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大型齿轮圈是焊接重载齿轮的外圆工作部分，由于缺少内部支撑，该齿轮圈在渗碳淬火热处理过程中会出现明显的尺寸和形状变化，而渗碳层的加工余量很小，给机械加工造成困难。巩义乾之元就生产现场中出现的热处理畸变及预防措施作必要的分析。
　大型齿轮圈结构和热处理技术要求
    齿轮圈结构及加工工序大型齿轮圈的齿顶外圆尺寸<2000～<2500mm，圈厚240mm.形状基本对称，质量达4～5t.其传动功率非常大，变速精确，动力传递有较大的冲击现象。
　　为防止齿轮齿根断裂、表面硬化层压碎和齿面剥落，对齿面进行510～515mm的深层渗碳，以提高其接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。
　　加工工序：①齿轮圈一般采用20CrMnMo或17CrNiMo6钢锭锻造（3镦3拔→冲孔→芯轴扩孔）→组织正常化（正火 回火）→粗加工→渗碳热处理。
　　②将齿轮圈与ZG3102570铸钢轮毂堆焊组合成大型重载齿轮→去应力退火→焊缝探伤→精加工。
　　 热处理特点（1）要求对齿轮圈进行长时间齿面高温深层渗碳，空冷后高温回火，然后淬火再回火。
　　（2）齿轮http://www.gyqycl.com圈热容量大，加热和冷却时间较长。淬火时表面淬硬层深能达到15～20mm（50马氏体和50非马氏体），中心部分未淬硬。热处理主要控制齿顶部尺寸和齿面的畸变，以保证齿的法线尺寸及啮合精度。
　　2大型齿轮圈的畸变特点及分析大型齿轮圈的畸变特点以20CrMnMo钢3个规格（原尺寸2375mm、2165mm和2040mm）的两个齿圈淬火前后的尺寸进行对照，每个齿圈以60°为分界线测量3个尺寸，由数据可以看出热处理畸变主要来源于渗碳工序的上小下大的锥形畸变，以及淬火回火工序的外圈长大和圈的椭圆畸变。
　　 大型齿轮圈的畸变分析及防止畸变的措施（1）锥度：自重加上长时间高温渗碳引起蠕变，导致齿轮圈渗碳后上小下大产生锥形畸变。
　　（2）膨胀度：在渗碳和空冷阶段，加热及冷却速度慢，前后组织构成大致相同（渗碳和残余应力引起的体积和形状变化可忽略），除锥度变形外，齿轮圈尺寸基本未发生改变。外圈长大主要发生在淬火工序：①尽管齿轮圈淬硬层有限，但是其表面积非常大，表层用时无烟雾产生，有效保护了环境，提高了产品的合格率和生产效率，降低了工人的劳动强度，节约了能源。
　　转变为马氏体的金属量依然很大，淬火后体积发生膨胀。②淬火过程中因外圆和内圆的面积和圆周曲率不同，且热收缩和相变膨胀的方向相反，产生齿圈外膨的径向力和切向力。③渗碳降低了齿面的Ms点，外表层的奥氏体转变为马氏体时间较内表层迟。在回火工序，外表层的淬火马氏体转变成低碳马氏体 ε2碳化物引起的收缩与残留奥氏体转变引起的膨胀相互抵消，外观上看不出变化。以上因素综合作用的结果，齿顶部尺寸会增加4～5mm.齿轮圈的直径和圈的厚度直接影响膨胀尺寸。在实际生产中，对于<2000～<2500mm齿轮圈，一般将圈的厚度规定为240mm，按直径大小根据经验数据，预留4～5mm的膨胀余量以保证精度。
　　（3）椭圆度：材质不均匀，加热和冷却不当，造成热处理时不均匀胀缩，不对称畸变，形成椭圆。淬火取下限温度及降低Ms以下的冷却速度可减少椭圆度。