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齒輪滲碳技術發展現狀

東莞市萊森精密機電有限公司 陳龍

經過二三十年的發展，我國齒輪熱處理水平已經得到了極大的發展，在很多方面甚至已經超過了日、韓等發達國家；國際上最先進的熱處理技術、裝備已經開始學會優先選擇在作為齒輪制造大國的中國優先上市。但我們應該清醒的看到：在工藝、管理、基礎材料等深層次的軟性問題上和發達國家相比，我們仍有很大的差距。

   縱觀當代齒輪熱處理滲碳技術的發展，我們不難發現：齒輪滲碳及其相關配套技術及裝備的現狀，無不圍繞著提高質量、減少形變和節能降耗三個問題的穩定持續改善而發展。

一、齒輪滲碳技術的現狀與發展

   1.可控氣氛滲碳

靠人工經驗控制的老式井式爐滲碳，在車輛齒輪行業上已接近完全淘汰。基于碳勢自動控制的“可控氣氛滲碳技術”，已在我國得到普及和很大的發展。一些新的高效、節能、低碳技術已經取得試驗研究突破，很有可能在3—5年內進入應用領域。

2.真空滲碳

由于其裝備和氣氛都采用了無氧技術，所以杜絕了內氧化和非馬組織，但同時也存在著一些難以逾越的應用局限，特別是對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，但對于尺寸稍大的車輛齒輪，高壓氣淬難以適應。對較小零件，其變形控制還有待進一步發展，上海汽車齒輪廠近年來的相關研究進步不小。

3.等溫正火

等溫正火是齒輪滲碳淬火和機加工的前期準備工序，其目的是均化、調整材料前期組織，為后期的機械加工和滲碳淬火做基礎，以使得滲碳淬火后形變規律的掌握，通過前期變形量預留減少齒輪的最終熱處理變形。

這一技術和相應的準備，現在幾乎已經發展成為行業標配。可惜這一很好的技術目前在很多企業都沒有充分發揮其應有的作用和潛力。筆者曾有幸滲層接觸了德國大眾和韓國現代相關工序的管理和控制，發現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。相信國內很多企業將很快對此加以重視。

4.催滲技術

催滲技術可減少變形、改善組織，提高效率，節能、低碳，投資收益率≥300%，現在很多行業和領域被普遍采用。

催滲技術最早誕生于高校的實驗室，由于前景誘人，先后有五六十家科研院所從事過相關研究、數百家企業引進過此類技術，但很少有成功者，因此負面聲音遺留很廣。但隨著BH催滲技術的發展，人們已經逐漸改變了對催滲技術的整體印象。

最新的催滲技術可成倍提高滲速、降低能耗，目前還處于實驗階段。

二、齒輪滲碳裝備的現狀及發展

裝備是為工藝和產品服務的。在汽車齒輪方面先進的“可控氣氛滲碳”多用爐、連續爐生產線已經大量普及。作為一種先進的、概念性的、仍有一定局限性的超前性滲碳設備，例如，真空滲碳爐、環形爐滲碳爐，也已在我國得到了一定的應用和發展。

等溫正火工藝已經普遍被大家所理解和重視，等溫正火線的發展也已日太成熟。工業齒輪方面4m甚至6m的大型可控氣氛井式滲碳爐，在技術上已得到突破。未來相當長的時間內“可控氣氛滲碳”仍然會是齒輪滲碳的主力設備。

隨著外圍輔助技術的發展，曾經曇花一現的CO,CO2多因素控制技術、多點進氣技術等已經開始重新受到重視。滲碳催滲技術的發展，將使現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狀與發展

工藝輔助材料是應工藝技術要求的提高而發展的，工藝輔助材料的發展同時體現著一個時代綜合科技水平和人們的認知水平，例如，近年來，人們已經由過去簡單的追求污染降低，發展到了開始最求低碳。

工藝輔助材料對于齒輪滲碳淬火的意義、對于變形的意義已經被廣泛重視，從早期的10#、20#機械油淬火，到各種不同性能的專用淬火介質的使用等，，國際上最先進熱處理輔助材料企業、甚至包括工裝掛具、耐熱材料企業近年來的燈都早已先后進駐中國，從而帶動了我國的熱處理工藝輔助材料的綜合水平，目前很多國產材料的技術水平已經接近、甚至超過國外水平。

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

硝鹽可以提供任何淬火介質難以比擬的優越的冷卻特性，對于變形控制而言，有著質的飛躍，切其穩定性、可控制性、對環境污染的可控性是其他任何淬火介質所難以比擬的。北京齒輪廠在這方面的嘗試為我國齒輪行業帶了一個好頭。

可以預見在不遠的將來，硝鹽必將以其優異的熱處理質量控制特性和低污染、低消耗的特點被大家普遍接受和認可。

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

四、齒輪滲碳技術的發展展望

隨著現代材料技術、化學技術、控制技術等綜合科技水平和人們認知誰的普遍發展和提高，未來齒輪熱處理技術將逐漸向以下三個方向發展。

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。

2.通過應力的合理釋放和變形量的提前預留，以達到最終零變形（畸變）控制的精確熱處理技術

3.基于材料微觀組織（流線、晶格少無缺陷等）控制，成倍提高材料性能，所見零部件體積、質量的現代材料技術。