2007年8月13〜17日，由中国齿轮专业协会热处理委员会主办的“2007年齿轮渗碳
会上代表们交流了我国齿轮渗碳淬火
机械工人记者：此次长春会议的顺利召开，代表们的踊跃参与，从一个侧面反应出齿轮行业发展的兴旺。下面请您谈谈目前行业的整体发展情况？
陈主任：本次渗碳淬火技术研讨会原来预计100人左右，可实到代表达140人，正如你所说，这反映了齿轮行业发展的兴旺。今年我国出现了齿轮热处理车间昼夜不停，热处理设备生产厂订单不断的购销两旺局面。我国齿轮全行业生产总值可能会达到700多亿元。
就目前我国齿轮行业整体发展状况，我了解得不是太全面，但从发展的趋势我认为有以下几个特点：
（1）齿轮行业形成了三架“马车”的格局：外资企业，设备先进，管理规范；民营企业，设备厂房全新，管理层次简略；国有企业，技术实力雄厚，通过技术改造，可重振雄风。这三架马车，在各自发挥其优势开拓市场的同时，也推动着我国齿轮生产技术的发展。
（2）齿轮行业通过多年努力奠定了一定基础之后，我国齿轮生产逐步进入高端产品，如高级轿车、大型载重车、高速电气机车、大型化工机械及风能发电机等的齿轮和
（3）伴随大型成套设备的发展，其齿轮和齿轮箱随之大型化，因此我国近年来热处理大型设备纷纷建立，渗碳炉直径从1〜2m，再到3〜4m，直至5m，这在世界上也是少有的。感应淬火机床规格也从3〜7m。很显然，如此大规格齿轮的渗碳淬火及感应淬火设备，其技术难度便大大增加了。
从以上不难看出，伴随齿轮生产技术的发展，我国齿轮材料热处理也进入了技术含量高和生产规模大的新时期。
机械工人记者：近几年，齿轮热处理装备和工艺的进步主要体现在哪几个方面？
陈主任：无论是车辆齿轮，还是工业齿轮，渗碳淬火强化都是主导热处理工艺。其进步主要体现在以下几方面：
（1）在渗碳工艺中，现在已普遍实现了计算机碳势控制，这是最大的工艺进步。许多汽车齿轮和摩托车齿轮采用了我国独具特色的催渗渗碳工艺，虽然在应用中还有些不足之处，但总体反映还是好的，这一工艺在提高渗速、减小变形方面表现出了明显的效果。
（2）在大型工业齿轮渗碳方面，焊接齿轮具有较高的技术难度，目前在我国一些重机厂和专业齿轮厂已陆续试制成功。
（3）真空渗碳+高压气淬在汽车和摩托车中小模数齿轮上应用已显现出它的优越性：效率高、渗层均匀，克服了内氧化，并可免除最后的清洗。
（4）在齿轮渗碳装备方面，企业最关心的运行可靠性已大大提高，包括发热元件、耐热材料、运动部件及
近年来，齿轮渗碳设备方面还不断开发出新的结构形式，如环形连续气体渗碳炉、高压气淬推盘式气体渗碳炉以及超大型箱式多用炉（装炉量可达5t）。
还有一点值得提及的是，国产热处理设备的质量和水平近年来提高很快，与外资企业生产的设备形成了互补的市场格局，为我国齿轮热处理技术改造和更新换代起到了一定的作用。
在齿轮感应热处理设备方面出现了新一轮的技术升级改造，主要用在重机厂的大齿轮生产，其技术标志是采用大功率固态电源及精度高的数控淬火机床。这将会促进我国重载齿轮表面淬火工艺的发展。
机械工人记者：材料是齿轮的质量基础，在齿轮的制造中，如何正确地选择材料？
陈主任：的确，钢材是齿轮质量的基础，它与齿轮的强度性能和工艺性能都密切相关，所以，正确选材就显得十分重要。以下我就如何选材谈一点看法：
第一，最基本的是根据齿轮模数和尺寸大小，选择能保证心部强度（硬度）要求的钢材，这就是钢材的淬透性。比如，最近有的厂生产的模数为10mm的后桥锥齿轮大量产生渗碳硬化层剥落失效，后经过分析，得知钢材为20CrMnTi，由于淬透性不够，心部硬度在30HRC以下，这样低的心部硬度无力承受高的接触应力而造成严重剥落。
第二，为提高批量生产齿轮的切削性和热处理尺寸稳定性，就应该选用保证淬透性钢，即所谓的“H”钢，这一点对车辆齿轮尤为重要，所以我国齿轮协会车辆齿轮钢材的采购标准中规定淬透性带宽为7HRC以下。
第三，从齿轮强度考虑，为保证齿轮的疲劳强度，要选用纯净度高的钢材，主要指标为含氧量和非金属夹杂。现在国内外普遍规定优质齿轮钢材含氧量在2.5×10-5以下。
我国自20世纪80年代以来，经过大规模的技术引进消化和国产化研究，已基本形成了车辆齿轮和工业齿轮用钢系列，大体上为：CrMnTi（并有6个子系列）、CrMo、CrMnMo、CrNiMo系；渗氮齿轮钢还有CrMoAl、CrMnAl、CrMoV系。
值得一提的是17Cr2Ni2Mo钢，原系德国DIN标准钢，目前在我国大中模数齿轮中应用越来越多，将成为我国钢材系列中的重要补充。另外，我国的20CrMnMo钢在大中模数齿轮应用中也逐渐增多，这主要是考虑降低制造成本，不过应注意，有的选用合理，有的是不合理的。
还应当强调一点，齿轮钢材除了保证冶金质量外，还要注意后续的锻造质量，因为锻造可以改善冶金质量（如偏析和带状组织），但若工艺不当，也可使优质钢材变成不良的齿轮毛坯。
机械工人记者：齿轮淬火变形控制是高质量、高精度磨齿的基础，在齿轮渗碳淬火变形控制方面，国内企业做得如何？与国外先进国家相比，还有哪些不足？
陈主任：齿轮渗碳淬火变形可以说是热处理中最难解决的技术难题。之所以难，是因为它与齿轮结构、材料冶金因素、加工和热处理工艺因素及生产过程的管理因素等都密切相关，因此，齿轮热处理变形的解决是一项系统工程。正因为这样，至今也没有像其他工艺技术那样有重大突破。另外，它还与一个国家的整体技术发展水平有关系，如以钢材来说，要提高冶金质量而采用真空冶炼、真空脱气、真空浇注等技术，就需要巨大的投资进行行业技术改造和更新，我国过去几十年都难以做到。可喜的是近年来取得很大进展，为高质量的齿轮钢生产创造了条件。但就生产过程的管理而论，小到齿轮的飞边倒角、毛刺去除、油污清理，这些都不是技术上有难度，而是生产者的素质及管理水平，恰恰是这些细节成了当今生产中控制变形的最大难题。
由于齿轮淬火变形影响产品质量和生产成本，为此，国家、齿轮行业及各齿轮生产厂均投入了很大的力量来解决这一难题。
从目前看，比较有影响的行业性技术基础和措施主要有以下几方面：
在钢材方面：我国修订了GB/T 5216保证淬透性钢标准，提高了渗碳钢质量；齿轮协会制订了车辆齿轮用钢技术标准和用钢采购通则，对晶粒度、含氧量、淬透性带、非金属夹杂等都提出了严格要求。
在热处理设备方面：各类齿轮渗碳淬火炉的温度均匀性大大提高，即使大型渗碳炉，其炉温均匀性也能达到±5℃之内；炉内碳势均匀性也可达到±0.05%。
在影响变形非常重要的冷却方面：淬火油的品类已形成系列，可满足各种齿轮对冷速的要求，而且淬火油的质量有保证，并通过在线检测施以适时补充调整。淬火槽已基本采用和改造成带搅拌、加热、冷却的多功能淬火槽。
在热处理工艺方面：应当特别指出的是，过去不被认识、更没有采用的等温正火齿轮毛坯预处理，而今已作为批量生产齿轮的必需工艺，并且十分明显地显现出它对稳定表面加工质量和热处理变形的效果。渗碳工艺中采用的降温催渗渗碳，温度从925℃降至860〜880℃，对减小变形有明显效果。
以上所述对减小齿轮变形都有效果，然而要使各个生产厂各类齿轮的变形减小而达到最终的精度要求，还要进行大量的工作。
以我的认为，有两个重要措施是普遍采用而有效的。
（1）改进工装夹具，尽量改善工件在高温下的受力状态及在淬火时工件的冷却均匀性。
（2）大量统计变形数据，通过数据整理，找出变形规律，采用变形补偿方法。
总之，解决齿轮变形问题找不到有效的通用工艺和规范，也无捷径可走，这是一项细微的工作，一个系统工程。
机械工人记者：近两年，齿轮热处理工作委员会举办的专题技术研讨会在推动企业工艺进步方面应该取得一定的效果。下面请您谈谈这方面的具体情况，今后还打算开展哪些行业技术活动？
陈主任：委员会于2005年成立，并在西安召开了第一次年会，参加人数达190多人；2006年又在太原召开了齿轮感应淬火技术专题研讨会；本次在长春召开的齿轮渗碳淬火技术研讨会，到会代表踊跃，达140多人。这反映出大家对行业技术交流感兴趣，而且也寄于厚望。作为办会者我们感到肩上压力大，因为开会就应让大家有所收获，就应让会议有实在的内容。为此我们想了各种办法，每次会都出了一本《论文·译文》集，每辑大约30万字。这是一件较难的事，因为你知道，当今要征集到生产实用性文章很不容易。
你提到研讨会对推动企业技术进步的作用，我认为，不要评价过高，也不要期望过高，只要能够构筑一个技术交流的平台，让同行有机会在这一平台上互相交流、结识朋友，了解行业技术发展情况，如果有幸能解决一点具体问题，就感到足矣。委员会没有宏大的计划，因为毕竟只是一个小小的分会，无经费无人员，不可能办“大事”。我谑称自己只不过是“业余爱好”，一项“业余活动”。
今后计划一年开一个专题技术研讨会，如果没有实际内容就不开。明年（2008年）准备召开一个“齿轮渗氮技术专题研讨会”，希望有兴趣者参加，当然非常欢迎您的光临。
