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齒輪滲碳技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

東莞市萊森精密機(jī)電有限公司 陳龍

經(jīng)過(guò)二三十年的發(fā)展，我國(guó)齒輪熱處理水平已經(jīng)得到了極大的發(fā)展，在很多方面甚至已經(jīng)超過(guò)了日、韓等發(fā)達(dá)國(guó)家；國(guó)際上最先進(jìn)的熱處理技術(shù)、裝備已經(jīng)開(kāi)始學(xué)會(huì)優(yōu)先選擇在作為齒輪制造大國(guó)的中國(guó)優(yōu)先上市。但我們應(yīng)該清醒的看到：在工藝、管理、基礎(chǔ)材料等深層次的軟性問(wèn)題上和發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我們?nèi)杂泻艽蟮牟罹唷?/p>

   縱觀當(dāng)代齒輪熱處理滲碳技術(shù)的發(fā)展，我們不難發(fā)現(xiàn)：齒輪滲碳及其相關(guān)配套技術(shù)及裝備的現(xiàn)狀，無(wú)不圍繞著提高質(zhì)量、減少形變和節(jié)能降耗三個(gè)問(wèn)題的穩(wěn)定持續(xù)改善而發(fā)展。

一、齒輪滲碳技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展

   1.可控氣氛滲碳

靠人工經(jīng)驗(yàn)控制的老式井式爐滲碳，在車輛齒輪行業(yè)上已接近完全淘汰。基于碳勢(shì)自動(dòng)控制的“可控氣氛滲碳技術(shù)”，已在我國(guó)得到普及和很大的發(fā)展。一些新的高效、節(jié)能、低碳技術(shù)已經(jīng)取得試驗(yàn)研究突破，很有可能在3—5年內(nèi)進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域。

2.真空滲碳

由于其裝備和氣氛都采用了無(wú)氧技術(shù)，所以杜絕了內(nèi)氧化和非馬組織，但同時(shí)也存在著一些難以逾越的應(yīng)用局限，特別是對(duì)尺寸較大的車輛齒輪。

真空滲碳多配以高壓氣淬以減少齒輪形變，但對(duì)于尺寸稍大的車輛齒輪，高壓氣淬難以適應(yīng)。對(duì)較小零件，其變形控制還有待進(jìn)一步發(fā)展，上海汽車齒輪廠近年來(lái)的相關(guān)研究進(jìn)步不小。

3.等溫正火

等溫正火是齒輪滲碳淬火和機(jī)加工的前期準(zhǔn)備工序，其目的是均化、調(diào)整材料前期組織，為后期的機(jī)械加工和滲碳淬火做基礎(chǔ)，以使得滲碳淬火后形變規(guī)律的掌握，通過(guò)前期變形量預(yù)留減少齒輪的最終熱處理變形。

這一技術(shù)和相應(yīng)的準(zhǔn)備，現(xiàn)在幾乎已經(jīng)發(fā)展成為行業(yè)標(biāo)配。可惜這一很好的技術(shù)目前在很多企業(yè)都沒(méi)有充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用和潛力。筆者曾有幸滲層接觸了德國(guó)大眾和韓國(guó)現(xiàn)代相關(guān)工序的管理和控制，發(fā)現(xiàn)其軟件資料的積累和沉淀足以讓我們驚嘆，用汗牛充棟講絕不言過(guò)。相信國(guó)內(nèi)很多企業(yè)將很快對(duì)此加以重視。

4.催滲技術(shù)

催滲技術(shù)可減少變形、改善組織，提高效率，節(jié)能、低碳，投資收益率≥300%，現(xiàn)在很多行業(yè)和領(lǐng)域被普遍采用。

催滲技術(shù)最早誕生于高校的實(shí)驗(yàn)室，由于前景誘人，先后有五六十家科研院所從事過(guò)相關(guān)研究、數(shù)百家企業(yè)引進(jìn)過(guò)此類技術(shù)，但很少有成功者，因此負(fù)面聲音遺留很廣。但隨著BH催滲技術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)逐漸改變了對(duì)催滲技術(shù)的整體印象。

最新的催滲技術(shù)可成倍提高滲速、降低能耗，目前還處于實(shí)驗(yàn)階段。

二、齒輪滲碳裝備的現(xiàn)狀及發(fā)展

裝備是為工藝和產(chǎn)品服務(wù)的。在汽車齒輪方面先進(jìn)的“可控氣氛滲碳”多用爐、連續(xù)爐生產(chǎn)線已經(jīng)大量普及。作為一種先進(jìn)的、概念性的、仍有一定局限性的超前性滲碳設(shè)備，例如，真空滲碳爐、環(huán)形爐滲碳爐，也已在我國(guó)得到了一定的應(yīng)用和發(fā)展。

等溫正火工藝已經(jīng)普遍被大家所理解和重視，等溫正火線的發(fā)展也已日太成熟。工業(yè)齒輪方面4m甚至6m的大型可控氣氛井式滲碳爐，在技術(shù)上已得到突破。未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)“可控氣氛滲碳”仍然會(huì)是齒輪滲碳的主力設(shè)備。

隨著外圍輔助技術(shù)的發(fā)展，曾經(jīng)曇花一現(xiàn)的CO,CO2多因素控制技術(shù)、多點(diǎn)進(jìn)氣技術(shù)等已經(jīng)開(kāi)始重新受到重視。滲碳催滲技術(shù)的發(fā)展，將使現(xiàn)有裝備的效率大大提高、能耗和碳排量也有較大的降低。

三、齒輪滲碳工藝輔助材料的現(xiàn)狀與發(fā)展

工藝輔助材料是應(yīng)工藝技術(shù)要求的提高而發(fā)展的，工藝輔助材料的發(fā)展同時(shí)體現(xiàn)著一個(gè)時(shí)代綜合科技水平和人們的認(rèn)知水平，例如，近年來(lái)，人們已經(jīng)由過(guò)去簡(jiǎn)單的追求污染降低，發(fā)展到了開(kāi)始最求低碳。

工藝輔助材料對(duì)于齒輪滲碳淬火的意義、對(duì)于變形的意義已經(jīng)被廣泛重視，從早期的10#、20#機(jī)械油淬火，到各種不同性能的專用淬火介質(zhì)的使用等，，國(guó)際上最先進(jìn)熱處理輔助材料企業(yè)、甚至包括工裝掛具、耐熱材料企業(yè)近年來(lái)的燈都早已先后進(jìn)駐中國(guó)，從而帶動(dòng)了我國(guó)的熱處理工藝輔助材料的綜合水平，目前很多國(guó)產(chǎn)材料的技術(shù)水平已經(jīng)接近、甚至超過(guò)國(guó)外水平。

科技的發(fā)展往往是螺旋向上的，過(guò)去作為污染和落后技術(shù)代名詞的熱處理硝鹽，如今在熱處理行業(yè)又獲得了新生——重新在齒輪熱處理淬火上得到了重視和發(fā)展。

硝鹽可以提供任何淬火介質(zhì)難以比擬的優(yōu)越的冷卻特性，對(duì)于變形控制而言，有著質(zhì)的飛躍，切其穩(wěn)定性、可控制性、對(duì)環(huán)境污染的可控性是其他任何淬火介質(zhì)所難以比擬的。北京齒輪廠在這方面的嘗試為我國(guó)齒輪行業(yè)帶了一個(gè)好頭。

可以預(yù)見(jiàn)在不遠(yuǎn)的將來(lái)，硝鹽必將以其優(yōu)異的熱處理質(zhì)量控制特性和低污染、低消耗的特點(diǎn)被大家普遍接受和認(rèn)可。

隨著科技水平和人們認(rèn)知水平的不斷發(fā)展，和硝鹽一樣，很多公益輔助材料可能會(huì)以新的面貌和形式出現(xiàn)，從而提高我們的齒輪熱處理滲碳水平。

四、齒輪滲碳技術(shù)的發(fā)展展望

隨著現(xiàn)代材料技術(shù)、化學(xué)技術(shù)、控制技術(shù)等綜合科技水平和人們認(rèn)知誰(shuí)的普遍發(fā)展和提高，未來(lái)齒輪熱處理技術(shù)將逐漸向以下三個(gè)方向發(fā)展。

1.以催滲為突破口的熱處理新工藝、效率成倍提高，能耗、碳排量成倍降低的高效低碳熱處理技術(shù)。

2.通過(guò)應(yīng)力的合理釋放和變形量的提前預(yù)留，以達(dá)到最終零變形（畸變）控制的精確熱處理技術(shù)

3.基于材料微觀組織（流線、晶格少無(wú)缺陷等）控制，成倍提高材料性能，所見(jiàn)零部件體積、質(zhì)量的現(xiàn)代材料技術(shù)。