浅谈齿轮渗碳淬火有效硬化层及硬度梯度
重载齿轮渗碳质量检验标准
重载齿轮渗碳质量检验标准重载齿轮渗碳质量检验标准主要关注渗碳工序后的齿轮质量，以确保其满足重载应用的要求。
以下是对该标准的详细介绍：1.渗碳层深度和有效硬化层深度：这两个指标是衡量渗碳质量的重要技术参数。
渗碳层深度指的是从齿轮表面到渗碳层与未渗碳部分交界处的距离，而有效硬化层深度则是指从齿轮表面到硬化层与心部交界处的距离。
这两个指标都需要通过金相检测等方法进行准确测量，以确保齿轮的耐磨性和承载能力。
2.表面碳含量和组织：渗碳过程中需要控制齿轮表面的碳含量，以获得理想的组织结构和性能。
表面碳含量过高或过低都会导致齿轮性能下降，因此需要通过化学分析等方法进行准确控制。
同时，组织中的碳化物形态、分布以及残留奥氏体的含量等也需要符合标准要求，以确保齿轮的强度和韧性。
3.表层硬度梯度：渗碳后齿轮的表层硬度梯度应平缓且连续，避免出现硬度突变的情况。
这可以通过硬度测试等方法进行检测，以确保齿轮在使用过程中能够承受较大的载荷和冲击。
4.变形量：渗碳过程中由于热胀冷缩等因素，齿轮可能会产生一定的变形。
因此，需要对变形量进行控制，以确保齿轮的精度和装配性能。
变形量可以通过测量齿轮的尺寸和形状等参数进行评估。
5.内部缺陷：渗碳过程中可能会产生一些内部缺陷，如裂纹、气孔等。
这些缺陷会严重影响齿轮的性能和使用寿命，因此需要通过无损检测等方法进行排查和剔除。
总之，重载齿轮渗碳质量检验标准涵盖了多个方面的指标和要求，旨在确保渗碳后的齿轮具有优异的耐磨性、承载能力、强度和韧性等性能，以满足重载应用的需求。
在实际应用中，需要根据具体的产品要求和工艺条件制定相应的检验标准，并严格执行以确保产品质量。
渗碳工艺对WCCo梯度硬质合金的梯度结构和硬度的影响
３３．８０３％。
Ｃ０３Ｗ３Ｃ＋２Ｃ＝３ＷＣ＋３Ｃｏ
（２）
Ｃ０６Ｗ６Ｃ＋５Ｃ＝６ＷＣ＋６Ｃｏ
（３）
刘咏等【８－１０】从扩散热力学和动力学详细讨论梯度 结构的形成机理，认为钴梯度的形成主要受碳扩散和 ＷＣ晶粒长大导致的液相流动的影响。渗碳处理初期， 表层由于碳势较高，先于内部出现液相，溶解在液相
所有待测试样的表面和横切面进行抛光处理。采 用Ｌｅｉｃａ公司的ＭｅＦ３Ａ金相显微镜和Ｑ５５０图像分析 仪，以及扫描电子显微镜（ＪＳＭ－６３６０ＬＶ）进行微观结构
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＷＣ—Ｃｏ ｃｅｍｅｎｔｅｄ ｃａｒｂｉｄｅｓ；ｇｒａｄｉｅｎｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｃａｒｂｕｒｉｚｉｎｇ；ｈａｒｄｎｅｓｓ
由于硬质合金的耐磨性能和韧性是一对相互矛 盾的性能，在许多服役条件下，传统的均匀结构硬质
合金则表现出明显的劣势ｎ－３１。例如，地质矿山用硬质 合金钻具这类要求钻齿表面耐磨和整体耐冲击，传统
第１８卷第３期 、ｂＩ．１８ Ｎｏ．３
中国有色金属学报 Ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ Ｍｅｔａｌｓ
文章编号：１００４．０６０９（２００８）０３－０４６５—０６
２００８年３月 Ｍ札２００８
渗碳工艺对ＷＣ．Ｃｏ梯度硬质合金的梯度结构和硬度的影响
肖逸锋１，一，贺跃辉１，丰平１，谢宏１一，马自省１一，张丽娟１，黄自谦１，黄伯云１
万方数据
第１８卷第３期
肖逸锋，等：渗碳工艺对ＷＣ．Ｃｏ梯度硬质合金的梯度结构和硬度的影响４６７
、ⅣＣ＋Ｃｏ＋叩三相区之间形成富钴层。可见，Ｗ原子向 合金表面迁移也是梯度结构形成的原因之一。
图ｌ烧结态缺碳硬质合金的显微组织 Ｆｉｇ．１ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ａｓ—ｓｉｎｔｅｒｅｄ ＷＣ一６Ｃｏ ｃａｒｂｏｎ－ｄｅｆｉｃｉｅｎｔ ｃｅｍｅｎｔｅｄ ｃａｒｂｉｄｅｓ ｓｈｏｗｉｎｇ ＷＣ，Ｃｏ ａｎｄ叩ｐｈａｓｅ（ｂｒｉｇｈｔ，ｄａｒｋ ａｎｄ ｇｒａｙ ｐｈａｓｅｓ ｒｅｆｅｒｔｏ ＷＣ，Ｃｏ ａｎｄ，７ ｐｈａｓｅ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ）
齿轮淬火的最佳[1]..(戴忠森)
![齿轮淬火的最佳[1]..(戴忠森)](https://img.taocdn.com/s3/m/6f0fd8f34693daef5ef73da0.png)
齿轮淬火的“最佳”硬化层深与“适当”硬化层深戴忠森众所周知，齿轮的淬硬层深“过浅”，对接触和弯曲承载能力都不利。
但淬硬层也不是越深越好，最佳或适当的硬化层深度，可使齿面和齿根都具有较高的强度（承载能力）。
另外，不同的热处理方法，其“最佳”值也不是一样的。
二十世纪七、八十年代，随着齿轮强度计算方法ISO标准的公布，以及国内GB/3480“圆柱齿轮承载能力计算方法”标准的实施，特别是工业硬齿面齿轮的广泛采用，国内外齿轮工作者（专家、学者），就热处理硬化层深问题，进行了大量的试验研究和理论分析。
其实质都是基于接触（弯曲）疲劳强度，其核心问题是：疲劳裂纹发生（萌生）在何处？破坏后的形状是点蚀（pitting贝壳状），还是片蚀（剥落spalling）？研究表明，一般软齿面大多是点蚀，而硬齿面大齿轮大多是剥落（片蚀）。
疲劳裂纹的萌生，有可能在表面，也有可能在表层。
至今，有关硬齿面齿轮接触疲劳强度（剥落）计算的理论和方法，主要有：最大剪切应）；正交剪切应力（τyz）；当量剪切应力（τeffa）；深部接触应力；最大剪切力τmax（τ45°应力/剪切强度的峰值；正交剪切应力/强度（硬度）（τyz/HV）max；当量剪切应力/强度的峰值等，通过理论计算可以确定接触疲劳强度（安全系数）；或者确定最佳淬硬层深度。
这些理论和方法一直都有争议，因此至今也没有一个权威的理论和方法被大家所能完全接受。
所谓“最佳硬化层深”，其说法也是较含糊的，而且众说不一，以渗碳淬火齿轮为例，德国DIN3990，硬化（渗碳）层深度，给出一个经验公式：（推荐）Eht= 0.15m n（m n——法面模数）(1)。
该经验公式，有一个突出的问题，就是未考虑实际载荷的情况。
所以，对于轻载齿轮，允许比经验公式稍浅的硬化层深度。
Thomas Tobie近年来提出在用ISO/DIN 进行标准化承载能力计算时，考虑硬化层深度对承载能力的影响，引入了影响系数Z Eht（接触承载能力影响系数）；УEht（弯曲承载能力影响系数）。
渗氮层、淬硬层、有效硬化层的硬度和厚度测试
渗氮层、淬硬层、有效硬化层的硬度和厚度测试渗氮层、淬硬层、有效硬化层的硬度和厚度测试一、钢铁零件渗氮(氮化）后的硬度及厚度检测方法：随着工业的发展，渗氮处理被更多的应用到各行各业，对渗氮处理的检测要求也日益提高。
下面北京时代山峰科技有限公司为您简单阐述钢铁零件渗氮处理后的硬度及厚度检测。
渗氮（气体渗氮、离子渗氮、碳氮共渗、辉光离子氮化）零件的主要技术要求是有效渗氮层深度，表面硬度和局部硬度。
某些零件还有渗氮层脆性等级评定要求，完成以上要求，都需显微维氏硬度检测进行测定。
渗氮层从金相组织划分，包括从最外层化合物层（白亮层）到扩散层与基体组织明显分界处为止的深度。
显微维氏硬度检测，依据从工件表面测至与基体有明显界定硬度值处的垂直距离。
渗氮层深度以字母DN表示。
渗氮层深度硬度检测方法：1、试样的准备a、试样应从渗氮零件上切取，如工件不能破坏，也可用与零件相同材料和相同处理工艺的小试样切取后检测。
b、试样切取时要注意，应垂直渗氮层表面取样（详见金相试样取样方法），取样后进行必要的磨抛处理，在磨抛过程中应注意冷却，不能使工件过热，边缘不要出现倒角等。
c、检查渗氮层脆性的试样，表面粗糙度要求>Ra0.25-0.63um，但不允许把表面化合物层磨掉。
2、检测a、根据国标规定，一般选用显微硬度计，检测力通常选用0.3--1KG，从试样表面测至比基体维氏硬度值高50HV处的垂直距离为渗氮层厚度。
（通常采用梯式硬度测法，即从试样表面开始，每间隔一定距离打一点）b、基体硬度的取点与测定，一般在3倍左右渗氮层深度的距离处测得的硬度值(至少取3点，平均值)做为基体硬度值。
c、对于渗氮层硬度变化很平缓的钢种，（如碳钢、低碳合金钢制件），其渗氮层深度可以从试样表面沿垂直方向测至比基体维氏硬度高30HV处。
d、当渗氮层深度有的特别浅，有的则较深时，检测力可以在0.2KG范围内选择(并注明，如HV0.2)e、结果的表示，渗氮层深度用字母DN表示，深度以毫米计，取小数点后两位。
谈齿轮渗碳淬火有效硬化层及硬度梯度
浅谈齿轮渗碳淬火有效硬化层及硬度梯度随着机械工业的发展，对齿轮的质量要求日益提高，而齿轮的强度寿命和制造精度与热处理质量有很大关系。
为了检验齿轮材料热处理质量，在1987年以前，我国的齿轮渗碳淬火内在质量检验标准多为终态金相检验标准。
由于检测仪器的精度、分辨率等因素以及检验人员的经验参差不齐，造成检验结果有很大差异和争议。
为了解决金相法内在检验存在的弊端，机械部在1987年借鉴了DIN.ISO等标准中有关内容，修订了我国现行齿轮渗碳淬火内在质量检验标准。
此检验标准中，其金相组织检验标准基本与原标准相似，主要是对渗碳层深度及碳浓度梯度的测定作了较大的修改。
下面就渗碳层深度和碳浓度梯度分别采用金相法与硬度法测定进行简述。
一、渗碳层深度的检测1.1、金相法1.1.1、取本体或与零件材料成分相同，预先热处理状态基本相似的圆试样或齿形试样进行检测。
1.1.2、送检试样热处理状态为平衡状态，即退火状态。
1.1.3、低碳钢渗层深度为：过共析层+共析层+1/2亚共析层。
1.1.4、低碳合金钢渗层深度为：过共析层+共析层+亚共析层。
1.2、硬度法1.2.1、取样方法同金相法取样方法一致。
1.2.2、送检试样状态为淬火+回火状态。
1.2.3、渗碳深度用有效硬化层来表示，其极限硬度根据不同要求进行选择。
1.2.4、有效硬化层深度（DCp）：从试样表面测至极限硬度（如HV550）之间垂直距离。
1.3、两种关于渗碳深度检测的方法存在着一定的对应关系，下面用图形来描述。
从图中可看出：DCp（芯部）>DCp(HV500)>DCp(HV550)DCp(HV550)对应渗碳层中碳含量约为0.35~0.38%,此界限处即为金相法中1/2亚共析层处。
DCp(HV500)对应渗碳层中碳含量约为0.31~0.33%，此界限处为金相法中1/2亚共析层处。
DCp（芯部）对应渗碳层中碳含量为基体碳含量，一般为0.17~0.23%，此界限处为金相法中基体组织。
渗碳淬火齿轮件的硬化层深设计与控制
汽 车 工 艺 与 材 料 AT&M 19
生 产现场
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SOLUTION
表1
国家
美国ANSI/ ACMA2004
美国ANSI/ ACMA2001
英国 BS公司
德国DIN3990
模数/mm 层深/mm
1.45～1.85 0.25～0.50
设计标准
1.85～2.45
2.45～3.00
0.38～0.64
另据资料提供的经验公式也可作为齿轮硬化层深
设max·u )/〔HV·cosβb·(u
±1)2〕
（1）
式中，t 为渗碳层的最小深度，mm；a 为相啮合齿
轮 副 的 公 称 中 心 距 ， m m ；α t 为 齿 轮 端 面 啮 合 角 ， （°）；δ max为最大接触应力，MPa；u 为相啮合 齿轮副齿数比（z 2/z 1）；HV为齿面渗碳层的维氏硬 度；βb为基圆螺旋角，（°）；小括号中的“+”用 于外啮合，“-”用于内啮合。
2.3 热处理工艺过程对硬化层深的控制
针对热处理渗碳环节，其对硬化层深的控制要综
浅谈齿轮渗碳淬火有效硬化层及硬度梯度
浅谈齿轮渗碳淬火有效硬化层及硬度梯度随着机械工业的发展，对齿轮的质量要求日益提高，而齿轮的强度寿命和制造精度与热处理质量有很大关系。
为了检验齿轮材料热处理质量，在1987年以前，我国的齿轮渗碳淬火内在质量检验标准多为终态金相检验标准。
由于检测仪器的精度、分辨率等因素以及检验人员的经验参差不齐，造成检验结果有很大差异和争议。
为了解决金相法内在检验存在的弊端，机械部在1987年借鉴了DIN.ISO等标准中有关内容，修订了我国现行齿轮渗碳淬火内在质量检验标准。
此检验标准中，其金相组织检验标准基本与原标准相似，主要是对渗碳层深度及碳浓度梯度的测定作了较大的修改。
下面就渗碳层深度和碳浓度梯度分别采用金相法与硬度法测定进行简述。
一、渗碳层深度的检测1.1、金相法1.1.1、取本体或与零件材料成分相同，预先热处理状态基本相似的圆试样或齿形试样进行检测。
1.1.2、送检试样热处理状态为平衡状态，即退火状态。
1.1.3、低碳钢渗层深度为：过共析层+共析层+1/2亚共析层。
1.1.4、低碳合金钢渗层深度为：过共析层+共析层+亚共析层。
1.2、硬度法1.2.1、取样方法同金相法取样方法一致。
1.2.2、送检试样状态为淬火+回火状态。
1.2.3、渗碳深度用有效硬化层来表示，其极限硬度根据不同要求进行选择。
1.2.4、有效硬化层深度（DCp）：从试样表面测至极限硬度（如HV550）之间垂直距离。
1.3、两种关于渗碳深度检测的方法存在着一定的对应关系，下面用图形来描述。
从图中可看出：DCp（芯部）>DCp(HV500)>DCp(HV550)DCp(HV550)对应渗碳层中碳含量约为0.35~0.38%,此界限处即为金相法中1/2亚共析层处。
DCp(HV500)对应渗碳层中碳含量约为0.31~0.33%，此界限处为金相法中1/2亚共析层处。
DCp（芯部）对应渗碳层中碳含量为基体碳含量，一般为0.17~0.23%，此界限处为金相法中基体组织。
渗氮层、淬硬层、有效硬化层的硬度和厚度测试简介
0.05
0.02
0.35
0.15
0.1
0.05
0.4
0.2
0.15
0.05
0.5
0.25
0.2
0.1
0.6
0.3
0.25
0.1
0.65
0.3
0.3
0.1
0.75
0.3
3、总渗氮层深度
b、基体硬度的取点与测定，一般在3倍左右渗氮层深度的距离处测得的硬度值(至少取3点，平均值)做为基体硬度值。
c、对于渗氮层硬度变化很平缓的钢种，（如碳钢、低碳合金钢制件），其渗氮层深度可以从试样表面沿垂直方向测至比基体维氏硬度高30HV处。
d、当渗氮层深度有的特别浅，有的则较深时，检测力可以在0.2KG范围内选择(并注明，如HV0.2)
a、渗氮层脆性级别按维氏硬度压痕边缘碎裂程度分为5级
级别
渗氮层脆性级别说明
1
压痕边角完整无缺
2
压痕一边或一角碎裂
3
压痕二边或二角碎裂
4
压痕三边或三角碎裂
5
压痕四边或四角碎裂
b、渗氮层脆性检验一般采用维氏硬度计，试验力10公斤，试验力的加载必须缓慢（在5-9S内完成），试验力加载完成后必须停留5-10S，然后卸载试验力，特殊情况也可采用5KG或者30KG试验力。
一般零件推荐的化合物层厚度及公差表（单位/mm）
化合物层厚度
上偏差
化合物层厚度
上偏差
0.005
0.003
0.012
0.006
0.008
0.004
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浅谈齿轮渗碳淬火有效硬化层及硬度梯度
随着机械工业的发展，对齿轮的质量要求日益提高，而齿轮的强度寿命和制造精度与热处理质量有很大关系。
为了检验齿轮材料热处理质量，在1987年以前，我国的齿轮渗碳淬火内在质量检验标准多为终态金相检验标准。
由于检测仪器的精度、分辨率等因素以及检验人员的经验参差不齐，造成检验结果有很大差异和争议。
为了解决金相法内在检验存在的弊端，机械部在1987年借鉴了DIN.ISO等标准中有关内容，修订了我国现行齿轮渗碳淬火内在质量检验标准。
此检验标准中，其金相组织检验标准基本与原标准相似，主要是对渗碳层深度及碳浓度梯度的测定作了较大的修改。
下面就渗碳层深度和碳浓度梯度分别采用金相法与硬度法测定进行简述。
一、渗碳层深度的检测
1.1、金相法
1.1.1、取本体或与零件材料成分相同，预先热处理状态基本相似的圆试样或齿形试样
进行检测。
1.1.2、送检试样热处理状态为平衡状态，即退火状态。
1.1.3、低碳钢渗层深度为：过共析层+共析层+1/2亚共析层。
1.1.4、低碳合金钢渗层深度为：过共析层+共析层+亚共析层。
1.2、硬度法
1.2.1、取样方法同金相法取样方法一致。
1.2.2、送检试样状态为淬火+回火状态。
1.2.3、渗碳深度用有效硬化层来表示，其极限硬度根据不同要求进行选择。
1.2.4、有效硬化层深度（DCp）：从试样表面测至极限硬度（如HV550）之间垂直距离。
1.3、两种关于渗碳深度检测的方法存在着一定的对应关系，下面用图形来描述。
从图中可看出：DCp（芯部）>DCp(HV500)>DCp(HV550)
DCp(HV550)对应渗碳层中碳含量约为0.35~0.38%,此界限处即为金相法中1/2亚共析层处。
DCp(HV500)对应渗碳层中碳含量约为0.31~0.33%，此界限处为金相法中1/2亚共析层处。
DCp（芯部）对应渗碳层中碳含量为基体碳含量，一般为0.17~0.23%，此界限处为金相法中基体组织。
1.4、结论
从图中可以看出，DCp(HV500)、DCp(HV550)是不相等的，而在金相法检测时，这两点是近似相等的，故用硬度法测试渗碳层深度结果更精确，更直观，减少了人为误差。
二、渗碳层碳浓度梯度（即硬度梯度）
为了防止渗碳淬火齿轮表面出现剥落、点蚀，提高齿轮承载能力，必须要求渗碳层渗碳浓度从表面至芯部应保持平滑的梯度。
这种斜度一般推荐为0.25mm深度，碳含量最多下降0.10%。
碳浓度梯度检测采用剥层法进行，因此方法操作比较复杂，检验时间比较长，在实际生产中不经常使用。
这一指标在现行国家标准中采用硬度梯度来反映。
硬度梯度在相关标准中又叫“至芯部硬度降”，即在有效硬化层范围内，自齿轮表面向芯部方向的硬度梯度，用“△HV/△EHt”来表示，“△HV”为硬度变化量，“△EHt”为有效硬化层深度的变化量。
这一指标反映了有效硬化层内硬度的平缓程度，不但反映了渗碳层浓度梯度问题，同时也反映了淬火质量，指标中规定了有效硬化层深度下降0.1mm（△EHt），硬度下降应小于45HV（△HV）。
综上所述，渗碳层中碳浓度梯度检测采用硬度法优于剥层法。