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關(guān)于滲氮齒輪硬化層深度的檢測(cè)問(wèn)題

一、標(biāo)準(zhǔn)中的硬化層深度檢測(cè)問(wèn)題


多年以來(lái),齒輪行業(yè)對(duì)于滲氮齒輪的硬化層深度檢測(cè),一直依據(jù)GB/T 11354—2005《鋼鐵零件滲氮層深度測(cè)定和金相組織檢驗(yàn)》規(guī)定來(lái)執(zhí)行。其中在滲氮層有效硬化層深度測(cè)定方法中,規(guī)定了以“基體硬度+50HV”作為滲氮層深度的界限硬度值,而基體硬度是指距離表面約3倍于滲氮層深度位置所測(cè)3點(diǎn)硬度的平均值。

而在ISO 6336—2016《Calculation of load capacity of spur and helical gears-Part 5:Strengthand quality of materials》以及對(duì)應(yīng)的GB/T 3480—2008《直齒輪和斜齒輪承載能力計(jì)算 第5部分:材料的強(qiáng)度和質(zhì)量》[3]中的規(guī)定是:有效滲氮層深度是指從表面到400HV(或40.8HRC)硬度處的垂直距離,如果心部硬度超過(guò)了380HV,則以“基體硬度+50HV”作為界限硬度值。



二、差別驗(yàn)證


從目前齒輪加工水平(包括刀具)來(lái)看,基體硬度一般不會(huì)超過(guò)380HV,因此按照這兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),則應(yīng)以400HV為滲氮層的界限硬度值。

那么,分別以400HV和“基體硬度+50HV”為界限硬度值,所測(cè)得的滲氮層深度結(jié)果會(huì)有多大差別呢?圖1是隨機(jī)抽檢的滲氮齒輪的檢測(cè)結(jié)果,統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。該齒輪熱處理技術(shù)要求為:調(diào)質(zhì)處理,心部硬度23~29HRC(241~277HBW);有效滲氮層深度:0.32~0.54mm。

圖1  某齒輪在兩種界限硬度值下的滲氮層深度

表1  滲氮層深度檢測(cè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

由圖1可見(jiàn),同一件齒輪,分別以“基體硬度+50HV”(324HV)和400HV為界限硬度值時(shí),滲氮層深度分別為205.28μm(圓整為0.21mm)和445.13μm(圓整為0.45mm),兩者相差一倍以上。

再設(shè)定一種情況,就是當(dāng)心部硬度分別為379HV和381HV時(shí),按照ISO 6336—2016(GB/T 3480—2008)標(biāo)準(zhǔn),則界限硬度分別為400HV和429HV,由此得到的滲氮層深度差異也很可觀。只不過(guò)呈現(xiàn)出與圖1相反的走勢(shì),即以“基體硬度+50HV”為界限硬度值所測(cè)得的滲氮層較深,以400HV為界限硬度值的滲氮層較淺。

如果把這種差異以圖線表示出來(lái),則為圖2中的剪刀差形式。當(dāng)基體硬度超過(guò)380HV時(shí),兩條線相重合。

圖2  不同界限硬度值對(duì)滲氮層深度檢測(cè)結(jié)果的影響


由此可以看出,只有當(dāng)基體硬度為350HV時(shí),兩種評(píng)判方法才能達(dá)到一致的結(jié)果;而偏離350HV越遠(yuǎn),兩種結(jié)果的偏差就會(huì)越大。


三、結(jié)論和建議


1)分別以“基體硬度+50HV”和400HV為界限硬度值,所測(cè)得的滲氮層深度會(huì)有較大差異。

2)一般情況下,以400HV為界限硬度值所測(cè)得的滲氮層深度會(huì)小于以“基體硬度+50HV”為界限硬度值的結(jié)果。

3)建議GB/T 11354—2005和GB/T 18177—2008等標(biāo)準(zhǔn)再次修訂時(shí),也采納ISO 6336—2016(或GB/T 3480—2008)的規(guī)定,對(duì)于滲氮齒輪產(chǎn)品,當(dāng)心部硬度低于380HV時(shí),均以400HV為界限硬度值,避免出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)之間互相沖突、檢測(cè)人員無(wú)所適從的情況。對(duì)于其他類型產(chǎn)品,仍然可以沿用“基體硬度+50HV”的界限硬度值規(guī)定。

4)對(duì)于心部(基體)硬度的檢測(cè)位置,也應(yīng)做出更為明確的規(guī)定,即以滲氮層深度要求范圍的上限值的3倍深度,作為其檢測(cè)位置,這也是滲氮層深度檢測(cè)的最前提條件。

5)齒輪設(shè)計(jì)人員應(yīng)該注意并適應(yīng)這種新規(guī)定,在過(guò)渡時(shí)期的產(chǎn)品圖樣等技術(shù)文件中,至少應(yīng)注明滲氮層深度檢測(cè)的參照標(biāo)準(zhǔn)或界限硬度值。另外,在齒輪強(qiáng)度和承載能力計(jì)算、校核時(shí),也應(yīng)注意這個(gè)問(wèn)題。

參考文獻(xiàn):略。

作者:牛萬(wàn)斌,浙江雙環(huán)傳動(dòng)機(jī)械股份有限公司

           盧金生,鄭州機(jī)械研究所有限公司


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