桥式起重机硬齿面齿轮的淬火工艺需围绕提升齿面硬度、耐磨性及心部韧性展开，结合材料特性与工况需求优化工艺参数，确保齿轮在重载、冲击环境下的可靠性。以下从工艺选择、参数控制及质量保障三方面进行说明：
一、淬火工艺类型与材料匹配
根据齿轮模数与载荷特性选择淬火方法：
渗碳淬火：适用于模数≥8mm 的重载齿轮，采用 20CrMnTi 等低碳合金钢，经 900-950℃渗碳（渗层深度 2-6mm）后，于 820-860℃油冷淬火，再经 180-200℃低温回火，齿面硬度可达 HRC58-62，心部保持 HRC30-36 的韧性。例如，某 200 吨桥式起重机的低速级齿轮采用渗碳淬火后，齿面接触疲劳强度提升 40%，寿命延长 3 倍。
感应淬火：适合模数 3-8mm 的中载齿轮，通过 25-200kHz 高频电流加热，表面温度升至 860℃以下，喷水冷却后淬硬层深度 0.5-3mm，齿面硬度 HRC55-60，加热时间控制在 10-30 秒以避免过热。
二、工艺参数优化与变形控制
渗碳工艺
强渗阶段碳势控制在 1.0%-1.2%，扩散阶段降至 0.8%-0.9%，确保渗层碳浓度梯度平缓，减少淬火应力。
采用矩阵式工装分层装炉，每层间距≥50mm，配合 6 吨实心芯轴支撑，可将齿轮变形量从 4 级降至 2 级，平面度误差≤0.05mm。
淬火油温控制在 80-100℃，采用快速淬火油（如 THIF-512），通过蒸汽膜阶段极短的特性抑制开裂，同时保证表面光洁度 Ra≤3.2μm。
感应淬火
针对模数 4 齿轮，选用 80kHz 频率、30kW 功率加热 12 秒，淬硬层深度 2.0mm，齿面硬度 HRC60，接触疲劳寿命达 10⁶次循环以上。
采用仿形感应器与同步喷水冷却，确保齿根部位硬化层深度≥齿面的 50%，避免应力集中导致断齿。
三、质量控制与检测要点
硬度检测
使用笔式里氏硬度计（如 LS252DL）测量齿面硬度，需先打磨表面至粗糙度 Ra≤2μm，检测点均匀分布于齿顶、齿根及节圆，每齿检测 3 处，硬度波动≤2HRC。渗碳齿轮心部硬度通过金相试样检测，采用 HV-5 型维氏硬度计，载荷 1kg，心部硬度需符合 JB/T 6141.2 标准（HRC30-46）。
金相组织分析
渗碳层需控制残余奥氏体≤25%、碳化物级别 1-2 级，避免网状碳化物导致脆性开裂。例如，某齿轮因心部出现上贝氏体组织（非马氏体相），导致齿根断裂，后通过优化淬火油温与冷却速度消除该缺陷。
感应淬火齿轮需确保表层为隐针马氏体，次表层含 25% 以下残余奥氏体，心部为回火索氏体，避免过热引起的粗大晶粒。
变形矫正
对直径＞1.5m 的大型齿轮，淬火后采用热校直（温度≤400℃）与冷压矫正结合，配合激光测齿仪实时监测，最终齿形误差≤±10μm，满足 6 级精度要求。
典型应用：某 50 吨冶金桥式起重机的开式齿轮（模数 28mm），采用 20CrNi2Mo 钢渗碳淬火，渗层深度 4.5mm，齿面硬度 HRC58，经 75 次工艺优化后，变形量控制在 0.15mm 以内，服役 5 年无磨损超限问题，验证了工艺的可靠性。
