滲碳層有效層標(biāo)準(zhǔn)修訂事項(xiàng)說明2013.3.23

1、關(guān)于拖拉機(jī)滲碳齒輪金相檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)修訂的說明一、 有關(guān)滲碳齒輪金相檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)1. 意大利菲亞特公司標(biāo)準(zhǔn)：經(jīng)過表面滲碳硬化熱處理的齒輪零件的機(jī)械性能和組織特征檢驗(yàn)方法（Q.NL/0025） A. 表面硬度HRC5860 心部硬度HRC33.543.5 （檢測(cè)部位齒根圓）B. 層深 有效硬化層深（硬度法 ），測(cè)至525HV5 處。齒根有效硬化層深應(yīng)不小于節(jié)圓所示深度的70%。C. 表面非馬氏體層深0.01mm。D. 金相組織檢測(cè)6項(xiàng)：碳化物、殘余奧氏體、心部鐵素體、氧化層、貝氏體、顯微裂紋。2 . 汽車行業(yè)滲碳齒輪檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：1）汽車滲碳齒輪金相標(biāo)準(zhǔn)BR5-74 （參照50-60年代前蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)）A.硬度按

2、產(chǎn)品圖 心部硬度檢測(cè)部位2/3齒高處B. 層深 滲碳層深法（金相法）C. 表面非馬氏體層深無規(guī)定。D.金相組織檢測(cè)4項(xiàng)：碳化物、殘余奧氏體、馬氏體、心部鐵素體。2）汽車滲碳齒輪金相檢驗(yàn)ZB T04 001-88A.硬度按產(chǎn)品圖 心部硬度檢測(cè)部位齒根圓B.層深 有效硬化層深法 測(cè)至515HV5 或550HV1處。C. 表面非馬氏體層深0.02mm。D. 金相組織檢測(cè)3項(xiàng)：碳化物、殘余奧氏體、馬氏體。3）汽車滲碳齒輪金相檢驗(yàn)QC/T262-1999A.硬度按產(chǎn)品圖 心部硬度檢測(cè)部位齒根圓B.層深 有效硬化層深法 測(cè)至515HV5 或550HV1處。C.表面非馬氏體層深按“齒輪材料及熱處理質(zhì)量檢驗(yàn)的

3、一般規(guī)定”GB 8539D. 金相組織檢測(cè)3項(xiàng)：碳化物、殘余奧氏體、馬氏體。3.重載滲碳齒輪標(biāo)準(zhǔn)：重載齒輪 滲碳質(zhì)量檢驗(yàn)JB/T6141.2-1992重載齒輪 滲碳金相檢驗(yàn)JB/T6141.3-1992A.表面硬度HRC5862 心部硬度HRC3046(檢測(cè)部位齒根圓)B.層深 有效硬化層深法 測(cè)至550HV1（或HRC 52)處。 允許齒根部位的有效硬化層深度比節(jié)圓處小15%。C.金相組織檢測(cè)4項(xiàng)：碳化物、殘余奧氏體、馬氏體、心部鐵素體。4 .拖拉機(jī)滲碳齒輪檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：1）拖拉機(jī)滲碳齒輪金相檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn):YTQ310.5-90A. 硬度按產(chǎn)品圖 心部硬度檢測(cè)部位2/3齒高處B. 層深 滲碳層深法（

4、金相法）C. 表面非馬氏體層深無規(guī)定。D.金相組織檢測(cè)3項(xiàng)：碳化物、殘余奧氏體、心部鐵素體。 2） 新修訂的拖拉機(jī)滲碳齒輪檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：Q/YT 310.5-2008A. 硬度按產(chǎn)品圖 心部硬度檢測(cè)部位齒根圓B. 層深 有效硬化層深法，測(cè)至515HV5或550HV1處。C. 表面非馬氏體層深0.04mm。D.金相組織檢測(cè)3項(xiàng)：碳化物、殘余奧氏體、心部鐵素體。5.國家標(biāo)準(zhǔn)：齒輪材料及熱處理質(zhì)量檢驗(yàn)的一般規(guī)定GB 8539鋼件滲碳淬火硬化層深度的測(cè)定和校核GB/T9450-2005二.我廠滲碳齒輪標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行現(xiàn)狀：1. 拖拉機(jī)滲碳齒輪金相檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)YTQ310.5-90與汽車滲碳齒輪金相標(biāo)準(zhǔn)BR5-74基本

5、一致，已明顯落后。2. 工程機(jī)械滲碳齒輪圖紙上有的是滲碳層，有的是滲碳層和有效硬化層都有。（見圖紙）但執(zhí)行哪一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不明確。3. 菲亞特滲碳齒輪的有效硬化層又改為滲碳層。（見圖紙）標(biāo)準(zhǔn)不明確。檢測(cè)不統(tǒng)一。4. AVL新產(chǎn)品圖紙?jiān)O(shè)計(jì)是有效硬化層深。但執(zhí)行哪一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不明確。如果執(zhí)行拖拉機(jī)滲碳齒輪金相檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，層深如何測(cè)量就是一個(gè)問題。標(biāo)準(zhǔn)修訂迫在眉睫。三.我廠現(xiàn)在生產(chǎn)的拖拉機(jī)滲碳齒輪用材一律采用20CrMnTi材料，對(duì)大模數(shù)實(shí)心齒輪軸來說20CrMnTi材料淬透性滿足不了性能要求。AVL新產(chǎn)品圖紙?jiān)O(shè)計(jì)滲碳齒輪也是一律采用20CrMnTi材料。履帶拖拉機(jī)中央傳動(dòng)二軸及末端傳動(dòng)主動(dòng)齒輪均為模數(shù)較大的實(shí)

6、心齒輪軸原設(shè)計(jì)用20CrMnMo材料的，由于價(jià)值工程又回到20CrMnTi材料。使失效比率大幅度上升。僅一裝廠2007年在三包期（三個(gè)月）內(nèi)失效的二軸、圓錐齒輪副就有48套。拖拉機(jī)滲碳齒輪常用四種材料淬透性帶范圍對(duì)比如下：材料J1.5 （mm)J9 （mm)J15（mm)20CrH48/4032/25/20CrMnTi H48/4042/3035/2220CrMnMoH50/4248/3743/3122 CrMoH50/4348/3641/27四.修訂說明1改變了滲碳層深的檢測(cè)方法； 有效硬化層深法，用硬度法測(cè)至HV5515處，尺度統(tǒng)一，硬度和強(qiáng)度有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此性能一致。反映的是最終熱

7、處理質(zhì)量。2.調(diào)整了心部硬度的檢測(cè)部位；作為齒輪來講其主要失效形式是節(jié)圓的接觸疲勞和齒根的彎曲疲勞，因此節(jié)圓和齒根是兩個(gè)受力較大的部位。心部硬度測(cè)量部位在齒根圓能真實(shí)反映齒輪的使用性能。3.增加了齒表面非馬氏體組織的深度要求；滲碳齒輪表面的非馬氏體層，嚴(yán)重影響齒輪的耐磨性，是滲碳齒輪的一項(xiàng)重要指標(biāo)。滲碳齒輪表面的非馬氏體層，菲亞特公司標(biāo)準(zhǔn)小于0.01mm。汽車標(biāo)準(zhǔn)小于0.02mm，根據(jù)我集團(tuán)公司設(shè)備情況，為保證生產(chǎn)定為0.04mm。（我公司熱處理廠通過試驗(yàn)，用快速冷卻淬火油淬火可減少齒輪表面非馬氏體深度）。4.根據(jù)心部硬度檢測(cè)部位的調(diào)整，放寬了心部鐵素體的合格級(jí)別。由于心部鐵素體的檢測(cè)部位的改

8、變，心部鐵素體的合格級(jí)別放寬一級(jí)。要達(dá)到新修訂標(biāo)準(zhǔn)中的技術(shù)要求，涉及到齒輪材料淬透性，熱處理設(shè)備及工藝，淬火冷卻介質(zhì)及檢測(cè)設(shè)備，以及圖紙技術(shù)條件的更改。圖紙中要更改的有：把滲碳層深相應(yīng)的改為有效硬化層深，并指明圖紙標(biāo)注的層深部位是指節(jié)圓還是齒根。對(duì)于較大模數(shù)的實(shí)心滲碳齒輪軸而言，由于心部硬度檢測(cè)部位的改變，原圖紙要求的硬度值可能會(huì)因材料淬透性的影響而達(dá)不到要求，也需作相應(yīng)變動(dòng)?？蓞⒖计囆袠I(yè)失效分析會(huì)議資料五.數(shù)據(jù)分析為了尋找滲碳齒輪零件失效原因和標(biāo)準(zhǔn)控制之間的關(guān)系，也為了節(jié)省費(fèi)用，試樣大部分是從失效齒輪上截取，齒輪節(jié)圓部分大部分被磨損，因此層深檢測(cè)部位以齒根為準(zhǔn)，分別用金相法與硬度法兩種方法

9、檢測(cè)。數(shù)據(jù)見表。1.模數(shù)為6.5的1件大被動(dòng)齒輪和.模數(shù)為7.429的3件圓錐齒輪，2/3齒高和齒根圓心部硬度平均相差3.15HRC。齒根滲碳層深和有效硬化層深最小相差0.51mm，最大相差1.02mm, 平均相差0.82mm。材料均為20CrMnTi，心部硬度大多大于30HRC。2. 模數(shù)為6.5的5件主動(dòng)齒輪軸、模數(shù)為77.429的7件二軸齒輪、模數(shù)為6.65的1件小錐齒輪軸、模數(shù)為10的1件中間齒輪軸，共14件較大模數(shù)的實(shí)心軸齒輪，2/3齒高和齒根圓心部硬度平均相差3.3HRC。齒根滲碳層深和有效硬化層深最低相差0.57mm，最高相差1.33mm, 平均相差0.85mm。材料為20CrM

10、nTi的齒輪，心部硬度大多小于30HRC。3. 其余齒輪，2/3齒高和齒根圓心部硬度平均相差1.5HRC（有的無差別）。齒根滲碳層深和有效硬化層深最低相差0.08mm，最高相差0.68mm, 平均相差0.36mm。4. 齒根由于冷卻能力差，齒根滲碳層深和有效硬化層深相差較大。節(jié)圓相差要小一些。4件未使用過模數(shù)6以下的齒輪，節(jié)圓滲碳層深和有效硬化層深平均相差0.105mm。齒根滲碳層深和有效硬化層深平均相差0.18mm。失效件齒輪滲碳層深和有效硬化層深差距較大，未使用齒輪滲碳層深和有效硬化層深差距較小。5. 對(duì)模數(shù)6以上的實(shí)心軸齒輪，為保證心部硬度滿足使用要求，建議采用20CrMnMo或其它淬透

11、性高一些的材料。一般圖紙要求表面硬度HRC5664 ，對(duì)需要磨削的齒輪，表面硬度建議為HRC5662以減少熱處理應(yīng)力和脆性，降低磨削裂紋的比例。6.對(duì)小模數(shù)（模數(shù)3）的齒輪，有效硬化層深不可過深，否則在材料成分偏上限時(shí)會(huì)出現(xiàn)淬透現(xiàn)象，使心部硬度達(dá)到有效硬化層深515HV5的界限值，造成齒輪脆斷。熱處理廠已遇到過此種情況。許多小模數(shù)滲碳齒輪圖紙心部硬度規(guī)定44HRC或45HRC，20CrMnTi材料淬火的上限硬度可達(dá)48HRC,因此可出現(xiàn)心部硬度高于圖紙要求的現(xiàn)象。對(duì)小模數(shù)齒輪可適當(dāng)提高心部硬度的上限值。 第一批齒輪失效件熱處理質(zhì)量檢驗(yàn)序號(hào)零件名稱硬度（HRC）滲碳層（mm）有效硬化層（mm）表

12、面非馬氏體層（mm）齒根圓處鐵素體級(jí)別表面2/3齒高齒根圓節(jié)圓齒根節(jié)圓齒根共析/總深共析/總深1.被動(dòng)54.39.423m=6.560.56135.536383433340.6/1.50.41/1.051.200.540.020.0322.主動(dòng)75.39.403m=6.51#585757.53233333029.5311.0/1.970.88/1.831.280.86/3.主動(dòng)2#57.558.5592929.531252525.50.95/1.750.75/1.680.840.610.05/4.主動(dòng)3#6060613434333230300.6/1.130.45/1.00.740.43/5.

13、主動(dòng)4#58585934343331310.76/1.650.73/1.470.56/0.063/6.主動(dòng)5#58.359.55929282926.525250.88/1.70.53/1.330.99/0.038/7.圓錐1002.38.101 m=7.429 1#61.5623536.533350.80/1.820.68/1.751.320.920.0428. 圓錐 2#636363.5363632.530.50.85/1.800.55/1.601.270.580.0250.0319. 圓錐 3#6262.5323327300.65/1.550.40/1.381.020.450.0380.0

14、5110. 二軸1002.37.104m=7.429 1#5555.52030.520290.20/2.250.95/1.901.631.05/611. 二軸 2#/242424230.78/1.740.65/1.400.660.33/512.二軸 3#373733.5330.65/1.500/1.21.160.320.038213.壓路機(jī)中間軸T140.39.1-11m=10555654 3132.5322830310.3/1.150.3/1.10.850.340.460.0250.038214.旋耕機(jī)過渡齒輪1GQN200K.3-13m=86161.5623638.53536.50.5/0

15、.940.5/0.920.74 0.69/115.主動(dòng)1204.37.107m=3.559.56059.5404137.537.50.57/1.250.5/1.250.880.730.0130.018116.被動(dòng)SZ1204.37A.101m=3.5636363.541.54239.5400.6/1.250.58/1.21.050.84/117.行星齒輪15.37.206m=5.458.558.558.54342.84142.50.55/1.010.52/0.851.010.710.038118.行星齒輪m=4.75959.559.543.544.543420.75/1.450.65/1.28

16、1.311.200.038119.主動(dòng)齒輪15.37.034m=360.559.56044.34443.54443.5440.55/1.050.48/1.050.920.82/120.主動(dòng)齒輪1002.37A.106m=559.559.543.543.540.541.50.75/1.50.6/1.31.351.030.0251注. 17、18、19、20號(hào)齒輪為未使用過的齒輪。 齒輪失效件化學(xué)成分%序號(hào)零件名稱CSPSiMnCrTiMo1、被動(dòng)0.190.010.0260.280.911.090.065/2、主動(dòng)1#0.220.0260.0170.220.951.050.0440.053、主動(dòng)

17、2#0.210.010.0180.290.851.030.0540.054、主動(dòng)3#0.230.010.0140.310.921.040.0590.055、主動(dòng)4#0.210.0290.0190.200.911.100.0440.056、主動(dòng)5#0.220.0110.0120.240.901.070.070.057、圓錐10.200.020.0120.260.791.010.068/8、圓錐20.200.0140.0250.240.801.000.064/9、圓錐30.180.0110.0170.210.760.960.060/10、二軸10.220.0130.0130.261.011.18/

18、0.2411、二軸20.210.0140.0150.250.760.970.046/12、二軸30.230.0260.0130.231.061.21/0.2513、中間軸0.210.0170.010.250.741.02/0.3514、過渡齒輪0.230.010.0070.230.821.18/17行星齒輪m=5.40.230.010.0150.270.901.140.065/18行星輪m=4.70.230.0150.0190.220.851.120.060/19主動(dòng)m=30.220.0350.0150.300.901.160.10/20主動(dòng)m=50.220.010.0190.290.921.

19、100.058/第二批齒輪失效件熱處理質(zhì)量檢驗(yàn)序號(hào)零件名稱表面硬度HRC心部2/3齒高硬度HRC心部齒心圓硬度HRC齒根滲碳層深mm共析/總深齒根有效硬化層深mm表面非馬氏體層深mm心部鐵素體級(jí)別21二軸1#75.37.436m=7/28.43026.5280.82/1.50.59表面無全馬氏體組織6級(jí)22二軸2#/292926240.85/1.50.580.67表面無全馬氏體6級(jí)23二軸3#/30.524.9202020.5200.7/1.30.630.66表面無全馬氏體組織6級(jí)24二軸1002.37.104-1M=7.429/303023271.08/1.60.94表面無全馬氏體組織6級(jí)2

20、5小錐齒輪軸5038661m=6.6562626235.537.533340.5/1.20.610.0382級(jí)26SZ804.38.415差速器行星齒輪m=6.17585960434340.540.50.38/1.130.930.0251級(jí)27一檔主動(dòng)齒輪1204.37.107 m=3.25/45.5464645.546.546.50.35/1.250.860.021級(jí)28左太陽輪軸1204.39.103M=3.5/36360.5/1.50.770.0382級(jí)29右太陽輪軸1204.39.109M=3.558.5606038363834.533.5350.63/1.250.750.0132級(jí)3

21、0885145164中倒檔滑動(dòng)齒輪m=4595960.543434243.544.543.50.5/1.251.030.0201級(jí)31中檔主動(dòng)齒輪1204.37.126-1m=560.559.5614242423938.540.50.58/1.50.910.0381級(jí)32太陽輪軸1604.39.104m=4.5/41.54342.540.540.5400/1.71.020.052級(jí)33右太陽輪軸LG1304.39.104m=4/454444.54442440.35/1.320.860.0381.級(jí)化學(xué)成分%序號(hào)零件名稱CSPSiMnCrTi2175.37.436m=7二軸1#0.220.007

22、0.0100.200.841.040.04022二軸2#0.190.0150.0200.190.941.150.06223二軸3#0.220.0130.0150.220.891.030.067241002.37.104-1M=7.429二軸0.200.0120.0150.240.801.050.053255038661小錐齒輪軸m=6.650.230.0130.0260.360.991.170.06626SZ804.38.415差速器行星齒輪m=6.170.200.0380.0160.260.811.040.058271204.37.107一檔主動(dòng)齒輪m=3.250.220.0120.0210

23、.341.101.220.058281204.39.103左太陽輪軸M=3.50.210.0170.0180.270.901.050.065291204.39.109右太陽輪軸M=3.50.200.0130.0170.270.881.050.05630885145164中倒檔滑動(dòng)齒輪m=40.210.0060.0280.290.911.070.062311204.37.126-1中檔主動(dòng)齒輪m=50.200.0240.0180.320.891.080.062321604.39.104太陽輪軸M=4.50.210.0140.0100.340.921.190.074331304.39.104右太陽

24、輪軸M=40.230.0140.0100.300.921.140.0742008年11月一裝廠1202齒輪失效分析匯總項(xiàng)目名稱硬度（HRC）非馬氏體層深（mm）金相組織表面心部2/3齒高處齒側(cè)齒根碳化物殘余奧氏體心部鐵素體圓錐齒輪打齒61.561.061.539.539.539.542.042.042.50.0380.0186級(jí)4級(jí)1級(jí)變速箱主動(dòng)齒輪斷裂158585843.544.544.545.0無0.111級(jí)1級(jí)2級(jí)變速箱二檔主動(dòng)齒輪磨損260.560.558.539.540.542.5-0.0250.0251級(jí)1級(jí)1級(jí)變速箱X檔主動(dòng)齒輪齒面剝落偏載359.561.061.042.543.

25、543-0.0200.0201級(jí)1級(jí)1級(jí)第二軸齒面剝落60.061.060.534343838無0.0.41級(jí)2級(jí)2級(jí)第二軸齒面剝落打齒62.063.062.525.026.025.530.029.531.50.0250.0503級(jí)2級(jí)貝氏體最終傳動(dòng)主動(dòng)齒輪4#偏磨58585833.531.034.038.039.035.50.0250.0381級(jí)4級(jí)1級(jí)最終傳動(dòng)主動(dòng)齒輪5剝落打齒58.558.560.030.529.532.034.032.534.50.0870.0307級(jí)4級(jí)1級(jí)變速箱三檔主動(dòng)齒輪剝落60.561.561.539.037.038.0-0.0280.0231級(jí)1級(jí)1級(jí)變速箱齒

26、輪剝落59.558.558.538.037.037.0-已磨掉0.0351級(jí)1級(jí)1級(jí)變速箱四、五檔嚙合套齒座58.558.559.036.034.535.0-內(nèi)花鍵 已磨掉內(nèi)花鍵0.041級(jí)1級(jí)2級(jí)變速箱四、五檔嚙合套58.559.059.036.037.036.0-0.0230.0231級(jí)1級(jí)1級(jí)項(xiàng)目名稱有效硬化層深（mm）滲碳層深（mm）有效層與滲碳層總深的差值（mm）齒側(cè)齒根齒側(cè)齒根齒側(cè)齒根共析總深共析總深圓錐齒輪打齒1.451.090.941.550.701.220.100.13變速箱主動(dòng)齒輪斷裂11.270.950.601.350.451.00.080.05變速箱二檔主動(dòng)齒輪磨損21.050.970.351.200.301.150.150.18變速箱X檔主動(dòng)齒輪齒面剝落偏載31.090.860.541.380.481.000.290.14第二軸齒面剝落1.470.890.781.550.701.180.080.29