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齒輪調(diào)質(zhì)工藝及其質(zhì)量控制(JB/T6077-92) 
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發(fā)布時(shí)間:2007-6-18 13:51:32 
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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(yǔ)、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(cè)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(cè)定方法
3術(shù)語(yǔ)
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(chēng)為齒輪毛坯。
3.2預(yù)備調(diào)質(zhì)熱處理
對(duì)最終熱處理前的齒輪毛坯進(jìn)行淬火和高溫回火處理稱(chēng)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(chēng)為最終調(diào)質(zhì)熱處理。
3.5有效截面
作為計(jì)算加熱、冷卻時(shí)間用的截面,稱(chēng)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(shí),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(chēng)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(shí)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(guò)熱、過(guò)燒、斑疤、折疊、裂紋,其晶粒度級(jí)別不低于原材料晶粒度級(jí)別。鍛后余熱調(diào)質(zhì)熱處理后的晶粒度級(jí)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(cè)定力學(xué)性能時(shí),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(guò)±15℃。
5.1.2當(dāng)用火焰反射爐時(shí),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(shí),介質(zhì)溫度應(yīng)控制在:水溫≤40℃;油溫≤80℃。
5.3溫度測(cè)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(cè)量、指標(biāo)、控制和自動(dòng)記錄裝置。
5.3.2測(cè)試儀表精度及熱電偶等級(jí)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(duì)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(jì)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(guò)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(shí)間,使其穩(wěn)定熱及均勻化。
6.1.4回火保溫時(shí)間一般按有效截面尺寸計(jì)算,當(dāng)有效截面尺寸小于60mm時(shí),保溫1.5~2h;當(dāng)有效截面尺寸為60~100mm時(shí),保溫2~3h;當(dāng)有效截面尺寸大于100mm時(shí),應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)保溫時(shí)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(shí)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(guò)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(shí),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(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)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(duì)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(shí)間同6.1.3條、6.1.4條。
6.2.8淬火后應(yīng)及時(shí)回火,一般間隔時(shí)間不超過(guò)4h,對(duì)于大截面水冷后的中、低合金鋼鍛件及鑄件,回火間隔時(shí)間不得超過(guò)2~3h。
6.2.9淬火冷卻時(shí)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(guò)大的變形。
6.2.10回火冷卻一般為空冷,對(duì)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(duì)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(shí)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(shí)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(cè)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(hào)為HBS,硬度值寫(xiě)在符號(hào)前面,暗藏按GB231規(guī)定測(cè)定。若用其他硬度計(jì)測(cè)量時(shí),其硬度換算應(yīng)符合GB1172的規(guī)定。當(dāng)用洛氏硬度計(jì)測(cè)出的硬度低于25HRC時(shí),則應(yīng)重新用布氏硬度計(jì)測(cè)定。
7.2.3對(duì)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(cè)定。
7.2.4硬度檢測(cè)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(jì)測(cè)定,其測(cè)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(jiàn)附錄B(參考件)。
7.2.4.1.2鑄造齒輪毛坯硬度檢測(cè)部位及點(diǎn)數(shù)見(jiàn)表1。
7.2.4.1.3鍛造軸齒輪與盤(pán)形齒輪硬度檢測(cè)部位及點(diǎn)數(shù)見(jiàn)表2。
7.2.4.1.4鍛造環(huán)形齒輪硬度檢測(cè)部位及點(diǎn)數(shù)見(jiàn)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(wú)損檢測(cè)硬度計(jì)測(cè)定。暫無(wú)條件時(shí),也允許在齒頂面或端面上測(cè)定,測(cè)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(cè)結(jié)果評(píng)定
檢測(cè)結(jié)果應(yīng)符合技術(shù)條件。若檢測(cè)齒輪中有個(gè)別點(diǎn)超出規(guī)定,則在該點(diǎn)附近加測(cè)兩點(diǎn)。加測(cè)合格為合格品,若測(cè)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(cè)部位及點(diǎn)數(shù)
頂圓直徑mm
測(cè)定點(diǎn)數(shù)
測(cè)定位置
≤1000
2
上模測(cè)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(cè)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(cè)點(diǎn)相隔90°
>2000~3000
8
上模測(cè)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(cè)四點(diǎn),分別與上模相隔90°
>3000
16
上模測(cè)八點(diǎn),其中四點(diǎn)靠近冒口,另四點(diǎn)在冒口之間,下模測(cè)八點(diǎn),并沿齒輪圓周均勻分布
表2鍛造軸齒輪與盤(pán)狀齒輪咸度檢測(cè)部位與點(diǎn)數(shù)
頂圓直徑mm
軸齒輪
 
盤(pán)形齒輪
 
點(diǎn)數(shù)
檢測(cè)部位
點(diǎn)數(shù)
檢測(cè)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(gè)端面測(cè)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(cè)部位與點(diǎn)數(shù)
頂圓直徑mm
檢測(cè)點(diǎn)數(shù)
檢測(cè)部位
≤1000
2
在環(huán)形齒輪端的相對(duì)面上各測(cè)一點(diǎn),并相隔180°
>1000~2000
4
在環(huán)形齒輪上端面測(cè)兩點(diǎn),并相隔180°,下端面測(cè)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(cè)三點(diǎn),相隔120°
>3000
8
環(huán)形齒輪兩端面各測(cè)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(duì)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(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)部位距表面1/3半徑處,盤(pán)形齒輪、環(huán)形齒輪在齒寬方向加長(zhǎng)部位取切向試樣。
7.4.3對(duì)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(duì)設(shè)計(jì)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(hào)
截面φ
mm
表面最高
硬度1)HBS
力學(xué)性能
對(duì)應(yīng)表面
硬度3)HBS
σb MPa
σb MPa
σsb
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(duì)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(shuō)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?gòu)?fù)欣、王克武。
 
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