熱處理工藝對齒輪的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
齒輪的力學性能
提高硬度:通過淬火等熱處理工藝,可使齒輪的齒面和心部獲得不同的硬度。例如,對中碳鋼或中碳合金鋼制造的齒輪進行滲碳淬火,齒面硬度可達HRC58-62,而心部仍保持較好的韌性,這樣既能提高齒面的性和抗膠合能力,又能使齒輪承受較大的沖擊載荷。
增強強度:熱處理能細化晶粒,使齒輪材料的組織結(jié)構更加均勻致密,從而提高齒輪的強度。如正火處理可以鍛造或軋制過程中產(chǎn)生的組織缺陷,使齒輪的強度得到程度的提高。對于一些承受重載的齒輪,采用調(diào)質(zhì)處理(淬火+高溫回火),可獲得良好的綜合力學性能,提高齒輪的抗彎強度和接觸強度。
提高韌性:回火是提高齒輪韌性的重要熱處理工序。在淬火后進行適當溫度的回火,可以淬火內(nèi)應力,降低材料的脆性,提高齒輪的韌性和沖擊吸收功。例如,對于承受沖擊載荷較大的齒輪,采用低溫回火能在保持較高硬度的同時,提高齒輪的韌性,防止齒輪在工作過程中發(fā)生脆性斷裂。
提高齒輪的性和性能
提高性:經(jīng)滲碳、氮化等化學熱處理后,齒輪表面形成一層硬度高、性好的滲層。滲碳后的齒輪,齒面碳含量增加,經(jīng)淬火和低溫回火后,形成高硬度的回火馬氏體組織,性顯著提高。氮化處理后的齒輪,表面形成硬度更高的氮化物層,不僅性好,而且具有良好的抗咬合和性能,能提高齒輪在惡劣工作環(huán)境下的使用壽命。
提高性能:熱處理可以齒輪的內(nèi)部組織,應力集中,提高齒輪的性能。例如,對齒輪進行噴丸處理,可在齒面形成殘余壓應力,能抵消一部分工作時齒面產(chǎn)生的拉應力,延緩疲勞裂紋的萌生和擴展,從而提高齒輪的疲勞壽命。
齒輪的加工性能
切削加工性能:對于一些硬度較高的齒輪材料,在加工前進行退火或正火處理,可降低材料的硬度,其切削加工性能,使切削過程更加順利,提高加工效率和加工質(zhì)量,降低刀具磨損。例如,對于高合金鋼齒輪材料,在鍛造后進行球化退火,可使材料中的碳化物呈球狀分布,降低材料的硬度,便于后續(xù)的切削加工。
減小齒輪變形:合理的熱處理工藝可以控制齒輪在熱處理過程中的變形。例如,采用等溫淬火、分級淬火等冷卻方式,可減小齒輪在淬火過程中的熱應力和組織應力,從而減小齒輪的變形量,保證齒輪的尺寸精度和形位公差,減少后續(xù)加工的余量,提高生產(chǎn)效率和降低成本。