齒輪熱處理淬火冷卻介質選擇及應用

正確選擇淬火冷卻介質，不僅可以改善齒輪的金相組織，提高表面與心部硬度、淬硬層深度，而且還可以防止開裂并減少齒輪淬火變形，提高精度，減小加工余量，從而降低產品成本，提高齒輪熱處理質量。

為了在齒輪行業推廣淬火介質的使用，我刊專門針對齒輪熱處理淬火冷卻介質選擇及應用，約請行業知名淬火介質提供企業、行業知名齒輪熱處理專家暢談建議和經驗，希望通過他們在選擇淬火冷卻介質、提高齒輪淬火質量上的經驗給讀者帶來工作上的參考。

論壇策劃 朱光明 孫 超

齒輪淬火冷卻介質選擇經驗推薦

齒輪淬火冷卻介質的選擇

大部分齒輪選用的都是亞共析低碳合金鋼，其熱處理工藝主要是滲碳淬火，也有感應淬火。對滲碳淬火齒輪在選擇淬火冷卻介質時一般可按照淬透性、尺寸（或模數）、熱處理工藝類型（包括硬度和變形要求），以及設備類型等的不同來選擇。

（1）按淬透性大小 對低淬透性鋼（如20Cr、20CrMo等），一般以HQ K或HQ G快速淬火油為主；對中等淬透性鋼（如20CrMnTi、20CrNiMo、20CrMnMo等），一般以HQ G快速淬火油或MT 355等溫淬火油為主；對高淬透性鋼（如20Cr2Ni4、18Cr2Ni4W等），一般以MT 355等溫淬火油或HQ S快速淬火油為主。

好富頓（上海）高級工業介質有限公司熱處理產品經理 姚繼洪

（2）按齒輪尺寸或模數大小 模數為4以下的，一般以MT 355等溫淬火油或HQ G快速淬火油為主；模數對為6以下的齒輪，一般以HQ G快速淬火油或MT 240、MT 340等馬氏體等溫淬火油為主；對于模數為8以上的齒輪，一般以HQ K、HQ G快速淬火油為主。

（3）按熱處理工藝類型 對滲碳淬火工藝，一般以HQ G快速淬火油，或MT 355馬氏體等溫淬火油為主；對感應淬火工藝，一般可選擇PAG類的聚合物水溶性淬火介質。

（4）按硬度和變形要求 以常見的滲碳淬火齒輪為例，除表面硬度和耐磨性以外，還有心部硬度要求，以保證齒輪基體具有一定的強度和韌性。結合材料淬透性大小和齒輪模數，一般可以按以下原則選擇（以中等淬透性鋼為例）。

心部硬度＜32HRC的齒輪，一般以MT 355等溫淬火油為主。

心部硬度＞35HRC的齒輪，一般以HQ G快速淬火油為主。

對既要求滿足上述硬度要求，同時又有淬透性保證的前提下，結合模數和變形控制的要求，對模數為6以下的齒輪，一般可選擇MT 755或MT 2565等使用溫度更高、具有更和緩冷卻能力的馬氏體分級淬火油。

概括來講，如以滿足力學性能（例如硬度）為主的齒輪，以選擇HQ G等快速淬火油為主；如果既要求硬度、又要求兼顧變形控制的齒輪，則可選擇如MT 355等溫或分級淬火油為主。結合齒輪模數的大小，可以此為基準選擇比這兩類淬火油具更強淬硬能力，或更和緩冷卻能力的淬火油。

（5）按設備類型 對密封箱式多用爐等密閉式油槽的，或連續爐（例如推盤爐）這類開放式油槽的，且為滲碳淬火工藝的，以淬火油為主。對于像網帶爐或井式爐也帶有開放式油槽的，某些情況下也可以選擇高濃度的聚合物水劑淬火冷卻介質。

提高齒輪淬火質量

以好富頓淬火油為例，因采用有嚴格要求的加氫精制的石蠟基礎油，并配以優選的、與基礎油完全互溶的復合添加劑包，因此，其生產的各款淬火油均具有鮮明的冷卻特性和優異的淬硬能力，既保證淬硬，同時又變形微小。

以一種低淬透性齒輪鋼、滲碳淬火后用于工程機械的心部硬度要求滿足30～32HRC的齒輪為例，原使用的淬火油淬火后最高只能達到24～26HRC。改用HQ K快速淬火油以后，仍采用原有工藝淬火，心部硬度達到39HRC以上。兩種淬火油處理后心部組織如下圖所示。

對齒輪熱處理企業的建議

企業在選擇齒輪淬火介質時，一般可遵循以下幾個原則：鋼種或淬透性大小工藝類型；性能要求（硬度或變形）；設備種類。

應用時，除了依據前述技術上的考慮以外，還應關注供應商在以下幾個方面的能力：產品（或品牌）的市場知名度和覆蓋力；產品開發、技術支持和服務能力；性價比；使用中的穩定性，尤其是抗氧化老化壽命；檢測設備及手段的完備、執行標準的先進性；產品（或配方）對環境的影響等。

如何適應齒輪新材料應用和發展

隨著齒輪新材料、新工藝的開發和應用，對淬火冷卻介質也提出了更高的要求。從適應齒輪工藝和性能要求的角度，新型淬火冷卻介質也將隨著化工技術的不斷進步而涌現。

有理由相信，以好富頓為代表的技術領先公司將以百多年累積下來的技術沉淀，一定會及時推出能滿足和適應不斷提高的齒輪新材料應用要求的淬火冷卻介質。