9Cr18齒輪材料的重要熱處理特性

齒輪材料的重要熱處理特性

含義: 指鋼接受淬火而獲得馬氏體的能力，不同鋼種接受淬火的能力不同。 

淬透性不同的鋼，淬火后得到的淬透層深度不同，從而沿截面分布的金相組織以及機(jī)械性能也不同。淬透層深度是指由淬火表面馬氏體到50%馬氏體層的深度。全部淬透的工件通常表面殘留著拉力，容易產(chǎn)生變形和開(kāi)裂，同時(shí)對(duì)工作的疲勞性能也不利。 

設(shè)計(jì)時(shí)考慮要點(diǎn)： 

1. 零件尺寸越大，內(nèi)部熱容量越大，淬火時(shí)零件的冷卻速度越慢，因此，淬透層越薄，性能越差，這種現(xiàn)象叫做“鋼材的尺寸效應(yīng)”。所以，不能根據(jù)小尺寸的性能數(shù)據(jù)用于大尺寸零件的強(qiáng)度計(jì)算，而必須考慮鋼材的淬透性。 
2. 大截面或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的齒輪采用多元合金鋼，保證足夠而適當(dāng)?shù)拇阃感裕ＷC沿整個(gè)截面有良好的綜合機(jī)械性能，同時(shí)，減少變形，防止開(kāi)裂。 
3. 對(duì)碳鋼齒輪，由于碳鋼的淬透性低，在設(shè)計(jì)大尺寸時(shí)，正火和調(diào)質(zhì)效果相似，而正火可降低成本，不必要求調(diào)質(zhì)。 
4. 大模數(shù)高質(zhì)齒輪由于受到鋼材淬透性的限制，應(yīng)當(dāng)開(kāi)齒后調(diào)質(zhì)。 

淬硬性 

含義：指鋼在正常淬火條件下，以超過(guò)臨界冷卻速度所形成馬氏體組織能夠達(dá)到Z高硬度。 

設(shè)計(jì)時(shí)考慮要點(diǎn)：淬硬性與淬透性不同，它主要取決于鋼中的含碳量。鋼中含碳量越高，淬火后硬度越高，而與合金元素關(guān)系不大。所以，淬火硬度高的鋼不一定就淬透性高，而硬度低的鋼，也可能具有高的淬透性。 

過(guò)熱敏感性 

含義：指鋼在正常淬火條件下，以超過(guò)臨界冷卻速度所形成馬氏體組織能夠達(dá)到Z高硬度。 

設(shè)計(jì)時(shí)考慮要點(diǎn)：淬硬性與淬透性不同，它主要取決于鋼中的含碳量。鋼中含碳量越高，淬火后硬度越高，而與合金元素關(guān)系不大。所以，淬火硬度高的鋼不一定就淬透性高，而硬度低的鋼，也可能具有高的淬透性。 

回火穩(wěn)定性 

含義：指鋼在正常淬火條件下，以超過(guò)臨界冷卻速度所形成馬氏體組織能夠達(dá)到Z高硬度。 

設(shè)計(jì)時(shí)考慮要點(diǎn)：淬硬性與淬透性不同，它主要取決于鋼中的含碳量。鋼中含碳量越高，淬火后硬度越高，而與合金元素關(guān)系不大。所以，淬火硬度高的鋼不一定就淬透性高，而硬度低的鋼，也可能具有高的淬透性。 

變形開(kāi)裂傾向 

含義：指鋼在加熱和冷卻過(guò)程中產(chǎn)生熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，其綜合作用超過(guò)鋼的σs或σb而產(chǎn)生變形開(kāi)裂的傾向。 

設(shè)計(jì)時(shí)考慮要點(diǎn)： 加熱或冷卻速度太快，加熱和冷卻不均勻都容易造成工件變形甚至開(kāi)裂，因此： 

1. 設(shè)計(jì)齒輪時(shí)，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)盡量避免尖角和厚薄斷面的突然變化。 
2. 采用緩和的淬火介質(zhì)或淬火方法。 

尺寸穩(wěn)定性 

含義：指零件在長(zhǎng)期存放或使用中尺寸穩(wěn)定不變的性能。這對(duì)精密齒輪是很重要的。 

設(shè)計(jì)時(shí)考慮要點(diǎn)：引起尺寸變化的主要原因是內(nèi)應(yīng)力的存在以及組織中殘余奧氏體的分解，因此，設(shè)計(jì)精密齒輪時(shí)，應(yīng)當(dāng)要求穩(wěn)定化處理，如淬火后進(jìn)行冷處理或低溫時(shí)效。使馬氏體趨于穩(wěn)定，并減少內(nèi)應(yīng)力，以使齒輪尺寸穩(wěn)定。 

回火脆性 

含義：指鋼在某一溫度范圍回火時(shí)所發(fā)生的沖擊性降低現(xiàn)象。 

產(chǎn)生回火脆性的鋼，不僅室溫下沖擊韌性較正常為低，而且使鋼的冷脆溫度大為提高。 

設(shè)計(jì)時(shí)考慮要點(diǎn)： 

合金結(jié)構(gòu)鋼在250℃～400℃回火時(shí)引起沖擊韌性及斷裂韌性下降，這種現(xiàn)象一般稱為類回火脆性。它不能通過(guò)熱處理方法來(lái)消除，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到這一點(diǎn)。 

某些合金結(jié)構(gòu)鋼(如Cr鋼、Cr-Ni鋼及Cr-Mn鋼)在375℃～575℃回火后緩慢冷卻時(shí)也會(huì)產(chǎn)生脆性，一般稱為第二類回火脆性，快冷可以予以消除。對(duì)于截面較大的齒輪，可選用含有Mo或W的鋼，以消除或減小回火脆性。