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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