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高速齒輪材料選擇及熱處理 質量控制的一般規(guī)定
發(fā)布時間：
2020-07-21
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1 主題內容與適用范圍
本標準規(guī)定了透平發(fā)電機組、透平壓縮機、鼓風機、離心泵等所用漸開線高速齒輪的材料選擇及
熱處理質量控制。
本標準適用于制造高速齒輪裝置時，對齒輪材料及熱處理質量的控制和檢測。
2 引用標準
GB 225 鋼的淬透性末端淬火試驗方法
GB 226 鋼的低倍組織及缺陷酸蝕試驗法
GB 230 金屬洛氏硬度試驗方法
GB 231 金屬布氏硬度試驗方法
GB 1591 低合金結構鋼
GB 1979 結構鋼低倍組織缺陷評級圖
GB 3077 合金結構鋼技術條件
GB 4341 金屬肖氏硬度試驗方法
GB 4342 金屬顯微維氏硬度試驗方法
GB 5030 金屬小負荷維氏硬度試驗方法
GB 5216 保證淬透性結構鋼技術條件
GB 5617 鋼的感應淬火或火焰淬火后有效硬化層深度的測定
GB 6394 金屬平均晶粒度測定法
GB 9450 鋼件滲碳淬火有效硬化層深度的測定和校核
ZB J17 001 齒輪滲氮、氮碳共滲工藝及質量控制
ZB J36 009 鋼件感應淬火金相檢驗
HB 5022 滲碳、碳氮共滲、氮化零件金相組織檢驗
3 質量控制基本要求
3. 1 材料選擇原則
選擇高速齒輪材料時應綜合考慮以下內容：
3. 1. 1 材料的化學成分、機械性能及機械加工性能。
3. 1. 2 應根據(jù)高速齒輪的工作條件、熱處理工藝(調質或表面硬化處理)確定所用鋼號。
3. 1. 3 對承受重負荷并有沖擊的高速齒輪，應選用鎳、鉻、鉬鋼或鎳鉬鋼。
3. 1. 4 高速齒輪應采用保證淬透性的結構鋼。
機械電子工業(yè)部1991-06-11 批準
中 華 人 民 共 和 國 機 械 行 業(yè) 標 準
高速齒輪材料選擇及熱處理
質量控制的一般規(guī)定
JB/T 5078 -1991
1992-07-01 實施
JB/T 5078 -1991
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3. 1. 5 制造高速齒輪的材料應具有較高的純度及尺寸穩(wěn)定性。
3. 1. 6 材料的經濟合理性。
3. 2 原材料及齒坯的質量控制
3. 2. 1 原材料或齒坯必須附有合格證明或質量保證書。檢驗部門負責按照采購定貨單要求或圖樣規(guī)定
檢驗其尺寸、外觀和硬度，并按技術要求檢查鋼材化學成分、低倍組織(酸蝕、硫印、夾雜物)淬透
性、晶粒度和機械性能。
3. 2. 2 原材料檢驗單或齒坯檢驗記錄應交檢驗部門和質量管理部門存檔。
3. 2. 3 經檢驗不合格的原材料或齒坯，應標上“不準使用”的記號，封存待處理。
3. 2. 4 原材料的代用，須經有關單位會簽，總工程師或技術副廠長批準后方可投產使用。
3. 2. 5 制造高速齒輪的原材料必須經過退火或正火處理，使組織均勻、機械性能符合要求并具有良好
的加工性能。
3. 2. 6 為降低硬度，改善加工性能，齒坯應進行退火或正火處理。
3. 3 預先熱處理質量控制
3. 3. 1 滲碳的高速齒輪齒坯均應進行正火處理，正火在粗車后進行。
3. 3. 2 滲氮的高速齒輪齒坯均應進行調質處理，調質在粗車后進行，調質時，回火溫度應高于氮化溫
度 10℃以上，但最低回火溫度不得低于 550℃。
3. 3. 3 感應淬火的高速齒輪齒坯，必須進行調質處理，調質的硬度范圍應為 240~340HB。
3. 4 最終熱處理質量控制
3. 4. 1 滲碳淬火
高速齒輪在氣體滲碳后淬火之前，應先用隨爐試樣進行淬火試驗，在確定其工藝可靠后方可進行
處理。試樣的檢驗項目有：
a. 用載荷為 9.8N 的維氏硬度計在試棒中間部位測量有效硬化層深度，測量方法按 GB 9450 及 GB
4342 或 GB 5030 規(guī)定進行。試棒尺寸按下表規(guī)定：
mm
試 棒 尺 寸 齒 輪 模 數(shù)
m 直 徑 D 長 度 L
≤5 16 50
>5~16 25 50
>16 ≥s (12~31)s
注：s 為分度圓齒厚。
b. 在金相顯微鏡下觀察滲層組織，并按 HB 5022 進行評級。正常的顯微組織應為細晶回火馬氏
體的基體上分布著彌散的碳化物，不允許出現(xiàn)嚴重的碳化物網或大塊碳化物聚集現(xiàn)象。
c. 當要求測定碳濃度分布曲線時，可采用剝層試棒(直徑 30mm，長度 150mm)測定。如無特
殊要求，滲碳高速齒輪最表層的碳濃度應在 0.75%~0.95%之間。
3. 4. 2 感應淬火
3. 4. 2. 1 新產品的高速齒輪在感應淬火前，應先在試驗齒輪上用選定的感應器進行淬火工藝試驗，首
先檢查表面是否有裂紋，然后解剖檢查齒面硬度、硬化層深度、硬化層沿齒廓分布的均勻性及金相組
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織。只有當上述檢驗項目均符合技術要求后，才可對高速齒輪進行淬火處理。
3. 4. 2. 2 對老產品高速齒輪，應堅持淬火工藝的首檢程序，即先淬一個齒，由質量檢驗員對其表面裂
紋、表面硬度及硬化層分布進行檢查，首檢合格并由檢驗員簽字后才可往下進行淬火。
3. 4. 3 滲氮處理
滲氮齒輪應用隨爐仿形試樣，對表面疏松、擴散層化合物形態(tài)、化合物層厚度進行檢查。
3. 5 對熱處理設備和工藝的要求
3. 5. 1 對于氣體滲碳(或碳氮共滲)設備，應能有效控制碳勢。
3. 5. 2 一般情況下，在滲碳工藝中碳勢應控制在 0.75%~0.95%范圍內，重要的高速齒輪還應通過對試
樣的定碳分析來控制碳勢，其試樣尺寸為直徑 30mm，長度 150mm，自表面依次剝層 0.15,0.10,0.10mm
來進行定碳分析。
3. 5. 3 滲氮工藝參數(shù)要綜合考慮高速齒輪的表面狀態(tài)、氨分解率、溫度和滲氮時間等因素。滲氮前，
應清除高速齒輪表面的氧化物或臟物。
3. 5. 4 感應淬火所用感應器應保證高速齒輪能獲得要求的硬化層分布，軸用夾具應對中，最大偏心量
應控制在 0.05mm 之內。
4 質量檢測基本要求
4. 1 原材料及齒坯的質量檢測
4. 1. 1 原材料的化學成分應符合 GB 3077 規(guī)定，每爐均應進行檢查。
4. 1. 2 齒坯粗車后，每件均應進行超聲波探傷或磁粉探傷。
4. 1. 3 原材料晶粒度應按 GB 6394 規(guī)定分爐號每批進行檢查和判定。
4. 1. 4 若技術條件有淬透性要求，應按 GB 225 進行試驗檢查。
4. 1. 5 原材料的硬度應按訂貨要求或圖樣規(guī)定每批進行檢查。
4. 1. 6 若技術條件規(guī)定進行機械性能試驗，試棒應取自該齒坯本體材料，機械性能指標不得低于 GB
1591 或 GB 3077 的規(guī)定。
4. 1. 7 原材料的低倍組織每批按 GB 226 和 GB 1979 規(guī)定抽查。
4. 2 預先熱處理的質量檢測
4. 2. 1 預先熱處理(正火或調質)后的齒坯，應按圖樣規(guī)定檢查每件的布氏硬度。在齒寬中部齒面上
沿圓周方向對稱測 4 點，直徑大于 2000mm 的齒坯應適當增加測量點數(shù)，硬度全部合格計為合格，測
定方法按 GB 231 規(guī)定。
4. 2. 2 對圖樣或合同中有特殊要求的高速齒輪，調質或正火后，可用隨爐試樣檢查金相組織。
4. 2. 3 若圖樣中有明文規(guī)定，還應對預先熱處理后的齒坯進行超聲波探傷或磁粉探傷，并進行機械性
能試驗，試棒應取自該齒坯本體材料。
4. 3 最終熱處理后的質量檢測
4. 3. 1 齒面硬度
4. 3. 1. 1 高速齒輪應按圖樣要求檢查每件的齒面硬度。
4. 3. 1. 2 齒面硬度在齒寬中部齒面上沿圓周方向對稱測 4 點，對于直徑大于 2000mm 的齒輪可適當
增加測量點數(shù)，硬度全部合格計為合格。測量方法按 GB 230 或 GB 4341 規(guī)定。對于齒寬大于 100mm
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的齒輪，應在齒寬方向適當增加測量點數(shù)。
4. 3. 1. 3 對于調質的高速齒輪，允許在輪齒端面、人字齒輪的退刀槽處、軸齒輪輪齒附近的部位(支
承頸部位除外)進行硬度檢測。
4. 3. 2 有效硬化層深度
高速齒輪應根據(jù)不同的表面硬化工藝，按 GB 9450、GB 5617 或 ZB J17 001 規(guī)定，采用隨爐仿形
試樣檢查每爐的有效硬化層深度。
4. 3. 3 滲層金相組織
4. 3. 3. 1 滲碳(或碳氮共滲)淬火后的高速齒輪應根據(jù)圖樣要求，采用隨爐仿形試樣，按 HB 5022
規(guī)定，對碳化物、殘余奧氏體及馬氏體進行評級。
4. 3. 3. 2 氣體滲氮的高速齒輪應根據(jù)圖樣要求，采用隨爐仿形試樣，按 HB 5022 規(guī)定，對表面疏松、
擴散層的化合物形態(tài)、化合物層厚度進行評級。
4. 3. 3. 3 感應淬火的高速齒輪應根據(jù)圖樣要求，按 ZB J36 009 規(guī)定，對硬化層的馬氏體進行評級。
4. 3. 4 心部硬度和心部組織
心部硬度根據(jù)圖樣要求采用隨爐仿形試樣檢查，心部組織按 HB 5022 檢查。
4. 3. 5 熱處理變形量的檢查
當熱處理工藝不穩(wěn)定時應定期抽查熱處理變形量。測量最終熱處理前后的齒形、齒向數(shù)據(jù)加以對
比。最大熱處理變形量不應超過磨削余量的 50%。
4. 4 對檢測結果和試驗報告的基本要求
4. 4. 1 應將檢測結果的復印件交檢驗部門和質量管理部門存檔。
4. 4. 2 試驗報告中，應注明該試驗的標準號、技術要求和實測值，并有檢測人、審定人簽字。必要時，
還應標出測試儀器的型號和測量精度。
4. 5 對不合格齒輪處理的基本要求
凡經過最終檢查被判為不合格品而又無法修復的齒輪，均應貼上不合格標簽，隔離存放，不允許
將其與合格品或回用品混放。
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