GB/T 8539-2000 齿轮材料及热处理质量检验的一般规定

GB/'r8539-2000

雀全

前仁．

本标准是对GB/T8539-1987《齿轮材料及热处理质量检验的一般规定》进行的修订。

本标准等效采用ISO6336-5:1996渐《开线圆柱直齿轮和斜齿轮承载能力计算方法第5部分：材

料强度和质量》的主要技术内容。

本标准自实施之日起，代替GB/T8539-1987,

本标准的附录A是标准的附录，附录B一附录E是提示的附录。

本标准由国家机械工业局提出。

本标准由全国齿轮标准化技术委员会归口。

本标准由郑州机械研究所负责起草。

本标准修订起草人：杨星原、王爱香、张元国、张民安、马信青。

本标准于1987年12月30日首次发布。

GB/T8539-2000

ISO前言

ISO（国际标准化组织）是世界各国标准组织I（SO成员国）的联合会。通常是由ISO的各技术委员

会起草国际标准，对某一技术委员会的工作项目感兴趣的成员国有权参加该技术委员会的工作，与ISO

有协作关系的国际组织、政府和非政府机构也可参加其工作。ISO在电工标准化方面与国际电工委员会

(IEC)密切合作。

由技术委员会通过的国际标准草案分发给各成员国投票表决，作为正式公布的国际标准需参加投

票的成员国75％以上赞成。

国际标准6336由ISO/TC6。齿轮技术委员会第2分委会SC2(齿轮承载能力计算）制定。

ISO6336在“渐开线圆柱直齿轮和斜齿轮承载能力计算方法”的总标题下包括以下部分；

—第1部分：基本原则、概述和通用影响系数

—第2部分：齿面接触疲劳强度计算

—第3部分；轮齿弯曲疲劳强度计算

—第5部分：材料强度和质量

中华人民共和国国家标准

齿轮材料及热处理质量检验的GB/T8539-2000

eqvISO6336-5：1996

一般规定

代替GB/T8539-1987

Generalspecificationforqualityinspection

ofgearmaterialsandtheirheattreatment

范围

本标准规定了齿轮材料及热处理质量检验要求，给出了与材料质量等级M（L,MQ,ME和MX）相

对应的接触与弯曲疲劳极限值图（1-14)0

本标准适用于钢、铸铁制造的齿轮材料及热处理质量检验。

2引用标准

下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均

为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GB/T225-1988钢的淬透性末端淬火试验方法e（qvISO642:1979)

GB/T3077-1999合金结构钢

GB/T3374-1992齿轮基本术语

GB/T3480-1997渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法e（qvISO6336-1^-6336-3:1996)

GB/T5617-1985钢的感应淬火或火焰淬火后有效硬化层深度的测定e（qvISO3754:1976)

GB/T7232-1999金属热处理工艺术语

GB/T7233-1987铸钢件超声探伤方法及质量评级方法

GB/T9450-1988钢件渗碳淬火有效硬化层深度的测定与校核e（qvISO2639:1982)

GB/T10561-1989钢中非金属夹杂物显微评定法e（qvISO4967:1979)

GB/T11354-1989钢铁零件渗氮层深度测定和金相组织检验

ASTMA388-1991大型铸锻件的超声波检验

术语定义与符号

本标准中齿轮术语的定义，可参考GB/T3374。热处理术语的定义，可参考GB/T7232。符号和单

位按GB/T3480中规定。

4齿轮材料及热处理质f检验要求

4.1一般原则

不同材料、不同热处理工艺所得到的CHIi.接（触疲劳极限）、QFIt.弯曲疲劳极限）和QFE(QFE=6FIi.

YST）见图1一图14。图中的各材料质量等级的定义为：

ML表示对齿轮加工过程中材料质量及热处理工艺的一般要求；

MQ表示对有经验的制造者在一般成本下可以达到要求的等级；

国家质A技术监督局2000一07一24批准2000-12一01实施

GB/T8539-2000

ME表示必须具有高可靠度制造过程控制才能达到的等级；

MX表示对淬透性及金相组织有特殊考虑的调质合金钢的质量要求。

4.2齿轮材料及热处理检验要求

本条所列要求已经过实际应用验证，作为推荐性文件提出。根据各自的经验或需要，齿轮制造厂家

也可采用其他的方法或数据。但应由齿轮供需双方对细节达成协议，尤其是大型齿轮的场合。

4.2.1铸钢、结构钢（图1、图2)

由于这些钢材无一定化学成分要求，冶炼方法也不明确，因此MQ线位于强度下限M（L，即MQ=

ML)。该类结构钢只用于轻载齿轮和次要齿轮。当钢材生产可达到高档要求或经过实际验证时，亦可采

用ME线数据。

4.2.2黑心可锻铸铁（图3、图4)

这类材料通常用于小型轻载齿轮。热处理工艺控制得当时，可提高材料性能。从可靠性考虑，MQ线

位于下限M（L)，若经过实用验证，也可采用ME线数据。

4.2.3其他材料（图5～图14)

其他材料的质量及热处理检验要求列于表1一表6,

表1铸铁材料灰（口及球墨铸铁）（图3、图4)

灰口铸铁球墨铸铁

序号项目

MLMQMEMLMQME

1化学成分不检验10000检验不检验100％检验

提交铸造合格证提交铸造合格证

2冶炼不规定电炉或相当设备不规定电炉或相当设备

3力学性能只提供HB值要求a、或HB，针对只提供HB值检验a.(a02）tabtas，

同炉号独立的试样pl代（表性试样）

做检验报告靠近实际轮齿部位

检验HB

石墨形态规定但不必检验不检验限制

基体组织不规定对（于灰口合铁素体含量《500

4

金铸铁，铁素体含量

（50o)

5焊补在轮齿部位不允许焊补，其他部位只能在认可工艺下进行，焊不允许焊补

补后应进行去应力退火处理

6去应力退火不规定推荐500-530℃，不规定推荐500560℃保

对于灰口合金铸铁温适当时间

530^-560℃

保温适当时间

7内部缩孔裂（纹）不检验检验气孔、裂纹、砂不检验检验气孔、裂纹、砂

眼，限制缺陷眼，限制缺陷

8表面裂纹不检验着色渗透探伤不检验不允许有裂纹，

100%经磁粉或着色

渗透探伤，大批量产

品可抽样检验

GB/T8539--2000

表2非表面硬化调质钢铸（件）（图6、图8)

序号项目ML,MQME

1化学成分不检验100％跟踪原始铸件，提交检验报告

2晶粒度不规定5级或更细晶粒，提交检验报告

3热处理后的力学性能HB检验CT,(vo.,),0b,8,砂、HB,100％跟踪原始铸件，提交

检验报告。也可按供需双方协议进行

4无损检测

4.1超声波检查粗（车状态）不规定推荐检查轮齿及齿根部位，对于大直径工件，在切齿

前检查缺陷。按〔GB/T7233，合格标准：1区外（圆至

齿根以下25mm处）为1级，II区轮（缘其余部位）为

2级〕

4.2表面裂纹检测最（终加工不允许存在裂纹。100％经磁粉或着色渗透探伤检查，对于大批量产品可抽查

状态）

5焊补可按规定工艺进行轮齿部位不允许。其他部位只允许在热处理前的粗车

状态进行，切齿后不能焊补

注：当铸钢件质量达到锻钢件锻（打或轧制）质量标准时，对与锻钢小齿轮配对的铸钢齿轮，也可采用锻钢的许

用应力值计算其承载能力，但这种情况须经试验数据或应用实例验证

表3非表面硬化调质钢（锻件或轧材）（图5、图7)

序号项目MLMQMEMX

1化学成分”不检验1000o跟踪原始铸件，提供检验报告

2材料纯度z>按（不规定钢材在钢包中脱氧及精炼，并应经过真空脱气。浇铸过程应有防氧化措施，除非用

GB/T10561户要求，否则禁止故意加钙，最大氧含量25X10-s，按GB/T10561方法B检验II

检验）区纯度，检验面积近200mm'，下表为夹杂物当量尺寸允许值。提交检验报告。

ABCD

弥散态聚集态弥散态聚集态弥散态聚集态弥散态聚集态

MQ3.03.02.51.52.51.52.01.5

ME3.02.02.51.51.01.01.51.0

MX3.02.02.51.51.01.01.51.0

3晶粒度不规定5级或更细晶粒，提交检验报告

4锻造比“）不规定至少3倍

5热处理后HB值对于锻件或直径250mm以上同ME。材料淬透性及热处理

力学性能棒材，同炉号切割试样检验a,工艺应足以保证齿根部位规

(ao.a).ab,8。及0指标，试样连定深度的最低硬度。控制截面

同工件一同热处理，全部工件见附录A

检验表面硬度HB，也可按供

需双方协议进行。提交检验报

去七

口

6显微组织不规定最低回火温度480C'，齿根硬轮缘部位显微组织应以回火

度应满足图样要求马氏体为主弓）

7无损检测

GB/T8539-2000

表3完（）

序号项目MLMQMEMX

7.1超声波检测不规定锻后检测并提交报告，对于大直径工件，建议在切齿前检查缺陷按（ASTMA388

粗（车状态）灵敏度为3.2mm平底孔进行探伤，探伤时由外圆至中径360扫“描，在保证同等质

量前提下允许采用供需双方协议的检测方法。）

7.2表面裂纹

不允许存在锻造及淬火裂纹，磨削齿轮应检查表面裂纹，检查

检测最（终不允许存在锻造或悴火裂纹

方法由供需双方协商

加工状态）

8焊补可按规定工艺进行轮齿部位不允许，其他部位只允许在热处理前的粗车状态进

行，切齿后不能焊补

注：当铸钢件质量达到锻钢件锻（打或轧制）质量标准时，对与锻钢小齿轮配对的铸钢齿轮，也可采用锻钢的许用

应力值计算其承载能力，但这种情况须经试验数据和应用实例验证。

锻钢纯度及锻造比标准不能用于铸件，夹杂物含量与形状应控制为球状硫化锰夹杂物（I型）为主，但不允许

存在晶界硫化锰夹杂物（II型）。

1)对于。℃以下冷态环境下服役的齿轮：

考虑低温夏比（冲击）性能的要求；

考虑断口形貌转化温度或无塑性转变温度性能的要求；

考虑采用高镍合金钢；

考虑将碳含量降至0.4以下；

考虑用加热元件提高润滑剂温度。

2)材料纯度检验只针对切齿部位，位于最终齿顶圆下两倍齿高以上的深度。对于外齿轮，齿坯的这段区域通

常不超过半径的25%e

3）只针对由铸锭制成的锻件。对于连铸材料，最小锻造比为7/1,

4)在齿轮截面上，至1.2倍齿高深处的显微组织以回火马氏体为主，允许混有少里先析铁素体、上贝氏体及

细小珠光体，不允许存在未溶块状铁家体。对于控制截面镇250mm的齿轮，非马氏体相变产物不可超过

10YO，控制截面＞250mm的齿轮，不可超过20Y

表4表面硬化调质钢—经火焰及感应淬火锻（造、轧制或铸造）（图10、图12)

序号项目MI.MQME

1化学成分

同表3(调质钢1-6项）

2调质后力学性能对于普碳钢和锰钢的纯度要求为：

3纯度

ABCD

4晶粒度

5超声波探伤弥散态聚集态弥散态聚集态弥散态聚集态弥散态聚集态

3.03.02.51.52.51.52.01.5

6锻造比

7预备热处理淬火及回火态组织

8表面硬度48-56HRC50-56HRC

9有效硬化层深度”硬化层深度是指从表面到相当于最低表面硬度规定值80％的硬度处的垂直距离

按（cB/T5617检验）

10表层组织不规定抽查，以细针马氏体为主严格抽查，细针马氏体

11无损检测

11.1表面裂纹磁（粉或着不允许不允许

色渗透探伤），“抽查首批工件全部检查

GB/T8539-2000

表4完（）

序号项目MLMQME

11.2齿部磁粉探伤“）不规定

模数／mm缺陷最大

尺寸／mm

簇2.51.6

>2.5-82.4

>83.0

12过热尤（其是齿顶）禁止严格禁止

注：本表适用于套圈式火焰淬火、套圈式或逐齿感应淬火工艺，齿根部位经过硬化，硬化层形状如图16,17所示。

1)为了得到稳定的硬化效果，硬度分布、硬化层深、设备参数及工艺方法应该建档，并定时检查，另外用一个

与工件形状及材料相同的代表性试样来修正工艺。设备及工艺参数应足以保证硬化效果的良好复现性，硬

化层应布满全齿宽和齿廓，包括双侧齿面、双侧齿根和齿根拐角。

2)最终加工后的齿轮轮齿区域内，任何质量级别的材料都不允许存在裂纹、爆裂、折皱。限制：25mm齿宽内

不超过1个，一侧齿面内不超过5个，在工作齿高中线以下不允许存在。对于超标缺陷，在不影响齿轮完整

性并征得用户同意情况下可以去除

表5表面硬化渗氮钢和调质钢—经气体、液体、离子渗氮氮（碳共渗）（图13、图14)

序号项目MLMQME

1化学成分

同表3(调质钢1-6项）

2调质后力学性能

3纯度

4晶粒度

5超声波探伤

6锻造比

7预备热处理无表面脱碳的调质或正火，其中回火温度应高于后续氮化共（渗）温度

8心部要求”不检验v6>900N/mm2或HB>266(一般情况下铁素体含量

应＜5%)

9渗氮氮（碳共渗）层有效渗氮层深度是指从表面到400HV或40.8HRC硬度处的垂直距离。

深度如果心部硬度超过380HV，那么心部硬度＋50HV可作为界限硬度

10表面硬度

10.1渗氮钢2),3),4)650^900HVS)

渗

氮

10.2调质钢“，>450HV

10.3氮合金钢2，>500HV

碳

共

10.4渗非合金钢“，X300HV

11渗镇25pm（25rtm，且以。一相为主同MQ。若渗氮后磨齿，

氮应考虑抗点蚀能力

白

表面组织

亮氮

（白亮层及层碳

共不规定白亮层＜30Eem，且以E-相为主

脆性）

渗

脆性镇3级镇2级G（B/T11354)

GB/T8539-2000

表5（完）

序号项目入ILMQME

12渗氮后加工精度召，特殊情况下磨齿，但应防止表面承载能力的降低

13渗氮氮（碳共渗）设设备及工艺参数可控。对液体氮碳共渗，要求带有通风的钦耐热合金柑坍或钝化

备炉衬，以防止共渗时铁元素渗人熔盐中

注：1)对f渗氮或氮碳共渗件其调质后的心部硬度决定其最终心部硬度，因此在调质回火温度高于渗氮或氮碳

共渗温度前提下，其硬度值在允许切齿冷（加工）的条件下，应尽可能取高的硬度值，以增加强度和以便不

产生蛋壳效应。

2)测量表面硬度时应注意垂直于表面，试验载荷应同渗层深度及硬度相称。

3)渗氮齿轮抗过载能力较低，由于S-N曲线形状平缓，因此在设计前应考虑好其冲击敏感性。对于含铝的合

金钢，当渗氮周期较长时，晶界有形成连续网状氮化物的可能，使用这种钢材，应在热处理时列出特别注

意事项。

4)含铝氮化钢或类似钢材，只限于ML和MQ。这类材料的齿根应力值aF、限制点：对于ML级，250N/mm'

以下；对于MQ级，340N/mm'以下。

的当由于白亮层>（10tim）而使硬度增加时，疲劳强度反而由于脆性原因而降低。

6)许多氮化齿轮抗过载能力低，因此，齿轮应有足够高的几何精度，以限制动载荷在轮齿总载荷中的比例

表6表面硬化钢—经渗碳（碳氮共渗）锻（打或轧制）（图9、图11)

序号项目MIMQME

化学成分不检验100跟踪原始坯锭，提交检验报告｝对同一批坯锭取样检验，提交检验报告

淬透性（按不检验

GB/T225检

验）

纯度及冶炼不规定钢材在钢包中脱氧及精炼处理，并经真空脱气，浇铸过程应有防氧化措施，除非用

户要求，否则禁止故意加钙。最大氧含量25X10',按GB/T10561方法B检验u

区纯度，检验面积近200mm`。下表为夹杂物当量尺寸允许值。

ABCD

弥散态聚集态弥散态聚集态弥散态聚集态弥散态聚集态

一

MQ

一

ME

锻造比”不规定至少3倍

晶粒度不规定5级或更细晶粒，提交检验报告

粗车状态超不规定推荐。对于大直径工件在切齿前检查缺

要求。五件以上产品可抽查

声波探伤陷

方法同表3(调质钢7.1项）

表面硬度

工件代表性最低5c58^-64HRC或75.7^-81.1HR30N，58^64HRC或75.7.81.114R30N,

表面硬度2，HRC或抽查同炉热处理件数落5时全部检查，否则

见（附录C：维73HR抽查

一浩氏硬度30N，抽

换算）查

模数》12mm不规定满足图样要求，抽查代表性与试样满足图样要求，全部检查或检验代表性

时齿宽中线试样

齿根区域的

表面硬度

GB/T8539-2000

表6续（）

序号项目MLMQME

21HRC

8心部硬度

25HRC以上35HRC以上

以上

推荐mliI&I齿：宽中部齿根300、法向与、厂

Wri为5'ff(黔层深但·不小邢fff%;v。可按技卜300!}

默要’或3c‘f供需双方协议的检查方m3t1F海r－

9有效硬化层用代表性试样检查或类似齿轮的同模数齿块试样的齿宽中部位于齿顶圆以下的齿顶高上检

深度（按查，本指标关系到齿面接触强度。在考虑齿轮模数和最大应力状态的情况下确定。有效硬化层

GB/T9450检深度是指表面到550HV或52HRC硬度外的垂直距离。在规定最小硬化层深度时，应注意到

验）对于弯曲强度和表面承载能力的最佳值不一样。另外，不能超过最大硬化层深度，否则齿顶脆

性增加

10至表面硬度不规定对于工件或代表性试样，硬度降低不超硬度降低不能超过30HV

降在（有效硬过2HRC。当精加工状态硬度650HV

化层深度范以上时，硬度降低限制在40HV以下

围内，次层最

高硬度与表

面硬度之差。

硬度转换参

考附录C)

11各种显微组织检查均可按4.3中代表性试样上进行。这种检查对MQ任意，对ME必须检查对（ML不要求）

11.1表面含碳量不规定共析碳含量加＋0.20o~-0.1000，建议代表性试样中以细针马氏体为主，贝氏体

限制含量小于10%

11.2表面含氮量不检查按技术条件要求，一般含氮量不超过0.30o

（碳氮共渗）

11.3碳化物允许有半允许有断续的碳化物，对于代表性试允许弥散状碳化物按4.3中检验代表

连续状碳样，所有碳化物长度不超过0.02mm性试样（图15c)

化物网（图15b)

（图15a)

可按各行业标准执行

11.4残余奥氏体

不规定2500以下2500以下且细小弥散

对（代表性试

样金相法检

可按各行业标准执行

查）

11.5表面非马氏不规定渗层深度e/mmIGO/jim渗层深度e/mmIGO尔m

体I（GO)e<0.7517e<0.7512

0.75<e<l.50250.75<e<l.5020

1.50<e<2.25381.50<e<2.2520

2.25<e<3.00502.25<e<3.0025

e>3.0060e>3.0030

若超差，可与用户协调采用控制喷丸进行补救

GB/T8539-2000

表6完（）

序号项目MLMQME

12无损检测

12.1表面裂纹在（不允许不允许有裂纹。磁粉探伤抽查率应达到不允许有裂纹。100%磁粉探伤，批量妻

不影响齿轮有裂纹。50%5件可抽查。抽查率高于MQ

完整性并经用磁粉

用户同意可或着色

去除表面缺渗透探

陷“，）伤法抽

查

12.2齿部磁粉探不规定

伤“）模数/mm缺陷最大尺寸／mm模数/mm缺陷最大尺寸／mm

成2.51.6蕊2.50.8

>2.5-82.4>2.5-81.6

>83.0>82.4

13,b部显微组不规定按行业有关标准执行不允许有块状游离铁素体

织位（置同第

8项）

注：1）见表3注3);

2)由于尺寸和工艺的差别，齿根硬度可能略低于齿面硬度，允许值可由供需双方协商；

3)在最终加工后的齿轮轮齿区域内，任何质量级别的材料都不允许有裂纹、爆裂、折皱。限制：25mm齿宽内

不超过1个，一侧齿面内不超过5个。在工作齿高中线以下不允许存在，对于超标缺陷，在不影响齿轮完

整性并征得用户同意情况下可以去除

4.3试样

试样由代表性钢材制成，可以单独锻造，同产品一道经过所有的热处理工序。选择试样应能在碳含

量及显微组织方面控制热处理工艺质量，也可从工件代表性性能的角度来选择。标准试样的性能应在渗

层组织和渗层深度方面与工件接近，并可根据经验推断。

关于试样加工，应以供需双方协议为准。

这里推荐两种试样。

a）过程控制试样：适用于任何材料和形状，它用于检测热处理工艺的稳定性，其显微组织并不代表

最终齿轮的显微组织，仅可根据实际经验来推断最终齿轮的近似状态，这种推断应该存档备查。

b)代表性试样：主要考虑能反映产品齿轮的冷却速度，试样心部硬度和显微组织应该接近表6中

第8项、第13项规定指标，其推荐尺寸为：

最小直径m（m):6X模数；

最小长度m（m):12X模数。

另外，试样钢材应在化学成分及淬透性方面与工件相当。

GB/T8539-2000

600600

ME

／

／

500