齿轮渗碳技术发展现状

东莞市莱森精密机电有限公司 陈龙

经过二三十年的发展，我国齿轮热处理水平已经得到了极大的发展，在很多方面甚至已经超过了日、韩等发达国家；国际上最先进的热处理技术、装备已经开始学会优先选择在作为齿轮制造大国的中国优先上市。但我们应该清醒的看到：在工艺、管理、基础材料等深层次的软性问题上和发达国家相比，我们仍有很大的差距。

   纵观当代齿轮热处理渗碳技术的发展，我们不难发现：齿轮渗碳及其相关配套技术及装备的现状，无不围绕着提高质量、减少形变和节能降耗三个问题的稳定持续改善而发展。

一、齿轮渗碳技术的现状与发展

   1.可控气氛渗碳

靠人工经验控制的老式井式炉渗碳，在车辆齿轮行业上已接近完全淘汰。基于碳势自动控制的“可控气氛渗碳技术”，已在我国得到普及和很大的发展。一些新的高效、节能、低碳技术已经取得试验研究突破，很有可能在3—5年内进入应用领域。

2.真空渗碳

由于其装备和气氛都采用了无氧技术，所以杜绝了内氧化和非马组织，但同时也存在着一些难以逾越的应用局限，特别是对尺寸较大的车辆齿轮。

真空渗碳多配以高压气淬以减少齿轮形变，但对于尺寸稍大的车辆齿轮，高压气淬难以适应。对较小零件，其变形控制还有待进一步发展，上海汽车齿轮厂近年来的相关研究进步不小。

3.等温正火

等温正火是齿轮渗碳淬火和机加工的前期准备工序，其目的是均化、调整材料前期组织，为后期的机械加工和渗碳淬火做基础，以使得渗碳淬火后形变规律的掌握，通过前期变形量预留减少齿轮的最终热处理变形。

这一技术和相应的准备，现在几乎已经发展成为行业标配。可惜这一很好的技术目前在很多企业都没有充分发挥其应有的作用和潜力。笔者曾有幸渗层接触了德国大众和韩国现代相关工序的管理和控制，发现其软件资料的积累和沉淀足以让我们惊叹，用汗牛充栋讲绝不言过。相信国内很多企业将很快对此加以重视。

4.催渗技术

催渗技术可减少变形、改善组织，提高效率，节能、低碳，投资收益率≥300%，现在很多行业和领域被普遍采用。

催渗技术最早诞生于高校的实验室，由于前景诱人，先后有五六十家科研院所从事过相关研究、数百家企业引进过此类技术，但很少有成功者，因此负面声音遗留很广。但随着BH催渗技术的发展，人们已经逐渐改变了对催渗技术的整体印象。

最新的催渗技术可成倍提高渗速、降低能耗，目前还处于实验阶段。

二、齿轮渗碳装备的现状及发展

装备是为工艺和产品服务的。在汽车齿轮方面先进的“可控气氛渗碳”多用炉、连续炉生产线已经大量普及。作为一种先进的、概念性的、仍有一定局限性的超前性渗碳设备，例如，真空渗碳炉、环形炉渗碳炉，也已在我国得到了一定的应用和发展。

等温正火工艺已经普遍被大家所理解和重视，等温正火线的发展也已日太成熟。工业齿轮方面4m甚至6m的大型可控气氛井式渗碳炉，在技术上已得到突破。未来相当长的时间内“可控气氛渗碳”仍然会是齿轮渗碳的主力设备。

随着外围辅助技术的发展，曾经昙花一现的CO,CO2多因素控制技术、多点进气技术等已经开始重新受到重视。渗碳催渗技术的发展，将使现有装备的效率大大提高、能耗和碳排量也有较大的降低。

三、齿轮渗碳工艺辅助材料的现状与发展

工艺辅助材料是应工艺技术要求的提高而发展的，工艺辅助材料的发展同时体现着一个时代综合科技水平和人们的认知水平，例如，近年来，人们已经由过去简单的追求污染降低，发展到了开始最求低碳。

工艺辅助材料对于齿轮渗碳淬火的意义、对于变形的意义已经被广泛重视，从早期的10#、20#机械油淬火，到各种不同性能的专用淬火介质的使用等，，国际上最先进热处理辅助材料企业、甚至包括工装挂具、耐热材料企业近年来的灯都早已先后进驻中国，从而带动了我国的热处理工艺辅助材料的综合水平，目前很多国产材料的技术水平已经接近、甚至超过国外水平。

科技的发展往往是螺旋向上的，过去作为污染和落后技术代名词的热处理硝盐，如今在热处理行业又获得了新生——重新在齿轮热处理淬火上得到了重视和发展。

硝盐可以提供任何淬火介质难以比拟的优越的冷却特性，对于变形控制而言，有着质的飞跃，切其稳定性、可控制性、对环境污染的可控性是其他任何淬火介质所难以比拟的。北京齿轮厂在这方面的尝试为我国齿轮行业带了一个好头。

可以预见在不远的将来，硝盐必将以其优异的热处理质量控制特性和低污染、低消耗的特点被大家普遍接受和认可。

随着科技水平和人们认知水平的不断发展，和硝盐一样，很多公益辅助材料可能会以新的面貌和形式出现，从而提高我们的齿轮热处理渗碳水平。

四、齿轮渗碳技术的发展展望

随着现代材料技术、化学技术、控制技术等综合科技水平和人们认知谁的普遍发展和提高，未来齿轮热处理技术将逐渐向以下三个方向发展。

1.以催渗为突破口的热处理新工艺、效率成倍提高，能耗、碳排量成倍降低的高效低碳热处理技术。

2.通过应力的合理释放和变形量的提前预留，以达到最终零变形（畸变）控制的精确热处理技术

3.基于材料微观组织（流线、晶格少无缺陷等）控制，成倍提高材料性能，所见零部件体积、质量的现代材料技术。