商用航空发动机齿轮零件的热处理工艺

　　齿轮是商用飞机发动机中重要的零件部分，它的主要作用就是改变发动机曲轴以及传动轴的速度比。由于齿面需要在载荷比较高的情况下工作，因此它的磨损速度是比较快的。通过科学的热处理工艺，可以很好的改善磨损快的问题。

　　在工作过程中，通过齿面接触进行动力的传递，两齿面处在相对运动的状态，不但存在滚动的情况，而且也存在滑动的情况，因此会产生较大压应力和摩擦力，商用飞机在飞行期间，可能会让齿端部受到较大冲击。

　　想要让齿轮具备较强的抗弯性能、接触疲劳强度以及耐磨性，则其内部应该要具备较强的强度和冲击韧性。

　　1、材料的选择

　　根据齿轮的工作特点，并结合其使用的要求，一般选择低合金渗碳钢作为主要原料。

　　这是因为该材料具备：一是材料中的合金元素比较多，从而可以在渗碳后具备足够的淬透性，让齿轮变形量变小，二是齿轮的韧性和强度都能够得到保障，确保齿轮可以满足实际工作的需求。

　　渗碳钢材料可以细分为很多种，其中比较常用的有20CrMnTi、20CrMnMo以及18Cr2Ni4WA。

　　根据齿轮的使用条件，大多数情况下使用的是20CrMnTi低合金渗碳钢，这种材料的淬透性和心部强度都比较好。

　　因为材料中碳的量比较低，因此可以让齿轮的心部具备足够强的韧性，而合金元素铬和锰能够有效提高淬透性，心部的低碳马氏体组织能够让钢材强度增强，铬元素有助于促进渗碳，并且提高渗碳的速度，锰元素还可以减弱渗碳材料表面碳含量高的情况。

　　2、热处理工艺

　　齿轮加工的工艺流程：下料、毛坯成型、预备热处理(正火)、切削加工、渗碳、最终热处理、喷丸(砂)、精加工。

　　热处理工艺所应该要达到的技术要求为：

　　齿面的硬度在58～62(HRC);

　　心部硬度范围为33～48(HRC);

　　变形量不能够超过0.25mm;

　　金相组织的表层为回火马氏体+细粒状碳化物(分布需要均匀)+残余奥氏体(少量)，金相组织的心部应该为低碳马氏体+少量铁素体。

　　具体的热处理工艺步骤：

　　毛坯的预备热处理：

　　在加工的时候20CrMnTi钢材料应该要具备较高的光洁度，切削性能要好，可以让插齿的切屑呈现出卷曲带状。

　　正火处理后，材料的硬度应该要控制在179～217(HB)之间，为了达到该硬度要求，正火工艺的温度需要控制在950～970℃。

　　透烧后通过吹风、喷雾、空气等方式进行冷却，如果硬度比较低，可以先进行水冷然后再进行空冷。

　　齿轮的渗碳：

　　需要考虑到渗碳的速度以及渗碳过程中可能存在的变形问题，通常来说，渗碳的温度需要控制在920～940℃之间，渗碳保温的时间可以根据渗碳层的深度来决定，实际的深度是渗碳层深度加上齿轮单边磨量的两倍，因此在加工的时候，渗碳的时间一定要计算准确。

　　热处理：

　　在经过热处理后，齿轮表面层的硬度和强度都会变高，而且心部的韧性也会比较良好，根据实际性能要求和材料特点，在渗碳后等到炉中的温度下降到850～860℃是，就可以对其进行淬火。

　　商用飞机发动机中包括很多个零件，齿轮是其中之一，在加工齿轮的时候热处理是很重要的步骤，一定要严格的按照工艺标准来加工处理。