1主題內(nèi)容與適用范圍
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了齒輪周質(zhì)有關(guān)術(shù)語、材料選擇、處理設(shè)備、工藝及質(zhì)量控制要求。
本標(biāo)準(zhǔn)適用于鍛鋼和鑄鋼齒輪的預(yù)備調(diào)質(zhì)熱處理及最終調(diào)質(zhì)熱處理。
2引用標(biāo)準(zhǔn)
GB231金屬布氏硬度試驗(yàn)方法
GB699優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)條件
GB1172黑色金屬硬度及強(qiáng)度換算值
GB3077合金結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)條件
GB4341金屬肖氏硬度試驗(yàn)方法
GB6394金屬平均晶粒度測定法
GB8539齒輪材料及熱處理質(zhì)量檢驗(yàn)的一般規(guī)定
GB9452熱處理爐有效加熱區(qū)測定方法
3術(shù)語
3.1齒輪毛坯
輪齒進(jìn)行機(jī)械加工或熱處理前的半成品齒輪，稱為齒輪毛坯。
3.2預(yù)備調(diào)質(zhì)熱處理
對最終熱處理前的齒輪毛坯進(jìn)行淬火和高溫回火處理稱為預(yù)備調(diào)質(zhì)熱處理。
3.4最終調(diào)質(zhì)熱處理
齒輪毛坯經(jīng)淬火高溫回火后，不再進(jìn)行任何熱處理的工藝，稱為最終調(diào)質(zhì)熱處理。
3.5有效截面
作為計算加熱、冷卻時間用的截面，稱為有效截面。
3.6工藝硬度
為達(dá)到齒輪圖樣技術(shù)要求的齒面硬度，在制訂齒輪毛坯調(diào)質(zhì)工藝時，根據(jù)材料的淬透性及截面尺寸而規(guī)定的齒輪毛坯的外圓柱表面或端面應(yīng)達(dá)到的硬度稱為工藝硬度。
4齒輪材料
4.1調(diào)質(zhì)齒輪材料
常駐用鋼材如下：
合金結(jié)構(gòu)鋼 40Cr，35SiMn，35CrMo，42CrMo，50CrMoA，
40CrNi，40CrMnMo，40CrNiMo，40CrNi2Mo，
30CrNi3Mo，37SiMn2MoV
優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼
一般工程用鑄造碳鋼ZG310-570，ZG340-640
合金鑄鋼ZG40Cr，ZG35CrMo，ZG35CrMmSi
必要時可由用戶與制造廠協(xié)商決定，可按JB/ZQ6207減速器齒圈用的碳鋼和合金鋼鍛煉件或JB/ZQ6208減速器齒輪用按GB8539、GB6394有關(guān)規(guī)定。
4.2冶金質(zhì)量
4.2.1材料的化學(xué)成分、非金屬夾雜物及力學(xué)性能應(yīng)符合GB699、GB3077及有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
4.2.2晶粒度、鋼錠結(jié)構(gòu)按GB8539、GB6394有關(guān)規(guī)定。
4.3鍛造齒輪毛坯質(zhì)量
4.3.1鍛造比按GB8539或按各行業(yè)規(guī)定。
4.3.2鍛坯不得過熱、過燒、斑疤、折疊、裂紋，其晶粒度級別不低于原材料晶粒度級別。鍛后余熱調(diào)質(zhì)熱處理后的晶粒度級別按各行業(yè)規(guī)定。
4.4力學(xué)性能檢驗(yàn)
按規(guī)定程序批準(zhǔn)的圖樣或技術(shù)文件要求測定力學(xué)性能時，其取樣部位、試件數(shù)量及試驗(yàn)方法按各行業(yè)有關(guān)規(guī)定。
5調(diào)質(zhì)處理設(shè)備
5.1加熱設(shè)備
5.1.1加熱設(shè)備應(yīng)能根據(jù)工藝要求控制爐溫。在設(shè)備的有效加熱區(qū)內(nèi)，其保溫溫度偏差最大不超過±15℃。
5.1.2當(dāng)用火焰反射爐時，火焰不得直接噴射到齒輪毛坯上，以免局部燒傷。
5.2冷卻設(shè)備及介質(zhì)
5.2.1淬火冷卻設(shè)備應(yīng)具有循環(huán)冷卻裝置或攪拌裝置，以保證齒輪毛坯獲得足夠而均勻的冷卻。
5.2.2齒輪毛坯淬火冷卻時，介質(zhì)溫度應(yīng)控制在：水溫≤40℃；油溫≤80℃。
5.3溫度測定及溫度控制設(shè)備
5.3.1淬火加熱和回火爐應(yīng)配有溫度測量、指標(biāo)、控制和自動記錄裝置。
5.3.2測試儀表精度及熱電偶等級應(yīng)符合GB9452的規(guī)定。
6齒輪調(diào)質(zhì)熱處理工藝規(guī)程
6.1預(yù)備調(diào)質(zhì)熱處理工藝規(guī)程
6.1.1淬火加熱溫度一般在Ac3以上30～50℃，對某些鋼材也可采用亞溫淬火，或鍛造余熱淬火，回火溫度根據(jù)設(shè)計硬度要求確定。
6.1.2齒輪毛坯應(yīng)置于爐子的有效加熱區(qū)內(nèi)，工件間應(yīng)保留一定的間隙，裝爐量不得超過設(shè)備最大裝載量。
6.1.3齒輪毛坯達(dá)到工藝規(guī)定的淬火溫度后，保溫一段時間，使其穩(wěn)定熱及均勻化。
6.1.4回火保溫時間一般按有效截面尺寸計算，當(dāng)有效截面尺寸小于60mm時，保溫1.5～2h；當(dāng)有效截面尺寸為60～100mm時，保溫2～3h；當(dāng)有效截面尺寸大于100mm時，應(yīng)適當(dāng)延長保溫時間。
6.2最終調(diào)質(zhì)熱處理工藝規(guī)程
6.2.1裝爐前應(yīng)檢查工件表面質(zhì)量，不允許有裂紋、折疊、嚴(yán)重磕碰等缺陷。
6.2.2粗加工后調(diào)質(zhì)的齒輪毛坯，應(yīng)留有合理的加工余量，必要時應(yīng)預(yù)留起吊夾頭和力學(xué)性能試棒。
6.2.3齒輪毛坯的尖角處應(yīng)倒角，斷面突變處應(yīng)以圓弧過渡。
6.2.4當(dāng)所選材料的齒輪毛坯工藝硬度達(dá)不到圖樣標(biāo)準(zhǔn)注的硬度加要求的硬度差值時，應(yīng)進(jìn)行預(yù)先切齒再調(diào)質(zhì)。常用的調(diào)質(zhì)齒輪鋼材料 截面硬度對應(yīng)關(guān)系見附錄A（參考件）。
6.2.5齒輪毛坯應(yīng)置于設(shè)備有效加熱區(qū)內(nèi)，相互之間應(yīng)留有一定間距。
6.2.6對于大型鍛坯或鑄坯，應(yīng)采用階梯加熱法，并應(yīng)控制其升溫速度。
8.2.7淬 火加熱的保溫和回火時間同6.1.3條、6.1.4條。
6.2.8淬火后應(yīng)及時回火，一般間隔時間不超過4h，對于大截面水冷后的中、低合金鋼鍛件及鑄件，回火間隔時間不得超過2～3h。
6.2.9淬火冷卻時不應(yīng)將齒輪毛坯堆放在冷卻槽內(nèi)，以防止冷卻不均勻和產(chǎn)生過大的變形。
6.2.10回火冷卻一般為空冷，對于大截面鍛件或鑄件應(yīng)隨爐冷卻至低于400℃后出爐再空冷；對于有回火脆性的鋼材，回火后應(yīng)打用油冷或水冷，然后再在400～450℃保溫一段時間后空冷。
6.2.11軸齒輪校后應(yīng)補(bǔ)充回火，其溫度比調(diào)質(zhì)的回火溫度低30～50℃，工件變形量不得大于加工余量的1/2。
6.2.12焊接齒輪的調(diào)質(zhì)處理工藝與鍛鋼齒輪一樣，其焊后的中間退火和最終退火的溫度比齒圈調(diào)質(zhì)時的回火溫度低30℃，保溫2～6h，然后以25～50℃/h的冷卻速度冷卻到300℃以下再空冷。
7調(diào)質(zhì)齒輪質(zhì)量控制與檢測方法
7.1外觀
齒輪毛坯調(diào)質(zhì)后，外觀表面不得有裂紋及傷痕等缺陷。
7.2硬度
7.2.1調(diào)質(zhì)后應(yīng)進(jìn)行硬度檢驗(yàn)。
7.2.2調(diào)質(zhì)齒輪硬度用布氏硬度標(biāo)注，符號為HBS，硬度值寫在符號前面，暗藏按GB231規(guī)定測定。若用其他硬度計測量時，其硬度換算應(yīng)符合GB1172的規(guī)定。當(dāng)用洛氏硬度計測出的硬度低于25HRC時，則應(yīng)重新用布氏硬度計測定。
7.2.3對批量生產(chǎn)，應(yīng)按熱處理爐次抽檢，其抽檢數(shù)按各行業(yè)技術(shù)文件規(guī)定進(jìn)行。單件生產(chǎn)應(yīng)100%測定。
7.2.4硬度檢測部位與點(diǎn)數(shù)
7.2.4.1工序間檢驗(yàn)
7.2.4.1.1 齒輪毛坯調(diào)質(zhì)處理后，在其外圓柱表面或端面，用砂輪磨削一小平面，用硬度計測定，其測定值應(yīng)以工藝硬度為準(zhǔn)。幾種鋼工藝硬度與圖樣要求硬度差值見附錄B（參考件）。
7.2.4.1.2鑄造齒輪毛坯硬度檢測部位及點(diǎn)數(shù)見表1。
7.2.4.1.3鍛造軸齒輪與盤形齒輪硬度檢測部位及點(diǎn)數(shù)見表2。
7.2.4.1.4鍛造環(huán)形齒輪硬度檢測部位及點(diǎn)數(shù)見表3。
7.2.4.2成品齒輪檢驗(yàn)
成品齒輪硬度應(yīng)在齒面或輪緣面上半徑方向二分之一厚度處用無損檢測硬度計測定。暫無條件時，也允許在齒頂面或端面上測定，測定結(jié)果應(yīng)考慮材料淬透性的影響。
7.2.5硬度均勻性
被檢齒輪的硬度應(yīng)均勻，單件硬度差不大于30～40HBS，批量硬度差不大于40～50HBS。
7.2.6硬度檢測結(jié)果評定
檢測結(jié)果應(yīng)符合技術(shù)條件。若檢測齒輪中有個別點(diǎn)超出規(guī)定，則在該點(diǎn)附近加測兩點(diǎn)。加測合格為合格品，若測不合格，應(yīng)加倍檢驗(yàn)。若加倍檢驗(yàn)仍有不合格，則應(yīng)全部檢查或按不合格處理。
表1鑄鋼齒輪硬度檢測部位及點(diǎn)數(shù)
|
頂圓直徑mm |
測定點(diǎn)數(shù) |
測定位置 |
|
≤1000 |
2 |
上模測一點(diǎn)冒口處，另一點(diǎn)在下模，二者大致相隔180° |
|
＞1000～2000 |
4 |
上模測二點(diǎn)，其中一點(diǎn)于冒口處，另一點(diǎn)與冒口相隔180°，另二點(diǎn)在下模，分另與上模兩測點(diǎn)相隔90° |
|
＞2000～3000 |
8 |
上模測四點(diǎn)，其中兩點(diǎn)靠近冒口，并相隔180°，另兩點(diǎn)分別與冒口相隔90°，下模測四點(diǎn)，分別與上模相隔90° |
|
＞3000 |
16 |
上模測八點(diǎn)，其中四點(diǎn)靠近冒口，另四點(diǎn)在冒口之間，下模測八點(diǎn)，并沿齒輪圓周均勻分布 |
表2鍛造軸齒輪與盤狀齒輪咸度檢測部位與點(diǎn)數(shù)
|
頂圓直徑mm |
軸齒輪 |
|
盤形齒輪 |
|
|
點(diǎn)數(shù) |
檢測部位 |
點(diǎn)數(shù) |
檢測部位 |
|
≤400 |
4 |
二點(diǎn)在外圓柱表面中間部位相隔180°，另二點(diǎn)分別在距軸端面25mm的外圓柱表面，并相隔180° |
2 |
每一端面一點(diǎn)位于齒根部位，二者相隔180° |
|
＞400 |
5 |
三點(diǎn)在外圓柱表面中間部位，相隔120°，另外二點(diǎn)分別在距軸兩端50mm的外圓柱表面上 |
4 |
每個端面測兩點(diǎn)，相隔180°位于齒根部位 |
表3鍛造環(huán)形齒輪硬度檢測部位與點(diǎn)數(shù)
|
頂圓直徑mm |
檢測點(diǎn)數(shù) |
檢測部位 |
|
≤1000 |
2 |
在環(huán)形齒輪端的相對面上各測一點(diǎn)，并相隔180° |
|
＞1000～2000 |
4 |
在環(huán)形齒輪上端面測兩點(diǎn)，并相隔180°，下端面測兩點(diǎn)，分別與上端面相隔90° |
|
＞2000～3000 |
6 |
環(huán)形齒輪兩端面各測三點(diǎn)，相隔120° |
|
＞3000 |
8 |
環(huán)形齒輪兩端面各測四點(diǎn)，相隔90° |
7.3金相組織
7.3.1根據(jù)技術(shù)條件要求進(jìn)行該項(xiàng)檢驗(yàn)。對于預(yù)備調(diào)質(zhì)熱處理齒輪毛坯，調(diào)質(zhì)后金相組織為回火索氏體，齒面處鐵素體含量小于10%；對于最終調(diào)質(zhì)熱處理齒輪的金相組織掃GB8539或按行業(yè)規(guī)定。
7.3.2檢驗(yàn)方法：可在隨爐試樣或鍛件加長部位取樣，磨制成金相試樣后，經(jīng)腐蝕在顯微鏡下放大400倍觀察，或根據(jù)用戶與制造廠協(xié)議，用小型或手提式金相顯微鏡檢驗(yàn)。
7.4力學(xué)性能檢驗(yàn)
7.4.1力學(xué)性能檢驗(yàn)項(xiàng)目與數(shù)量GB 8539規(guī)定或按用戶與制造廠協(xié)商進(jìn)行。
7.4.2軸齒輪了樣部位在軸加長部位距表面1/3半徑處，盤形齒輪、環(huán)形齒輪在齒寬方向加長部位取切向試樣。
7.4.3對于齒輪部位與軸頸部位直徑相差懸殊的軸齒輪，其力學(xué)性能的要求應(yīng)考慮斷面影響差值。
7.5探傷檢驗(yàn)
對設(shè)計要求探傷的齒輪，應(yīng)進(jìn)行超聲波、磁粉、著色等任一種方式探傷。檢驗(yàn)裂紋、氣孔、縮孔等缺陷，按GB8539有關(guān)規(guī)定或按用戶與制造廠協(xié)商決定。
7.6鑄鋼齒輪補(bǔ)焊
鑄鋼齒輪補(bǔ)焊應(yīng)符合JB/ZQ4000.6《鑄鋼件補(bǔ)焊通用技術(shù)條件》規(guī)定，補(bǔ)焊部位應(yīng)符合GB8539規(guī)定。
附錄A
常用調(diào)質(zhì)齒輪鋼截面與力學(xué)性能
（參考件）
表A1
|
鋼號 |
截面φ
mm |
表面最高
硬度1）HBS |
力學(xué)性能 |
對應(yīng)表面
硬度3）HBS |
|
σb MPa |
σb MPa |
σs/σb |
δ5 % |
% |
AKU J |
HBS2) |
|
45 |
≤100 |
302 |
686/784 |
372/470 |
≥0.54/0.6 |
17/11 |
40/32 |
49/34.3 |
197/229 |
229/262 |
|
＞100～300 |
217 |
637 |
343 |
≥0.54 |
15 |
36 |
39.2 |
183 |
212 |
|
＞300～500 |
212 |
568 |
314 |
≥0.6 |
12 |
34 |
29.4 |
163 |
179 |
|
55 |
≤100 |
321 |
706/833 |
392/510 |
≥0.55/06 |
15/10 |
38/30 |
39.2/29.4 |
207/255 |
241/285 |
|
＞100～300 |
285 |
666/706 |
363/392 |
≥0.55/0.56 |
14/10 |
36/30 |
29.4/24.5 |
187/207 |
217/255 |
|
＞300～500 |
241 |
617 |
333 |
≥0.54 |
12 |
32 |
24.5 |
179 |
- |
|
＞500～700 |
212 |
568 |
294 |
≥0.52 |
10 |
30 |
19.6 |
163 |
- |
|
40Cr |
≤100 |
477/388 |
784/931 |
568/706 |
≥0.75 |
15/10 |
45/38 |
49/29.4 |
241/285 |
255/321 |
|
＞100～300 |
363/302 |
735/833 |
509/568 |
≥0.69/0.68 |
13/10 |
42/35 |
39.2/29.4 |
217/241 |
241/285 |
|
＞300～500 |
302/217 |
686 |
450 |
≥0.65 |
12 |
38 |
29.4 |
201 |
217 |
|
＞500～700 |
255 |
637 |
372 |
≥0.58 |
10 |
35 |
19.6 |
179 |
197 |
|
35CrMo |
≤100 |
461/388 |
784/931 |
392/686 |
≥0.5/0.74 |
15/12 |
45/40 |
58.8/39.2 |
255/285 |
255/311 |
|
＞100～300 |
363/285 |
666/706 |
363/392 |
≥0.55/0.56 |
13/11 |
42/36 |
49/34.3 |
229/241 |
241/269 |
|
＞300～500 |
285/217 |
686 |
450 |
≥0.66 |
12 |
38 |
39.2 |
201 |
229 |
|
＞500～700 |
241 |
637 |
372 |
≥0.58 |
10 |
35 |
29.4 |
179 |
197 |
|
42CrMo |
≤100 |
477/388 |
833/931 |
607/744 |
≥0.73/0.8 |
15/12 |
45/40 |
58.8/39.2 |
255/285 |
262/302 |
|
＞100～300 |
375/321 |
745/833 |
529/588 |
≥0.71/0.71 |
13/11 |
42/35 |
49/34.3 |
229/241 |
248/269 |
|
＞300～500 |
302/241 |
705 |
490 |
≥0.70 |
12 |
38 |
39.2 |
217 |
241 |
|
＞500～700 |
262/212 |
685 |
412 |
≥0.6 |
11 |
35 |
29.4 |
201 |
217 |
|
35SiMn |
≤100 |
401/321 |
784/882 |
529/637 |
≥0.68/0.72 |
15/10 |
45/30 |
58.8/29.4 |
229/255 |
269/285 |
|
＞100～300 |
321/269 |
735/784 |
441/539 |
≥0.6/0.69 |
14/10 |
35/30 |
49/24.5 |
212/223 |
229/262 |
|
＞300～500 |
269/212 |
637 |
372 |
≥0.58 |
11 |
30 |
34.3 |
179 |
212 |
|
＞500～700 |
212 |
588 |
343 |
≥0.58 |
10 |
28 |
24.5 |
167 |
187 |
|
37Si-Mn2MoV |
≤100 |
401 |
882/1078 |
735/882 |
≥0.83/0.82 |
15/12 |
45/35 |
49/29.4 |
262/331 |
262/341 |
|
＞100～300 |
375 |
833/931 |
686/784 |
≥0.82/0.84 |
14/11 |
40/32 |
39.2/22.5 |
255/285 |
262/302 |
|
＞300～500 |
321 |
784/882 |
607/686 |
≥0.77/0.78 |
12/10 |
35/30 |
29.4/196 |
229/262 |
255/293 |
|
＞500～700 |
285 |
764 |
568 |
≥0.74 |
12 |
35 |
24.5 |
223 |
248 |
|
40Cr-MnMo |
≤100 |
461 |
882/1078 |
529/634 |
≥0.83/0.82 |
16/11 |
45/35 |
49/29.4 |
269/341 |
269/341 |
|
＞100～300 |
375 |
833/980 |
637/784 |
≥0.76/0.8 |
15/10 |
42/32 |
49/24.5 |
255/311 |
269/341 |
|
＞300～500 |
341 |
784/882 |
568/686 |
≥.73/0.78 |
14/10 |
40/30 |
39.2/19.6 |
241/285 |
269/341 |
|
＞500～700 |
302 |
735 |
490 |
≥0.67 |
12 |
35 |
29.4 |
223 |
262 |
|
40CrNi |
≤100 |
- |
834 |
588 |
≥0.71 |
10 |
40 |
392 |
269～302 |
- |
|
＞100～300 |
- |
785 |
569 |
≥0.72 |
9 |
38 |
31 |
241～286 |
- |
|
＞300～500 |
- |
736 |
549 |
≥0.75 |
8 |
36 |
27 |
228～226 |
- |
|
＞500～700 |
- |
686 |
529 |
≥0.77 |
8 |
35 |
24 |
217～255 |
- |
|
40CrNi2Mo |
≤200 |
- |
1060 |
964 |
≥0.91 |
17.4 |
51.3 |
- |
321 |
- |
|
＞300 |
- |
1023 |
900 |
≥0.88 |
17.2 |
50.5 |
- |
311 |
- |
|
＞480 |
- |
997 |
845 |
≥0.85 |
16.6 |
48.4 |
- |
302 |
- |
|
34CrNi3Mo |
≤100 |
- |
902 |
785 |
≥0.87 |
14 |
40 |
55 |
269～341 |
- |
|
＞100～300 |
- |
853 |
736 |
≥0.86 |
14 |
38 |
47 |
269～341 |
- |
|
＞300～500 |
- |
804 |
686 |
≥0.85 |
13 |
35 |
39 |
269～341 |
- |
|
＞500～800 |
- |
755 |
635 |
≥0.84 |
12 |
32 |
31 |
241～302 |
- |
注：“/”表示不同冷卻方法得到的力學(xué)性能。在“/”上面的數(shù)字為水淬油冷后回火的力學(xué)性能；在“/”下面的數(shù)字為水冷后回火的力學(xué)性能。
1）表面最高硬度：淬火后所能達(dá)到的表面最高硬度。
2）HBS：力學(xué)性能試樣的硬度。
3）對應(yīng)表面硬度：被取試樣材料調(diào)質(zhì)后的表面硬度，可作為工藝硬度。
附錄B
幾種鋼工藝硬度與圖樣要求硬度差值
（參考件）
表B1
注：工藝硬度等于圖樣要求硬度加相應(yīng)差值。
附加說明：
本標(biāo)準(zhǔn)由機(jī)械電子工業(yè)部鄭州機(jī)械研究所提出并歸口。
本標(biāo)準(zhǔn)由鄭州機(jī)械研究所負(fù)責(zé)起草。
本標(biāo)準(zhǔn)起草人李耀珍、仲復(fù)欣、王克武。
