熱處理：平衡的藝術

熱處理定義為通過溫度的變化來改變工件內部的顯微組織，從而獲得理想性能的過程。青島熱處理指材料在固態下，通過加熱、保溫和冷卻的手段，以獲得預期組織和性能的一種金屬熱加工工藝。在從石器時代進展到銅器時代和鐵器時代的過程中，熱處理的作用逐漸為人們所認識。但是，工件的性質往往是多種多樣的，有些性質之間還存在著相互矛盾的關系。比如我們經常遇到的強度和韌性，在一定范圍內是有取舍關系的。所以我們從課本上得到的專業啟蒙教育就是如何借助熱處理工藝獲得良好的強韌性結合。

一、齒輪類零件的平衡發展關系

就齒輪零件而言，由于其復雜的應力狀態，強度和韌性無疑是最基本和最重要的性能，也應該具有良好的沖擊韌性，特別是沖擊載荷下的越野車輛、工程機械齒輪和自然條件下變載荷下的風力齒輪。因此，我們采取硬與軟、內外微調，作為齒輪熱處理的最高狀態。

為了接近或朝著上述目標前進，需要考慮一些因素，或處理一些平衡問題，包括:

（1）表面硬度的確定

根據表面耐磨性、脆性和均勻磨削性能的要求，大部分齒輪的表面硬度控制在58~62HRC范圍內。

（2）心部硬度的選擇

有研究結果表明，齒輪心部硬度方面處于38HRC附近時，具有中國最好的接觸學習疲勞工作強度和彎曲疲勞強度，在確定心部硬度影響范圍時，還需進行平衡齒輪模數、材料淬透性以及系統變性傾向的關系。

（3）硬化層深度的確定

目前，有效硬化層深度一般為15% ~ 25% MN。硬化層節圓位置與齒根位置之間的匹配關系是這里需要掌握的一個平衡關系。為了避免兩種硬化層深度之間的差異，一些企業標準明確規定，齒根角處的硬化層深度不得小于節圓初始深度的70% 。例如，美國的美國伊頓集團明確規定，有效的硬化層應以節圓為基礎，節圓允許牙根比節圓淺30% 。

(4)表層中殘余奧氏體的數量

殘留奧氏體可以作為亞穩組織學生不僅能夠影響進行表面硬度，也存在著企業由于我們后續發展轉變而影響以及工件尺寸和形狀發生變化的問題，因此，某些精密零件就有通過深冷處理而減少或消除殘留奧氏體的要求。但是沒有殘留奧氏體組織管理并非一無是處，它在吸收內應力能量，阻滯微裂紋擴展，提高資金斷裂韌性研究方面的積極促進作用同時也是一個明確的，因此，有專家提出建議，將齒輪表層的殘留奧氏體量控制在16%~19%的水平。

國外對殘余奧氏體和馬氏體分別有要求，通常只有殘余奧氏體的要求，沒有馬氏體的要求。汽車和工程機械齒輪的殘余奧氏體量應小于20% ，相當于國內標準的3級，也有要求小于10% 的，相當于國內標準的2級。

（5）低溫回火處理

滲碳淬火后的低溫回火處理非常重要。