齿轮淬火冷却中的质量问题分析（二）

　　1.3淬火变形问题

　　最近，发表的关于淬火变形的文章，把引起变形的原因归结为淬火冷却速度不足和速度不均，并在此基础上提出了提高冷却速度并设法实现均匀冷却的解决方法，可供参考［1］。比如，齿轮的内花键孔变形，往往是所选的淬火油高温冷速不足，或者说油的蒸汽膜阶段过长的缘故。提高油的高温冷速并同时提高油在整个冷却过程的冷速，一般就能解决内花键孔的变形问题。对于中小齿轮，尤其是比较精密的齿轮，选好用好等温分级淬火油是控制变形必不可少的措施。

　　1.4齿轮的淬火开裂问题

　　这个问题主要出现在感应加热淬火中。选择好的水溶性淬火介质，比如国内外普遍采用的PAG类介质代换原来使用的自来水，问题便解决了。感应加热淬火采用PAG介质，可以获得高而且均匀的淬火硬度和深而且稳定的淬硬层，淬裂危险极小。

　　1.5光亮性问题

　　通常，光亮淬火油的光亮性好则冷却速度就不够高，而冷却速度很高的淬火油的光亮性则不够好。此外，热油的光亮性一般也较差。使用较久的油光亮性稍差，可以换新油或补加提高光亮性的添加剂。

　　2齿轮用淬火介质的选择

　　当前用于齿轮淬火的介质主要是各种淬火油、水溶性淬火介质和普通自来水。以下分别讨论这些介质在齿轮淬火中的选用方法和注意事项。

　　2.1自来水

　　一些含碳量低、淬透性差且形状简单齿轮的调质淬火和感应加热淬火，往往可以用自来水。作为淬火介质，自来水的冷却特性是，工件处于高温阶段时冷得很快，而到了工件处于低温阶段时冷却得也很快。冷却速度快可以使淬透性差和比较厚大的工件淬硬，并获得较深的淬硬层。这是自来水的优点。但是，用自来水淬火有3个大缺点，第一是低温冷却太快，使多数钢种和工件容易发生淬裂。第二是工件高温阶段冷却太快，比较细长与较薄的工件容易因为入水方式不当而发生淬火变形。第三，也是不少人容易忽视的缺点，是随着水温升高，淬火冷却的蒸汽膜阶段会逐渐增长，且工件处于中低温阶段时的冷却速度也逐渐降低。由于这种原因，当要淬火的工件比较小，又采取装在筐中等较密集的堆放方式入水淬火时，堆在外面的工件接触的水温低，而堆放在内部的工件接触的水温高，从而外部的工件经受的冷却快，淬火后硬度高，并容易淬裂，堆放在内部的工件经受的冷却慢，淬火后硬度低。工件堆放得越密集，淬火时水的流动越不通畅，这种差别就越大。使用油淬火时，油温提高，冷却的蒸汽膜阶段稍有缩短，而油温升高使油的粘度降低，流动性变好，有利于提高油的冷却速度，能使堆放得较密集的工件内外冷却效果基本一致。应当说，这是用油淬火的一个优点。

　　选用自来水作为淬火液时，应当扬长避短，设法控制好水的温度。采取堆放方式淬火时，要设法使工件堆放得疏松一些，并通过搅动促使淬火液通畅地从工件之间流过，以减小内外部水的温差。

　　2.2水溶性淬火介质

　　引起钢件淬裂的主要原因是在钢开始发生马氏体转变(Ms点)及在以下的温度范围冷却得过快。由于这样的原因，研究开发水溶性淬火介质的第一目标就是降低水的低温冷却速度。考虑到多数结构钢的Ms点在300℃附近，通常就以工件冷却到300℃时水溶性淬火液的冷却速度来表示该淬火液的冷却特性。可以用水溶性淬火介质的300℃冷却速度来对该介质定级，以便热处理工作者选用。简单说，水溶性淬火液在300℃冷却速度低，其防止工件淬裂的能力就强；在300℃的冷却速度高，其淬硬能力也高，当然工件的淬裂倾向亦大。因此，选择水溶性淬火介质首先应当了解它在300℃时的冷却速度。同类淬火介质品种中，得到相同的300℃冷却速度时的浓度越低，其使用成本也就越低。

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