齒輪為什么要進(jìn)行熱處理？

要回答“齒輪為什么要進(jìn)行熱處理”，首先要搞清楚熱處理的概念，用比較通俗的語言來說，熱處理就是將金屬材料通過加熱、保溫和冷卻的手段，改變材料表面或內(nèi)部的化學(xué)成分與組織，獲得所需性能的一種金屬熱加工技術(shù)，所以這是一門很神奇且精益的技術(shù)，現(xiàn)代齒輪如果沒有經(jīng)過熱處理，那將是沒有靈魂的，齒輪作為傳統(tǒng)的機(jī)械零件應(yīng)用廣泛，熱處理技術(shù)為其賦予了新的性能和生命。

根據(jù)不同的承載能力和使用壽命要求，齒輪熱處理采用的主要方式有調(diào)質(zhì)、滲碳淬火、滲氮、感應(yīng)加熱淬火等，工業(yè)齒輪箱中的齒輪加工制造流程一般要經(jīng)過下料、滾齒、熱處理、磨齒等步驟

可以看出熱處理處在中間環(huán)節(jié)，鋼材加工成齒輪以后，為什么不可以直接使用，而需要進(jìn)行熱處理后才能使用呢？我們可以從以下三個(gè)方面來說明:

第一，齒輪是古老的機(jī)械零件，雖傳承千年，但歷久彌新

齒輪傳動(dòng)歷史悠久，中國最早可考證的齒輪出現(xiàn)在距今3000年的指南車上，早期齒輪不考慮齒距和齒形，可稱其為原始齒輪。而現(xiàn)代齒輪起源于歐洲，人們以科學(xué)的方式研究齒輪，出現(xiàn)嚙合原理、強(qiáng)度計(jì)算，并以漸開線齒輪為主，廣泛應(yīng)用，我們可稱其為現(xiàn)代齒輪。

現(xiàn)代齒輪嚙合，體現(xiàn)著機(jī)械傳動(dòng)之美，齒輪嚙合過程中，既有滾動(dòng)、又有滑動(dòng)，一方面齒面承受著高接觸應(yīng)力的挑戰(zhàn)，另一方面齒根承受著高彎曲應(yīng)力的考驗(yàn)，這就要求制作齒輪的材料同時(shí)具備兩種技能：一是齒輪表面具有足夠的硬度，二是齒輪芯部要有足夠的強(qiáng)度和韌性，就像一位“鋼鐵直男”，堅(jiān)毅的外表下有著一顆溫柔的內(nèi)心。

研究中人們認(rèn)識(shí)到，齒面的硬度越高強(qiáng)度越大，因此根據(jù)齒輪表面硬度，現(xiàn)代齒輪的發(fā)展可劃分為兩個(gè)時(shí)期：軟齒面齒輪和硬齒面齒輪。

軟齒面齒輪是指齒面硬度小于350HBS的齒輪，五十年代的中國齒輪多是軟齒面，接觸強(qiáng)度比較差，使用壽命也短，但隨著傳遞扭矩不斷提高，齒輪制作的尺寸越來越大，并且在嚙合過程中由于齒面承受很大的接觸應(yīng)力，這些都開始制約齒輪傳動(dòng)的發(fā)展，需要新的技術(shù)改變這一瓶頸。

表面硬化齒輪（case hardened）應(yīng)運(yùn)而生，通過熱處理技術(shù)可幫助齒輪實(shí)現(xiàn)表面硬化，同時(shí)保持芯部韌性，如同具備了武裝色霸氣的路飛，工業(yè)齒輪通常采用滲碳淬火的熱處理工藝來完成華麗轉(zhuǎn)身。滲碳淬火技術(shù)由來已久，從20世紀(jì)初開始，經(jīng)歷了大約100多年的發(fā)展，到今天已經(jīng)相對成熟。

鋼經(jīng)滲碳淬火后形成了一種復(fù)合組織：高碳含量的滲層和低碳含量的芯部。覆蓋滲層的齒面硬度可提高到60HRC，因其充分發(fā)揮了齒面和齒根強(qiáng)度的潛力，使齒輪箱重量和尺寸大幅度減小，從而使功率密度（Power Density）提高到前所未有的高度，至此代表著更經(jīng)濟(jì)、更高技術(shù)的硬齒面齒輪時(shí)代到來。

第二，熱處理是齒輪的必修課，經(jīng)烈火淬煉、終涅槃重生

齒輪滲碳淬火的過程，就如同個(gè)人成長過程中經(jīng)歷的困難和歷練，通過硬化變身，它讓一個(gè)齒輪變得強(qiáng)大和自信，在面對惡劣工況的時(shí)候發(fā)揮出驚人的承載力。

齒輪的滲碳過程是指在950℃高溫下用化學(xué)方法把碳元素滲入到齒輪的表層，使表層碳含量增加，形成一定碳濃度梯度，這樣就獲得表層高碳、芯部仍保持原有成分的狀態(tài)。齒輪穿上了一層“盔甲”，等待淬火完成最后的涅槃

古代的寶劍核心之一在于淬火，同樣的道理，齒輪最終機(jī)械性能決定于滲碳后的淬火工藝，這是因?yàn)榇慊鸬倪^冷作用可以使奧氏體進(jìn)行馬氏體轉(zhuǎn)變。

第三，熱處理是齒輪技術(shù)的飛躍，然百尺竿頭，需更進(jìn)一步

硬齒面齒輪技術(shù)沒有專利，但它是國際上行業(yè)認(rèn)可的一種技術(shù)，齒輪通過表面硬化的熱處理技術(shù)完成了一次技術(shù)變革，在這次技術(shù)更新中，人們認(rèn)識(shí)到優(yōu)良的齒輪材料是前提，熱處理工藝是關(guān)鍵，兩者結(jié)合才能將齒輪的潛力開發(fā)到最大。

sOULu6">滲碳淬火后的齒輪齒面硬度提高倍數(shù)遠(yuǎn)高于齒根強(qiáng)度提高幅度，需彌補(bǔ)水桶中短板，均衡齒面和齒根強(qiáng)度，需要從原材料層面嚴(yán)格把控，采用優(yōu)質(zhì)合金鋼18CrNiMo7-6作為齒輪的加工材料。18CrNiMo7-6有著很高的綜合機(jī)械性能，具有高強(qiáng)度、高韌性和高淬透性等優(yōu)點(diǎn)，在重載減速器、風(fēng)電行業(yè)的關(guān)鍵件是主導(dǎo)應(yīng)用材料。

為確保其產(chǎn)品的高效性、可靠性，這對材料質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)不斷提出新的要求，同時(shí)對材料的晶粒度、含氧量、淬透性、非金屬夾雜等提出更高的標(biāo)準(zhǔn)，為齒輪傳動(dòng)的金字塔打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也同時(shí)成就了FLENDER 減速器在重載、惡劣工況下所表現(xiàn)出的超高品質(zhì)及可靠性

總結(jié)：齒輪傳動(dòng)因其高可靠性而應(yīng)用廣泛，而熱處理技術(shù)激發(fā)了齒輪的深層潛力，使其應(yīng)用無處不在，但隨著齒輪傳遞功率不斷增加、材料性能不斷提高，也會(huì)促進(jìn)新的熱處理技術(shù)發(fā)展，因?yàn)榈玫绞褂脧?qiáng)度高、壽命長、質(zhì)量高的產(chǎn)品性能一直是熱處理技術(shù)的終極追求。而滲碳淬火技術(shù)作為工業(yè)齒輪最常用的熱處理手段，也勢必會(huì)往更加精準(zhǔn)的工藝控制、更加合理的滲碳深度、更加節(jié)能的滲碳工藝方向發(fā)展，未來的齒輪與熱處理技術(shù)結(jié)合更加緊密，相輔相成，傳動(dòng)萬鈞。