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第1章 齿轮材料及其热处理1

1.1 齿轮类别及其性能要求1

1.1.1 齿轮的类别1

1.1.2 齿轮（材料）的性能要求2

1.2 齿轮材料及其热处理的选择2

1.2.1 齿轮用钢铁材料的选择3

1.2.2 常用齿轮钢材及其力学性能5

1.2.3 典型齿轮材料及其热处理9

1.2.4 铸铁齿轮材料及其热处理22

1.2.5 齿轮用铸钢及其热处理27

1.2.6 齿轮用非铁金属合金30

1.2.7 齿轮用粉末冶金材料及其热处理35

第2章 齿轮热处理常用设备和工艺材料37

2.1 齿轮热处理常用设备37

2.1.1 齿轮热处理常用生产设备38

2.1.2 齿轮热处理检测设备及仪器50

2.2 齿轮热处理用工艺材料53

2.2.1 热处理生产用材料及其分类53

2.2.2 金属热处理保护涂料及其分类54

2.2.3 齿轮热处理用淬火冷却介质54

2.2.4 齿轮淬火冷却用盐浴、碱浴的配方及使用温度61

第3章 齿轮的整体热处理技术63

3.1 齿轮的退火与正火技术63

3.1.1 齿轮的退火技术64

3.1.2 齿轮的正火技术69

3.1.3 齿轮毛坯的等温正火技术74

3.1.4 齿轮的锻造余热正火工艺77

3.1.5 齿轮的退火、正火热处理实例77

3.2 齿轮的整体淬火、回火技术78

3.2.1 齿轮的淬火技术79

3.2.2 齿轮的回火工艺86

3.2.3 冷处理89

3.2.4 齿轮的整体淬火、回火技术应用实例90

第4章 齿轮的调质热处理技术91

4.1 常用调质齿轮钢材及其热处理91

4.1.1 调质钢的分类91

4.1.2 国内外调质钢材91

4.1.3 调质齿轮常用钢材与用途92

4.1.4 常用调质齿轮钢截面与力学性能92

4.1.5 调质齿轮的硬度选配94

4.1.6 齿轮钢材调质硬度与硬化层深度的确定94

4.2 齿轮的调质热处理98

4.2.1 调质齿轮钢材的预备热处理98

4.2.2 齿轮的调质热处理工艺99

4.3 球墨铸铁齿轮的调质处理工艺104

4.4 大齿轮调质工艺设计105

4.5 大模数齿轮的开齿调质工艺108

4.6 焊接齿轮的调质处理工艺108

4.7 齿轮调质热处理的实例109

第5章 齿轮的化学热处理技术112

5.1 齿轮的渗碳热处理技术112

5.1.1 齿轮渗碳工艺的分类与典型加工流程112

5.1.2 齿轮的渗碳热处理技术参数113

5.1.3 齿轮的渗碳工艺参数的选择与控制116

5.1.4 齿轮的气体渗碳工艺117

5.1.5 常用结构钢齿轮的渗碳淬火、回火热处理规范131

5.1.6 齿轮渗碳后常用热处理工艺、特点及适用范围132

5.1.7 齿轮经渗碳（碳氮共渗）后的热处理133

5.1.8 齿轮的固体渗碳技术134

5.1.9 齿轮的液体渗碳技术138

5.1.10 齿轮的高温渗碳技术140

5.1.11 大型齿轮的渗碳热处理技术142

5.1.12 大型焊接齿轮渗碳淬火技术147

5.1.13 齿轮的防渗技术及防渗涂料的清理方法149

5.2 齿轮的碳氮共渗技术153

5.2.1 齿轮的气体碳氮共渗工艺153

5.2.2 典型齿轮的碳氮共渗技术应用实例159

5.2.3 碳氮共渗后的热处理方法161

5.3 齿轮的渗氮及氮碳共渗技术162

5.3.1 齿轮的渗氮技术162

5.3.2 齿轮的气体氮碳共渗技术176

5.3.3 齿轮的离子（气体）氮碳共渗技术179

5.3.4 齿轮的盐浴氮碳共渗技术180

5.3.5 齿轮的氮碳共渗技术应用实例181

第6章 齿轮的表面淬火技术183

6.1 表面淬火技术概述183

6.2 齿轮的火焰淬火技术184

6.3 齿轮的感应淬火技术189

6.3.1 感应淬火方法的分类189

6.3.2 感应加热齿轮常用钢铁材料与用途189

6.3.3 感应加热设备的选择190

6.3.4 齿轮的感应淬火工艺190

6.3.5 齿轮的高频感应淬火技术206

6.3.6 齿轮的中频感应淬火技术209

6.3.7 齿轮的埋液感应淬火技术214

6.3.8 齿轮超高频脉冲和大功率脉冲感应淬火工艺217

6.3.9 国内外大模数齿轮感应淬火设备与工艺218

6.3.10 齿轮感应淬火的屏蔽技术218

6.3.11 齿轮的高、中频感应器及喷水器219

6.3.12 感应淬火机床的基本参数的选取228

6.3.13 主动齿轮尾部螺纹的感应软化处理技术229

6.3.14 齿轮感应淬火技术应用实例230

6.3.15 齿条的高频感应电阻加热表面淬火技术231

第7章 先进的齿轮热处理技术233

7.1 齿轮的激光热处理技术233

7.1.1 激光淬火及其特点和应用233

7.1.2 齿轮激光淬火技术应用实例239

7.2 齿轮的稀土化学热处理技术239

7.2.1 生产现场化学热处理用稀土催渗剂的配制240

7.2.2 稀土渗碳（碳氮共渗）工艺241

7.2.3 齿轮的稀土渗碳（碳氮共渗）技术应用实例242

7.2.4 稀土气体渗氮技术243

7.2.5 齿轮的BH催渗技术245

7.3 先进的齿轮感应热处理技术246

7.3.1 齿轮双频感应淬火技术246

7.3.2 齿轮的同时双频感应淬火技术（SDF法）248

7.3.3 单频整体冲击加热淬火技术249

7.3.4 低淬透性钢齿轮的感应淬火技术250

7.3.5 齿轮渗碳后感应淬火、感应渗碳及渗氮技术252

7.3.6 先进的齿轮感应热处理技术应用实例253

7.3.7 新的模压式感应淬火技术254

7.3.8 国外先进齿轮感应热处理技术与应用256

7.4 齿轮的真空热处理技术257

7.4.1 齿轮的真空淬火技术257

7.4.2 齿轮的真空渗碳技术259

7.4.3 齿轮真空渗碳技术应用实例263

7.4.4 齿轮的离子渗碳技术264

7.4.5 齿轮的真空热处理实例266

7.4.6 齿轮的低压真空渗碳与高压气体淬火技术267

7.4.7 齿轮的离子渗氮技术269

7.4.8 齿轮离子渗氮技术应用实例276

7.4.9 活性屏离子渗氮技术277

7.4.10 齿轮的低真空变压快速化学热处理技术279

7.5 齿轮的真空及超声波清洗技术280

7.6 齿轮的先进计算机模拟与智能控制和精密热处理技术281

7.7 齿轮的其他先进热处理技术285

7.7.1 一种全新的HybridCarb渗碳方法285

7.7.2 齿轮的微波热处理技术286

第8章 齿轮热处理质量控制与检验289

8.1 齿轮热处理质量控制要求289

8.2 齿轮的材料热处理质量控制与疲劳强度等级289

8.2.1 齿轮用钢冶金质量的检验项目及技术要求289

8.2.2 齿轮材料热处理质量等级的选择290

8.2.3 齿轮的材料热处理质量控制和疲劳强度290

8.3 齿轮的一般热处理检验301

8.3.1 齿轮脱碳、过热的检验301

8.3.2 齿轮锻件的主要检验项目及内容302

8.4 齿轮退火与正火的质量检验302

8.5 齿轮整体淬火与回火的质量检验303

8.6 齿轮调质处理的质量检验304

8.7 齿轮渗碳热处理的质量检验307

8.8 齿轮碳氮共渗的质量检验312

8.9 齿轮气体渗氮、离子渗氮及氮碳共渗的质量检验313

8.10 齿轮感应淬火的质量检验318

8.11 齿轮火焰淬火的质量检验323

8.12 齿轮热处理畸变与裂纹的检测324

8.12.1 齿轮热处理畸变的检测324

8.12.2 齿轮热处理裂纹的检测324

8.13 齿轮的台架疲劳寿命试验326

8.13.1 汽车弧齿锥齿轮技术要求及其疲劳寿命试验要求326

8.13.2 载货汽车驱动桥总成试验机及其技术参数、特点327

8.13.3 13t载货汽车单级减速器驱动桥总成疲劳试验328

8.13.4 齿轮弯曲疲劳试验328

8.13.5 齿轮接触疲劳性能试验的实例328

8.14 齿轮硬度检验329

8.14.1 经不同工艺热处理后的零件表面硬度测试方法及选用原则329

8.14.2 常用硬度测试方法的适用范围329

8.14.3 不同硬化层深度和硬度测量方法选用原则330

8.14.4 硬度符号与表示及举例说明330

第9章 齿轮热处理常见缺陷与对策332

9.1 齿轮热处理加热、冷却与力学性能缺陷与对策332

9.1.1 齿轮热处理加热缺陷与对策332

9.1.2 齿轮热处理冷却缺陷与对策336

9.1.3 齿轮热处理力学性能缺陷与对策337

9.1.4 防止齿轮热处理加热、冷却缺陷的实例339

9.2 齿轮的整体热处理缺陷与对策339

9.2.1 齿轮的退火、正火缺陷与对策339

9.2.2 齿轮的整体淬火、回火缺陷与对策342

9.2.3 中碳钢和中碳合金钢齿轮整体淬火、回火硬度缺陷与对策344

9.2.4 中碳钢和中碳合金钢齿轮淬火、回火金相组织缺陷与对策346

9.2.5 中碳钢和中碳合金钢齿轮淬硬层缺陷与对策348

9.2.6 中碳钢和中碳合金钢齿轮淬火、回火其他缺陷与对策348

9.2.7 中碳钢和中碳合金钢齿轮淬火畸变与对策348

9.2.8 中碳钢和中碳合金钢齿轮淬火裂纹与对策349

9.3 齿轮调质处理缺陷与对策350

9.3.1 齿轮调质处理常见缺陷与对策350

9.3.2 防止齿轮调质处理缺陷的实例352

9.4 齿轮的化学热处理缺陷与对策353

9.4.1 齿轮的渗碳（碳氮共渗）热处理缺陷与对策353

9.4.2 齿轮的渗氮（氮碳共渗）热处理缺陷与对策376

9.4.3 齿轮的离子渗氮缺陷与对策385

9.4.4 齿轮的气体氮碳共渗缺陷与对策388

9.5 齿轮的感应热处理缺陷与对策391

9.5.1 齿轮的感应淬火硬度缺陷与对策391

9.5.2 感应淬火齿轮表面硬度过高或过低原因与对策394

9.5.3 齿轮的感应淬火表面硬度不均原因与对策395

9.5.4 齿轮的感应淬火显微组织缺陷与对策396

9.5.5 齿轮的感应淬火硬化层缺陷与对策396

9.5.6 感应淬火齿轮其他热处理缺陷与对策398

9.5.7 齿轮感应热处理缺陷对策的实例400

第10章 齿轮的热处理畸变、裂纹与控制技术402

10.1 影响齿轮热处理畸变的因素402

10.2 齿轮的整体热处理畸变控制技术404

10.2.1 轴类齿轮的热处理畸变控制技术404

10.2.2 环、套类齿轮的热处理畸变控制技术406

10.3 齿轮的化学热处理畸变与控制技术407

10.3.1 齿轮的渗碳（碳氮共渗）热处理畸变与控制技术407

10.3.2 齿轮的渗氮（氮碳共渗）热处理畸变与控制技术433

10.4 齿轮的感应热处理畸变与控制技术437

10.4.1 减小与控制齿轮感应淬火畸变的措施437

10.4.2 齿轮的高频感应淬火畸变与控制技术442

10.4.3 齿轮的中频感应淬火畸变与控制技术448

10.5 减小与控制齿轮热处理畸变的方法与措施450

10.5.1 合理选材和正确设计451

10.5.2 优化锻造455

10.5.3 采用预备热处理456

10.5.4 消除机械加工残余应力458

10.5.5 冷、热加工配合459

10.5.6 合理选择装炉及支撑方式463

10.5.7 减小热应力464

10.5.8 合理选择淬火冷却介质及淬火方式468

10.5.9 改进热处理工艺与齿轮材料471

10.5.10 采用淬火压床淬火474

10.5.11 采用镶嵌补偿法478

10.5.12 采用先进的热处理工艺与装备479

10.6 齿轮热处理畸变的校正技术482

10.6.1 齿轮热处理畸变的校正方法482

10.6.2 轴类齿轮热处理畸变的矫直技术483

10.6.3 环、套类齿轮热处理畸变的校正技术485

10.6.4 齿轮热处理畸变的校正技术应用实例489

10.6.5 齿轮齿形畸变的校正技术492

10.7 齿轮的热处理裂纹与对策494

10.7.1 热处理裂纹的分类、类型与特征494

10.7.2 淬火裂纹的特点及其与非淬火裂纹的区别496

10.7.3 形成齿轮淬火裂纹的影响因素497

10.7.4 防止齿轮形成裂纹的方法与措施498

10.7.5 防止齿轮形成裂纹的实例501

10.7.6 防止齿轮淬火裂纹的其他方法502

10.7.7 调质齿轮淬火裂纹形成原因与对策503

10.7.8 防止调质齿轮淬火裂纹的实例504

10.7.9 齿轮的感应淬火裂纹与对策505

10.7.10 齿轮的化学热处理裂纹与对策514

10.7.11 齿轮的喷丸（抛丸）处理裂纹形成原因与对策519

10.7.12 齿轮的磨削裂纹与对策520

第11章 齿轮的失效分析与对策525

11.1 齿轮的服役条件与失效形式525

11.1.1 齿轮的服役条件525

11.1.2 齿轮的失效形式525

11.2 齿轮的接触及弯曲疲劳失效原因、形式及其影响因素527

11.3 齿面的失效与对策527

11.3.1 齿面磨损与对策528

11.3.2 齿面塑性变形与对策529

11.3.3 齿面胶合与对策529

11.3.4 齿面点蚀与对策530

11.3.5 齿轮硬化层剥落与对策531

11.4 齿轮断裂与对策532

11.5 齿轮的其他失效与对策533

11.5.1 齿轮轮齿崩齿与对策533

11.5.2 齿轮轮齿的末端损坏与对策533

11.6 齿轮轮齿常见失效模式的特征、原因及对策534

11.7 防止齿轮早期失效的实例536

11.8 中重型载货汽车弧齿锥齿轮失效与对策538

11.8.1 因主、从动弧齿锥齿轮制造问题造成失效的原因与对策538

11.8.2 因主、从动弧齿锥齿轮装配及使用问题造成失效的原因与对策540

第12章 提高齿轮性能与寿命的途径544

12.1 齿轮的强度设计544

12.2 齿轮延寿与提高性能的途径545

12.2.1 高精度长寿命渗碳齿轮对钢材的要求545

12.2.2 采用新型钢材提高重型载货汽车驱动桥弧齿锥齿轮性能与寿命546

12.2.3 提高载货汽车变速器齿轮性能与寿命的途径547

12.2.4 提高重型载货汽车驱动桥弧齿锥齿轮性能与疲劳寿命的途径549

12.2.5 通过增加渗层深度或提高心部强度方法提高齿轮渗层接触疲劳剥落抗力550

12.2.6 采用稀土渗碳技术提高齿轮性能与使用寿命551

12.2.7 选用合适的低温化学热处理工艺提高齿轮的疲劳强度551

12.2.8 采用喷丸强化技术提高渗碳齿轮疲劳强度552

12.2.9 齿轮的其他延寿热处理技术554

12.2.10 感应淬火齿轮使用寿命低的原因与对策556

第13章 典型齿轮热处理及其实例558

13.1 机床齿轮热处理及其实例558

13.1.1 机床齿轮的热处理558

13.1.2 机床齿轮的热处理典型实例559

13.2 车辆齿轮热处理及其实例560

13.2.1 车辆齿轮的热处理560

13.2.2 车辆齿轮的热处理典型实例561

13.3 能源装备齿轮热处理及其实例563

13.3.1 风电齿轮热处理及其实例563

13.3.2 火电及其他发电装备齿轮热处理及其实例565

13.4 航空齿轮热处理及其实例566

13.4.1 航空齿轮的热处理566

13.4.2 航空齿轮的热处理典型实例567

13.5 轨道交通装备齿轮热处理及其实例568

13.5.1 轨道交通装备齿轮的热处理568

13.5.2 轨道交通装备齿轮的热处理典型实例568

13.6 冶金、矿山、石油化工及建材设备齿轮热处理及其实例569

13.6.1 冶金、矿山、石油化工及建材设备齿轮的热处理569

13.6.2 冶金、矿山、石油化工及建材设备齿轮的热处理典型实例569

13.7 船舶与海洋工程装备齿轮热处理及其实例573

13.7.1 船舶与海洋工程装备齿轮的热处理573

13.7.2 船舶与海洋工程装备齿轮的热处理典型实例573

13.8 液压齿轮泵齿轮热处理及其实例574

13.8.1 液压齿轮泵齿轮的热处理574

13.8.2 液压齿轮泵齿轮的热处理典型实例574

附录576

附录A 齿轮用钢热处理工艺参数576

附录B 齿轮渗碳钢末端淬透性（CGMA001-1:2012）583

附录C 国内外常用结构钢对照表584

附录D 齿轮热处理相关标准目录586

参考文献590