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【摘 要】：作为齿轮锻件的热处理，一直以来都是采用普通正火或者锻造余热正火，这对于农机齿轮或者精度要求不高的齿轮，基本可以满足要求。随着齿轮精度的要求不断提高，加之国产钢材的化学成分波动大，受冷却时的堆放形式、环境温度及空气流动等因素的影响，正火后的锻件硬度不均匀、偏差大，机加工切削难度大，质量不稳定。另外，普通正火后少量产品还会出现严重的混晶、带状组织及非平衡的魏氏体组织等，这对于齿轮最终渗碳淬火的硬度、变形等影响很大。为此，我国在上世纪90年代后期一些大专院校、科研机构及企业开始对等温正火工艺和设备进行研究、探讨，并在生产中特别是汽车齿轮生产行业广泛应用。
【关键词】：等温正火；工艺；分类
中图分类号：S220.6
1.等温正火的分类
目前钢件的正火主要分为普通正火和等温正火。等温正火可分为正常等温正火和锻造余热等温正火。对于锻造余热等温正火，国内主要理解为图1（d）所示工艺，而国外则包括图1中（c）、（d）所示工艺。图1为各种正火工艺曲线的示意图。
1.1普通正火
正火 将钢件加热到临界点（Ac3或Acm）以上30～50℃或更高温度奥氏体化并保温使之均匀化后在空气（静止或鼓风流动或喷雾）中冷却，以获得细密珠光体组织的过程。正火的目的是为了获得细密的珠光体组织和均匀分布的碳化物，这种组织既可加速淬火加热时的奥氏体化，又有提高淬透性的作用，所以常用正火做为淬火前的预处理。
普通正火工艺（见工艺曲线a）低碳钢正火温度：Ac3+100～150℃；中碳钢正火温度：Ac3+50～100℃；高碳钢正火温度：Ac3+30～50℃。正火是将工件加热到适当温度（Ac3或Acm 以上 30～50℃），保温后在空气中冷却的金属热处理工艺。正火主要用于钢铁工件。一般钢铁正火与退火相似，但冷却速度稍大，组织较细。
1.2等温正火
等温正火是将工件加热到钢的Ac3或Ac3+30～50℃，保温适当时间后，快速冷却到珠光体转变区域某一合适温度，然后在此温度下保温，使不同零件和同一零件的不同部位温度均匀化，并在該温度下均匀地完成铁素体+珠光体转变，然后在空气中冷却或风冷的正火工艺。
等温正火工艺的采用，实现了变速器齿轮、轴类零件齿坯质量的有效控制，从而改善了切削加工性和热处理变形稳定性。等温正火工艺制定的关键是依据奥氏体等温转变曲线，合理控制中间冷却阶段快冷、缓冷速度与时间和等温处理的温度与时间。 等温正火较普通正火能够获得均匀一致需要的显微组织和硬度。预处理采用等温处理的零件，能够可靠地获得良好切削加工性能和稳定的淬火变形规律。
目前，锻件的等温正火包括以下几种工艺：①如图1工艺曲线（b）所示，齿轮锻件或非锻件齿轮材料从常温状态下加热到适当温度（Ac3或Acm 以上 30～50℃），保温后快速冷却至等温温度保温适当时间，待工件均匀地完成铁素体+珠光体转变后，在空气中冷却或风冷的正火工艺。②如图1工艺曲线（c）所示，锻造后终锻温度仍然高于Ac3或Acm 以上 30～50℃，只需将产品在奥氏体化温度下保温适当时间，然后快速冷却至等温温度，以下与工艺曲线（b）相同。③如图1工艺曲线（d）所示，锻造后终锻温度过低，就必须从终锻温度加热到适当温度（Ac3或Acm 以上 30～50℃），然后保温使锻件充分奥氏体化，以下与工艺曲线（b）相同。
2.结论
综上所述，目前齿轮锻件的预先热处理就以上4种，普通正火虽然简单、经济、设备要求宽泛，但只能满足齿轮精度要求不高的产品。等温正火可广泛满足齿轮类产品的预先热处理，特别是汽车变速箱齿轮、齿轮轴精度要求较高，齿轮的淬透性、机械性能、内部组织等要求严格，所以在汽车行业普遍采用。曲线（b）为标准的等温正火。曲线（c）为锻造余热等温正火，其优点是可节约时间、降低成本。但对于锻造设备的要求，工艺的制定等方面要求严格 ，即使这样锻造和等温正火也不能完全符合节拍，所以还必须将不符合条件（终锻温度过低）的锻件挑出来，进行等温正火。曲线（d）就克服了曲线（c）的缺点。总之，经过我们对三种等温正火的研究和比较，三种等温正火方式不论从硬度、金相组织、淬透性、机械性能等方面都能满足要求，至于各生产厂家采取哪种工艺，还需认真分析，根据自身生产条件确定。
【参考文献】：
【1】王笑天，金属材料学，北京：机械工业出版社
【2】马森林等，齿轮锻坯等温正火预处理工艺探讨，金属热处理
【关键词】：等温正火；工艺；分类
中图分类号：S220.6
1.等温正火的分类
目前钢件的正火主要分为普通正火和等温正火。等温正火可分为正常等温正火和锻造余热等温正火。对于锻造余热等温正火，国内主要理解为图1（d）所示工艺，而国外则包括图1中（c）、（d）所示工艺。图1为各种正火工艺曲线的示意图。
1.1普通正火
正火 将钢件加热到临界点（Ac3或Acm）以上30～50℃或更高温度奥氏体化并保温使之均匀化后在空气（静止或鼓风流动或喷雾）中冷却，以获得细密珠光体组织的过程。正火的目的是为了获得细密的珠光体组织和均匀分布的碳化物，这种组织既可加速淬火加热时的奥氏体化，又有提高淬透性的作用，所以常用正火做为淬火前的预处理。
普通正火工艺（见工艺曲线a）低碳钢正火温度：Ac3+100～150℃；中碳钢正火温度：Ac3+50～100℃；高碳钢正火温度：Ac3+30～50℃。正火是将工件加热到适当温度（Ac3或Acm 以上 30～50℃），保温后在空气中冷却的金属热处理工艺。正火主要用于钢铁工件。一般钢铁正火与退火相似，但冷却速度稍大，组织较细。
1.2等温正火
等温正火是将工件加热到钢的Ac3或Ac3+30～50℃，保温适当时间后，快速冷却到珠光体转变区域某一合适温度，然后在此温度下保温，使不同零件和同一零件的不同部位温度均匀化，并在該温度下均匀地完成铁素体+珠光体转变，然后在空气中冷却或风冷的正火工艺。
等温正火工艺的采用，实现了变速器齿轮、轴类零件齿坯质量的有效控制，从而改善了切削加工性和热处理变形稳定性。等温正火工艺制定的关键是依据奥氏体等温转变曲线，合理控制中间冷却阶段快冷、缓冷速度与时间和等温处理的温度与时间。 等温正火较普通正火能够获得均匀一致需要的显微组织和硬度。预处理采用等温处理的零件，能够可靠地获得良好切削加工性能和稳定的淬火变形规律。
目前，锻件的等温正火包括以下几种工艺：①如图1工艺曲线（b）所示，齿轮锻件或非锻件齿轮材料从常温状态下加热到适当温度（Ac3或Acm 以上 30～50℃），保温后快速冷却至等温温度保温适当时间，待工件均匀地完成铁素体+珠光体转变后，在空气中冷却或风冷的正火工艺。②如图1工艺曲线（c）所示，锻造后终锻温度仍然高于Ac3或Acm 以上 30～50℃，只需将产品在奥氏体化温度下保温适当时间，然后快速冷却至等温温度，以下与工艺曲线（b）相同。③如图1工艺曲线（d）所示，锻造后终锻温度过低，就必须从终锻温度加热到适当温度（Ac3或Acm 以上 30～50℃），然后保温使锻件充分奥氏体化，以下与工艺曲线（b）相同。
2.结论
综上所述，目前齿轮锻件的预先热处理就以上4种，普通正火虽然简单、经济、设备要求宽泛，但只能满足齿轮精度要求不高的产品。等温正火可广泛满足齿轮类产品的预先热处理，特别是汽车变速箱齿轮、齿轮轴精度要求较高，齿轮的淬透性、机械性能、内部组织等要求严格，所以在汽车行业普遍采用。曲线（b）为标准的等温正火。曲线（c）为锻造余热等温正火，其优点是可节约时间、降低成本。但对于锻造设备的要求，工艺的制定等方面要求严格 ，即使这样锻造和等温正火也不能完全符合节拍，所以还必须将不符合条件（终锻温度过低）的锻件挑出来，进行等温正火。曲线（d）就克服了曲线（c）的缺点。总之，经过我们对三种等温正火的研究和比较，三种等温正火方式不论从硬度、金相组织、淬透性、机械性能等方面都能满足要求，至于各生产厂家采取哪种工艺，还需认真分析，根据自身生产条件确定。
【参考文献】：
【1】王笑天，金属材料学，北京：机械工业出版社
【2】马森林等，齿轮锻坯等温正火预处理工艺探讨，金属热处理