工程機(jī)械重載齒輪的壽命和承載能力直接影響整個機(jī)器的生產(chǎn)能力和經(jīng)濟(jì)效益。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，對重載齒輪的需求量越來越多，提高齒輪的承載能力、使用壽命和減低成本成為重型機(jī)械行業(yè)的重要任務(wù)之一。

一般齒輪的表面硬化，包括：中、高頻感應(yīng)加熱淬火，火焰淬火，滲碳，滲氮等。由于工程機(jī)械上的齒輪外形和模數(shù)都比較大，精度等級要求一般為DIN標(biāo)9級（ISO10級）。

工程機(jī)械的重載齒輪一般屬于單件生產(chǎn)或小批量生產(chǎn)，所以逐齒雙齒廓感應(yīng)加熱是表面感應(yīng)淬火中獲得高強(qiáng)度最有效最經(jīng)濟(jì)的方法。

目前，對于重型機(jī)械制造廠家來說，均配備中頻淬火設(shè)備。因此，開發(fā)齒輪逐齒雙齒廓感應(yīng)淬火工藝，是比較合適的，而且能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。

1. 齒輪淬火方法

1.1 旋轉(zhuǎn)（全齒）硬化主要用火焰硬化來進(jìn)行；對于不同的尺寸只需要一套燒嘴（感應(yīng)旋轉(zhuǎn)硬化需要較大的振蕩器功率和與齒輪尺寸相配的感應(yīng)器）。它的費用低；在中等硬度范圍（HRC=45~56）內(nèi)能可靠地掌握，超過這個硬度就增加了產(chǎn)生裂紋的危險；能沿齒輪整圈獲得較均勻的硬度。更重要的是，它適合小尺寸與中等尺寸齒輪。

1.2 逐齒雙齒廓硬化：對大齒輪比較經(jīng)濟(jì)，在中等硬度范圍（HRC=45-56）內(nèi)容易掌握。翹曲變形小，通常不需要磨齒。硬化區(qū)應(yīng)當(dāng)在齒根臨界截面的上方處終止，但是在嚙合起點處要有足夠的硬度。

1.3 逐齒齒槽硬化：大齒輪在中等硬度范圍內(nèi)（HRC=45~52，有時到55）比較經(jīng)濟(jì)。只有在仔細(xì)準(zhǔn)備和監(jiān)控，并具有長期的經(jīng)驗、合適的材料和最佳的硬化條件下，才能使硬化裂紋的危險性比較小。翹曲變形小，但是要比雙齒廓硬化大一些，常常在硬化開始的地方有周節(jié)誤差；有時要求齒輪磨削。逐齒齒槽硬化加熱時，當(dāng)感應(yīng)線圈稍作調(diào)整后同樣可以達(dá)到逐齒雙齒廓的感應(yīng)效果。

1.4 滲碳硬化：從大批量到單件生產(chǎn)都可以應(yīng)用。它的直徑受到爐子尺寸與磨床的限制。一直到最高的齒根強(qiáng)度和點蝕強(qiáng)度的范圍內(nèi)，它都可以掌握。它可以可靠地避免硬化裂紋；但是，可靠的熱處理工藝比較費錢。滲碳后翹曲變形大，需要通過磨齒來保證精度。對于單件生產(chǎn)費用較昂貴。

1.5 氮化硬化：它是一種翹曲變形小的熱處理，這是因為，在由淡化溫度冷卻時，金相組織未發(fā)生相變；淡化后通常不需要磨齒。但是淡化的時間比較長，例如：31CrMoV9氣體淡化溫度為490°時，所需的時間大約為192h。而且，淡化后的金相組織要求比較嚴(yán)格。氮化費用相當(dāng)昂貴。

綜合考慮，對于工程機(jī)械回轉(zhuǎn)減速機(jī)輸出齒輪，單件生產(chǎn)和DIN 9級精度等級要求，一般情況下，選用調(diào)質(zhì)鋼進(jìn)行雙齒廓感應(yīng)硬化就能滿足齒輪的承載能力、使用壽命，同時又能減低成本。

2.調(diào)質(zhì)鋼的材料

如果要求有足夠的表面硬度，就要求含碳量為0.3%到0.45%（超過時就對產(chǎn)生裂紋敏感）。為了避免產(chǎn)生硬化裂紋，要求有較高的純度，帶狀雜質(zhì)特別不利。為了獲得均勻的硬化結(jié)果，最好按照DIN50191的頂端淬火試驗法來驗收材料；裂紋敏感性用多次淬火試件試驗。

非合金鋼多數(shù)進(jìn)行正火處理（切削性好，調(diào)質(zhì)性能差）。由于要求高冷卻速度，所以產(chǎn)生裂紋的危險性大（由于有鐵素體成份，有硬度過低的危險）。具有調(diào)質(zhì)組織的合金鋼比具有退火組織的（由于有鐵素體成份，有硬度過低的危險）更合適；產(chǎn)生裂紋的危險性隨著Ni含量的增多（最佳值為超過2%）而減少。鑄鋼首先要用燒嘴或感應(yīng)器正火；以便了解硬化區(qū)的缺陷。小的缺陷部位可以磨掉，但不允許焊接。

3.逐齒硬化的工藝路線

逐齒硬化設(shè)備多數(shù)情況都是感應(yīng)裝置（比較簡單可靠，能均勻地提供能量）。它比旋轉(zhuǎn)硬化較難掌握，因此，為了能在整個一圈取得恒定的硬化結(jié)果，要求具備下列特殊工藝路線：

① 準(zhǔn)確配置與引導(dǎo)感應(yīng)器（燃燒器）。

② 在齒狀硬化試件上進(jìn)行預(yù)試驗（檢查硬化圖形與金相組織）。

③ 沿整個一圈有恒定的硬化條件與淬火條件（保持輪體的溫度恒定）。

④ 在硬化一圈后，在試件上重復(fù)硬化（檢驗與第2項同）。

⑤ 使輪齒兩端約1個模數(shù)寬處不予硬化（減少齒角折斷的危險）。

⑥ 硬化后在180~200°C左右可直接消除齒輪的應(yīng)力，減少產(chǎn)生裂紋的危險性。

調(diào)質(zhì)鋼的原材料費用相比較低；9級精度等級單件生產(chǎn)效率高；熱處理后翹曲變形小，消除齒輪應(yīng)力后，通過噴丸工序后即可滿足工程機(jī)械的使用。