某公司生產(chǎn)的同步器齒輪由20CrMnTi碳氮共滲淬火而成，由于淬火后變形較大，尤其是橢圓度超差在諸多變形中比較嚴重。其中兩個產(chǎn)品170F01齒套橢圓度超差占總數(shù)的30%，7A五齒套橢圓度超差的占總數(shù)的20%左右。為解決橢圓度超差不得不采用壓淬處理，浪費大量的人力、物力。為解決淬火后橢圓度超差變形問題，我們對產(chǎn)生變形的原因從原材料、熱處理工藝、設(shè)備情況幾方面進行了分析。
1.對原材料檢驗
（1）項目包括化學成分、硬度、低倍組織、帶狀組織、晶粒度、非金屬夾雜物等各項。檢驗結(jié)果表明：化學成分、硬度、低倍組織、非金屬夾雜物都在國標和圖樣要求的合格范圍。而帶狀組織比較嚴重，已經(jīng)達到3級，晶粒如圖1所示有混晶現(xiàn)象（圖樣要求不大于2級，比較好是1級或0級）。
（2）分析：嚴重的帶狀組織，是由成分的微觀不均勻引起的，帶狀組織使材料產(chǎn)生各向異性，使淬火變形增大。混晶也是一種組織不均勻現(xiàn)象，其成因同樣與偏析有關(guān)，對變形影響也很大，此二項必須嚴格控制，級別越小越好。
2.重新驗證
對熱處理工藝的合理性進行了重新驗證，發(fā)現(xiàn)有些產(chǎn)品的滲層深度控制的不合理，如7A三四檔（見圖2a）及五檔齒套（見圖2b）滲層要求0.4~0.7mm，結(jié)果實際深度平均值達到0.6~0.8mm。其原因是滲碳時間過長，原工藝為860℃X220min，強滲；860℃X70min，擴散，然后將溫度降低到815℃X30min，淬火。
分析：經(jīng)過大量的試驗及理論分析后得知，強滲及擴散溫度合適，而強滲時間過長，導致滲層深度過深。
由于齒套的有效厚度只有2.5mm左右，而原來滲層單邊0.8mm，兩邊加起來就是1.6mm，幾乎就要淬透，整個截面硬度很高，熱處理應(yīng)力很大，從而使淬火變形增大，使橢圓變形超差。
3.熱處理設(shè)備情況
（1）淬火油內(nèi)的殘渣及氧化皮和污泥由于長期沒有清理，導致大量存在，這些殘渣一般沉到底部，會降低淬火油的流動性，造成淬火時各部位冷卻不均，增大淬火變形。
（2）測量爐內(nèi)溫度的準確度和不均勻性。1號淬火加熱爐：實際溫度877℃，設(shè)定溫度860℃，實際溫度比設(shè)定及顯示溫度高了17℃。
4.改進措施
（1）嚴格控制原材料帶狀組織級別，要達到≤2級。經(jīng)過嚴格控制，現(xiàn)在的帶狀組織如圖3所示。
（2）把7A一二檔齒套強滲時間減到200min，三四檔及五檔齒套強滲時間減到180min，經(jīng)過多爐的試驗結(jié)果7A一二檔齒套滲層平均為0.65~0.9mm（要求0.6~0.9mm）和三四檔及五檔齒套0.46~0.65mm（要求0.4~0.7mm）。得到的滲層深度比較滿意。
（3）對淬火油內(nèi)的殘渣及氧化皮和污泥進行了清理。
經(jīng)過上面幾方面的改進后，使熱處理變形降低，數(shù)據(jù)如下：7A五檔橢圓度變形超差率從30%降到18.2%，S170F01齒套從20%降低到7.1%。
5.結(jié)語
通過對原材料帶狀組織和晶粒度均勻性的控制、清理淬火油槽內(nèi)的殘渣，以及通過調(diào)整熱處理工藝參數(shù)后得到合理的滲層深度，后使淬火橢圓度超差率降低了10%~15%，減少了經(jīng)濟損失。
X射線殘余應(yīng)力分析儀
