汽車、拖拉機(jī)齒輪大多采用滲碳或碳氮共滲淬火的表面熱處理，以提高齒輪的耐磨、抗疲勞強(qiáng)度等性能。國(guó)內(nèi)汽車、拖拉機(jī)齒輪制造行業(yè)對(duì)此類齒輪的檢驗(yàn)，過去一直采用金相法測(cè)量滲層深度。隨著與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的接軌，我國(guó)新制訂的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ZBT04001-88及QCn29018-91中明確規(guī)定應(yīng)采用顯微硬度法測(cè)量滲層的有效硬化層深度。勿用置疑有效硬化層深度更能代表齒輪滲碳(碳氮共滲)淬火處理后的綜合機(jī)械性能，但國(guó)內(nèi)大多數(shù)齒輪生產(chǎn)廠家由于老標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用的時(shí)間較長(zhǎng)，已形成了習(xí)慣，對(duì)新的標(biāo)準(zhǔn)還不完全適應(yīng)；另有少數(shù)工廠不具備檢測(cè)有效硬化層深度的條件。在生產(chǎn)過程中的爐前試塊檢驗(yàn)，用金相法測(cè)量滲層深度與有效硬化層深度有明顯的差異，用有效硬化層測(cè)量深度對(duì)試樣的要求高，且檢驗(yàn)周期長(zhǎng)，不適合爐前快速檢驗(yàn)，那么我們是否可找出一種既簡(jiǎn)便、又與有效硬化層深度有對(duì)應(yīng)關(guān)系的金相測(cè)量方法呢?

有效硬化層深度的定義是從零件表面到維氏硬度值為550HV處的垂直距離。從定義中我們知道，有效硬化層深度取決于滲層中的硬度分布，而硬度分布是與滲層中各處的含碳量密切相關(guān)的。我們從齒輪滲碳(碳氮共滲)熱處理工藝特點(diǎn)考慮，在正常淬火的條件下滲層淬火組織應(yīng)為馬氏體，滲層中各處的硬度取決于原材料的淬透性和碳濃度分布。當(dāng)材料一定時(shí)，對(duì)應(yīng)于550HV處的含碳量也應(yīng)該是一定的。

滲碳(碳氮共滲)齒輪常用用材料為20CrMo或20CrMnTi，經(jīng)滲碳(碳氮共滲)之后，對(duì)應(yīng)于550HV處的碳濃度約為0.35%～0.40%，從理論上講，相對(duì)應(yīng)的平衡組織中鐵素體與珠光體的比例是一定的，鐵素體大約占50%～56%，在金相檢驗(yàn)中，50%鐵素體比較容易區(qū)分，故我們?cè)囉媒鹣喾?，測(cè)量50%～56%鐵素體處至表面的距離定為有效硬化層深度。在滲碳(碳氮共滲)工藝控制中，出爐前的試塊滲層深度略高于技術(shù)要求的下限，這樣能確保成品的滲層深度，實(shí)踐證明，這種方法是可行的。

在試行前，我們做了大量實(shí)驗(yàn)，選取滲層深度在0.5～1.2mm之間的各種不同類型的隨爐試塊或齒輪解剖試樣，先采用顯微硬度法測(cè)量有效硬化層深度。同一試塊退火后，再用金相法測(cè)量滲層深度及50%鐵素體處滲層深度。而原金相法測(cè)得的滲層深度與有效硬化層深度差距較大，特別是對(duì)低碳勢(shì)滲碳(碳氮共滲)齒輪，由于表層碳濃度在0.7%～0.8%，若按原金相法測(cè)量會(huì)出現(xiàn)無表面層或表面層小于總滲層50%的現(xiàn)象，應(yīng)判為不合格。而采用新標(biāo)準(zhǔn)后，由于表面硬度及有效硬化層深度都符合技術(shù)要求，并且硬化層分布相當(dāng)平緩，金相組織中殘余奧氏體量少，應(yīng)判為合格品。采用金相法測(cè)量50%鐵素體處的滲層深度也可得出同樣檢驗(yàn)結(jié)果，修正了按原標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)中容易造成的對(duì)滲層要求的誤判現(xiàn)象。同時(shí)由于該方法操作簡(jiǎn)便，試樣制取等同于原標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，廣大檢驗(yàn)人員容易適應(yīng)，檢驗(yàn)周期只要5～10分鐘，適應(yīng)了爐前工藝調(diào)整的需要，即使是隨爐試樣或成品解剖試塊的檢測(cè)，因它與顯微硬度法的誤差小，對(duì)那些不具備有效硬化層深度檢測(cè)手段的工廠來講也是一種行之有效的簡(jiǎn)便替代方法。

此方法操作簡(jiǎn)便，分析周期短，適用于爐前檢驗(yàn)，不具備用顯微硬度法檢測(cè)有效硬化層深度的工廠也可用于隨爐試樣或解剖齒輪實(shí)樣的檢驗(yàn)。

采用此方法的前提條件是齒輪與試塊的熱處理?xiàng)l件必須一致，并且淬火試樣滲層中不應(yīng)出現(xiàn)非馬氏體組織，在其余檢驗(yàn)項(xiàng)目合格的基礎(chǔ)上進(jìn)行。如淬火冷卻不當(dāng)，那么此方法與有效硬化層深度無對(duì)應(yīng)關(guān)系。

滲碳(碳氮共滲)齒輪所用原材料改變時(shí)，對(duì)應(yīng)于550HV硬度的含碳量也會(huì)有所改變，因此采用此方法時(shí)應(yīng)注意原材料淬透性的影響。

目前青島豐東熱處理在青島設(shè)有三個(gè)廠區(qū)，總建筑面積2萬余平米，擁有各類熱處理生產(chǎn)設(shè)備60余臺(tái)套，年熱處理量2萬余噸，可為客戶提供化學(xué)熱處理(滲碳、滲氮、碳氮共滲)、真空熱處理、等離子熱處理(離子滲氮)、常規(guī)熱處理(含深冷處理)等四大領(lǐng)域的熱處理加工服務(wù)。