想要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.
我的观点,大家多多指教哦!

霜月

非常赞同16楼的观点。
对渗碳齿轮来说，硬化层正常分布是齿顶最深、齿根最浅。一般齿顶比节圆处厚20%，齿根比节圆处浅30%应该都属正常。

guyaguang

综合楼上所说，齿轮节圆的有效硬化层允许比齿根的深30%~50%，

LSL555

针对渗碳齿轮来说，我个人认为，轿车小模数齿轮看齿顶处最深，节圆次之，齿根及齿根转角处最浅；而对于大模数齿轮来说，齿顶和齿根浅并相差不大，节圆还是比其两者深的。

我很佩服‘霜月’和‘激光淬火’两位大师的见解，以后要多多向你们学习。

个人观点，见笑了。请大家多多赐教！

周建国

现有模数为11的齿轮其磨削后的硬化层深度在1.6mm,齿根处的硬化层深度在1.2左右，请问是否在合理的范围内？