一种齿轮用钢淬透性标准的制定方法与流程

本发明属于机械制造，具体涉及一种齿轮用钢淬透性标准的制定方法，该方法通过精确选择钢材淬透性，使齿轮心部硬度及热处理变形控制在理想范围内，可用于新产品研发前期钢材淬透性标准的制定，也可用于已有标准的优化。

背景技术：

1、齿轮是机械传动系统中重要组成部分，其主要作用体现有三：一是变速，即通过两个不同大小齿轮的啮合改变齿轮的转速；二是变矩，通过两个不同大小的齿轮啮合，在改变齿轮转速的同时，改变所传递的扭矩；三是变向，汽车发动机的动力作用方向与汽车行驶方向垂直，必须转变动力的传递方向才能驱动汽车。

2、鉴于齿轮的工作环境及作用，要求齿轮表面硬度高，齿根具有一定的强韧度，且热处理后变形有规律可循。齿轮表面硬度通过渗碳来实现，而齿根强度及热处理变形主要通过选择合适的钢材淬透性及热处理工艺来实现。

3、目前，齿轮生产企业在选择齿轮用钢材淬透性时，全部靠经验，通常将心部硬度与钢材端淬值j9或j15进行对比，没有一套科学的方法能够通过心部冷速来确定钢材淬透性，致使加工出的齿轮存在心部硬度高而变形大，或变形小而心部硬度低等问题。

4、因此，如果能够发明一种科学精确地淬透性选材方法，将成品齿轮心部硬度及变形都控制在一个理想范围内，这样既能缩短新产品开发周期，又可以用于优化产品性能，为此，我们发明了一种精确地选择齿轮用钢淬透性的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种齿轮用钢淬透性标准的制定方法，以此解决如何精确地选择齿轮钢钢材淬透性的技术问题，本发明通过精确选择钢材淬透性使成品齿轮心部硬度控制在理想范围内，从而提高齿轮强度，降低热处理变形，最终实现提高产品质量。

2、为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

3、一种齿轮用钢淬透性标准制定方法，通过齿轮心部硬度与钢材淬透性曲线对比，确定齿轮心部硬度与钢材端淬试验之间关系确定所需钢材淬透性标准。

4、优选地，本发明制定方法通过齿轮心部硬度与钢材淬透性曲线对比，确定齿轮心部冷速，再根据心部冷速及心部硬度要求确定所需钢材淬透性标准。

5、进一步优选地，本发明制定方法包括以下步骤：

6、1)所加工齿轮模数尺寸确定后，制定齿轮加工工艺及热处理工艺；

7、2)选择一支与图纸要求相近或相似牌号的钢材，钢材规格根据步骤1)中的加工工艺确定，将钢材锯切成两份备用，其中一份长度不得低于110mm，用于检测钢淬透性，另一份长度不得低于加工一件齿轮所需钢材长度；

8、3)将步骤2)用于检测钢材根据端淬检测要求检测钢材淬透性，热处理制度按照国标中该钢种热处理制定执行，样品制好后分别检测j1.3、j3.0及后面每隔2mm检测一点硬度，检测到j25-j45mm即可；该步骤中，对于模数小的齿轮检测到j25即可，对于较大的齿轮需要检测到j45mm为最优；

9、4)将上述检测各点硬度连线画出钢材淬透性曲线或通过淬透性计算软件计算出淬透性曲线；

10、5)将步骤2)中另一半钢材按照加工工艺及热处理工艺加工成成品齿轮，将成品齿轮解剖后检测心部硬度；

11、6)在步骤4)的钢材淬透性曲线上找到对应步骤5)中检测齿根硬度值的jmm点，即为该齿轮在该种热处理工艺下心部冷速；

12、7)根据图纸中的心部硬度要求及心部冷速jmm，从而得到钢材淬透性标准。

13、优选地，所述加工齿轮的钢材淬透性带宽≤4hrc。

14、优选地，所述加工齿轮的齿根硬度波动≤4hrc。

15、与现有技术相比，本发明具有以下技术优势：

16、1)本发明首次定义心部硬度所对应钢材末端淬透性端淬值jmm(其中j表示末端淬透性，mm表示距淬火端的距离)为心部冷速；

17、2)本发明方法通过科学的选择加工齿轮所选用钢材的淬透性，通过控制心部硬度波动减小齿轮热处理变形，使成品齿轮心部硬度控制在理想的范围内，齿轮强度及热处理变形均控制在最佳状态，从而有效减少产品工艺试验次数，缩短新产品开发周期，并可应用于齿轮的性能优化；

18、3)本发明根据齿轮心部冷速选择钢材淬透性，保证选择钢材淬透性的精确度，使齿轮心部硬度及热处理变形控制在理想范围内，可用于新产品研发前期钢材淬透性标准的制定，也可用于已有标准的优化。

技术特征：

1.一种齿轮用钢淬透性标准制定方法，其特征在于，通过齿轮心部硬度与钢材淬透性曲线对比，确定齿轮心部硬度与钢材端淬试验之间关系确定所需钢材淬透性标准。

2.根据权利要求1所述齿轮用钢淬透性标准制定方法，其特征在于，通过齿轮心部硬度与钢材淬透性曲线对比，确定齿轮心部冷速，再根据心部冷速及心部硬度要求确定所需钢材淬透性标准。

3.根据权利要求1或2所述齿轮用钢淬透性标准制定方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述齿轮用钢淬透性标准制定方法，其特征在于，所述加工齿轮的钢材淬透性带宽≤4hrc。

5.如权利要求3所述的齿轮用钢淬透性标准制定方法，其特征在于，所述加工齿轮的心部硬度波动≤4hrc。

技术总结本发明属于机械制造技术领域，具体涉及一种齿轮用钢淬透性标准制定方法，本发明通过齿轮心部硬度与钢材淬透性曲线对比，确定齿轮心部硬度与钢材端淬试验之间关系确定所需钢材淬透性标准。采用本发明方法，可以更加准确快速的选择待加工齿轮所使用钢材的淬透性，使成品齿轮齿根硬度控制在理想的范围内，齿轮强度及热处理变形均控制在最佳状态，从而减少产品工艺试验次数，缩短新产品开发周期，并可应用于齿轮的性能优化。技术研发人员：董战利,申丽娟,孟显祖,李海锋,朱振国,娄梦杰,吴豪明,李合意,秦凤婷受保护的技术使用者：河南济源钢铁（集团）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/16