歯車浸炭の一般的な欠陥：原因と予防策

1.歯車表面の過炭化

浸炭歯車の不適切な処理は、過剰な表面浸炭を引き起こし、表面にブロック状やネット状の炭化物を生じさせる。

このため、使用中にギアが塑性変形する能力が低下し、耐衝撃性が弱くなり、歯根部の曲げ疲労性能が低下し、歯先がもろくなり、欠けやすくなる。

浸炭された歯車は、焼入れ後、研削作業中にクラックが入りやすい。

1.1 原因分析

(1)歯車を固体媒体で浸炭する場合、浸炭箱内のカーボンポテンシャルが高すぎて任意に調整できない。

したがって、浸炭温度が高く、時間が長いほど、表面の過浸炭の程度は大きくなる。

特に、CrやMoのような強い炭化物形成元素を含む浸炭鋼では、炭素の拡散が遅くなり、浸炭歯車層の表面での炭素濃度が高くなる。

この結果、過浸炭層が形成され、冷却されると、浸炭層から浸炭体が析出し、ネット状の分布が形成される。 オーステナイト 粒界である。

(2) 気体中浸炭の場合、浸炭炉内のカーボンポテンシャルが高すぎたり、強浸炭時間が長すぎたりすると、ギヤ表面の過炭化も起こる。

1.2 予防措置

(1)固体浸炭の際、高炭素ポテンシャルによる過度の浸炭を防ぐため、浸炭温度を低くするか、浸炭剤を弱くする。

(2)期間中 ガス浸炭表面の過剰浸炭を防ぐため、浸炭後に拡散段階を設ける。強浸炭と拡散の期間は、熱処理プロセスに応じて決定する。

(3) 表面浸炭が過剰な歯車は、低炭素電位浸炭炉で拡散させるか、炭化物球状化後に急冷する。 アニール トリートメント。

2.歯車の浅い硬化層

浸炭歯車の表面硬度は浅く、表面硬化層の耐剥離性が低下するだけでなく、寿命も低下する。

2.1 根本原因分析

(1) 浸炭工程において、浸炭時間が短すぎる、浸炭温度が低すぎる、浸炭層が浅い。

炉内の有効加熱部温度の不均一な分布、強浸炭および拡散段階での不適切なカーボンポテンシャル制御、炉に装入する前に歯車に付着した油汚れの洗浄を行わなかったこと、装入量が多すぎて隙間が小さすぎることなどが、浸炭歯車の硬化層が浅くなる原因である。

(2)選択されたギヤ鋼の材質と焼入れ性の低さ、およびギヤ鋼の不十分な冷却性能。 急冷媒体その結果、通常の浸炭焼入れ後の硬化層は浅くなる。

2.2 予防措置

(1)浸炭歯車の材料として適切な焼入れ性を持つ鋼を選択し、歯車鋼の品質を厳密に管理し、工場に入る前に鋼の品質基準チェックを行う。

(2) 浸炭前の歯車表面品質、炉内装入量、炉内温度、炉内カーボンポテンシャル雰囲気、強浸炭・拡散時間、浸炭後の急冷温度、浸炭後の焼入れ温度などを厳密に管理する。 冷却媒体等々。

(3)浸炭が不十分な歯車は、追加浸炭を行うこと。

3.不均一なケース硬化の深さ

ギヤ表面の硬化層の深さが不均一なため、異なる領域で性能が不連続になります。それは、弱いゾーンで初期損傷を引き起こし、その後、ギアの全体的な故障につながり、その寿命に深刻な影響を与えます。

3.1 原因分析

(1)固体浸炭では、浸炭箱内の温度差が大きく、浸炭剤の偏在により浸炭深さに大きなバラツキが生じる。

さらに、浸炭箱の大きさ、装入量、装入方法、加熱速度、浸炭剤の炭の熱伝導率の低さなどが、浸炭層の深さに影響する。

(2)ガス浸炭の際、炉の温度ムラや炉内雰囲気の循環不良、装入前のギヤの油汚れ、ギヤ表面のカーボンブラックの付着などが浸炭層深さのムラの原因となります。

3.2 予防措置

(1) 大量生産される歯車は、できるだけ固形浸炭を避けるべきである。やむを得ず固形浸炭を行う場合は、適切な投入量、浸炭剤と木炭の十分な混合など、作業手順を厳守する必要がある。

浸炭箱は温度が均一な炉の中央に設置し、浸炭中は箱の位置を適切に調整する。

(2) ガス浸炭の際は、炉内雰囲気の十分な循環、炉内温度の均一化、ギヤ表面の油汚れの除去、適切な装入量を確保する。

浸炭炉の密閉性を高め、漏れのあるマッフル容器は速やかに交換し、浸炭炉の定期的なメンテナンスが必要である。

4.焼入れ後の低い表面硬度

浸炭歯車の表面硬度が低下すると、耐摩耗性や耐疲労性が低下し、歯車の耐摩擦性や耐摩耗性に悪影響を及ぼします。

4.1 原因分析

(1) 表面 脱炭金属組織検査で脱炭層が発見された場合、浸炭後の焼鈍または焼入れ時の保護が不十分であったことに起因する。

(2)冷却速度が遅いことは顕微鏡検査で明らかで、表面構造はソルバイトである。 マルテンサイト.

金属組織観察では、針状マルテンサイトは明らかに耐食性が高いのに対し、ソルバイトは黒っぽく（腐食しやすく）見える。微小硬度計で硬度を調べると、その差は歴然としている。

(3) 残留量が多すぎる。 オーステナイト 焼入れ後の表面は、歯車の浸炭温度と焼入れ温度が高すぎることが原因である。

(4) 硬化不良 歯車材料 および冷却媒体の冷却能力不足。

(5) 焼入れ後の焼戻し温度が高く、絶縁時間が長すぎる。

4.2 予防措置

1.低表面のギア用 炭素含有量適切な浸炭処理を施すこと。

2.焼入れに適した焼入れ性を持つ材料と、適切な冷却能力を持つ冷却媒体を選択する。

3.焼入れ後の残留オーステナイト体積を減少させるための予備的措置をとる。

残留オーステナイトが過剰な浸炭歯車は、650～670℃で3時間以上の高温焼戻しを行い、合金炭化物を部分的に析出させることで、再加熱焼入れ時のオーステナイトの安定性を低下させ、オーステナイトからマルテンサイトへの変態を促進させる。

4.ギヤの浸炭および再加熱焼入れは、保護雰囲気下で行うこと。

酸化が見られる歯車は、酸化膜を除去した後、表面浸炭を行ってから焼入れを行う。

5.焼戻し温度が高いため、ギヤ表面の硬度が低すぎる場合は、適切な焼戻し温度を選択し、再度焼入れを行ってください。

5.ギアコアの硬度不足

浸炭ギヤのコアは、ある程度の硬さが必要です。硬度が低すぎると、歯車材料の降伏点が低下し、芯部が塑性変形する恐れがあります。

その結果、表面硬化層の耐スポーリング性が低下し、ギア根元部の曲げ疲労性能が弱くなる。

5.1 原因分析

(1)歯車材料の焼入れ性が悪い、歯車の品質が劣る、鋼材内のバンディング組織が激しい。

(2)浸炭焼入れ前の予冷温度が低すぎるか、浸炭焼入れ後の再焼入れ時の焼入れ温度が不十分である。

(3) 冷却速度が十分でない。金属組織を観察したところ、低炭素マルテンサイトではなく、ソルバイト組織であった。

(4) 豊富にある 未溶解 これは、加熱温度が低すぎるか、加熱時間が不十分であることが原因である。

5.2 予防措置

(1) 低炭素化を実現するために、冷却特性に優れた冷却媒体を焼入れに使用する。 マルテンサイト組織 コアにある。

(2) 焼入れ後のマルテンサイト組織の形成を可能にし、コアの均一なオーステナイト組織を得るために、適切な焼入れ温度と加熱時間を選択する。

(3)浸炭ギヤの材質は、焼入れ性と品質の良い鋼材を選択する。