本文將過比對國內外重載齒輪的滲碳淬火標準（包括AGMA、ISO6636和JB/T 6141等），結合作者從業經驗，對心部硬度、齒根與齒面有效硬化層深比例、殘留奧氏體等評級指標進行了適用性分析。

1.心部硬度要求

本文對比了AGMA、ISO6636和JB/T 6141的心部硬度要求，如表1所示。

表1 不同標準的心部硬度要求

注：AGMA分級為I、II和II；ISO6336分級為ML、MQ和ME。

由表1可知，AGMA和ISO6636心部硬度分級方式和對應的下限要求是一致的，根據材料和熱處理水平，分為三個級別，對應下限要求分別為21HRC、25HRC和30HRC。對國內的重載齒輪標準JB/T 6141.2，心部硬度要求為30～46HRC之間。相當于AGMA和ISO6636最高級別。

心部硬度的影響因素包括材料淬透性、輪齒的模數、截面尺寸和淬火參數等。而重載齒輪相當多一部分為大型零件，模數往往超過16～40，有效截面尺寸超過60mm，單件重量超過10t，在這種條件下，對于絕大部分深層滲碳鋼種，很難達到30HRC要求。在AGMA標準中，列舉了常用材料模數與心部硬度的對應關系。如對4320材料（對應與20CrNi2Mo），當模數超過8.5～12.5時，心部硬很難保證穩定達到27HRC以上。作者曾測試了20CrMnMo和20CrNi2Mo大型齒輪實物的心部硬度。該齒輪模數為28；截面尺寸為900mm，單重為9.5t，心部硬度測試結果在25HRC左右，相同規格型號的零件出廠后，服役壽命正常，沒有出現過早失效的情況。通過以上分析，對JB/T6141.2的心部要求提出以下觀點：

（1）參照AGMA和ISO6636，根據材料和熱處理水平分級提出心部要求（≥21HRC，≥25HRC，≥30HRC）。

（2）標準修訂者應充分調研咨詢國內外專業廠家，結合國內當前的熱處理水平。明確大型重載齒輪安全的、合理的心部要求。

2.齒根與齒面有效硬化層深比例要求

本文對比了AGMA和JB/T 6141的齒根與齒面有效硬化層深要求，如表2所示，可以看出，AGMA與JB/T6141-2提出的齒根與齒面有效硬化層深要求相差較大。

表2  兩種標準齒根/齒面有效硬化層深比例要求對比

作者曾經以三種材料、不同模數齒形試樣和零件實物為研究對象，統計分析了齒根/齒面有效齒根/齒面有效層深比例層深比例，結果如表3所示。可以看出，三種材料齒根/齒面層深比例統計結果接近，與表2中AGMA提出的指標要求較為符合，與JB/T6141-2所提出85%的要求相差較遠。作者消化過歐美一些齒輪設計單位的熱處理技術要求，齒根/齒面有效硬化層深比例層深比例下限要求也在0.5～0.67之間。

表3 三種材料齒根/齒面有效層深比例統計結果

因此，本文認為，JB/T 6141-2的齒根/齒面有效硬化層深比例要求（0.85）過高，應借鑒AGMA提出的（0.5～0.67）為合理。

3.殘留奧氏體的含量要求

本文對比了AGMA、ISO6636和JB/T 6141的殘留奧氏體要求，如表4所示，可以看出，三個標準提出的要求接近，為25%～30%；從滲碳淬火質量控制的角度，該指標較為合理。另外一方面，降低殘留奧氏體的含量作為有效預防磨削裂紋方法之一，成為許多專業文獻資料的主要觀點，作者曾參與深層滲碳淬火件磨削裂紋的分析與預防，從中發現，盡管隨爐試樣和零件實物的滲層殘余奧氏體的含量控制在3～4級（按JB/T6141.2），含量大致為30%，滿足了標準要求，但是仍然出現了磨削裂紋。如前所述，重載齒輪多為大件，與中小件相比，材料和加工成本相當高昂。為降低質量風險，避免報廢損失，從預防磨削裂紋的角度，建議對該指標要求提高至1～2級（≤15%）。

表4 不同標準的殘留奧氏體要求

注AGMA分級為I、II和II；ISO6336分級為ML、MQ和ME。

4.結語

通過比較分析，對重載齒輪滲碳淬火標準JB/T 6141.部分要求指標修改建議小結如下。

（1）根據材料和熱處理實際水平，分級提出心部要求（≥21HRC，≥25HRC，≥30HRC）。

（2）齒根/齒面有效硬化層深比例要求更改為：0.5～0.67。

（3）從預防磨削裂紋的角度，殘余奧氏體指標要求提高至1～2級（≤15%）。