浸炭歯車の熱処理における一般的な欠陥と防止策
浸炭歯車は、機械工学で広く使用されています。浸炭歯車は、トランスミッション、減速機、リアアクスルなどの多くの機械で使用されています。実際の使用は、歯車の故障のほとんどが熱処理プロセス中の浸炭歯車の欠陥に関連していることを示しています。これらの欠陥は、ギアの寿命とアセンブリ全体の使用にさえ深刻な影響を与えます。したがって、浸炭歯車の熱処理欠陥とその防止策を議論することは、機械的性能を向上させるための重要な指針となる重要性を持っています。
浸炭歯車の熱処理における一般的な欠陥
1.歯車表面の遷移浸炭
2.焼入れ後の表面硬度が低い
3.歯車コアの硬度不足
4.歯車硬化層が浅い
5.浸炭層の深さが不均一
1.歯車表面の遷移浸炭
浸炭されたギアが不適切に処理され、過剰に浸炭された後、表面層は塊状で網状の炭化物として現れます。少量の粒状炭化物は、歯車の耐摩耗性と接触疲労強度を向上させることができます。ブロック状のネットワーク化された炭化物が多すぎると、歯車の表層の脆弱性が高まり、脱落しやすくなり、使用中の歯車の塑性変形能力が低下し、耐衝撃性が低下し、歯の根元の曲げ疲労性能が低下します。 、歯先角がもろくなり、割れやすくなります。焼入れ後、浸炭歯車は研削加工中です。割れやすい場合。
原因分析
ガス浸炭中、浸炭炉内の炭素ポテンシャルが高すぎて溶浸時間が長すぎると、表層の過共析（パーライト+二次セメンタイト）の度合いが大きくなり、ギア面が発生します。特にMoやWなどの炭化物形成元素が強い浸炭鋼では、炭素元素の拡散速度が遅く、歯車の浸炭層の表面炭素濃度が高く、過共析組成の浸炭層に到達します。セメンタイトはステナイトの粒界に析出し、大規模でネットワーク化された分布を形成します。
予防策
（1）ガス浸炭の場合、表層の過度の浸炭を防ぐため、拡散段を強浸透後期に配置し、強浸透時間と拡散段の時間の合理的な配置には大きな関係がある浸透層の深さを制御します。
（2）すでに過剰な表面浸炭が発生している歯車については、拡散処理を低炭素ポテンシャル浸炭炉または炭化物球状化焼鈍処理で行う必要があります（粒状のパーライト組織を得て、焼入れのための組織を準備するため）。再クエンチを実行します。
2.焼入れ後の表面硬度が低い
浸炭歯車の表面硬度が低いと、歯車の耐摩耗性と耐疲労性が低下し、歯の表面の摩擦と耐摩耗性に悪影響を及ぼします。
原因分析
（1）表面脱炭、金属組織検査でカーボンリーン現象が見られ、浸炭拡散後の焼入れ過程で保護雰囲気が不十分であったため、やすりの試験片表面に軟質層が見られた。
（2）装置の故障（チャック、炉口開放、メンテナンス等）により、高温段階で酸化が起こり、表面の炭素がガス化して焼失します。
（2）冷却速度が遅すぎる。顕微鏡下では、表面構造はマルテンサイトではなく、ソルビットです。金属組織学的観察では、針状マルテンサイトは明らかな耐食性を備えていますが、ソルバイトは暗く（腐食しやすい）、微小硬度計の硬度は大きく異なります。
（4）歯車の浸炭温度と焼入れ温度が高いと、焼入れ後の表面に残留オーステナイト塊が多くなりすぎます。
（5）歯車の材料の焼入れ性が悪く、焼入れ冷却媒体の冷却能力が不足している。
（6）焼入れ後の焼戻し温度が高すぎ、焼戻しマルテンサイト組織が得られない。
予防策
（1）歯車表面の炭素含有量が少ない歯車には、適切な炭素増量処理を施してください。
（2）適切な焼入れ性と適切な冷却能力を持つ冷却媒体を備えた材料を選択し、急冷して冷却します。
（3）焼入れ後の残留オーステナイト量を減らす対策を事前に講じてください。残留オーステナイトを多く含む浸炭歯車は、650〜670℃で3時間以上の高温焼戻しを行い、合金炭化物の一部を析出させ、再加熱・焼入れ時のオーステナイトの安定性を低下させ、オーステナイトを促進するマルテンサイトへ。
（3）歯車の浸炭冷却または再加熱および焼入れは、保護雰囲気で行う必要があります。すでに酸化を受けている歯車の場合、酸化物スケールを除去し（歯車の熱後処理サイズに影響を与えない）、焼入れ前に表面層を浸炭する必要があります。
5）焼入れ温度が高すぎるために歯車表面の硬度が低い場合は、焼入れを再度行い、焼戻し温度を低くする必要があります。
（6）オペレーターによる関係者は、特に生産サイクルの間、装置によるワークピースの焼入れの失敗を回避するために装置を定期的に検査する必要があり、マルテンサイト組織は得られません。
3.歯車のコアの硬度が不十分
浸炭歯車のコアにはある程度の硬度と低硬度が必要であり、歯車材料の降伏点が低くなり、コアが塑性変形しやすくなり、歯車の硬化層と歯根の曲げ疲労性能。
原因分析
（1）歯車の材質は焼入性が悪く、歯車の材質も悪く、鋼の内部バンド構造が深刻である。
（2）浸炭後は、焼入れ前の予冷温度が低すぎるため、予冷温度と焼入れ温度の温度差が小さく、冷却速度が不十分である。
（3）しかし、速度は十分ではありません。金属組織の観察は、低炭素マルテンサイト構造ではなく、ソルビットとマルテンサイトの混合構造です。
（4）加熱温度が低い、または加熱時間が不十分（完全オーステナイト化前に焼入れ処理を行う）が原因で、コア内に未溶解のフェライトが大量に残留します。
予防策
（1）浸炭歯車の材質は焼入れ性の良い鋼を選択してください。
（2）拡散ゾーンと予冷焼入れゾーンの温度を制御して、冷却速度が焼入れ要件を満たすことができるようにします
（3）コアに低炭素マルテンサイト組織を得るには、焼入れに適した冷却性能の冷却媒体を選択します。
（4）適切な焼入れ温度と加熱時間を選択して、コア内で均一なオーステナイトを得て、焼入れ後に得る
4.歯車硬化層が浅い
浸炭歯車の表面硬度は十分に深くないため、硬化した表面層の剥離防止性能が低下し、耐用年数も短くなります。
原因分析
（1）浸炭工程では、浸炭時間が短すぎ、浸炭温度が低く、浸炭層が浅い。
（2）炉内の有効加熱ゾーンの温度分布が不均一。
（3）浸炭過程の強浸透段階と拡散段階における炭素ポテンシャルの不適切な制御。
（4）炉を設置する前にギアのグリースが除去されておらず、炉の量が多すぎ、残りの細孔が小さすぎる。
（5）選択した歯車鋼材と焼入性が悪く、焼入れ媒体の冷却性能が不十分で、通常の浸炭焼入れ後の焼入れ層が浅くなる。
予防策
（1）浸炭歯車の材質は焼入れ適性のある鋼を適度に選定し、歯車鋼の品質を厳しく管理する。工場に入る前に、鋼の化学組成と組織が品質基準に従って受け入れられるかどうかを確認する必要があります。
（2）浸炭前の歯車の表面品質、設置された炉の量、炉内の温度、炉内の炭素ポテンシャル雰囲気、溶浸と拡散時間、炭素後の焼入れ温度、温度冷却媒体、冷却媒体など
（3）現在の深さに応じて、浸炭が不十分な歯車を浸炭して、合理的な修理プロセスを準備します。
5.浸炭層の深さが不均一
通常の状況下では、歯車の浸炭プロセス中、幾何学的形状と曲率半径により、歯の根元は他の部品よりもわずかに浅くなります。幾何学的要因により、浸炭層が不均一になることは避けられません。ただし、他の要因により、浸透層は通常よりも不均一であり、ギアのさまざまな部分のパフォーマンスに不連続が生じます。弱い部分が最初に破壊され、次にギア全体が損傷し、ギアの寿命に深刻な影響を与えます。
原因分析
（1）ガス浸炭時、炉内温度ムラ、カーボンポテンシャルムラ、炉内雰囲気の循環不良。
（2）炉を設置する前に歯車の洗浄を行わず、歯車の表面に油汚れやカーボンブラックなどの不純物が残り、脱脂温度が無理です。浸炭中に歯の表面にコーキングが発生します。
（4）ファーネスローディングが大きすぎ、ファーネスローディング方式が無理であり、ワーク同士が接触、衝突する。
（4）浸炭が不要な箇所では、浸潤防止剤の塗布が不均一かつ不当に行われると、浸炭層の深さが不均一になる場合があります。
予防策
（1）浸炭するときは、炉の雰囲気が十分に循環していることに注意し、炉内のすべての部品の温度を均一にし、関連する規則に従って各ゾーンのファンを定期的にチェックする必要があります。さらに、炉の前部と後部の間の合理的な圧力比を選択する必要があります。
（2）熱処理・浸炭前の準備作業を行い、歯面油、カーボンブラック等を除去します。洗浄後、400-500℃の脱脂温度がギア表面の材料を除去するのに理想的であることが慣行により証明されています。
（3）治具の合理的な設計、炉の設置量は多すぎてはならず、炉の設置方法は合理的です。
（4）浸透防止が必要なワークは、浸透防止剤を均一にブラッシングしてください。
（5）炭素炉の密閉性が良好で、定期的に浸炭炉のオーバーホールが必要
