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滲碳淬火變形分析

東莞市萊森精密機電有限公司  張華

1 淬火變形影響因素

淬火變形主要是由于淬火過程中零件產生應力導致，影響變形因素較多。通常認為,熱處理后零件精度降低兩級。為了減小變形，通常的思路是減小在熱處理過程中溫度升降速度、適當降低熱處理溫度等，以減小零件熱應力。例如預熱工序，主要目的就是減小升溫時的溫度梯度，使工件能夠相對緩慢均勻地加熱至滲碳溫度。在滲碳保溫時，可以將溫度適當降低(如930℃降至920℃)。淬火過程中,可以使用慢速淬火油,分級淬火，降低攪拌速度等方式。這些都有助于減小淬火變形，但是淬火變形并不僅限于在熱處理工藝中進行改善。淬火變形如果具有一定規律性，則可以在機加過程中做出適當調整，彌補淬火變形。零件尺寸精度要求較高時，還可以通過磨齒來提高其精度。當零件結構比較復雜時，容易使淬火變形規律不明顯，這時解決變形問題難度就較大。根據對淬火變形影響因素的分析，可以從不同方面采取不同手段對其進行控制。

1.1 裝料方式

平裝零件平面度較差而串裝零件橢圓度較差。除零件的變形外，料盤長時間使用后也會發生變形，嚴重變形的料盤不能繼續使用。為提高料盤使用壽命，裝載量選擇應合適，并且每次使用時翻轉料盤，改變其受力面。選擇裝料方式時，應按照零件的技術要求和實際生產情況來進行。

1.2 毛坯質量

毛坯的熱處理質量和材料質量對于零件的最終熱處理質量非常關鍵。這一方面的問題也是在軸齒中心實習期間了解過程中反應最多的問題。因為無論機加工質量、滲碳熱處理工藝等都可以進行調整，且質量偏差不會太大。但由于毛坯正火不合格、材料穩定性差等因素導致的產品質量問題，既無法預知也基本沒有補救的方法。

1.3 淬火油選用

淬火油在能夠保證產品硬度的前提下，應盡量選擇有助于減小淬火變形的淬火油。這也是相類似的淬火油不能簡單互相替換的原因。對于同種產品，使用不同品牌或型號的淬火油，可能在層深和硬度方面都能夠達到要求，但是淬火變形則難以保證相同。這樣對于大批量生產的產品，就難以保證其質量穩定性。

1.4 滲碳溫度

滲碳溫度高，一方面零件升溫時溫度梯度加大，另外在加熱保溫過程中，強度也相應降低。既增加了熱應力，又降低了零件本身抵御變形的能力。因此,盡管滲碳溫度升高有助于滲碳過程，該溫度也應控制在合理范圍內。如果發現淬火變形較大，可以適當降低滲碳溫度。滲碳溫度調整范圍較小，一般不超過20℃。

1.5 淬火溫度

淬火溫度是指滲碳與擴散過程結束后，在淬火前零件的溫度。這一溫度一般低于滲碳溫度。在淬火過程中，零件從高溫快速冷卻至淬火油溫，此時對變形的控制主要在于冷卻時均勻降溫，避免零件上不同部位溫差過大。

1.6 升溫速率

零件首先進入預氧化爐并被加熱至400℃左右，隨后進一步加熱至滲碳溫度(910℃以上)。在預氧化爐中,零件并非隨爐冷態升溫，而是直接進入設定溫度的爐內。一般預氧化爐設定溫度不超過450℃,這樣在進入預氧化爐以前和預氧化結束進行滲碳時加熱溫度梯度都不是太高，能夠保證其不發生較大變形。

2 滲碳淬火變形技術要求

滲碳淬火控制淬火變形主要采用壓淬方式。壓淬后對橢圓度、平面度進行測量，不合格零件需返工重新壓淬。但是零件只能返工一次，仍不合格的零件作為廢件處理。壓淬只能保證橢圓度和平面度，對于齒形齒向的變形無法矯正。對于尺寸精度要求較高的零件，可以通過磨齒保證精度。磨齒加工時應留有0.10mm的加工余量，也即淬火變形不能超過機加余量范圍。

橋齒被動齒輪滲碳淬火工藝比較成熟，設備均為自動化生產設備，參數設定后工藝穩定，操作者影響因素小。淬火變形不合格的情況大多是由于齒坯正火工藝不合格或材料穩定性差導致。正火工藝不合格情況主要是正火時間短，組織轉變不充分，導致零件內部均勻性差，在熱處理過程中熱應力分布不均勻而變形。材料本身穩定性差也會導致熱處理中的變形超差或變形無規律。對于箱齒零件，尺寸較小，相應變形度要求較高。