汽車、拖拉機齒輪大多采用滲碳或碳氮共滲淬火的表面熱處理，以提高齒輪的耐磨、抗疲勞強度等性能。國內(nèi)汽車、拖拉機齒輪制造行業(yè)對此類齒輪的檢驗，過去一直采用金相法測量滲層深度。隨著與國際標準的接軌，我國新制訂的國家標準ZBT04001-88及QCn29018-91中明確規(guī)定應(yīng)采用顯微硬度法測量滲層的有效硬化層深度。勿用置疑有效硬化層深度更能代表齒輪滲碳(碳氮共滲)淬火處理后的綜合機械性能，但國內(nèi)大多數(shù)齒輪生產(chǎn)廠家由于老標準應(yīng)用的時間較長，已形成了習(xí)慣，對新的標準還不完全適應(yīng)；另有少數(shù)工廠不具備檢測有效硬化層深度的條件。在生產(chǎn)過程中的爐前試塊檢驗，用金相法測量滲層深度與有效硬化層深度有明顯的差異，用有效硬化層測量深度對試樣的要求高，且檢驗周期長，不適合爐前快速檢驗，那么我們是否可找出一種既簡便、又與有效硬化層深度有對應(yīng)關(guān)系的金相測量方法呢?

有效硬化層深度的定義是從零件表面到維氏硬度值為550HV處的垂直距離。從定義中我們知道，有效硬化層深度取決于滲層中的硬度分布，而硬度分布是與滲層中各處的含碳量密切相關(guān)的。我們從齒輪滲碳(碳氮共滲)熱處理工藝特點考慮，在正常淬火的條件下滲層淬火組織應(yīng)為馬氏體，滲層中各處的硬度取決于原材料的淬透性和碳濃度分布。當(dāng)材料一定時，對應(yīng)于550HV處的含碳量也應(yīng)該是一定的。

滲碳(碳氮共滲)齒輪常用用材料為20CrMo或20CrMnTi，經(jīng)滲碳(碳氮共滲)之后，對應(yīng)于550HV處的碳濃度約為0.35%～0.40%，從理論上講，相對應(yīng)的平衡組織中鐵素體與珠光體的比例是一定的，鐵素體大約占50%～56%，在金相檢驗中，50%鐵素體比較容易區(qū)分，故我們試用金相法，測量50%～56%鐵素體處至表面的距離定為有效硬化層深度。在滲碳(碳氮共滲)工藝控制中，出爐前的試塊滲層深度略高于技術(shù)要求的下限，這樣能確保成品的滲層深度，實踐證明，這種方法是可行的。

在試行前，我們做了大量實驗，選取滲層深度在0.5～1.2mm之間的各種不同類型的隨爐試塊或齒輪解剖試樣，先采用顯微硬度法測量有效硬化層深度。同一試塊退火后，再用金相法測量滲層深度及50%鐵素體處滲層深度。而原金相法測得的滲層深度與有效硬化層深度差距較大，特別是對低碳勢滲碳(碳氮共滲)齒輪，由于表層碳濃度在0.7%～0.8%，若按原金相法測量會出現(xiàn)無表面層或表面層小于總滲層50%的現(xiàn)象，應(yīng)判為不合格。而采用新標準后，由于表面硬度及有效硬化層深度都符合技術(shù)要求，并且硬化層分布相當(dāng)平緩，金相組織中殘余奧氏體量少，應(yīng)判為合格品。采用金相法測量50%鐵素體處的滲層深度也可得出同樣檢驗結(jié)果，修正了按原標準檢驗中容易造成的對滲層要求的誤判現(xiàn)象。同時由于該方法操作簡便，試樣制取等同于原標準的規(guī)定，廣大檢驗人員容易適應(yīng)，檢驗周期只要5～10分鐘，適應(yīng)了爐前工藝調(diào)整的需要，即使是隨爐試樣或成品解剖試塊的檢測，因它與顯微硬度法的誤差小，對那些不具備有效硬化層深度檢測手段的工廠來講也是一種行之有效的簡便替代方法。

此方法操作簡便，分析周期短，適用于爐前檢驗，不具備用顯微硬度法檢測有效硬化層深度的工廠也可用于隨爐試樣或解剖齒輪實樣的檢驗。

采用此方法的前提條件是齒輪與試塊的熱處理條件必須一致，并且淬火試樣滲層中不應(yīng)出現(xiàn)非馬氏體組織，在其余檢驗項目合格的基礎(chǔ)上進行。如淬火冷卻不當(dāng)，那么此方法與有效硬化層深度無對應(yīng)關(guān)系。

滲碳(碳氮共滲)齒輪所用原材料改變時，對應(yīng)于550HV硬度的含碳量也會有所改變，因此采用此方法時應(yīng)注意原材料淬透性的影響。

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