1主題內容與適用范圍

本標準規(guī)定了齒輪周質有關術語、材料選擇、處理設備、工藝及質量控制要求。

本標準適用于鍛鋼和鑄鋼齒輪的預備調質熱處理及最終調質熱處理。

2引用標準

GB231金屬布氏硬度試驗方法

GB699優(yōu)質碳素結構鋼技術條件

GB1172黑色金屬硬度及強度換算值

GB3077合金結構鋼技術條件

GB4341金屬肖氏硬度試驗方法

GB6394金屬平均晶粒度測定法

GB8539齒輪材料及熱處理質量檢驗的一般規(guī)定

GB9452熱處理爐有效加熱區(qū)測定方法

3術語

3.1齒輪毛坯

輪齒進行機械加工或熱處理前的半成品齒輪，稱為齒輪毛坯。

3.2預備調質熱處理

對最終熱處理前的齒輪毛坯進行淬火和高溫回火處理稱為預備調質熱處理。

3.4最終調質熱處理

齒輪毛坯經淬火高溫回火后，不再進行任何熱處理的工藝，稱為最終調質熱處理。

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

為達到齒輪圖樣技術要求的齒面硬度，在制訂齒輪毛坯調質工藝時，根據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達到的硬度稱為工藝硬度。

4齒輪材料

4.1調質齒輪材料

常駐用鋼材如下：

合金結構鋼 40Cr，35SiMn，35CrMo，42CrMo，50CrMoA，

40CrNi，40CrMnMo，40CrNiMo，40CrNi2Mo，

30CrNi3Mo，37SiMn2MoV

優(yōu)質碳素結構鋼

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有關規(guī)定。

4.2冶金質量

4.2.1材料的化學成分、非金屬夾雜物及力學性能應符合GB699、GB3077及有關行業(yè)標準規(guī)定。

4.2.2晶粒度、鋼錠結構按GB8539、GB6394有關規(guī)定。

4.3鍛造齒輪毛坯質量

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。鍛后余熱調質熱處理后的晶粒度級別按各行業(yè)規(guī)定。

4.4力學性能檢驗

按規(guī)定程序批準的圖樣或技術文件要求測定力學性能時，其取樣部位、試件數量及試驗方法按各行業(yè)有關規(guī)定。

5調質處理設備

5.1加熱設備

5.1.1加熱設備應能根據工藝要求控制爐溫。在設備的有效加熱區(qū)內，其保溫溫度偏差最大不超過±15℃。

5.1.2當用火焰反射爐時，火焰不得直接噴射到齒輪毛坯上，以免局部燒傷。

5.2冷卻設備及介質

5.2.1淬火冷卻設備應具有循環(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，介質溫度應控制在：水溫≤40℃；油溫≤80℃。

5.3溫度測定及溫度控制設備

5.3.1淬火加熱和回火爐應配有溫度測量、指標、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符合GB9452的規(guī)定。

6齒輪調質熱處理工藝規(guī)程

6.1預備調質熱處理工藝規(guī)程

6.1.1淬火加熱溫度一般在A_c3以上30～50℃，對某些鋼材也可采用亞溫淬火，或鍛造余熱淬火，回火溫度根據設計硬度要求確定。

6.1.2齒輪毛坯應置于爐子的有效加熱區(qū)內，工件間應保留一定的間隙，裝爐量不得超過設備最大裝載量。

6.1.3齒輪毛坯達到工藝規(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，當有效截面尺寸小于60mm時，保溫1.5～2h；當有效截面尺寸為60～100mm時，保溫2～3h；當有效截面尺寸大于100mm時，應適當延長保溫時間。

6.2最終調質熱處理工藝規(guī)程

6.2.1裝爐前應檢查工件表面質量，不允許有裂紋、折疊、嚴重磕碰等缺陷。

6.2.2粗加工后調質的齒輪毛坯，應留有合理的加工余量，必要時應預留起吊夾頭和力學性能試棒。

6.2.3齒輪毛坯的尖角處應倒角，斷面突變處應以圓弧過渡。

6.2.4當所選材料的齒輪毛坯工藝硬度達不到圖樣標準注的硬度加要求的硬度差值時，應進行預先切齒再調質。常用的調質齒輪鋼材料 截面硬度對應關系見附錄A（參考件）。

6.2.5齒輪毛坯應置于設備有效加熱區(qū)內，相互之間應留有一定間距。

6.2.6對于大型鍛坯或鑄坯，應采用階梯加熱法，并應控制其升溫速度。

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淬火冷卻時不應將齒輪毛坯堆放在冷卻槽內，以防止冷卻不均勻和產生過大的變形。

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軸齒輪校后應補充回火，其溫度比調質的回火溫度低30～50℃，工件變形量不得大于加工余量的1/2。

6.2.12焊接齒輪的調質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質時的回火溫度低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調質齒輪質量控制與檢測方法

7.1外觀

齒輪毛坯調質后，外觀表面不得有裂紋及傷痕等缺陷。

7.2硬度

7.2.1調質后應進行硬度檢驗。

7.2.2調質齒輪硬度用布氏硬度標注，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，其硬度換算應符合GB1172的規(guī)定。當用洛氏硬度計測出的硬度低于25HRC時，則應重新用布氏硬度計測定。

7.2.3對批量生產，應按熱處理爐次抽檢，其抽檢數按各行業(yè)技術文件規(guī)定進行。單件生產應100%測定。

7.2.4硬度檢測部位與點數

7.2.4.1工序間檢驗

7.2.4.1.1 齒輪毛坯調質處理后，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，其測定值應以工藝硬度為準。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數見表1。

7.2.4.1.3鍛造軸齒輪與盤形齒輪硬度檢測部位及點數見表2。

7.2.4.1.4鍛造環(huán)形齒輪硬度檢測部位及點數見表3。

7.2.4.2成品齒輪檢驗

成品齒輪硬度應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，測定結果應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硬度檢測結果評定

檢測結果應符合技術條件。若檢測齒輪中有個別點超出規(guī)定，則在該點附近加測兩點。加測合格為合格品，若測不合格，應加倍檢驗。若加倍檢驗仍有不合格，則應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數

頂圓直徑mm	測定點數	測定位置
≤1000	2	上模測一點冒口處，另一點在下模，二者大致相隔180°
＞1000～2000	4	上模測二點，其中一點于冒口處，另一點與冒口相隔180°，另二點在下模，分另與上模兩測點相隔90°
＞2000～3000	8	上模測四點，其中兩點靠近冒口，并相隔180°，另兩點分別與冒口相隔90°，下模測四點，分別與上模相隔90°
＞3000	16	上模測八點，其中四點靠近冒口，另四點在冒口之間，下模測八點，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數

頂圓直徑mm	軸齒輪		盤形齒輪
	點數	檢測部位	點數	檢測部位
≤400	4	二點在外圓柱表面中間部位相隔180°，另二點分別在距軸端面25mm的外圓柱表面，并相隔180°	2	每一端面一點位于齒根部位，二者相隔180°
＞400	5	三點在外圓柱表面中間部位，相隔120°，另外二點分別在距軸兩端50mm的外圓柱表面上	4	每個端面測兩點，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數

頂圓直徑mm	檢測點數	檢測部位
≤1000	2	在環(huán)形齒輪端的相對面上各測一點，并相隔180°
＞1000～2000	4	在環(huán)形齒輪上端面測兩點，并相隔180°，下端面測兩點，分別與上端面相隔90°
＞2000～3000	6	環(huán)形齒輪兩端面各測三點，相隔120°
＞3000	8	環(huán)形齒輪兩端面各測四點，相隔90°

7.3金相組織

7.3.1根據技術條件要求進行該項檢驗。對于預備調質熱處理齒輪毛坯，調質后金相組織為回火索氏體，齒面處鐵素體含量小于10%；對于最終調質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，經腐蝕在顯微鏡下放大400倍觀察，或根據用戶與制造廠協議，用小型或手提式金相顯微鏡檢驗。

7.4力學性能檢驗

7.4.1力學性能檢驗項目與數量GB 8539規(guī)定或按用戶與制造廠協商進行。

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，其力學性能的要求應考慮斷面影響差值。

7.5探傷檢驗

對設計要求探傷的齒輪，應進行超聲波、磁粉、著色等任一種方式探傷。檢驗裂紋、氣孔、縮孔等缺陷，按GB8539有關規(guī)定或按用戶與制造廠協商決定。

7.6鑄鋼齒輪補焊

鑄鋼齒輪補焊應符合JB/ZQ4000.6《鑄鋼件補焊通用技術條件》規(guī)定，補焊部位應符合GB8539規(guī)定。

附錄A

常用調質齒輪鋼截面與力學性能

（參考件）

表A1

鋼號	截面φ mm	表面最高 硬度1）HBS	力學性能							對應表面 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性能。在“/”上面的數字為水淬油冷后回火的力學性能；在“/”下面的數字為水冷后回火的力學性能。

1）表面最高硬度：淬火后所能達到的表面最高硬度。

2）HBS：力學性能試樣的硬度。

3）對應表面硬度：被取試樣材料調質后的表面硬度，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差值。

附加說明：

本標準由機械電子工業(yè)部鄭州機械研究所提出并歸口。

本標準由鄭州機械研究所負責起草。

本標準起草人李耀珍、仲復欣、王克武。