GB∕T 38805-2020 重载齿轮热处理技术要求

书书书犐犆犛２５．２００犑３６!#$%&’’()*犌犅／犜３８８０５—２０２０!#$%&’()*+犜犲犮犺狀犻犮犪犾狉犲狇狌犻狉犲犿犲狀狋狊狅犳犺犲犪狋狋狉犲犪狋犿犲狀狋犳狅狉犺犲犪狏狔犱狌狋狔犵犲犪狉狊２０２００６０２,-２０２０１２０１./’(+,-./012’()*3/0456,-书书书目　　次前言Ⅲ…………………………………………………………………………………………………………１　范围１………………………………………………………………………………………………………２　规范性引用文件１…………………………………………………………………………………………３　术语和定义２………………………………………………………………………………………………４　渗碳淬火回火２……………………………………………………………………………………………５　渗氮８………………………………………………………………………………………………………６　感应淬火回火１１……………………………………………………………………………………………７　能源消耗要求１５……………………………………………………………………………………………８　安全卫生与环保要求１５……………………………………………………………………………………９　产品报告单１５………………………………………………………………………………………………附录Ａ（资料性附录）　渗碳齿轮硬化层深度推荐值１６……………………………………………………附录Ｂ（资料性附录）　渗氮齿轮硬化层深度推荐值１７……………………………………………………Ⅰ犌犅／犜３８８０５—２０２０前　　言　　本标准按照ＧＢ／Ｔ１．１—２００９给出的规则起草。本标准由全国热处理标准化技术委员会（ＳＡＣ／ＴＣ７５）提出并归口。本标准起草单位：河北汇工机械设备有限公司、北京机电研究所有限公司、常州天山重工机械有限公司、浙江双环传动机械股份有限公司、中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司、江苏丰东热处理及表面改性工程技术研究有限公司、常州新区河海热处理工程有限公司、北京华立精细化工公司、西安福莱特热处理有限公司、诺博汽车系统有限公司、常州大学。本标准主要起草人：孙西岭、徐跃明、杨钟胜、顾晓明、牛万斌、杨明华、史有森、殷和平、马立晓、葛圣东、武进朝、陆海涛、胡静、付丛伟、付海峰。Ⅲ犌犅／犜３８８０５—２０２０重载齿轮热处理技术要求１　范围本标准规定了重载齿轮的常用材料，热处理设备、工艺、质量检验，能源消耗及安全卫生和环境保护要求等。本标准适用于重载齿轮的气体渗碳淬火回火、渗氮和感应淬火回火。２　规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。ＧＢ／Ｔ２３０．１　金属材料　洛氏硬度试验　第１部分：试验方法ＧＢ／Ｔ２３１．１　金属材料　布氏硬度试验　第１部分：试验方法ＧＢ／Ｔ３０７７　合金结构钢ＧＢ／Ｔ４３３６　碳素钢和中低合金钢　多元素含量的测定　火花放电原子发射光谱法（常规法）ＧＢ／Ｔ４３４０．１　金属材料　维氏硬度试验　第１部分：试验方法ＧＢ／Ｔ４３４１．１　金属材料　肖氏硬度试验　第１部分：试验方法ＧＢ／Ｔ５２１６　保证淬透性结构钢ＧＢ／Ｔ５６１７　钢的感应淬火或火焰淬火后有效硬化层深度的测定ＧＢ／Ｔ６３９４　金属平均晶粒度测定方法ＧＢ／Ｔ７２３２　金属热处理工艺　术语ＧＢ／Ｔ８１２１　热处理工艺材料　术语ＧＢ／Ｔ９４５０　钢件渗碳淬火硬化层深度的测定和校核ＧＢ／Ｔ９４５２　热处理炉有效加热区测定方法ＧＢ／Ｔ１０５６１　钢中非金属夹杂物含量的测定　标准评级图显微检验法ＧＢ／Ｔ１１３５４　钢铁零件　渗氮层深度测定和金相组织检验ＧＢ／Ｔ１３２９８　金属显微组织检验方法ＧＢ／Ｔ１３２９９　钢的显微组织评定方法ＧＢ／Ｔ１３３２４　热处理设备术语ＧＢ１５７３５　金属热处理生产过程安全、卫生要求ＧＢ／Ｔ１５８２２．１　无损检测　磁粉检测　第１部分：总则ＧＢ／Ｔ１７１０７　锻件用结构钢牌号和力学性能ＧＢ／Ｔ１７３５８　热处理生产电耗计算和测定方法ＧＢ／Ｔ１７３９４．１　金属材料　里氏硬度试验　第１部分：试验方法ＧＢ／Ｔ１８４４９．１　金属材料　努氏硬度试验第１部分：试验方法ＧＢ／Ｔ１９９４４　热处理生产燃料消耗计算和测定方法ＧＢ／Ｔ２０１２３　钢铁　总碳硫含量的测定　高频感应炉燃烧后红外吸收法（常规方法）ＧＢ／Ｔ２５７４４　钢件渗碳淬火回火金相检验ＧＢ／Ｔ３０８２２　热处理环境保护技术要求１犌犅／犜３８８０５—２０２０ＧＢ／Ｔ３２５２９　热处理清洗废液回收及排放技术要求ＧＢ／Ｔ３２５４０　精密气体渗氮热处理技术要求ＧＢ／Ｔ３２５４１　热处理质量控制体系ＧＢ／Ｔ３４８８２　钢铁件的感应淬火与回火ＧＢ／Ｔ３４８８３　离子渗氮ＧＢ／Ｔ３４８８９　钢件的渗碳与碳氮共渗淬火回火ＪＢ／Ｔ５０００．１５　重型机械通用技术条件　第１５部分：锻钢件无损检测ＪＢ／Ｔ６０７７　齿轮调质工艺及其质量控制ＪＢ／Ｔ９２０４　钢件感应淬火金相检验ＪＢ／Ｔ９２１８　无损检测　渗透检测方法ＪＢ／Ｔ１０１７４　钢铁零件强化喷丸的质量检验方法３　术语和定义ＧＢ／Ｔ７２３２、ＧＢ／Ｔ８１２１和ＧＢ／Ｔ１３３２４界定的以及下列术语和定义适用于本文件。３．１重载齿轮　犺犲犪狏狔犱狌狋狔犵犲犪狉传递功率大、承载大、低速、受冲击载荷大的齿轮。　　注：重载齿轮主要指为矿山、冶金、建材、起重运输、矿用汽车、轨道交通、风电、航天、军用装备等主机配套的齿轮和通用减速器中的齿轮。３．２渗氮层深度　狀犻狋狉犻犱犲犱犮犪狊犲犱犲狆狋犺；狀犻狋狉犻犱犻狀犵犱犲狆狋犺从表面到４００ＨＶ硬度处的垂直距离。４　渗碳淬火回火４．１　材料及要求４．１．１　常用材料及分类渗碳齿轮常用材料及分类如表１所示。表１　渗碳齿轮常用材料及分类分类种类常用钢材牌号按承载能力一般承载能力用渗碳钢２０ＣｒＭｎＴｉ、２０ＣｒＭｎＭｏ、２０ＣｒＮｉＭｏ、１２ＣｒＮｉ２、１２ＣｒＮｉ３高承载能力用渗碳钢１２Ｃｒ２Ｎｉ４Ａ／Ｅ、２０Ｎｉ４Ｍｏ、２０Ｃｒ２Ｎｉ４、１７Ｃｒ２Ｎｉ２Ｍｏ、１８Ｃｒ２Ｎｉ４Ｗ、２０ＣｒＮｉＭｏ按淬透性中淬透性渗碳钢（油淬临界直径２０ｍｍ～５０ｍｍ）２０ＣｒＭｎＴｉ、２０ＣｒＭｎＭｏ、２０ＣｒＮｉＭｏ、１２ＣｒＮｉ２、１２ＣｒＮｉ３、１２Ｃｒ２Ｎｉ４、２０ＣｒＮｉ２Ｍｏ、１７Ｃｒ２Ｎｉ２Ｍｏ高淬透性渗碳钢（油淬临界直径５０ｍｍ～１００ｍｍ）２０Ｎｉ４Ｍｏ、２０Ｃｒ２Ｎｉ４、１８Ｃｒ２Ｎｉ４Ｗ２犌犅／犜３８８０５—２０２０４．１．２　材料质量４．１．２．１　齿轮用钢应有钢厂提供的质量保证书，并按规定进行抽检和复核。４．１．２．２　材料的化学成分、力学性能及表面质量应符合ＧＢ／Ｔ３０７７或ＧＢ／Ｔ５２１６规定的要求。４．１．２．３　材料的奥氏体晶粒度应为５级以上。晶粒度级别按ＧＢ／Ｔ６３９４的规定进行检验。４．１．２．４　钢材的淬透性带宽应不大于６ＨＲＣ。有特殊要求时，距端淬试样末端一定距离的硬度范围由用户与钢厂协商确定。４．１．２．５　对可靠性要求高的重载齿轮，应保证材料的纯净度，如采用真空精炼或电渣重熔的方法冶炼钢材。控制钢材中的含氧量应低于０．００２％、氢含量不高于０．０００２％，钢材中的非金属夹杂物含量按ＧＢ／Ｔ１０５６１方法测定，其级别应符合表２要求。当有特殊要求时，按供需双方协议规定。表２　非金属夹杂物级别要求类别Ａ（硫化物类）Ｂ（氧化铝类）Ｃ（硅酸盐类）Ｄ（球状氧化物类）ＤＳ细系≤２．５≤２．０≤１．５≤２．０粗系≤２．０≤１．５≤１．０≤１．５≤２．０４．１．２．６　带状组织按ＧＢ／Ｔ１３２９９方法评定，ＣｒＭｏ、ＣｒＮｉＭｏ钢中的带状组织应小于或等于２．５级，其他钢种应小于或等于２级。４．１．２．７　重载内齿圈的毛坯推荐采用连铸钢坯。４．１．３　锻件质量４．１．３．１　用钢锭锻造时，其锻造比不小于３。４．１．３．２　采用连铸坯锻造时，其锻造比大于５。４．１．３．３　齿轮锻件毛坯预先热处理采用正火或正火＋高温回火，必要时采用调质处理。４．１．３．４　由钢锭直接锻成的大型重载齿轮锻坯，尤其是高Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ合金钢锻坯，应进行以消除白点和氢脆为目的的去氢退火。４．１．３．５　齿轮锻件毛坯流线应尽量沿轮齿齿廓分布。４．１．３．６　齿轮锻件毛坯不应出现过热或过烧组织，其晶粒度应不低于原材料的晶粒度。４．１．３．７　锻件质量应按ＪＢ／Ｔ５０００．１５或ＪＢ／Ｔ９２１８的规定进行探伤，其力学性能应符合ＧＢ／Ｔ１７１０７的要求。４．２　渗碳淬火回火设备４．２．１　渗碳炉４．２．１．１　基本要求对重载齿轮进行渗碳时渗碳炉除满足ＧＢ／Ｔ３４８８９的要求外还应满足以下要求：———渗碳炉应具有良好的密封性能，保持炉压稳定。———渗碳炉应配置超温连锁保护、安全温度与渗碳气氛供给的联锁控制装置、废气燃烧联锁控制与排放装置等，确保设备安全可靠运行。应配备循环风机及炉气循环装置以满足渗碳工艺中炉温和气氛均匀性的要求。———渗碳炉应配有定碳装置、试样取样装置和氧探头及供红外分析仪取气分析的接口。３犌犅／犜３８８０５—２０２０４．２．１．２　温度控制渗碳炉的仪表系统及温度均匀性应满足以下要求：———渗碳炉的仪表类型及系统准确度要求和校验周期应符合ＧＢ／Ｔ３２５４１中的有关规定。———炉温均匀性按ＧＢ／Ｔ９４５２的方法进行测定，要求炉温均匀性不大于±８℃。４．２．１．３　气氛控制可控气氛渗碳时的气氛控制应满足以下要求：———渗碳气氛推荐使用滴注式气氛、吸热式气氛或氮气＋甲醇气氛。使用氮气＋甲醇气氛时，应采取措施确保氮气和甲醇的流量比例稳定。———气氛碳势控制应配备主控和监控系统。主控使用氧探头，监控使用氧探头或气体控制分析仪。———碳势控制精度不大于±０．０５％Ｃ。４．２．２　缓冷装置４．２．２．１　缓冷设备必要时应配备可通入保护气氛或介质流量的控制装置，防止工件缓冷过程中发生氧化或脱碳。４．２．２．２　必要时可配备能调节缓冷速度的降温装置。４．２．３　淬火装置４．２．３．１　淬火装置应配有淬火介质的搅拌、导流、加热和冷却系统。４．２．３．２　淬火装置应配备温度调节和控制系统，并配有超温报警装置。４．２．３．３　淬火装置应配有防爆、灭火、排烟、液位监控、溢流口等安全设施和废烟排放装置。废烟的排放和处理应符合ＧＢ１５７３５或ＧＢ／Ｔ３２５２９的要求。４．２．４　回火炉４．２．４．１　回火炉应配备炉气循环及净化装置，高温回火炉还应配备保护气氛装置。４．２．４．２　回火炉仪表系统类型及系统准确度要求和校验周期应符合ＧＢ／Ｔ３２５４１中的有关规定。４．２．４．３　回火炉炉温均匀性应按ＧＢ／Ｔ９４５２的规定进行测定，要求炉温均匀性不大于±８℃。４．２．５　清洗机及辅助设备４．２．５．１　清洗机及所有辅助设备应能满足工艺及安全使用的需要。４．２．５．２　清洗过程中产生的废气、废液的排放和处理应符合ＧＢ１５７３５或ＧＢ／Ｔ３２５２９的要求。４．３　试样４．３．１　试样材料对于一般要求的齿轮，渗碳试样材料应符合以下要求：———与齿轮是同一牌号的材料；———与齿轮的淬透性相同；———热处理前具有与齿轮相同的预处理状态；———加工试样时的表面粗糙度应与齿轮相同。对于要求严格的齿轮，试样材料除满足以上条件外还应与齿轮属于同一冶炼炉号。４犌犅／犜３８８０５—２０２０４．３．２　随炉试样随炉试样是作为检验热处理后质量的代表性试样，试样的形状和尺寸应能代表齿轮热处理后的实际情况。随炉试样可采用齿形试样或圆棒试样，推荐采用齿形试样。齿形试样应至少含有３个轮齿，齿根以下截面厚度大于或等于１／２齿根圆齿厚，或根据齿轮的模数选取，一般大于１０ｍｍ，齿宽为齿根圆齿厚的２～３倍，如图１所示。图１　齿形试样圆棒试样推荐尺寸：最小直径为６犿ｎ，最小长度为１２犿ｎ。经用户同意，也可采用小型试棒：最小直径为３犿ｎ，最小长度为６犿ｎ。　　注：犿ｎ为齿轮的模数。