齒鏈輪轂是各種工程機械后橋箱內(nèi)的廣泛應用的最終傳動部件。齒鏈輪轂在工作時不僅要承受較大的傳遞轉矩和力，并且其工作環(huán)境一般都比較惡劣。因此這就需要齒鏈輪轂具有非常良好的性能，齒鏈輪轂的淬火熱處理是保證其質(zhì)量的關鍵所在。
齒鏈輪轂廣泛應用于各種農(nóng)用、工程機械的后橋箱內(nèi)，位于動力傳遞的最終傳動部位。常規(guī)傳動為發(fā)動機傳出動力經(jīng)過液力變矩器傳到制動總成，然后經(jīng)過一級、二級齒輪減速傳遞到齒輪轂上，齒輪轂通過花鍵與鏈輪轂配合，將動力傳遞給鏈輪轂。最終鏈輪轂將動力傳遞到鏈輪上帶動履帶板行走。像推土機一樣的工程機械其作業(yè)環(huán)境較為復雜，行走于山石、沙漠、沼澤等惡劣環(huán)境中，在作業(yè)過程中齒鏈輪轂要傳遞較大的轉矩動力。不僅齒鏈輪轂整體需要較高的綜合力學性能，同時花鍵部要具有較高的耐磨性能，因此齒鏈輪轂的熱處理質(zhì)量直接影響到終傳動核心產(chǎn)品的質(zhì)量。
1.齒鏈輪轂淬火裂紋
1.1.齒鏈輪轂裂紋
通過研究發(fā)現(xiàn)齒鏈輪轂裂紋的產(chǎn)生主要與產(chǎn)品的設計結構、材料的合金成分、熱處理工藝溫度、淬火方式及淬火冷卻介質(zhì)類型等方面有著直接的關系。選用2H鋼，熱處理工藝為840℃保溫2h水淬，采用高溫回火后發(fā)現(xiàn)批量性裂紋，該裂紋型態(tài)為沿連接盤縱向劈裂式開裂，且裂紋延伸較長。齒鏈輪轂各種調(diào)質(zhì)裂紋
1.2.齒鏈輪轂裂紋分析
齒鏈輪轂產(chǎn)生裂紋的原因包括材料成分、工件產(chǎn)品設計結構、加熱爐內(nèi)溫度不均勻、淬火冷卻介質(zhì)選擇不當、合金元素超標的影響、鑄造缺陷等。
材料成分及合金元素的含量是造成淬火裂紋的重要因素之一，含碳量（質(zhì)量分數(shù)）在0.45%～0.55%之間，Ac3線會出現(xiàn)一個陡降的低谷。2H鋼碳含量（質(zhì)量分數(shù)）在0.40%～0.47%之間，若含碳量在下限0.40%～0.45%之間，宜采用工藝上限溫度淬火。若含碳量在上限處于Ac3線的陡降低谷區(qū)間，若采用加熱上限易造成淬火裂紋，該種情況宜采用工藝下限溫度淬火。當然采用日本2H鋼含碳量處在Ac3低谷區(qū)間的情況相對較少，但在生產(chǎn)上是造成淬火裂紋的原因之一，不容忽視。
目前調(diào)質(zhì)淬火加熱爐多數(shù)采用箱式電阻爐和臺車爐，由于密封性相對較差，在加熱過程中爐門口溫度相對爐膛內(nèi)部有一定的差別，超過±15℃以上就會對爐內(nèi)工件有影響。由于靠近爐門口的工件溫度相對其他工件溫度較低，在出爐淬火過程中造成應力不均，極易造成淬火裂紋。
不同材質(zhì)的DI值不同，淬火過程中溫度和淬火冷卻介質(zhì)的合理選擇至關重要。即使同種材料，其合金成分不同，加熱溫度和淬火冷卻介質(zhì)也應慎重選擇。根據(jù)服役條件要求輪轂采用2H鋼材的DI值在50～70m m，溫度采用工藝下限，采用水淬，如果溫度過高可造成晶粒粗大，淬火應力較大，造成淬火裂紋。
合金元素的超標問題也是引起齒鏈輪轂裂紋的一大主因。近年來，由于B超標引起的批量裂紋時有發(fā)生，屬于微量元素的B就可成倍地增加鋼的淬透性，同時B還有促使晶粒長大的傾向。B超標的原料主要來源于像鏈軌節(jié)之類含B量較高的下腳料。某鏈輪轂采用820℃，保溫105m i n，水淬攪拌，高溫回火，由于材料中含超量的B元素（經(jīng)化驗B含量在超過要求上限）導致裂紋。后經(jīng)調(diào)整工藝采用870℃，保溫2h，攪拌油冷，壓力為0.22M P a×2，高溫回火后，同樣出現(xiàn)裂紋。經(jīng)檢測，在距表面22m m（心部）為馬氏體+少量鐵素體組織，硬度58.5HRC，顯然心部已淬透。
齒鏈輪轂在進行調(diào)質(zhì)淬火前的原始組織對淬火裂紋有很大的影響。調(diào)質(zhì)淬火前如果沒有正確的預備熱處理工序或遺漏，很易造成淬火裂紋。工程結構鋼在鑄造冷卻后往往有晶粒粗大、偏析、成分不均勻等不利因素的存在，如果未進行預備熱處理，淬火后將得到晶粒粗大的馬氏體，造成脆性增加。成分的不均勻性將導致淬火應力的不均勻，大大增加了淬火裂紋的傾向。鑄造過程中由于型砂原因或操作不當容易造成砂眼；由于排氣不暢，水分過多等因素容易造成氣孔的形成。另外，還有疏松、偏析、裂痕等缺陷都是引發(fā)淬火裂紋產(chǎn)生的直接根源。
2.齒鏈輪轂淬火裂紋的預防
采用亞溫淬火 例如對于由2H材質(zhì)鑄造的齒鏈輪轂，在調(diào)質(zhì)淬火時采用亞溫淬火工藝，采取工藝下限溫度保溫時間應據(jù)齒鏈輪轂的型號尺寸確定，淬火水溫控制在25～40℃進行淬火?；鼗饡r應避免二次硬化現(xiàn)象。該溫度恰好處于Ac3附近，可保留部分未溶鐵素體，同時亞溫淬火可細化奧氏體晶粒。冷卻后得到馬氏體晶粒度也較細小，從而減少內(nèi)應力，可有效防止裂紋的產(chǎn)生。
淬火時采用預冷淬火，或采取保護措施對結構設計復雜，存在凹槽、工藝孔、壁厚設計在危險尺寸范圍內(nèi)的齒鏈輪轂，出爐淬火時采用預冷淬火，可防止淬火裂紋的發(fā)生，預冷時靠肉眼觀測到復雜結構處或工件表面處于暗紅狀態(tài)（此時溫度約在Ac3線）時可浸水淬火。必要時可減少攪拌水泵，降低淬火的冷卻能力。另外，在凹槽、工藝孔處采用耐火泥、膠泥等封堵，也可減少淬火裂紋的產(chǎn)生。
設計時避免復雜結構危險尺寸的設計 避免在2H鋼的最大淬火臨界直徑D0之間設計工件；對于一些工藝油孔可在鑄造后再機加工出來；應力集中的部位應增大圓角。（5）調(diào)質(zhì)前確保工件已進行預備熱處理 鑄件預備熱處理尤為重要，澆注后材料的組織往往存在晶粒粗大、偏析等成分不均現(xiàn)象，淬火過程中極易造成裂紋。

本文主要針對材質(zhì)為2H鋼的鏈輪轂的淬火裂紋、產(chǎn)生原因、預防三方面展開了論述，對于齒鏈輪轂裂紋在設計時應合理的設計其結構，盡量避免復雜結構的出現(xiàn)；還需要減少結構突變或采取圓滑過渡。2H鋼材料中最易超標的合金元素為B，控制B元素的含量可有效防止齒鏈輪轂裂紋的產(chǎn)生。對易裂的齒鏈輪轂可采取預冷淬火，或減少攪拌水泵的開起數(shù)量。采用略低于Ac3的亞溫淬火工藝，可有效防止裂紋產(chǎn)生。