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GB/T 38805-2020
重载齿轮热处理技术要求
Technical requirements of heat treatment for heavy duty gears
1 材料及要求
1．1 常用材料及分类
重载齿轮感应淬火常用材料及分类如表1所示。
表1感应淬火重载齿轮常用材料及分类
| 种类 | 常用钢材牌号 |
| 截面尺寸较大，承受较大载荷，要求较高的齿轮 | 35CrMo、42CrMo、40CrMnMo、35CrMoV、35CrMnSi、40CrNi、45CrNi、30CrNiMo、35CrNiMo、40CrNiMo、45CrNiMo、45CrNiMoV |
| 截面尺寸很大，承受载荷很大，并要求有足够韧性的重载齿轮 | 35CrNi2Mo、40CrNi2Mo、30CrNi3、34CrNi3Mo、37CrNi3A、37SiMn2MoV |
1．2原材料质量和锻件质量
原材料质量和锻件质量应符合 重载齿轮材料质量要求 。
2 感应淬火及回火设备
2．1 感应淬火及回火设备应符合GB/T34882。
2．2 感应淬火机械包括固定式淬火机械、移动式淬火机械或其他与待处理工件的形状相适应的淬火机械。其机械精度应达到表 2 规定的精度。
表 2 感应淬火机械装置的精度
| 检验项目 | 精度 |
| 主轴锥孔径向跳动a | ≤0．1mm |
| 回转工作台面的跳动b | ≤0．1mm |
| 顶尖连线对滑板移动的平行度 | ≤0．2mm（夹持长度≤2000mm） |
| 工件进给速度变化范围c | ±5% |
| 工件的分度精度 | ±30s |
| a 将检验棒插入主轴锥孔，在距主轴端面300mm 处测量。
b 安装直径大于300mm 的圆盘，在150mm 半径处测量。 c 安装直径50mm、长500mm 的圆棒时测量的结果。对不能装入长500mm 试件，应等效校正至该条件。 |
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单齿沿齿沟淬火时，淬火质量对感应器和齿轮之间的间隙很敏感，应同时对系统的位置、运动、分度、定位精度和移动速度以及对加热功率、加热时间、冷却时间、淬火介质压力及流量等参数进行控制。
2．3 淬火冷却可选用喷淬或浸淬。冷却介质根据齿轮材料、尺寸、形状的不同，可选择水、油、聚合物水剂淬火液（PAG类）。
2．4 炉内回火时的回火设备与4．2．4一致，其温度均匀性和系统准确度等要求应符合GB/T32541的规定要求。
3 试样
3．1 齿形试样
3．1．1 齿形试样用于齿轮感应淬火的试淬，为制定和调整感应淬火工艺提供依据。齿形试样的检测项目有：试淬时的硬度、有效淬硬层深度、淬硬层分布、金相组织。
3．1．2 齿形试样外形尺寸见图3所示。
单位为毫米
说明：
d———齿顶圆直径；
d ———齿根圆直径；
C ———试样厚度；
h———内齿圈高度；
L ———试样长度，L 在200mm～250mm 之间。
图3 感应淬火齿形试样
3．2 技术要求
3．2．1 齿形试样应至少含有3个轮齿。
3．2．2 齿形试样的齿形和齿轮轮齿齿形的精度应完全一致。
3．2．3 试样的材质应与所代表的齿轮为同一批次材质，具有相同的化学成分与淬透性。
3．2．4 试样的预备热处理、基体硬度和组织应与所代表的齿轮相同。
4 热处理工艺
4．1 预备热处理
4．1．1 感应淬火预备热处理采用调质热处理，要求调质后的心部硬度应满足感应淬火回火对心部硬度的要求，其检测按JB/T6077方法进行。
4．1．2 对精度要求较高和容易畸变的齿轮，在粗加工和精加工之间，应进行一次或多次去应力退火，退火温度应低于调质的回火温度20℃。
4．1．3 齿轮在感应淬火前，应按要求对齿部进行倒角和齿廓倒棱，以防止尖角棱边处过热或淬裂。
4．1．4 受齿轮材料淬透性限制，当齿轮模数大于12mm，可采用先开齿（留有加工余量）后调质的工艺。
4．2 感应淬火工艺
4．2．1 感应器和喷水器的结构应设计合理，形状及尺寸加工精确，保证在各种淬火方法下，感应器与齿轮或轮齿之间有合理的间隙值，以满足齿轮的质量要求。在内齿圈（含平面）特殊形式的加热中，为了增强齿根部位的电流密度，可在感应器上加装导磁体。
4．2．2 电压、电流、电功率等电参数的选择要匹配，并根据试淬结果调整各参数。
4．2．3 加热温度为840℃～900℃，以淬硬层的显微组织来确定最佳淬火温度，应避免齿顶过热及齿根加热不足。
4．2．4 加热时间应根据模数，淬硬层深度要求、设备功率及加热形式确定。
4．2．5 感应器应对称分布在两个轮齿间的齿轮中心。
4．2．6 重载齿轮感应淬火时，可采用沿齿廓淬火或套圈感应淬火，齿根部位应淬硬。沿齿廓加热淬火限于模数7以上的重载齿轮。
套圈感应淬火限于模数6以下的重载齿轮。
齿轮与感应器的相对移动速度与感应器高度、加热时间的关系见式（1）：
v=h/t（1）
式中：
v———齿轮与感应器的相对移动速度，单位为毫米每秒（mm/s），取值2mm/s～9mm/s；
h———感应器的高度，单位为毫米（mm）；
t———加热时间，单位为秒（s）。
单齿加热淬火时，应每隔两个轮齿或齿槽进行加热，以减小畸变及开裂倾向。对复杂易畸变齿轮可先进行预热再进行淬火。
当沿齿沟加热淬火时，应对轮齿的两侧面施以旁冷，以免已淬火轮齿齿面超过回火温度。
4．3 回火
4．3．1 合金结构钢感应淬火后应及时回火，淬火到回火的时间间隔应不超过4h。
4．3．2 回火温度通常为150℃～200℃，保温时间不少于2h。
5 质量检验
5．1 检验项目及检验方法
重载齿轮感应淬火回火后的检验项目及检验方法按表14的规定进行。
表14 重载齿轮感应淬火回火质量检验项目及检验方法
| 检验项目 | 检验方法 |
| 外观 | 目视和按GB/T15822．1、JB/T9218 |
| 表面硬度 | 按GB/T230．1、GB/T4340．1、GB/T4341．1、GB/T18449．1规定的方法 |
| 心部硬度 | 按GB/T231．1 |
| 硬化层深度 | 按GB/T5617 |
| 金相组织 | 按JB/T9204 |
| 畸变 | 专用量具 |
5．2 技术要求
5．2．1 外观
齿轮淬火后的表面，不应有淬火裂纹、崩角、锈蚀、灼伤、烧伤，未加热表面等影响使用性能的缺陷。一般件100%目测检验，重要件应100%无损探伤检验。批量生产时，按规定要求进行检验。
5．2．2 表面硬度
感应淬火齿轮的表面硬度应为50HRC～56HRC。误差范围应符合表15的规定值。工件批量生产时，按同批次的5%～10%抽检硬度，单件、小批量生产时按100%检验硬度。
表15 重载齿轮感应淬火表面硬度偏差允许值
| 工件类型 | 表面硬度偏差/HRC | |
| 单件 | 同一批件 | |
| 重要件 | ≤3 | ≤4 |
| 一般件 | ≤4 | ≤5 |
5．2．3 心部硬度
重载齿轮感应淬火的心部硬度应不低于30HRC，推荐采用齿形试样进行检测，其检测位置按照4．5．2．6的规定。
5．2．4 硬化层深度
硬化层深度推荐值为（0．2～0．4）模数，硬化层深度的测量推荐采用齿形试样，测量方法应符合GB/T5617的规定，其偏差应符合表16规定。
齿轮表面硬化层应在轮齿中心对称分布。
齿根部位的硬化层深度应不低于齿宽中部半齿高处硬化层深度的2/3，齿面和齿根硬化层应不低于全齿宽的80%。
表16 硬化层深度的偏差允许值 单位为毫米
| 硬化层深度 | 硬化层深度偏差 | 硬化层深度 | 硬化层深度偏差 | ||
| 单件 | 同一批件 | 单件 | 同一批件 | ||
| ≤1．5 | 0．2 | 0．4 | >3．5～5．0 | 0．8 | 1．0 |
| >1．5～2．5 | 0．4 | 0．6 | >5．0 | 1．0 | 1．5 |
| >2．5～3．5 | 0．6 | 0．8 | |||
5．2．5 金相组织
感应淬火齿轮金相组织按JB/T9204方法进行检验，图样规定硬度下限高于或等于55HRC时，3～7级为合格，图样规定硬度下限低于55HRC时，3～9级为合格。
5．2．6 畸变
齿轮的畸变量应控制在产品图样或技术要求的范围内。
批量生产时，每批抽检三件，按产品图纸或技术条件检验。单件生产的齿轮全部检验。
