第一篇：20CrMnMo齿轮热处理工艺设计课程设计
20CrMnMo齿轮热处理 目 录 1 绪 论 1 1.1 热处理工艺课程设计的目的 1 1.2 课程设计的任务 1 1.3 热处理工艺设计的方法 1 2 热处理工艺课程设计内容和步骤 1 2.1 课题工件简图 1 2.2 技术要求： 2.3 特点 2 2.4 适用范围 2 2.5 齿轮的性能要求及为何选用20CrMnMo 2 2.6 化学成分作用 3 2.7 20CrMnMo钢的淬透性曲线 4 2.8 淬透性 5 2.9 渗碳热处理工艺规范 5 2.10 钢的等温转变和连续冷却转变 5 3 热处理工艺方案以及参数论述 6 3.1 热处理工艺流程 6 3.2 热处理工艺方案论证 6 3.2.1 20CrMnMo处理温度以及冷却方式 6 3.2.2 热处理方案制定 6 3.3 热处理方案 6 3.3.1 正火 7 3.3.2 正火工艺曲线 7 3.3.3 正火冷却 8 3.4 20CrMnMo的渗碳工艺 8 3.4.1 渗碳的目的 8 3.4.2 渗碳过程 8 3.5 20CrMnMo的淬火工艺 9 3.5.1 渗碳后一次重新加热淬火的目的 9 3.5.2 淬火事项 9 3.6 低温回火工艺 10 3.6.1 回火的目的 10 3.6.2 回火温度 11 3.6.3 加热介质 11 3.6.4 保温时间 11 3.6.5 回火工艺曲线 11 3.6.6 冷却方式 12 4 总的热处理工艺曲线 12 4.1 热处理总工艺曲线 12 4.2 选择加热设备 12 4.2.1 装置选择：井式电阻炉 12 4.2.2井式炉示意图 13 4.3.1 井式气体渗碳炉型号规格及技术数据 13 5 工装图 14 5.1 工装图及装件 14 6 工序质量检验 15 7 热处理工艺过程中常见缺陷分析 15 7.1 常见的淬火及防护措施 15 7.2 常见的渗碳缺陷及防护措施 16 8 心得体会 17 9 参考文献 17 20CrMnMo齿轮热处理工艺设计 1 绪 论 1.1 热处理工艺课程设计的目的 热处理工艺课程设计是高等工业学校金属材料工程专业一次专业课设计练习，是热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节。其目的是：
（1）培养学生综合运用所学的热处理课程的知识去解决工程问题的能力，并使其所学知识得到巩固和发展。
（2）学习热处理工艺设计的一般方法、热处理设备选用和装夹具设计等。
（3）进行热处理设计的基本技能训练，如计算、工艺图绘制和学习使用设计资料、手册、标准和规范。
因此，本课程设计要求我们综合运用所学来的知识 解决生产实践中的热处理文艺，包括工艺设计中的细节问题，如设备的选用，为何选用该设备温度调节。要求我们设计工艺流程，并且需要我们翻阅大量文献。灵活运用书籍中的资料，精简知识，精要描绘并且完整体现出来，不能一蹴而就。
1.2 课程设计的任务 进行零件的加工路线中有关热处理工序和热处理辅助工序的设计。根据零件的技术要求，选定能实现技术要求的热处理方法，制定工艺参数，画出热处理工艺曲线图，选择热处理设备，设计或选定装夹具，作出热处理工艺卡。最后，写出设计说明书，说明书中要求对各热处理工序的工艺参数的选择依据和各热处理后的显微组织作出说明。
1.3 热处理工艺设计的方法 热处理工艺的最佳方案是在能够保证达到根据零件使用性能和由产品设计者提出的热处理技术要求的基础上，设计的一种高质量、低成本、低能耗、清洁、高效、精确的热处理工艺方法，通过综合经济技术分析，确定最佳热处理工艺方案。最后，编写主要热处理工序的操作守则。热处理工艺课程设计内容和步骤 2.1 课题工件简图 课题工件简图如图2.1 图2.1 工件示意图（单位：mm）材料：20CrMnMo 2.2 技术要求：
1.由于齿面硬度很高，具有很强的抗点蚀和耐磨损性能；
心部具有很好的韧性，表面经硬化后产生的残余应力，大大提高了齿根强度；
一半齿面硬度范围56～63HRC。
2.简要流程：下料-锻造-正火-粗加工-渗碳-淬火-低温回火-精磨-成品。
2.3 特点 1.加工性能好。
2.热处理畸变较大，热处理后应磨齿，可以获得高的精度。
2.4 适用范围 广泛用于要求承载能力高，抗冲击性能好，精度高，体积小的中型一下齿轮，多出应用于汽车变速器，分动箱，起动机及驱动桥的各类齿轮以及拖拉机的动力传送装置的各类齿轮，20CrMnMo的性能要比20CrMnTi的性能相对较硬。
2.5 齿轮的性能要求及为何选用20CrMnMo 为保证齿轮的正常工作,齿轮应具备以下主要性能: 1.高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强。除材料本身性能外，还可以依靠齿轮的表面强化处理来实现。
2.齿面具有高的硬度和耐磨性，以防止黏着磨损和应力磨损。耐磨性的提高，主要依靠提高表面硬度和降低摩擦因数来实现。
3.齿轮心部具有足够的强度和韧性，以提高承载能力。
常用的渗碳钢有20CrMnMo，20CrMnTi。本次设计我用的是20CrMnMo。20CrMnMo淬火温度850℃，只需要一次，冷却方式与20CrMnTi一样，都采用油冷，一般可制造小雨300mm的高速，中载，受冲击和磨损的重要零件，适用于拖拉机变速箱齿轮，离合器轴和车辆上的主动轴，但某些方面优于20CrMnTi。
表2.1 20CrMnMo的化学成分[1] C Si Mn Cr Mo P,S Ni C 0.17～0.23 0.17～0.37 0.90～1.20 1.10～1.40 0.20～0.30 ≤0.0.35 ≤0.30 ≤0.30 2.6 化学成分作用 铬（Cr的影响）铬为碳化物形成元素。它能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性；
阻止晶粒长大，增加钢的淬透性，降低钢的临界冷却速度。因而，使钢在热处理时，退火、正火、淬火的加热温度有所提高。并使它在油中便能淬硬。但它降低了钢的马氏体点，因而增加了钢残余奥氏体量。使钢的奥氏体不稳定区域变为700-500℃和400-250℃。提高了钢的硬度和强度，增加了钢在高温回火时强度降低的抗力。
钼（Mo的影响）提高钢的淬透性，热强性，有二次硬化的作用，能降低回火脆性。
锰（Mn）降低钢的Ac1和Ac3而使钢在热处理时的温度有所降低。增加奥氏体的稳定性，降低钢的临界冷却速度，但它使参与奥氏体量增加。可以减少钢在淬火时的变形和增加钢的强度和硬度。使钢的回火脆性与晶粒长大的作用增大。
表2.2 20CrMnMo的热处理基本参数[2] 临界温度 Ac1 Ac3 Ar1 Ar3 Ms 温度/℃ 710 830 620 740--20CrMnMo属于亚共析钢，缓慢冷却到室温后的组织为铁素体+珠光体，从钢的分类来看，20CrMnMo钢属于高级渗碳结构钢，以加工和加热并且性能良好，强度，塑性和韧性都比较高，过热倾向小，无回火脆性，即可做渗碳钢使用，也可作为调质钢使用，渗碳淬火后具有较高的抗弯强度和耐磨性，但是磨削时容易产生裂纹，淬火以及低温挥霍具有良好的综合力学性能和低温冲击任性。20CrMnMo钢采用低温回火，表面可获得60-65HRC的高硬度。
20CrMnMo的含碳量为0.2%属于低碳钢，渗碳时保证了碳元素的正常渗入。钢中合金元素为Cr小于1.4%，Mn小于1.2%,Mo小于0.3%。加工时要对20CrMnMo进行表面渗碳处理，渗碳淬火后表面得到高谈马氏体，具有较高的耐磨性。
2.7 20CrMnMo钢的淬透性曲线 如图2.2 20CrMnMo钢淬透性曲线 图2.2 钢淬透性曲线[3] 2.8 淬透性 淬透性：淬透性随着淬火温度提高而增加，因为温度升高，奥氏体晶粒尺寸增大，淬透性提高。但是如果温度过高，奥氏体晶粒过于粗大淬火后会产生开裂或者变形。
2.9 渗碳热处理工艺规范 表2.3 渗碳热处理工艺规范[3] 渗碳/℃ 淬火温度/℃ 淬火冷却/℃ 回火温度/℃ 回火冷却 920～940 炉内降温至830～850 油冷 180～200 空冷 2.10 钢的等温转变和连续冷却转变 如图2.3 钢的等温转变图和连续冷却转变 图2.3 钢的等温转变和连续冷却转变[3] 3 热处理工艺方案以及参数论述 3.1 热处理工艺流程 简要流程：下料-锻造-正火-粗加工-渗碳-淬火-低温回火-精磨-成品。
3.2 热处理工艺方案论证 3.2.1 20CrMnMo处理温度以及冷却方式 表3.1 20CrMnMo处理温度以及冷却方式[4] 正火 渗碳 870±10℃ 925±10℃ 35min 2.5h 空冷 空冷 低温回火 160±10℃ 0.5h 空冷 3.2.2 热处理方案制定 20CrMnMo钢经热加工后,必须经过预备热处理来降低硬度,消除热加工时造成的组织缺陷,细化晶粒,改善组织,为最终热处理做好准备,对于20CrMnMo钢而言,正火可以细化晶粒,是组织均匀化,消除切削加工后的组织樱花现象和去除内应力.接着进行渗碳淬火,得到高强度,高硬度,高抗弯强度和耐磨性,满足加工齿轮的使用要求。
经过渗碳后,仅使表面层的含碳量提高0.7%～1.05%,仍达不到表层高硬度和耐磨的要求.因此,渗碳后还需要淬火和低温回火,使工件表层具有高的硬变和耐磨性.渗碳的目的是提高工件表面碳浓度,以便淬火后达到提高表面硬度和耐磨性的目的.渗碳后淬火加低温回火是达到表层高硬度的热处理方式,淬火后低温回火,表层得到回火马氏体组织,耐磨性达到较高水平,淬火的目的是提高硬度,淬火使得到尽量多的马氏体组织,得到高硬度,回火是为了马氏体二次分解形成索氏体,以便得到良好的机械性能。
3.3 热处理方案 3.3.1 正火 1.正火的目的 ①正火可以细化晶粒,使组织均匀化。
②消除切削加工后的组织硬化现象和去除内应力。
③消除共析钢中的网状硬化物,为热处理做好组织准备。
2.加热温度 加热温度:870±10℃ 因为20CrMnMo是亚共析钢，钢中含有碳化物形成元素。为使合金中难溶的特殊碳化物溶入奥氏体中，使奥氏体合金化程度增高，正火的加热温度为Ac3以上30～50℃，20CrMnMo的含碳量为0.20%，Ac3为830℃，所以将钢件的加热温度确定为870℃。
3.加热方式 采用到温加热的方法,是指当炉温加热到指定的温度时,再将工件装进热处理炉进行加热,原因是加热速度过快,节约时间。
保温时间=保温时间系数×有效尺寸，保温时间用τ表示。合金钢保温时间系数α（mm/min）保温时间=保温时间系数×装炉修正系数×工件厚度。工件加热保温时间与加热介质，材料成分，炉温，工件的形状和大小，装炉量和装炉量等因素有关。一般用经验公式来计算保温时间：保温时间=保温时间系数×装炉系数×工件的有效厚度。合金结构钢选择750~900℃井式电阻炉加热的保温时间系数α选为1.5，装炉系数K一般选择1.4。工件的有效厚度为D=(10*3)／2=15mm 所以τ=α×K×D=1.5×1.4×15=31.5min取35min。
3.3.2 正火工艺曲线 如图3.1 正火工艺曲线 图3.1 正火工艺曲线 3.3.3 正火冷却 ⑴冷却方式采用出炉空冷⑵冷却介质是空气⑶正火组织产生细珠光体。
3.4 20CrMnMo的渗碳工艺 3.4.1 渗碳的目的 渗碳的具体方法是将工件置入具有活性渗碳介质中，加热到900--950℃的单相奥氏体区，保温足够时间后，使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层，从而获得表层高碳，心部仍保持原有成分。
相似的还有低温渗氮处理。这是金属材料常见的一种热处理工艺，它可以使渗过碳的工件表面获得很高的硬度，提高其耐磨程度。
渗碳可以在多方面提高钢件的机械性能,可以提高钢件的硬度和耐磨性,降低冲击任性和断裂韧性(冲击韧性和断裂任性随着表面碳含量的越高,碳层越深,降低的越多),同事可以提高疲劳强度.采用炉内滴注式气体渗碳，高温下甲醇的裂解产物H2O,CO2等将CH4和[C]氧化。可使炉气成分和碳势保持在一定范围内 渗碳温度:目前在生产上广泛使用的温度920-940℃.通常渗碳的温度选择要根据渗层的深度确定。根据本次材料以及用途决定渗层深度为0.9-1.2，渗碳温度为925±10℃。
3.4.2 渗碳过程 1.保温时间;采用的渗碳介质是煤油,并且渗碳保温时间是2.5小时。
公式为： δ(mm)：渗碳层深度；
K：与渗碳温度有关的系数925℃时K=0.633；
t(min)：渗碳保温时间。经计算选渗碳时间t=（0.9/0.63）×（0.9/0.63）=2.01h≈2.5h。
2.冷却方法 空冷。
3.渗碳后的组织 表面为碳化物+珠光体，心部为珠光体;4.20CrMnMo钢渗碳工艺曲线 如图3.2 20CrMnMo钢渗工艺曲线 温度 925℃ 30min 1h 2h 850℃ 排气 强渗 降温 保温 图3.2 钢渗碳工艺曲线 5.渗碳后的组织性能分析 降低渗碳温度,具有节能降耗、减小工件变形、减小材料晶粒粗化倾向、细化组织等优点渗碳层硬度梯度趋于平缓。
3.5 20CrMnMo的淬火工艺 3.5.1 渗碳后一次重新加热淬火的目的 提高硬度和耐磨性，如刃具，量具，模具等；
提高强韧性，提高耐腐蚀性和耐热性。
3.5.2 淬火事项 1.淬火温度 840±10℃，依据亚共析钢加热温度选用AC3+（30-50℃），这样既能保证充分奥氏体化，又保持奥氏体晶粒细小。
2.保温时间 淬火加热时间包括升温和保温时间两个时间段，升温时间包括想变重结晶时间，保温时间实际上只考虑碳化物溶解和奥氏体成分均匀化所需要的时间。
公式：t=×K×D t:保温时间（min），a：钢在不同介质中加热时的保温系数（min／mm）(这里取1.2)，k：零件装炉调整系数（1.3），D：零件有效厚度（15mm），因此此次保温时间为 t=23.4min，所以时间为0.5h。
3.淬火后组织 表面是高碳马氏体+碳化物+残余奥氏体；
心部是低碳马氏体+残余奥氏体。
4.淬火工艺曲线 如图3.3淬火工艺曲线 图3.3 淬火工艺曲线 5.淬火过程中组织转变分析 正常加热冷却：工件加热到860℃后珠光体转变为奥氏体，保温时组织不变，晶粒细化，出炉油冷到室温可以获得马氏体和少量残余奥氏体，具有很高的耐磨性和硬度。
3.6 低温回火工艺 3.6.1 回火的目的 回火是将淬火后的零件加热到A1一下的某一温度，保温一定时间后，以适当的形式冷却到室温的热处理工艺。
回火的主要目的是使零件有高的硬度和耐磨性,消除了淬火应力与脆性，改善了零件淬火后的韧性及组织稳定性。并且，降低或消除淬火引起的残余应力。由于淬火马氏体和残余奥氏体都是不稳定组织，在工件中会发生分解，从而导致工件的尺寸不精确。某些碳含量较高的钢制大型零件或复杂零件甚至淬火后在等待回火的期间就发生突然爆裂。所以说，淬火零件不经回火就投入使用时危险地，也是不允许的。
渗碳和碳氮共渗淬火后的零件，一般要进行低温回火处理。低温回火时，马氏体发生分解，得到回火马氏体，淬火内应力得到部分消除，淬火时产的微纹也大部分得到愈合，因此低温回火也可以在很少降低硬度的同时使钢的韧性明显提高。
3.6.2 回火温度 回火加热温度选择160±10℃。
依据：在低温回火时马氏体发生分解，析出碳化物成为马氏体，淬火内应力得到部分消除，淬火时产生的微纹也大部分也得到愈合，因此低温回火也可以在很少降低硬度的同时使钢的韧性明显提高。通常渗碳和渗氮零件的回火温度是﹤180℃。
3.6.3 加热介质 加热介质：空气。
3.6.4 保温时间 保温时间为1.5h 确定回火保温时间一般的做法是根据工件的截面厚度而定，一般每25mm厚度保温1-2h，温度高可酌情缩短。
回火的保温时间一般为1-3小时。
3.6.5 回火工艺曲线 回火工艺曲线 如图3.4所示 图3.4 回火工艺曲线 3.6.6 冷却方式 冷却方式：出炉空冷。
总的热处理工艺曲线 4.1 热处理总工艺曲线 如图4.1 热处理总工艺曲线 图4.1 热处理总工艺曲线 4.2 选择加热设备 4.2.1 装置选择：井式电阻炉 表4.1 RJ3-75-9井式电阻炉产品规格及技术参数[5] 型号 功率/kw 电压/V 相数 额定温度/℃ 炉膛尺寸（直径深度）/mmmm 炉温850℃时的指标 空炉损耗功率/kw 空炉升温时间/h 最大装载量/kg RJ2-40-9 40 380 3 950 600×800 9 2.5 350 材料是20CrMnMo，它的正火温度在870℃左右。考虑到中温炉在中温测量时比较准确，因而选用中温井式炉。
4.2.2 井式炉示意图 如图4.2 井式炉示意图 如图4.2 井式炉示意图[6] 4.3 井式渗碳炉 渗碳炉是新型节能周期作业式热处理电炉，主要供钢制零件进行气体渗碳。由于选用超轻质节能卢琛材料和先进的一体化水冷炉用密封风机，渗碳炉炉温均匀，升温快，保温好，工件渗碳速度加快，渗碳气氛均匀，渗层均匀，在炉压提高时，无任何泄漏。提高了生产效率和渗碳质量。
4.3.1 井式气体渗碳炉型号规格及技术数据 表4.2 RQ3-75-9 950℃井式气体渗碳炉的型号规格及技术数据[7] 额定功率KW 额定电压V 额定温度℃ 加热区数 电热原件接法 工作空间尺寸（直径×深）空炉升温时间h 空炉损耗功率KW 最大装载量 75 380 950 1 Y 450×900 ≦2.5 ≦14 ≦220 4.4 井式气体渗碳炉 如图4.3 井式气体渗碳炉 如图 4.3井式气体渗碳炉[8] 1—渗碳工件 2—耐热罐 3—加热元件 4—风扇 5—液体渗碳剂 6—废气 7—沙封。
工装图 5.1 工装图及装件 如图5.1工装图 如图5.1 工装图 5.2 装件 底面一圆盘中，中间两个圆盘通孔若干，整个工装筐由底盘，中间支撑轴以及工件固定杆组成，使用时将工装筐置于平地，将每个齿轮水平套进工件固定杆，每个工件固定杆之间距离固定，防止工件与工件之间相互接触，磨损，导致淬火不均匀，每个工件之间摆放位置井然有序，节省空间，大量提升了空间利用率。中间轴设计为弯钩，方便勾吊。
装炉量：16*6=96.6 工序质量检验 检查主轴的外观表面，渗层深度，硬度，金相组织是否达到设计的要求 1.外观：表面无损伤，烧伤，眼中腐蚀等缺陷；
使用测量工具测量，用显微镜看表面是否有裂纹。
2.渗层深度的检测。打断试样，磨光，腐蚀。
3.硬度的检测。60-65HRC，洛氏硬度计打硬度 4.金相组织：马氏体，残余奥氏体以及少量条状碳化物采用《重载齿轮渗碳金相检验》评定。
5.工件变形检验：根据图样技术检验工件挠曲变形，尺寸及几何形状的变化。
热处理工艺过程中常见缺陷分析 7.1 常见的淬火及防护措施 表7.1 淬火缺陷及其产生的原因及预防措施[9] 缺陷 产生原因 预防措施 硬度不 足 ①亚共析刚加热不足，有未溶铁素体 ②冷却速度不够 ③在淬火介质中停留时间不够 ④氧化和脱碳导致淬火后的硬度降低 ①正确选择并严格控制加热温度，保留时间和炉温的均匀性 ②合理选择淬火介质；
控制淬火介质的温度不超过最高使用温度；
定期检查或更换淬火介质 ③正确控制在淬火介质中的停留时间 ④采取防氧化脱碳措施；
采用下线加热温度；
在600℃左右预热，然后再加热到淬火温度，缩短高温加热时间 7.2 常见的渗碳缺陷及防护措施 表7.2 常见渗碳缺陷原因以及防止措施[10] 常见缺陷 产生原因 防止方法 表面碳质量分数低 1.炉温低 2.渗剂滴量少 3.炉子漏气 4.工件表面不干净 1.校检仪表，调整温度 2.按工艺规范调整滴量 3.检查炉子密封性 4.清理工件表面，补渗 渗层深度不够 1.保温时间不够 2.表面碳质量分数低 1.适当延长保温时间 2.按正常渗剂滴量补渗 渗层不均匀 1.炉温不均匀 2.零件表面不清洁，有锈点、油污 1.合理装炉，尽量使工件之间间隙均匀 2.装炉前严格清洗零件表面 碳化物出现网状分布 1.淬火温度低或保温时间不够 2.淬火冷却过程慢.渗层表面浓度过高 1.适当提高淬火温度，采用两次淬火 2.冷却操作要迅速，正确 3.降低渗剂活性，严格控制碳势 淬火后变形 1.淬火方式错误 2.淬火冷却速度过大 3淬火加热温度过高 1.制定正确的淬火方式，严格按照操作流程进行 2.选择合适的淬火介质，3.选择正确的淬火加热温度 表面贫碳或脱碳 1.炉内气氛碳势过低 2.高温出炉后在空气中缓冷时氧化脱碳 1.在碳势较高的渗碳介质中进行补碳 2.脱碳层小于0.02mm下采用磨去或喷丸等方法补救 8 心得体会 通过3周的课程设计，让我学到了很多。在这3周之中不仅让我见识到了热处理这项工艺的严谨性。也检验我所学的知识，还培养了我如何从不同角度思考一件事情，然后动脑去完成这件事情。我十分享受这个过程，什么都靠自己动手，还可以和同学互相探讨，相互学习。
通过这次课程设计，本人在多方面都有所提高，无论是课程上的理论知识还是实际操作本领，掌握了许多以前不懂得计算机知识，绘图能力，熟悉了规范和标准，同事也了解各科相关的知识，也让我认清自己，认识到自己的不足。我发现了以前很多搞不懂的更加清晰的呈现在我眼前，让我学习更加有动力，也让我今后在我从事的岗位更有信心。热处理是一门很有技术含量，很有发展潜力的技术，在这门技术发展这么多年来，依然有这么高的魅力，由于自己的设计能力有限，在设计中也难免出现错误，恳请老师们多多指点。
最后谢谢老师给我这次机会来锻炼我们，辛苦为我们选课。参考文献 [1]杨满.实用热处理技术手册.机械工业出版社.2010：100—110 [2]胡光立.钢铁热处理实用技术.化学工业大学出版社，2008年：155—200 [3]任颂赞，张静江，陈质如.钢铁的金相图谱.上海科技文献出版社.2003年6 [4]《热处理工艺手册》编写组，热处理手册1-4，机械工业出版社，1982年12 [5]叶宏.金属热处理原理与工艺[M].北京：化学工业出版社.2011.6：137-138 [6]《齿轮热处理手册》陈保华，热处理，机械工业出版社 [7]范逸明。简明金属热处理手册。国防工业出版社，2006年3月 [8]樊东黎，徐跃明，杨满.热处理技术数据手册.机械工业出版社，2006：158—187 [9]叶宏.金属热处理原理与工艺[M].北京：化学工业出版社.2011.6：137-138 [10]李国斌.热处理工艺规范与数据手册.北京：化学工业出版社.2012.9:85-85
第二篇：热处理工艺课程设计
沈阳理工大学热处理工艺课程设计
T10A 检验量棒的 热处理工艺设计
1 热处理工艺课程设计的目的
热处理工艺课程设计是高等工业学校金属材料工程专业一次专业课设计练习，是 热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节。其目的是：（1）培养学生综合运用所学的热处理课程的知识去解决工程问题的能力，并使其所 学知识得到巩固和发展。（2）学习热处理工艺设计的一般方法、热处理设备选用和装夹具设计等。（3）进行热处理设计的基本技能训练，如计算、工艺图绘制和学习使用设计资料、手册、标准和规范。
2 热处理课程设计的任务
①普通热处理工艺设计 ②制定热处理工艺参数 ③选择热处理设备 ④分析热处理工序中材料的组织和性能 ⑤设计热处理工艺所需的挂具、装具或夹具 ⑥特殊热处理工艺设计 ⑦填写工艺卡片
3 T10A 检验量棒的技术要求及选材
3.1 T10A 的零件图
T10A 检验量棒的零件如图 3.1 所示。
图 3.1
检验量棒图
3.2 技术要求
1
沈阳理工大学热处理工艺课程设计
T10A 检验量棒的技术要求 如下： 硬度：HRC60～63
[1]
3.3 材料的选择
3.3.1 零件用途 量棒是用来度量工件工件内经专门尺寸的工具。3.3.2 工作条件（1）量棒在使用过程中经常受到工件的摩擦与碰撞，长时期使用量棒会因磨损 而失去其精度。（2）量棒在长时期存放和使用过程中，会因环境和工作而导致量棒的变形，进 而尺寸不再稳定，不能再用来度量工件。（3）量棒在使用过程中，还会受到冲击作用，会导致量棒因偶然碰撞而断裂。综上所述，量棒在使用过程中，经常受到工件的摩擦和碰撞，而作为量棒本身又 必须具备非常高的尺寸精确性和恒定性。长期使用会导致量棒失去其精度，且在存放 时会因保存不当而导致其变形，所以要求量棒不仅要有高的硬度和耐磨性，还要有一 定的韧性。
3.3.3
性能要求
检验量棒的形状简单，尺寸不太大，但量棒在使用中要求很高，为了满足这些要 求，可选用含碳量高的钢，同时要求有一定的韧性。含碳量高的钢经淬火热处理后可 得到马氏体和未溶碳化物，可使量棒有高的硬度和耐磨性，保证量棒在长期使用中不 致被很快磨损，而失去其精度。此外还有高的尺寸稳定性，保证量棒在使用和存放过 程中保持其形状和尺寸的稳定性。高碳钢经淬火并及时回火后，可以在很少降低硬度 的同时使钢的韧性明显提高，这样可使量棒有足够的韧性，以保证量棒在使用时不致 因偶然因素而损坏。
3.3.4
材料选择
根据检验量棒的工作条件，尺寸及性能要求选择碳素工具钢，其未加入合金元素，价格便宜，退火后硬度低，可
加工性好，磨削及抛光性好。T8,T8A,T9,T9A,T10A,T11A 等都属于碳素工具钢，但T8,T8A,T9,T9A接近共析成分，含碳量较少，淬火后的组织
2
沈阳理工大学热处理工艺课程设计
中未溶碳化物极少，耐磨性差。而T11,T11A远离共析成分，在淬火后组织中的未溶碳 化物较多，降低了钢的韧性。T10A在淬火加热时不易过热，又存适量的未溶碳化物，耐磨性高，且弥补了T11A韧性不足的缺点。
3.3.5
T10A钢化学成分及合金元素作用
T10A 钢的化学成分示于表 3.1
表 3.1 T10A 钢的化学成分 ω/% C 0.15～0.30 Mn 0.15～0.30 Si 0.15～0.30 P ≤0.030 S ≤0.030
[1]
化学元素作用： ①C ：保证形成碳化物所需要的碳和保证淬火马氏体能够获得的硬度 ②Si： 能提高钢的淬透性和抗回火性，对钢的综合机械性能，还能增高淬火温度，阻碍碳元素溶于钢中。③Mn：能增加钢的强度和硬度，有脱氧及脱硫的功效（形成 MnS），防止热脆，故 Mn 能改善钢的锻造性和韧性，可增进刚的硬化深度，降低钢的下临界点，增加奥氏 体冷却时的过冷度，细化珠光体组织以改善机械性能。
3.3.6
T10A 钢热处理临界转变温度
T10A 钢热处理的临界转变温度见表 3.2[1]
表 3.2 T10A 钢临界转变温度/℃ 钢号 T10A Ac1 730 Ac3 800 Ar1 700
3.4
T10A 钢量棒加工制造工艺流程 T10A 钢量棒加工制造工艺流程如下：
下料→锻造→调质处理→机加工→不完全淬火→清洗→冷处理→低温回火→时效→ 检验→包装
4
T10A 钢的热处理工艺
3
沈阳理工大学热处理工艺课程设计
4.1 T10A 钢的调质处理工艺
4.1.1 调质处理（淬火+高温回火）目的
进行预备热处理，获得粗大回火索氏体，降低淬火前机加工的表面粗糙度，使淬 火后具有高而且均匀的硬度。如果采用正火加球化退火，则加热周期长,生产效率低。所以选择调质处理作为 T10A 钢的预备热处理，处理后可以获得回火索氏体，减少淬 火变形，提高机械加工的光洁度。4.1.2 淬火工艺（1）淬火目的 淬火是为了获得马氏体（2)淬火温度 加热温度：780±10℃。因为 T10A 是过共析钢，钢中含有碳化物形成元素。为使碳化物溶入奥氏体中，使 奥氏体合金化程度增高，提高淬火回火后的机械性能，因此调质处理加热温度在 730℃（即 Ac1 温度）加 30-50℃。所以最终选择的加热温度为 780±10℃.（3）淬火设备 选用RDM系列埋入式盐浴炉，盐浴炉参数见表 4.1。
表 4.1 RDM-70-8 埋入式盐浴炉 型号 额定功率 电源 相数 RDM-70-8 70(KW)3 电压 380(V)850℃
[7]
额定温度
工作空间尺寸(mm ×mm)450×350×700
说明：炉温均匀，介质流动性好，加热速度，温度均匀，工件变形小，加热质量好，利于提高产品质量，炉膛容积有效利
用率高，产量大，耗电量少，可节省电能与筑炉 材料，电极寿命长，减小停炉时间。适用于中，小型工件成批量生产。
（4）加热方法 采用到温加热的方法，是指当炉温加热到指定的温度时，再将工件装进热处理炉进行 加热。原因是加热速度快，节约时间，便于批量生产。
4
沈阳理工大学热处理工艺课程设计
(5)加热介质 加热介质为 44%NaCl+56%KCl
表 4.2 加热介质与使用温度的关系 盐浴成分（%，按重量计算）28NaCl+72CaCl2 34NaCl+33CaCl2+33BaCl2 50NaCl+50BaCl2 22NaCl+78BaCl2 44NaCl+56KCl 34KCl+66BaCl2 熔点（℃）500 570 600 640 663 657 使用温度范围（℃）540～870 600～870 650～900 675～900 700～870 700～950
(6)保温时间 保温时间：12min 选定的依据： 加热时间可按下列公式进行计算： t=a×K×D，式中 t 为加热时间（min），K 为反映装炉时的修正系数，可根据表 4.4 可得 K 取 1.4，a 为加热系数 min/mm,加热 系数 a 可根据钢种与加热介质、加热温度，参数按照表 4.3 选取，D 为工件有效厚度（mm）.可得 t=a×K×D=1.4×20×24=672s
表 4.3 工件加热系数 a 钢号 碳钢 合金钢 高合金钢 高速钢 退火、正火（箱式炉）箱式炉 0.7～0.8min/mm 0.9～1.0min/mm 1.0～1.5min/mm 2～3min/mm 0.7～0.8min/mm 0.9～1.0min/mm 预热 1min/mm 加热 45s/mm 2～2.5min/mm 淬火 盐炉 20～30s/mm 30～45s/mm 预热 30s/mm 加热 16s/mm 预热 15～30s/mm 加热 8～12s/mm
(7)冷却方式 由 T10A 的淬透性曲线可知，要达到所要求的硬度，可选择水淬，且由于 T10A 的淬透 性低，为获得马氏体组织，应选择强烈的淬火介质.所以选择水作为 T10A 的淬火介质。（8）冷却介质 冷却介质：水
5
第三篇：齿轮传动设计课程设计
机械原理大作业三
课程名称：
机械原理
设计题目：
齿轮传动设计
院
系：
机电学院
班
级：
设
计
者：
学
号：
指导教师：
设计时间：
2017年6月5日
XX大学
一、设计题目
如图所示，一个机械传动系统，运动由电动机1输入，经过机械传动系统变速后由圆锥齿轮16输出三种不同的速度。用表中第21组数据对该机构进行设计。
1.1机构运动简图
1.电动机
2，4.皮带轮
3.皮带
5，6，7，8，9，10，11，12，13，14.圆柱齿轮、15，16.圆锥齿轮
1.2机械传动系统原始参数
序号
电机转速（r/min）
输出轴转速（r/min）
带传动最大传动比
滑移齿轮传动
定轴齿轮传动
最大传动比
模数
圆柱齿轮
圆锥齿轮
一对齿轮最大传动比
模数
一对齿轮最大传动比
模数
745
≤2.5
≤4
≤4
≤4
二、传动比的分配计算
电动机转速n=745r/min，输出转速n1=40
r/min，n2=35
r/min，n3=30
r/min，带传动的最大传动比ipmax=2.5,滑移齿轮传动的最大传动比ivmax=4，定轴齿轮传动的最大传动比idmax=4。
根据传动系统的原始参数可知，传动系统的总传动比为
i1=nn1=745/40=18.625
i2=nn2=745/35=21.286
i3=nn3
=745/30=24.833
传动系统的总传动比由带传动、滑移齿轮传动和定轴齿轮传动三部分实现。设带传动的传动比为ipmax=2.5，滑移齿轮的传动比为iv1、iv2和iv3，定轴齿轮传动的传动比为if，则总传动比
i1=ipmaxiv1if
i2=ipmaxiv2if
i3=ipmaxiv3if
令iv3=ivmax=4
则可得定轴齿轮传动部分的传动比为if
=
i3ipmax×ivmax
=
24.8332.5×4=2.4833
滑移齿轮传动的传动比
iv1=i1ipmax×if
=
18.6252.5×2.4833
=3.0000
iv2=i2ipmax×if
=
21.2862.5×2.4833
=3.4287
定轴齿轮传动由3对齿轮传动组成，则每对齿轮的传动比为
id=3if=32.4833=1.3542≤idmax=4
三、齿轮齿数的确定
3.1
滑移齿轮传动齿数的确定
根据传动比符合ivi=3的要求，以及中心距必须和后两个齿轮对相同，齿数最好互质，不能产生根切以及尺寸尽可能小等一系列原则，初步确定滑移齿轮5,6为高度变位齿数分别为：z5=
18，z6=
53。变位系数x1=0.4，x2=-0.4
根据传动比符合iv2=3.4287的要求,以及中心距必须和其他两个齿轮对相同，齿数最好互质，不能产生根切以及尺寸尽可能小等一系列原则，初步确定齿轮7,8,9,10均为角度变位齿轮，齿数分别为z7=16，z8=
55，变位系数x1=0.53,x2=0.567
z9=14，z10=57，变位系数x1=0.53,x2=0.567
它们的齿顶高系数ha*=1，径向间隙系数c*=0.25，分度圆压力角α=20°，实际中心距a＇=67mm。
3.2
定轴传动齿轮齿数的确定
根据定轴齿轮变速传动系统中传动比符合id的要求，以及齿数最好互质，不能产生根切以及尺寸尽可能小等一系列原则，可大致选择如下：
圆柱齿轮11、12、13和14为高度变位齿轮，其齿数：z11=z13=17，z12=z14=23。变位系数x1=0.120,x2=-0.120，它们的齿顶高系数ha*=1，径向间隙系数c*=0.25，分度圆压力角α=20°。
圆锤齿轮15和16选择为标准齿轮z15=17，z16=23，齿顶高系数ha*=1，径向间隙系数c*=0.2，分度圆压力角α=20°。
四、滑移齿轮变速传动中每对齿轮几何尺寸及重合度的计算
4.1滑移齿轮5和齿轮6
序号
项目
代号
计算公式及计算结果
齿数
齿轮5
z5
齿轮6
z6
模数
m
压力角
α
20°
齿顶高系数
ha*
顶隙系数
c*
0.25
标准中心距
a
=
(z5+z6)/2=71mm
实际中心距
a＇
71mm
啮合角
α＇
α＇=arccosacosαa＇=20°
变位系数
齿轮5
x5
0.40
齿轮6
x6
-0.40
齿顶高
齿轮5
ha5
ha5=mha*+x5-∆y=2.800mm
齿轮6
ha6
ha6=mha*+x6-∆y=1.200mm
齿根高
齿轮5
hf5
hf5=mha*+c*-x5=1.700mm
齿轮6
hf6
hf6=mha*+c*-x6=3.300mm
分度圆直径
齿轮5
d5
d5=mz5=36.000mm
齿轮6
d6
d6=mz6=106.000mm
齿顶圆直径
齿轮5
da5
da5=d5+2ha5=41.600mm
齿轮6
da6
da6=d6+2ha6=108.400mm
齿根圆直径
齿轮5
df5
df5=d5-2hf5=32.600mm
齿轮6
df6
df6=d6-2hf6=99.400mm
齿顶圆压力角
齿轮5
αa5
αa5=arccosd5cosαda5=35.591°
齿轮6
αa6
αa6=arccosd6cosαda6=23.236°
重合度
ε
ε=[z5tanαa5-tanα＇+z6tanαa6-tanα＇]
/2π=1.559
4.2滑移齿轮7和齿轮8
序号
项目
代号
计算公式及计算结果
齿数
齿轮7
z7
齿轮8
z8
模数
m
压力角
α
20°
齿顶高系数
ha*
顶隙系数
c*
0.25
标准中心距
a
=
(z7+z8)/2=71mm
实际中心距
a＇
73mm
啮合角
α＇
α＇=arccosacosαa＇=23.943°
变位系数
齿轮7
x7
0.53
齿轮8
x8
0.567
齿顶高
齿轮7
ha7
ha7=mha*+x7-∆y=2.866mm
齿轮8
ha8
ha8=mha*+x8-∆y=2.940mm
齿根高
齿轮7
hf7
hf7=mha*+c*-x7=1.440mm
齿轮8
hf8
hf8=mha*+c*-x8=1.366mm
分度圆直径
齿轮7
d7
d7=mz7=32.000mm
齿轮8
d8
d8=mz8=110.000mm
齿顶圆直径
齿轮7
da7
da7=d7+2ha7=37.732mm
齿轮8
da8
da8=d8+2ha8=115.880mm
齿根圆直径
齿轮7
df7
df7=d7-2hf7=29.12mm
齿轮8
df8
df8=d8-2hf8=107.268mm
齿顶圆压力角
齿轮7
αa7
αa7=arccosd7cosαda7=37.161°
齿轮8
αa8
αa8=arccosd8cosαda8=26.873°
重合度
ε
ε=[z7tanαa7-tanα＇+z8tanαa8-tanα＇]
/2π=1.553
4.3滑移齿轮9和齿轮10
序号
项目
代号
计算公式及计算结果
齿数
齿轮9
z9
齿轮10
z10
模数
m
压力角
α
20°
齿顶高系数
ha*
顶隙系数
c*
0.25
标准中心距
a
=
(z9+z10)/2=71
实际中心距
a＇
啮合角
α＇
α＇=arccosacosαa＇=23.943°
变位系数
齿轮9
x9
0.53
齿轮10
x10
0.567
齿顶高
齿轮9
ha9
ha9=mha*+x9-∆y=2.866mm
齿轮10
ha10
ha10=mha*+x10-∆y=2.940mm
齿根高
齿轮9
hf9
hf9=mha*+c*-x9=1.440mm
齿轮10
hf10
hf10=mha*+c*-x10=1.366mm
分度圆直径
齿轮9
d9
d9=mz9=28.000mm
齿轮10
d10
d10=mz10=114.000mm
齿顶圆直径
齿轮9
da9
da9=d9+2ha9=33.732mm
齿轮10
da10
da10=d10+2ha10=119.880mm
齿根圆直径
齿轮9
df9
df9=d9-2hf9=25.120mm
齿轮10
df10
df10=d10-2hf10=111.268mm
齿顶圆压力角
齿轮9
αa9
αa9=arccosd9cosαda9=38.738°
齿轮10
αa10
αa10=arccosd10cosαda10=26.67°
重合度
ε
ε=[z9tanαa9-tanα＇+z10tanαa10-tanα＇]
/2π=1.531
五、定轴齿轮变速传动中每对齿轮几何尺寸及重合度的计算
5.1圆柱齿轮11与齿轮12
(齿轮13同齿轮11，齿轮14同齿轮12)
序号
项目
代号
计算公式及计算结果
齿数
齿轮11
z11
齿轮12
z12
模数
m
压力角
α
20°
齿顶高系数
ha*
顶隙系数
c*
0.25
标准中心距
a
=
(z11+z12)/2=60
实际中心距
a＇
啮合角
α＇
α＇=arccosacosαa＇=20°
变位系数
齿轮11
x11
0.120
齿轮12
x12
-0.120
齿顶高
齿轮11
ha11
ha11=mha*+x11-∆y=3.360mm
齿轮12
ha12
ha12=mha*+x12-∆y=2.640mm
齿根高
齿轮11
hf11
hf11=mha*+c*-x11=3.390mm
齿轮12
hf12
hf12=mha*+c*-x12=4.110mm
分度圆直径
齿轮11
d11
d11=mz11=51mm
齿轮12
d12
d12=mz12=69mm
齿顶圆直径
齿轮11
da11
da11=d11+2ha11=57.720mm
齿轮12
da12
da12=d12+2ha12=74.280mm
齿根圆直径
齿轮11
df11
df11=d11-2hf11=44.220mm
齿轮12
df12
df12=d12-2hf12=60.780mm
齿顶圆压力角
齿轮11
αa11
αa11=arccosd11cosαda11=33.916°
齿轮12
αa12
αa12=arccosd12cosαda12=29.203°
重合度
ε
ε=[z11tanαa11-tanα＇+z12tanαa12-tanα＇]
/2π
=1.549
5.2圆锥齿轮15与16
序号
项目
代号
计算公式及计算结果
齿数
齿轮15
z15
齿轮16
z16
模数
m
压力角
α
20°
齿顶高系数
ha*
顶隙系数
c*
0.2
分度圆锥角
齿轮15
δ15
δ15=arccot(z16/z15)=36.469°
齿轮16
δ16
δ16=90°-δ15=53.531°
分度圆直径
齿轮15
d15
d15=mz15=51.000mm
齿轮16
d16
d16=mz16=69.000mm
锥距
R
R=12d152+d162=42.901mm
齿顶高
齿轮15
ha15
ha15=mha*=3.000mm
齿轮16
ha16
ha16=mha*=3.000mm
齿根高
齿轮15
hf15
hf15=mha*+c*=3.600mm
齿轮16
hf16
hf16=mha*+c*=3.600mm
齿顶圆直径
齿轮15
da15
da15=d15+2ha15cosδ15=55.825mm
齿轮16
da16
da16=d16+2ha16cosδ16=72.566mm
齿根圆直径
齿轮15
df15
df15=d15-2hf15cosδ15=45.210mm
齿轮16
df16
df16=d16-2hf16cosδ16=64.720mm
当量齿数
齿轮15
zν15
zν15=z15cosδ15=21.140
齿轮16
zν16
zν16=z16cosδ16=38.695
当量齿轮
齿顶圆压力角
齿轮15
ανa15
ανa15=arccosmzν15cosαmzν15+2ha15=30.854°
齿轮16
ανa16
ανa16=arccosmzν16cosαmzν16+2ha16=26.682°
重合度
ε
ε=[zν15tanανa15-tanα＇+zν16tanανa16-tanα＇]
/2π=1.640
六、输出转速的检验
n1=n*iv1＇*if＇*ipmax＇=745×1853×1723×1723×1723×12.5=40.86rmin
(要求值40r⁄min)
n2=n*iv1＇*if＇*ipmax＇=745×1655×1723×1723×1723×12.5=35.00rmin
(要求值35r⁄min)
n3=n*iv1＇*if＇*ipmax＇=745×1457×1723×1723×1723×12.5=29.56rmin
(要求值30r⁄min)
可以看出，当输入转速为745
r⁄min时，所设计齿轮传动机构能输出符合所要求的转速。
第四篇：常用齿轮材料及热处理
常用齿轮材料及热处理：
为了保证齿轮工作的可靠性，提高其使用寿命，齿轮的材料及其热处理应根据工作条件和材料的特点来选取。
对齿轮材料的基本要求是：应使齿面具有足够的硬度和耐磨性，齿心具有足够的韧性，以防止齿面的各种失效，同时应具有良好的冷、热加工的工艺性，以达到齿轮的各种技术要求。
常用的齿轮材料为各种牌号的优质碳素结构钢、合金结构钢、铸钢、铸铁和非金属材料等。一般多采用锻件或轧制钢材。当齿轮结构尺寸较大，轮坯不易锻造时，可采用铸钢。开式低速传动时，可采用灰铸铁或球墨铸铁。低速重载的齿轮易产生齿面塑性变形，轮齿也易折断，宜选用综合性能较好的钢材。高速齿轮易产生齿面点蚀，宜选用齿面硬度高的材料。受冲击载荷的齿轮，宜选用韧性好的材料。对高速、轻载而又要求低噪声的齿轮传动，也可采用非金属材料、如夹布胶木、尼龙等。
钢制齿轮的热处理方法主要有以下几种：
1．表面淬火常用于中碳钢和中碳合金钢，如45、40Cr钢等。表面淬火后，齿面硬度一般为40～55HRC。特点是抗疲劳点蚀、抗胶合能力高，耐磨性好。由于齿心部末淬硬，齿轮仍有足够的韧性，能承受不大的冲击载荷。
2．渗碳淬火常用于低碳钢和低碳合金钢，如20、20Cr钢等。渗碳淬火后齿面硬度可达56～62HRC，而齿心部仍保持较高的韧性，轮齿的执弯强度和齿面接触强度高，耐磨性较好，常用于受冲击载荷的重要齿轮传动。齿轮经渗碳淬火后，轮齿变形较大，应进行磨齿。
3．渗氮渗氮是一种表面化学热处理。渗氮后不需要进行其他热处理，齿面硬度可达700～900HV。由于渗氮处理后的齿轮硬度高，工艺温度低，变形小，故适用于内齿轮和难以磨削的齿轮，常用于含铬、铜、铅等合金元素的渗氮钢，如38CrMoAlA。
4．调质调质一般用于中碳钢和中碳合金钢，如45、40Cr、35SiMn钢等。调质处理后齿面硬度一般为220～280HBS。因硬度不高，轮齿精加工可在热处理后进行。
5．正火正火能消除内应力，细化晶粒，改善力学性能和切削性能。机械强度要求不高的齿轮可采用中碳钢正火处理，大直径的齿轮可采用铸钢正火处理。
一般要求的齿轮传动可采用软齿面齿轮。为了减小胶合的可能性，并使配对的大小齿轮寿命相当，通常使小齿轮齿面硬度比大齿轮齿面硬度高出30-50HBS。对于高速、重载或重要的齿轮传动，可采用硬齿面齿轮组合，齿面硬度可大致相同。
来源：http://cuihuoganyingqi.com
第五篇：齿轮所有热处理总结-
--齿轮热处理
例如：30CrMnTi
调质275~310HB，齿轮表面淬火58~63HRC，淬火深度1~2mm
一、工作条件以及材料与热处理要求 1.条件: 低速、轻载又不受冲击
要求: HT200 HT250 HT300 去应力退火
2.条件: 低速(＜1m/s)、轻载,如车床溜板齿轮等 要求: 45 调质,HB200-250 3.条件: 低速、中载,如标准系列减速器齿轮--要求: 45 40Cr 40MnB(5042MnVB)调质,HB220-250 4.条件: 低速、重载、无冲击,如机床主轴箱齿轮 要求: 40Cr(42MnVB)淬火 中温回火 HRC40-45 5.条件: 中速、中载,无猛烈冲击,如机床主轴箱齿轮
要求: 40Cr、40MnB、42MnVB 调质或正火,感应加热表面淬火,低温回火,时效,HRC50-55 6.条件: 中速、中载或低速、重载,如车床变速箱中的次要齿轮
要求: 45 高频淬火,350-370℃回火,HRC40-45(无高频设备时,可采用快速加热齿面淬火)7.条件: 中速、重载
要求: 40Cr、40MnB(40MnVB、42CrMo、40CrMnMo、40CrMnMoVBA)淬火,中温回火,HRC45-50.8.条件: 高速、轻载或高速、中载,有冲击的小齿轮
要求: 15、20、20Cr、20MnVB渗碳,淬火,低温回火,HRC56-62.38CrAl 38CrMoAl 渗氮,渗氮深度0.5mm,HV900 9.条件: 高速、中载,无猛烈冲击,如机床主轴轮.要求: 40Cr、40MnB、(40MnVB)高频淬火,HRC50-55.10.条件: 高速、中载、有冲击、外形复杂和重要齿轮,如汽车变速箱齿 轮(20CrMnTi淬透性较高,过热敏感性小,渗碳速度快,过渡层均匀,渗碳 后直接淬火变形较小,正火后切削加工性良好,低温冲击韧性也较好)要求: 20Cr、20Mn2B、20MnVB渗碳,淬火,低温回火或渗碳后高频 淬火,HRC56-62.18CrMnTi、20CrMnTi(锻造→正火→加工齿轮→局部镀同→渗碳、预冷淬火、低温回火→磨齿→喷丸)渗碳层深度1.2-1.6mm,齿轮硬度 HRC58-60,心部硬度HRC25-35.表面:回火马氏体+残余奥氏体+碳化物.中心:索氏体+细珠光体
11.条件: 高速、重载、有冲击、模数＜5 要求: 20Cr、20Mn2B 渗碳、淬火、低温回火,HRG56-62.12.条件: 高速、重载、或中载、模数＞6,要求高强度、高耐磨性,如立车重要螺旋锥齿轮 要求: 18CrMnTi、20SiMnVB 渗碳、淬火、低温回火,HRC56-62 13.条件: 高速、重载、有冲击、外形复杂的重要齿轮,如高速柴油机、重型载重汽车,航空发动机等设备上的齿轮.要求: 12Cr2Ni4A、20Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA、20CrMnMoVBA(锻造→ 退火→粗加工→去应力→半精加工→渗碳→退火软化→淬火→冷处理 →低温回火→精磨)渗碳层深度1.2-1.5mm,HRC59-62.14.条件: 载荷不高的大齿轮,如大型龙门刨齿轮 要求: 50Mn2、50、65Mn 淬火,空冷,HB≤ 241 15.条件: 低速、载荷不大,精密传动齿轮.要求: 35CrMO 淬火,低温回火,HRC45-50 16.条件: 精密传动、有一定耐磨性大齿轮.要求: 35CrMo 调质,HB255-302.17.条件: 要求抗磨蚀性的计量泵齿轮.要求: 9Cr16Mo3VRE 沉淀硬化 18.条件: 要求高耐磨性的鼓风机齿轮.要求: 45 调质,尿素盐浴软氮化.19.条件: 要求耐、保持间隙精度的25L油泵齿轮。要求: 粉末治金(生产批量要大).20.条件: 拖拉机后桥齿轮(小模数)、内燃机车变速箱齿轮(m6-m8).要求: 55DTi或60D(均为低淬透性中碳结构钢)中频淬火,回火, HRC50-55,或中频加热全部淬火.可获得渗碳合金钢的质量,而工艺简 化,材料便宜.二、备注: 1.机床齿轮按工作条件可分三组:(1).低速:转速2m/s,单位压力350-600N/mm^2.(2).中速:转速2-6m/s, 单位压力100-1000N/mm^2,冲击负荷不大.(3).高速:转速4-12m/s,弯曲力矩大,单位压力200-700N/mm^2.2.机床常用齿轮材料及热处理:(1).45 淬火,高温回火,HB200-250,用于圆周速度＜1m/s中等压力,高频 淬火,表面硬度HRC52-58,用于表面硬度要求高、变形小的齿轮.(2).20Cr渗碳、淬火、低温回火
HRC56-62,用于高速、压力、中等、并有冲击的齿轮.(3).40Cr 调质,HB220-250,用于圆周速度不大,中等单位压力的齿轮, 淬火,回火,HRC40-50,用于中等圆周速度、冲击负荷不大的齿轮.(4)除上述条件外，如尚要求热处理时变形小,则用高频淬火、硬度HRC52-58.3.汽车、拖拉机齿轮的工作条件比机床齿轮要繁重得多,要求耐磨性、疲劳强度、心部强度和冲击韧性等方面比机床齿轮高.因此,一般是载 荷重、冲击大,多采用低碳合金钢(除左行列出的牌号以外, 尚有20MnMoB、20SiMnVB、30CrMnTi、30MnTiB、20MnTiB等), 经渗碳、淬火、低温回火处理.拖拉机最终传动齿轮的传动扭矩较大, 齿面单位压较高,密封性不好,砂土、灰土容易钻入,工作条件比较差,常 采用20CrNi3A等渗碳。
4.一般机械齿轮最常用的材料是45和40Cr，其热处理方法选择如下:(1).整体淬火;强度、硬度(HRC50-55)提高,承载能力增大,但
韧性减小,变形较大,淬火后须磨齿或研齿,只适用于载荷较大、无冲 击的齿轮.应用较少.(2).调质:由于硬度低,韧性也好不太高,不能用于大冲击载荷下工作, 只适用于低速、中载的齿轮,一对调质齿轮的小齿轮面硬度要比大齿 面硬度高出HB25-40.(3).正火:受条件限制不适合淬火和调质的大直径齿轮用.(4).表面淬火:
45、40Cr高频淬火机床齿轮广泛采用,直径较大用火 焰表面淬火.但对受较大冲击载荷的齿轮因其韧性不够,须用低碳钢(有冲击、中小载荷)或低碳合金钢(有冲击、大载)渗碳.
点击咨询 