第一篇：齒輪所有熱處理總結(jié)-

--齒輪熱處理

例如：30CrMnTi

調(diào)質(zhì)275~310HB，齒輪表面淬火58~63HRC，淬火深度1~2mm

一、工作條件以及材料與熱處理要求 1.條件: 低速、輕載又不受沖擊

要求: HT200 HT250 HT300 去應(yīng)力退火

2.條件: 低速(＜1m/s)、輕載,如車床溜板齒輪等 要求: 45 調(diào)質(zhì),HB200-250 3.條件: 低速、中載,如標(biāo)準(zhǔn)系列減速器齒輪--要求: 45 40Cr 40MnB(5042MnVB)調(diào)質(zhì),HB220-250 4.條件: 低速、重載、無沖擊,如機(jī)床主軸箱齒輪 要求: 40Cr(42MnVB)淬火 中溫回火 HRC40-45 5.條件: 中速、中載,無猛烈沖擊,如機(jī)床主軸箱齒輪

要求: 40Cr、40MnB、42MnVB 調(diào)質(zhì)或正火,感應(yīng)加熱表面淬火,低溫回火,時(shí)效,HRC50-55 6.條件: 中速、中載或低速、重載,如車床變速箱中的次要齒輪

要求: 45 高頻淬火,350-370℃回火,HRC40-45(無高頻設(shè)備時(shí),可采用快速加熱齒面淬火)7.條件: 中速、重載

要求: 40Cr、40MnB(40MnVB、42CrMo、40CrMnMo、40CrMnMoVBA)淬火,中溫回火,HRC45-50.8.條件: 高速、輕載或高速、中載,有沖擊的小齒輪

要求: 15、20、20Cr、20MnVB滲碳,淬火,低溫回火,HRC56-62.38CrAl 38CrMoAl 滲氮,滲氮深度0.5mm,HV900 9.條件: 高速、中載,無猛烈沖擊,如機(jī)床主軸輪.要求: 40Cr、40MnB、(40MnVB)高頻淬火,HRC50-55.10.條件: 高速、中載、有沖擊、外形復(fù)雜和重要齒輪,如汽車變速箱齒 輪(20CrMnTi淬透性較高,過熱敏感性小,滲碳速度快,過渡層均勻,滲碳 后直接淬火變形較小,正火后切削加工性良好,低溫沖擊韌性也較好)要求: 20Cr、20Mn2B、20MnVB滲碳,淬火,低溫回火或滲碳后高頻 淬火,HRC56-62.18CrMnTi、20CrMnTi(鍛造→正火→加工齒輪→局部鍍同→滲碳、預(yù)冷淬火、低溫回火→磨齒→噴丸)滲碳層深度1.2-1.6mm,齒輪硬度 HRC58-60,心部硬度HRC25-35.表面:回火馬氏體+殘余奧氏體+碳化物.中心:索氏體+細(xì)珠光體

11.條件: 高速、重載、有沖擊、模數(shù)＜5 要求: 20Cr、20Mn2B 滲碳、淬火、低溫回火,HRG56-62.12.條件: 高速、重載、或中載、模數(shù)＞6,要求高強(qiáng)度、高耐磨性,如立車重要螺旋錐齒輪 要求: 18CrMnTi、20SiMnVB 滲碳、淬火、低溫回火,HRC56-62 13.條件: 高速、重載、有沖擊、外形復(fù)雜的重要齒輪,如高速柴油機(jī)、重型載重汽車,航空發(fā)動(dòng)機(jī)等設(shè)備上的齒輪.要求: 12Cr2Ni4A、20Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA、20CrMnMoVBA(鍛造→ 退火→粗加工→去應(yīng)力→半精加工→滲碳→退火軟化→淬火→冷處理 →低溫回火→精磨)滲碳層深度1.2-1.5mm,HRC59-62.14.條件: 載荷不高的大齒輪,如大型龍門刨齒輪 要求: 50Mn2、50、65Mn 淬火,空冷,HB≤ 241 15.條件: 低速、載荷不大,精密傳動(dòng)齒輪.要求: 35CrMO 淬火,低溫回火,HRC45-50 16.條件: 精密傳動(dòng)、有一定耐磨性大齒輪.要求: 35CrMo 調(diào)質(zhì),HB255-302.17.條件: 要求抗磨蝕性的計(jì)量泵齒輪.要求: 9Cr16Mo3VRE 沉淀硬化 18.條件: 要求高耐磨性的鼓風(fēng)機(jī)齒輪.要求: 45 調(diào)質(zhì),尿素鹽浴軟氮化.19.條件: 要求耐、保持間隙精度的25L油泵齒輪。要求: 粉末治金(生產(chǎn)批量要大).20.條件: 拖拉機(jī)后橋齒輪(小模數(shù))、內(nèi)燃機(jī)車變速箱齒輪(m6-m8).要求: 55DTi或60D(均為低淬透性中碳結(jié)構(gòu)鋼)中頻淬火,回火, HRC50-55,或中頻加熱全部淬火.可獲得滲碳合金鋼的質(zhì)量,而工藝簡 化,材料便宜.二、備注: 1.機(jī)床齒輪按工作條件可分三組:(1).低速:轉(zhuǎn)速2m/s,單位壓力350-600N/mm^2.(2).中速:轉(zhuǎn)速2-6m/s, 單位壓力100-1000N/mm^2,沖擊負(fù)荷不大.(3).高速:轉(zhuǎn)速4-12m/s,彎曲力矩大,單位壓力200-700N/mm^2.2.機(jī)床常用齒輪材料及熱處理:(1).45 淬火,高溫回火,HB200-250,用于圓周速度＜1m/s中等壓力,高頻 淬火,表面硬度HRC52-58,用于表面硬度要求高、變形小的齒輪.(2).20Cr滲碳、淬火、低溫回火

HRC56-62,用于高速、壓力、中等、并有沖擊的齒輪.(3).40Cr 調(diào)質(zhì),HB220-250,用于圓周速度不大,中等單位壓力的齒輪, 淬火,回火,HRC40-50,用于中等圓周速度、沖擊負(fù)荷不大的齒輪.(4)除上述條件外，如尚要求熱處理時(shí)變形小,則用高頻淬火、硬度HRC52-58.3.汽車、拖拉機(jī)齒輪的工作條件比機(jī)床齒輪要繁重得多,要求耐磨性、疲勞強(qiáng)度、心部強(qiáng)度和沖擊韌性等方面比機(jī)床齒輪高.因此,一般是載 荷重、沖擊大,多采用低碳合金鋼(除左行列出的牌號(hào)以外, 尚有20MnMoB、20SiMnVB、30CrMnTi、30MnTiB、20MnTiB等), 經(jīng)滲碳、淬火、低溫回火處理.拖拉機(jī)最終傳動(dòng)齒輪的傳動(dòng)扭矩較大, 齒面單位壓較高,密封性不好,砂土、灰土容易鉆入,工作條件比較差,常 采用20CrNi3A等滲碳。

4.一般機(jī)械齒輪最常用的材料是45和40Cr，其熱處理方法選擇如下:(1).整體淬火;強(qiáng)度、硬度(HRC50-55)提高,承載能力增大,但

韌性減小,變形較大,淬火后須磨齒或研齒,只適用于載荷較大、無沖 擊的齒輪.應(yīng)用較少.(2).調(diào)質(zhì):由于硬度低,韌性也好不太高,不能用于大沖擊載荷下工作, 只適用于低速、中載的齒輪,一對(duì)調(diào)質(zhì)齒輪的小齒輪面硬度要比大齒 面硬度高出HB25-40.(3).正火:受條件限制不適合淬火和調(diào)質(zhì)的大直徑齒輪用.(4).表面淬火:

45、40Cr高頻淬火機(jī)床齒輪廣泛采用,直徑較大用火 焰表面淬火.但對(duì)受較大沖擊載荷的齒輪因其韌性不夠,須用低碳鋼(有沖擊、中小載荷)或低碳合金鋼(有沖擊、大載)滲碳.

第二篇：常用齒輪材料及熱處理

常用齒輪材料及熱處理：

為了保證齒輪工作的可靠性，提高其使用壽命，齒輪的材料及其熱處理應(yīng)根據(jù)工作條件和材料的特點(diǎn)來選取。

對(duì)齒輪材料的基本要求是：應(yīng)使齒面具有足夠的硬度和耐磨性，齒心具有足夠的韌性，以防止齒面的各種失效，同時(shí)應(yīng)具有良好的冷、熱加工的工藝性，以達(dá)到齒輪的各種技術(shù)要求。

常用的齒輪材料為各種牌號(hào)的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鋼、鑄鐵和非金屬材料等。一般多采用鍛件或軋制鋼材。當(dāng)齒輪結(jié)構(gòu)尺寸較大，輪坯不易鍛造時(shí)，可采用鑄鋼。開式低速傳動(dòng)時(shí)，可采用灰鑄鐵或球墨鑄鐵。低速重載的齒輪易產(chǎn)生齒面塑性變形，輪齒也易折斷，宜選用綜合性能較好的鋼材。高速齒輪易產(chǎn)生齒面點(diǎn)蝕，宜選用齒面硬度高的材料。受沖擊載荷的齒輪，宜選用韌性好的材料。對(duì)高速、輕載而又要求低噪聲的齒輪傳動(dòng)，也可采用非金屬材料、如夾布膠木、尼龍等。

鋼制齒輪的熱處理方法主要有以下幾種：

1．表面淬火常用于中碳鋼和中碳合金鋼，如45、40Cr鋼等。表面淬火后，齒面硬度一般為40～55HRC。特點(diǎn)是抗疲勞點(diǎn)蝕、抗膠合能力高，耐磨性好。由于齒心部末淬硬，齒輪仍有足夠的韌性，能承受不大的沖擊載荷。

2．滲碳淬火常用于低碳鋼和低碳合金鋼，如20、20Cr鋼等。滲碳淬火后齒面硬度可達(dá)56～62HRC，而齒心部仍保持較高的韌性，輪齒的執(zhí)彎強(qiáng)度和齒面接觸強(qiáng)度高，耐磨性較好，常用于受沖擊載荷的重要齒輪傳動(dòng)。齒輪經(jīng)滲碳淬火后，輪齒變形較大，應(yīng)進(jìn)行磨齒。

3．滲氮滲氮是一種表面化學(xué)熱處理。滲氮后不需要進(jìn)行其他熱處理，齒面硬度可達(dá)700～900HV。由于滲氮處理后的齒輪硬度高，工藝溫度低，變形小，故適用于內(nèi)齒輪和難以磨削的齒輪，常用于含鉻、銅、鉛等合金元素的滲氮鋼，如38CrMoAlA。

4．調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)一般用于中碳鋼和中碳合金鋼，如45、40Cr、35SiMn鋼等。調(diào)質(zhì)處理后齒面硬度一般為220～280HBS。因硬度不高，輪齒精加工可在熱處理后進(jìn)行。

5．正火正火能消除內(nèi)應(yīng)力，細(xì)化晶粒，改善力學(xué)性能和切削性能。機(jī)械強(qiáng)度要求不高的齒輪可采用中碳鋼正火處理，大直徑的齒輪可采用鑄鋼正火處理。

一般要求的齒輪傳動(dòng)可采用軟齒面齒輪。為了減小膠合的可能性，并使配對(duì)的大小齒輪壽命相當(dāng)，通常使小齒輪齒面硬度比大齒輪齒面硬度高出30-50HBS。對(duì)于高速、重載或重要的齒輪傳動(dòng)，可采用硬齒面齒輪組合，齒面硬度可大致相同。

來源：http://cuihuoganyingqi.com

第三篇：熱處理總結(jié)

熱處理基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)

——學(xué)習(xí)總結(jié)

一、熱處理定義

熱處理是將金屬材料放在一定的介質(zhì)內(nèi)加熱、保溫、冷卻，通過改變材料表面或內(nèi)部的金相組織結(jié)構(gòu),來控制其性能的一種金屬熱加工工藝。

二、熱處理工藝的特點(diǎn) 金屬熱處理是機(jī)械制造中的重要工藝之一，與其他加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學(xué)成分，而是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變工件表面的化學(xué)成分，賦予或改善工件的使用性能。其特點(diǎn)是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量，而這一般不是肉眼所能看到的。

為使金屬工件具有所需要的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能，除合理選用材料和各種成形工藝外，熱處理工藝往往是必不可少的。鋼鐵是機(jī)械工業(yè)中應(yīng)用最廣的材料，鋼鐵顯微組織復(fù)雜，可以通過熱處理予以控制，所以鋼鐵的熱處理是金屬熱處理的主要內(nèi)容。另外，鋁、銅、鎂、鈦等及其合金也都可以通過熱處理改變其力學(xué)、物理和化學(xué)性能，以獲得不同的使用性能。

三、常見熱處理概念

1． 正火：將鋼材或鋼件加熱到臨界點(diǎn)上的適當(dāng)溫度保持一定時(shí)間后在空氣中冷卻，得到珠光體類組織的熱處理工藝。2． 退火：將亞共析鋼工件加熱至20—40度，保溫一段時(shí)間后，隨爐緩慢冷卻（或埋在砂中或石灰中冷卻）至500度以下在空氣中冷卻的熱處理工藝。

3． 固溶熱處理：將合金加熱至高溫單相區(qū)恒溫保持，使過剩相充分溶解到固溶體中，然后快速冷卻，以得到過飽和固溶體的熱處理工藝。

4． 時(shí)效：合金經(jīng)固溶熱處理或冷塑性形變后，在室溫放置或稍高于室溫保持時(shí)，其性能隨時(shí)間而變化的現(xiàn)象。

5． 固溶處理：使合金中各種相充分溶解，強(qiáng)化固溶體并提高韌性及抗蝕性能，消除應(yīng)力與軟化，以便繼續(xù)加工成型。

6． 時(shí)效處理：在強(qiáng)化相析出的溫度加熱并保溫，使強(qiáng)化相沉淀析出，得以硬化，提高強(qiáng)度。

7． 淬火：將鋼奧氏體化后以適當(dāng)?shù)睦鋮s速度冷卻，使工件在橫截面內(nèi)全部或一定的范圍內(nèi)發(fā)生馬氏體等不穩(wěn)定組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。

8． 回火：將經(jīng)過淬火的工件加熱到臨界點(diǎn)以下的適當(dāng)溫度保持一定時(shí)間，隨后用符合要求的方法冷卻，以獲得所需要的組織和性能的熱處理工藝。

9． 鋼的碳氮共滲：碳氮共滲是向鋼的表層同時(shí)滲入碳和氮的過程。習(xí)慣上碳氮共滲又稱為氰化，目前以中溫氣體碳氮共滲和低溫氣體碳氮共滲（即氣體軟氮化）應(yīng)用較為廣泛。中溫氣體碳氮共滲的主要目的是提高鋼的硬度，耐磨性和疲勞強(qiáng)度。低溫氣體碳氮共滲以滲氮為主，其主要目的是提高鋼的耐磨性和抗咬合性。

10． 調(diào)質(zhì)處理：一般習(xí)慣將淬火加高溫回火相結(jié)合的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)處理廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負(fù)荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。調(diào)質(zhì)處理后得到回火索氏體組織，它的機(jī)械性能均比相同硬度的正火索氏體組織為優(yōu)。它的硬度取決于高溫回火溫度并與鋼的回火穩(wěn)定性和工件截面尺寸有關(guān)，一般在HB200—350之間。

11． 釬焊：用釬料將兩種工件粘合在一起的熱處理工藝。

四、熱處理分類

金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理、表面熱處理和化學(xué)熱處理三大類。根據(jù)加熱介質(zhì)、加熱溫度和冷卻方法的不同，每一大類又可區(qū)分為若干不同的熱處理工藝。同一種金屬采用不同的熱處理工藝，可獲得不同的組織，從而具有不同的性能。鋼鐵是工業(yè)上應(yīng)用最廣的金屬，而且鋼鐵顯微組織也最為復(fù)雜，因此鋼鐵熱處理工藝種類繁多。

整體熱處理是對(duì)工件整體加熱，然后以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s，獲得需要的金相組織，以改變其整體力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。

第四篇：熱處理總結(jié)

第九章

熱處理三要素：加熱溫度 + 保溫時(shí)間 + 冷卻方式

合金元素的總結(jié)

對(duì)奧氏體晶粒影響方面，1、能形成碳化物，減少鋼中和奧氏體中碳濃度的合金元素，Cr、Mo、W、V、Ti、Zr、Nb。

2、Mn、N、P、C會(huì)粗化晶粒（另外，P使鋼冷脆，S使鋼熱脆，因此，鋼中常常以N、P、S的多少衡量是否為優(yōu)質(zhì)鋼）。

3、其他元素則基本上對(duì)晶粒無影響。

4、Al、Si、Cu、Co、Ni通常溶于鐵素體或奧氏體中，起固溶強(qiáng)化作用，有的可能形成非金屬夾雜物和金屬間化合物，如Al2O3、AlN、SiO2、Ni3Al。

5、除了加1中合金元素細(xì)化奧氏體晶粒外，工藝上方法（也是熱處理獲得細(xì)晶粒組織的原理）：允許的范圍內(nèi)奧氏體化溫度盡量低+快速加熱（增加過熱度，使形核率>長大速度來獲得細(xì)晶粒）+短時(shí)保溫+快速冷卻（多次快速加熱快速冷卻效果更好）的方法來獲得非常細(xì)小的奧氏體晶粒。

6、增加回火脆性的元素：Cr、Mn、Ni、B。

7、降低回火脆性的元素：WMo。

冷卻方式總結(jié)

冷卻方式總的分為等溫和連續(xù)兩種方式。

等溫冷卻（TTT曲線）產(chǎn)物：粗珠光體（700~650℃保溫），索氏體（650~600℃保溫），托氏體（600~550℃保溫）；

上貝氏體（550~350℃保溫），下貝氏體（350~Ms共析鋼（0.77%）大概230℃左右保溫，Ms點(diǎn)和含碳量成反比：0.1%-500℃，0.6%-280℃，0.8%-230℃，1.0%-200℃）板條馬氏體（Ms~200℃保溫），片狀馬氏體（200~Mf℃保溫），一般我們想盡可能多的獲得板條狀Ms，方法是減少奧氏體中的含碳量。因此，中低碳鋼易形成板條狀Ms，高碳鋼易形成片狀Ms。

對(duì)中碳鋼，由于含有板條和片狀Ms的混合物，可采取均勻奧氏體成分，消除富碳區(qū)的方法（高溫加熱使奧氏體成分均勻后—快速淬火冷卻），來得到幾乎全部的板條Ms。

對(duì)高碳鋼，由于奧氏體中碳含量很高，因此只能采取盡可能使碳少溶解在奧

氏體中的方法（較低溫度快速、短時(shí)間加熱淬火），獲得較多板條Ms。

相反，奧氏體中的合金元素會(huì)細(xì)化晶粒，因此會(huì)增大形成片狀Ms可能性。

常見符號(hào)總結(jié)

HRB屈服強(qiáng)度HRC洛氏硬度HBW布氏硬度（一般HRC=HBW/10σb抗拉強(qiáng)度σs 屈服強(qiáng)度δ延伸率（δ>5%為塑性材料）ψ斷面收縮率σe 彈性極限a k沖擊韌性值（鋼材一般為34）

第十章

一般材料加工流程

冶煉—澆鑄—均勻化退火（如果鑄件有成分偏析或者枝晶偏析）—鍛造扎制（熱加工，常產(chǎn)生魏氏組織、帶狀組織、晶粒粗大等缺陷，P122）—預(yù)備熱處理（正火或退火，便于下步加工）—機(jī)械加工（不是塑性加工，只是改變尺寸）—最終熱處理（淬火+回火，調(diào)節(jié)強(qiáng)韌度、硬度、耐磨性等）—精加工—穩(wěn)定化處理（包括尺寸、精確度等，如對(duì)應(yīng)力或精度要求極高的工件進(jìn)行去應(yīng)力退火）

熱處理工藝總結(jié)

1、一般情況下，熱處理工藝分為：①預(yù)備熱處理（正火或退火，正火優(yōu)先）目的是使鑄件、焊件、鍛件的成分均勻和消除內(nèi)應(yīng)力，提供合適的切削加工硬度（180~250HBW切屑性能較好），為下道工序做準(zhǔn)備；但是受力不大、性能要求不高的零件，選正火作最終熱處理。②最終熱處理（淬火+回火）。

2、熱處理工藝定義。正火：將鋼加熱到奧氏體化溫度30~50℃，保溫后空冷得到珠光體類組織的熱處理工藝。

退火：將鋼加熱到Ac1溫度以上或以下，保溫后爐冷（或爐冷到600℃以下空冷）得到室溫平衡狀態(tài)組織（相圖）的熱處理工藝。

淬火：將鋼加熱到Ac3或Ac1以上一定溫度（得到細(xì)小的奧氏體為依據(jù)），保溫后以大于臨界冷卻速度冷卻得到馬氏體（或下貝氏體）的熱處理工藝。

回火：將淬火鋼加熱到A1以下，使其轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的回火組織，并以適當(dāng)?shù)姆绞嚼鋮s的工藝過程。

退火、正火工藝總結(jié)

正火：（壓共析鋼：Ac3+30~50℃，（過）共析鋼：Accm+30~50℃，合金鋼：Ac3+100~150℃），保溫時(shí)間：T= K?D min（K為1.5~2min/mm，D為工件有效厚度），采用空冷，室溫組織：鐵素體（少量）+珠光體（較細(xì)，因?yàn)槔渌佥^快），提高硬度，便于機(jī)械加工；消除魏氏組織（針片狀）、帶狀組織，細(xì)化晶粒。均勻化退火:（Ac3或Acm以上150~300℃）。碳鋼一般為1100~1200℃，合金鋼一般為1200~1300℃，保溫時(shí)間一般為10~15h成本高，除非成分有區(qū)域偏析或較大的枝晶偏析才用，后加正火補(bǔ)充。完全退火:（Ac3+20~30℃），保溫時(shí)間：T= K?D min（K為1.5~2min/mm，D為工件有效厚度），采用爐冷，室溫組織：鐵素體+珠光體。用于消除魏氏組織（針片狀）、帶狀組織，細(xì)化晶粒（相對(duì)組織而言）；亞共析鋼的預(yù)備熱處理，均勻成分，消除加工硬化，降低硬度，為下一步切削加工做準(zhǔn)備。

球化退火:（Ac1+20~30℃，即：750~780℃），一般保溫2~4h，采用空冷。效果分為一次退火＜等溫退火＜往復(fù)退火三種，室溫組織：球狀珠光體（粗珠光體，因?yàn)槔渌俾?。用于（過）共析鋼或合金鋼的預(yù)備熱處理，均勻成分，消除加工硬化，降低硬度，為下一步切削加工做準(zhǔn)備。

再結(jié)晶退火:（0.35~0.4）Tm（K）+100~200（℃），一般鋼材650~700℃，保溫1~3h，采用空冷。室溫組織：變形晶粒變成原始的等軸晶。用于鋼材或合金冷變形的中間退火，消除加工硬化，降低硬度，但是如果變形量過大或處于臨界變形度（2%~10%）時(shí)，要采用正火或完全退火代替便于消除加工硬化。

去應(yīng)力退火:在再結(jié)晶溫度以下，一般鋼為500~600℃，保溫3min/mm；一般鑄鐵為500~550℃，保溫6min/mm，去應(yīng)力退火冷卻要盡量緩慢，以免產(chǎn)生新應(yīng)力。室溫組織：珠光體（索氏體）。去應(yīng)力退火用于消除鍛件、鑄件、焊件、鋼件冷加工等消除應(yīng)力，防止工件變形或開裂。

退火、正火工藝選用總結(jié)

1、含碳量小于0.5%成本低；

2、含碳量0.5%~0.75%的亞共析鋼預(yù)備熱處理：完全退火；

3、（過）共析鋼或合金鋼預(yù)備熱處理：球化退火（無網(wǎng)狀碳化物），正火+球化退火（有網(wǎng)狀碳化物）。

4、工件對(duì)受力、性能要求不高的，即不必進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理的，直接用正火作為最終熱處理。

5、鋼的使用性能和工藝性能滿足的條件下，應(yīng)盡可能的用正火代替退火。

鋼的淬火總結(jié)

1、淬火加熱溫度?？偟膩碚f淬火加熱溫度的選擇應(yīng)以得到均勻細(xì)小的奧氏體晶粒為原則。亞共析鋼：Ac3+30~50℃，（過）共析鋼：Ac1+30~50℃（原因見書P285），低合金鋼：比相應(yīng)碳鋼高50℃左右，高合金鋼更高，因?yàn)閵W氏體化更困難。

2、保溫時(shí)間：T= a k′?D min（碳鋼a為1.5~2min/mm，同前面的K，k′為裝爐系數(shù)，一般箱式爐為1.0~1.5min/mm，視不同爐子和裝入量而定，D為工件有效厚度。）

3、淬火介質(zhì)?？偟膩碚f，碳鋼為水冷，合金鋼為油冷。

4、淬火方式。分為：單液淬火，雙液淬火，分級(jí)淬火，等溫淬火。一般來說用單液淬火，只有形狀復(fù)雜、尺寸很小的工件才用分級(jí)淬火或等溫淬火。

5、淬透性、淬透層深度、淬硬性區(qū)別。

鋼的回火總結(jié)

1、回火溫度 P324。

150~250℃，回火馬氏體；最好在200℃稍高，防止生成片狀Ms（有顯微裂紋，脆性大），過高會(huì)發(fā)生第一類淬火脆性（250~350℃之間）。

應(yīng)用：低碳（合金）鋼選用低溫回火，得到回火Ms，綜合性能較好，用于鍋爐和壓力用器；

高碳鋼低溫回火，得到回火Ms，得到高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性，但塑形差，用于工具、量具、滾動(dòng)軸承（需耐磨）、滲碳件等材料。

在條件允許下，用等溫淬火得到下貝氏體比低溫回火性能好得多，但是成本高，因此用于低溫回火脆性的鋼種。

350~500℃，回火托氏體，淬火應(yīng)力基本消除。

應(yīng)用：高碳（合金）鋼選用中溫回火（350℃）得到彈性較高，因此一些彈性鋼件都要采用中溫回火，也用于熱鍛模具。

500~650℃，回火索氏體；防止發(fā)生第二類淬火脆性，應(yīng)用：中碳（合金）鋼常采用調(diào)質(zhì)處理，得到很好的綜合性能。一般用于中碳鋼和低合金鋼制作重要零件，比如，軸類、齒類、機(jī)床主軸等。

2、回火冷卻方式。

①一般工件回火后一般采用空冷；

②一些重要零件，為了防止產(chǎn)生新應(yīng)力、變形、開裂等，采用爐冷等緩慢冷卻；

第十一章

鋼的分類總結(jié)

鋼按用途分類：結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能鋼；

結(jié)構(gòu)鋼：又分為工程用鋼[碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強(qiáng)度用鋼]和

機(jī)器零件、構(gòu)件用鋼，包括：滲碳鋼（表層高強(qiáng)度硬度、耐磨性、抗疲勞強(qiáng)度，心部高強(qiáng)韌性，主要用于齒輪；低碳合金鋼表面滲碳，淬火低溫回火）、調(diào)質(zhì)鋼（綜合性能高，主要用于軸類、連桿，中碳鋼，調(diào)質(zhì)處理）、彈簧鋼（高碳鋼，淬火350℃回火）、軸承鋼（高強(qiáng)度硬度、耐磨性、抗疲勞強(qiáng)度高碳鋼；淬火低溫回火）。

常見的工程結(jié)構(gòu)鋼：型材、棒材、板材、管材、帶材，由于他們都需要冷變形和焊接，采用低碳低合金鋼；由于尺寸大、形狀復(fù)雜，因此大部分工為熱軋空冷（正火），室溫組織：鐵素體加少量珠光體。

工具鋼（高碳鋼，一般均為淬火加低溫回火，但合金含量越高淬火回火溫度越高，強(qiáng)韌度均越好。比如，淬回火溫度：碳素工具鋼（780℃+200℃）<低合金刃具鋼

（830℃+250℃）<高速鋼（1230℃+550℃）；總體要求高硬度、高耐磨性，一定的強(qiáng)度韌性；

高速鋼還需要高熱硬性，熱鍛模具需要高韌性，量具鋼需要尺寸穩(wěn)定性），用于制造各種加工工具，按用途分為：刃具鋼（碳素工具鋼、低合金刃具鋼、高速鋼）模具鋼（冷鍛模具、熱鍛模具：調(diào)質(zhì)處理）、量具鋼（淬火后需冷處理，最后需去應(yīng)力退火）。

特殊性能鋼，不銹鋼（一般為低碳鋼，分馬氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、鐵

素體不銹鋼，其中奧氏體不銹鋼性能優(yōu)良、最常用）按化學(xué)成分分類：碳素鋼（低碳鋼wc≤0.3%、中碳鋼0.3%≤wc≤0.6%、高

碳鋼wc≥0.6%）、合金鋼（低合金鋼w≤5%、中合金鋼5%≤wc≤10%、高合金鋼wc≥10%）。

按顯微組織分類：珠光體鋼、貝氏體鋼、馬氏體鋼、奧氏體鋼（室溫下為單

相的奧氏體組織）、鐵素體鋼（室溫下為單相的鐵素體組織）等；

按品質(zhì)分類，主要以鋼中含有害雜質(zhì)P、S的含量來分類：普通質(zhì)量鋼、優(yōu)

質(zhì)鋼（優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼wp、ws均≤0.035%、優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼wp、ws均≤0.035%）高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼（高級(jí)碳素結(jié)構(gòu)鋼wp、ws均≤0.030%、高級(jí)合金結(jié)構(gòu)鋼wp、ws均≤0.025%）、特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼；

常見鋼的編號(hào)(P307)

碳素結(jié)構(gòu)鋼（Q）低合金高強(qiáng)度鋼（Q）碳素工具鋼（T）

滾動(dòng)軸承鋼（G）焊接用鋼（H）易切削鋼（Y）

鑄鋼（ZG）鍋爐用鋼（g）橋梁用鋼（q）

沸騰鋼（F）半鎮(zhèn)靜鋼（b）鎮(zhèn)靜鋼（z）

第五篇：20CrMnMo齒輪熱處理工藝設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

20CrMnMo齒輪熱處理 目 錄 1 緒 論 1 1.1 熱處理工藝課程設(shè)計(jì)的目的 1 1.2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù) 1 1.3 熱處理工藝設(shè)計(jì)的方法 1 2 熱處理工藝課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟 1 2.1 課題工件簡圖 1 2.2 技術(shù)要求： 2.3 特點(diǎn) 2 2.4 適用范圍 2 2.5 齒輪的性能要求及為何選用20CrMnMo 2 2.6 化學(xué)成分作用 3 2.7 20CrMnMo鋼的淬透性曲線 4 2.8 淬透性 5 2.9 滲碳熱處理工藝規(guī)范 5 2.10 鋼的等溫轉(zhuǎn)變和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 5 3 熱處理工藝方案以及參數(shù)論述 6 3.1 熱處理工藝流程 6 3.2 熱處理工藝方案論證 6 3.2.1 20CrMnMo處理溫度以及冷卻方式 6 3.2.2 熱處理方案制定 6 3.3 熱處理方案 6 3.3.1 正火 7 3.3.2 正火工藝曲線 7 3.3.3 正火冷卻 8 3.4 20CrMnMo的滲碳工藝 8 3.4.1 滲碳的目的 8 3.4.2 滲碳過程 8 3.5 20CrMnMo的淬火工藝 9 3.5.1 滲碳后一次重新加熱淬火的目的 9 3.5.2 淬火事項(xiàng) 9 3.6 低溫回火工藝 10 3.6.1 回火的目的 10 3.6.2 回火溫度 11 3.6.3 加熱介質(zhì) 11 3.6.4 保溫時(shí)間 11 3.6.5 回火工藝曲線 11 3.6.6 冷卻方式 12 4 總的熱處理工藝曲線 12 4.1 熱處理總工藝曲線 12 4.2 選擇加熱設(shè)備 12 4.2.1 裝置選擇：井式電阻爐 12 4.2.2井式爐示意圖 13 4.3.1 井式氣體滲碳爐型號(hào)規(guī)格及技術(shù)數(shù)據(jù) 13 5 工裝圖 14 5.1 工裝圖及裝件 14 6 工序質(zhì)量檢驗(yàn) 15 7 熱處理工藝過程中常見缺陷分析 15 7.1 常見的淬火及防護(hù)措施 15 7.2 常見的滲碳缺陷及防護(hù)措施 16 8 心得體會(huì) 17 9 參考文獻(xiàn) 17 20CrMnMo齒輪熱處理工藝設(shè)計(jì) 1 緒 論 1.1 熱處理工藝課程設(shè)計(jì)的目的 熱處理工藝課程設(shè)計(jì)是高等工業(yè)學(xué)校金屬材料工程專業(yè)一次專業(yè)課設(shè)計(jì)練習(xí)，是熱處理原理與工藝課程的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的是：

（1）培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的熱處理課程的知識(shí)去解決工程問題的能力，并使其所學(xué)知識(shí)得到鞏固和發(fā)展。

（2）學(xué)習(xí)熱處理工藝設(shè)計(jì)的一般方法、熱處理設(shè)備選用和裝夾具設(shè)計(jì)等。

（3）進(jìn)行熱處理設(shè)計(jì)的基本技能訓(xùn)練，如計(jì)算、工藝圖繪制和學(xué)習(xí)使用設(shè)計(jì)資料、手冊、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

因此，本課程設(shè)計(jì)要求我們綜合運(yùn)用所學(xué)來的知識(shí) 解決生產(chǎn)實(shí)踐中的熱處理文藝，包括工藝設(shè)計(jì)中的細(xì)節(jié)問題，如設(shè)備的選用，為何選用該設(shè)備溫度調(diào)節(jié)。要求我們設(shè)計(jì)工藝流程，并且需要我們翻閱大量文獻(xiàn)。靈活運(yùn)用書籍中的資料，精簡知識(shí)，精要描繪并且完整體現(xiàn)出來，不能一蹴而就。

1.2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù) 進(jìn)行零件的加工路線中有關(guān)熱處理工序和熱處理輔助工序的設(shè)計(jì)。根據(jù)零件的技術(shù)要求，選定能實(shí)現(xiàn)技術(shù)要求的熱處理方法，制定工藝參數(shù)，畫出熱處理工藝曲線圖，選擇熱處理設(shè)備，設(shè)計(jì)或選定裝夾具，作出熱處理工藝卡。最后，寫出設(shè)計(jì)說明書，說明書中要求對(duì)各熱處理工序的工藝參數(shù)的選擇依據(jù)和各熱處理后的顯微組織作出說明。

1.3 熱處理工藝設(shè)計(jì)的方法 熱處理工藝的最佳方案是在能夠保證達(dá)到根據(jù)零件使用性能和由產(chǎn)品設(shè)計(jì)者提出的熱處理技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)的一種高質(zhì)量、低成本、低能耗、清潔、高效、精確的熱處理工藝方法，通過綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析，確定最佳熱處理工藝方案。最后，編寫主要熱處理工序的操作守則。熱處理工藝課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟 2.1 課題工件簡圖 課題工件簡圖如圖2.1 圖2.1 工件示意圖（單位：mm）材料：20CrMnMo 2.2 技術(shù)要求：

1.由于齒面硬度很高，具有很強(qiáng)的抗點(diǎn)蝕和耐磨損性能；

心部具有很好的韌性，表面經(jīng)硬化后產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，大大提高了齒根強(qiáng)度；

一半齒面硬度范圍56～63HRC。

2.簡要流程：下料-鍛造-正火-粗加工-滲碳-淬火-低溫回火-精磨-成品。

2.3 特點(diǎn) 1.加工性能好。

2.熱處理畸變較大，熱處理后應(yīng)磨齒，可以獲得高的精度。

2.4 適用范圍 廣泛用于要求承載能力高，抗沖擊性能好，精度高，體積小的中型一下齒輪，多出應(yīng)用于汽車變速器，分動(dòng)箱，起動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)橋的各類齒輪以及拖拉機(jī)的動(dòng)力傳送裝置的各類齒輪，20CrMnMo的性能要比20CrMnTi的性能相對(duì)較硬。

2.5 齒輪的性能要求及為何選用20CrMnMo 為保證齒輪的正常工作,齒輪應(yīng)具備以下主要性能: 1.高的彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)。除材料本身性能外，還可以依靠齒輪的表面強(qiáng)化處理來實(shí)現(xiàn)。

2.齒面具有高的硬度和耐磨性，以防止黏著磨損和應(yīng)力磨損。耐磨性的提高，主要依靠提高表面硬度和降低摩擦因數(shù)來實(shí)現(xiàn)。

3.齒輪心部具有足夠的強(qiáng)度和韌性，以提高承載能力。

常用的滲碳鋼有20CrMnMo，20CrMnTi。本次設(shè)計(jì)我用的是20CrMnMo。20CrMnMo淬火溫度850℃，只需要一次，冷卻方式與20CrMnTi一樣，都采用油冷，一般可制造小雨300mm的高速，中載，受沖擊和磨損的重要零件，適用于拖拉機(jī)變速箱齒輪，離合器軸和車輛上的主動(dòng)軸，但某些方面優(yōu)于20CrMnTi。

表2.1 20CrMnMo的化學(xué)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 化學(xué)成分作用 鉻（Cr的影響）鉻為碳化物形成元素。它能顯著提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但同時(shí)降低塑性和韌性；

阻止晶粒長大，增加鋼的淬透性，降低鋼的臨界冷卻速度。因而，使鋼在熱處理時(shí)，退火、正火、淬火的加熱溫度有所提高。并使它在油中便能淬硬。但它降低了鋼的馬氏體點(diǎn)，因而增加了鋼殘余奧氏體量。使鋼的奧氏體不穩(wěn)定區(qū)域變?yōu)?00-500℃和400-250℃。提高了鋼的硬度和強(qiáng)度，增加了鋼在高溫回火時(shí)強(qiáng)度降低的抗力。

鉬（Mo的影響）提高鋼的淬透性，熱強(qiáng)性，有二次硬化的作用，能降低回火脆性。

錳（Mn）降低鋼的Ac1和Ac3而使鋼在熱處理時(shí)的溫度有所降低。增加奧氏體的穩(wěn)定性，降低鋼的臨界冷卻速度，但它使參與奧氏體量增加?？梢詼p少鋼在淬火時(shí)的變形和增加鋼的強(qiáng)度和硬度。使鋼的回火脆性與晶粒長大的作用增大。

表2.2 20CrMnMo的熱處理基本參數(shù)[2] 臨界溫度 Ac1 Ac3 Ar1 Ar3 Ms 溫度/℃ 710 830 620 740--20CrMnMo屬于亞共析鋼，緩慢冷卻到室溫后的組織為鐵素體+珠光體，從鋼的分類來看，20CrMnMo鋼屬于高級(jí)滲碳結(jié)構(gòu)鋼，以加工和加熱并且性能良好，強(qiáng)度，塑性和韌性都比較高，過熱傾向小，無回火脆性，即可做滲碳鋼使用，也可作為調(diào)質(zhì)鋼使用，滲碳淬火后具有較高的抗彎強(qiáng)度和耐磨性，但是磨削時(shí)容易產(chǎn)生裂紋，淬火以及低溫?fù)]霍具有良好的綜合力學(xué)性能和低溫沖擊任性。20CrMnMo鋼采用低溫回火，表面可獲得60-65HRC的高硬度。

20CrMnMo的含碳量為0.2%屬于低碳鋼，滲碳時(shí)保證了碳元素的正常滲入。鋼中合金元素為Cr小于1.4%，Mn小于1.2%,Mo小于0.3%。加工時(shí)要對(duì)20CrMnMo進(jìn)行表面滲碳處理，滲碳淬火后表面得到高談馬氏體，具有較高的耐磨性。

2.7 20CrMnMo鋼的淬透性曲線 如圖2.2 20CrMnMo鋼淬透性曲線 圖2.2 鋼淬透性曲線[3] 2.8 淬透性 淬透性：淬透性隨著淬火溫度提高而增加，因?yàn)闇囟壬?，奧氏體晶粒尺寸增大，淬透性提高。但是如果溫度過高，奧氏體晶粒過于粗大淬火后會(huì)產(chǎn)生開裂或者變形。

2.9 滲碳熱處理工藝規(guī)范 表2.3 滲碳熱處理工藝規(guī)范[3] 滲碳/℃ 淬火溫度/℃ 淬火冷卻/℃ 回火溫度/℃ 回火冷卻 920～940 爐內(nèi)降溫至830～850 油冷 180～200 空冷 2.10 鋼的等溫轉(zhuǎn)變和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 如圖2.3 鋼的等溫轉(zhuǎn)變圖和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變 圖2.3 鋼的等溫轉(zhuǎn)變和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變[3] 3 熱處理工藝方案以及參數(shù)論述 3.1 熱處理工藝流程 簡要流程：下料-鍛造-正火-粗加工-滲碳-淬火-低溫回火-精磨-成品。

3.2 熱處理工藝方案論證 3.2.1 20CrMnMo處理溫度以及冷卻方式 表3.1 20CrMnMo處理溫度以及冷卻方式[4] 正火 滲碳 870±10℃ 925±10℃ 35min 2.5h 空冷 空冷 低溫回火 160±10℃ 0.5h 空冷 3.2.2 熱處理方案制定 20CrMnMo鋼經(jīng)熱加工后,必須經(jīng)過預(yù)備熱處理來降低硬度,消除熱加工時(shí)造成的組織缺陷,細(xì)化晶粒,改善組織,為最終熱處理做好準(zhǔn)備,對(duì)于20CrMnMo鋼而言,正火可以細(xì)化晶粒,是組織均勻化,消除切削加工后的組織櫻花現(xiàn)象和去除內(nèi)應(yīng)力.接著進(jìn)行滲碳淬火,得到高強(qiáng)度,高硬度,高抗彎強(qiáng)度和耐磨性,滿足加工齒輪的使用要求。

經(jīng)過滲碳后,僅使表面層的含碳量提高0.7%～1.05%,仍達(dá)不到表層高硬度和耐磨的要求.因此,滲碳后還需要淬火和低溫回火,使工件表層具有高的硬變和耐磨性.滲碳的目的是提高工件表面碳濃度,以便淬火后達(dá)到提高表面硬度和耐磨性的目的.滲碳后淬火加低溫回火是達(dá)到表層高硬度的熱處理方式,淬火后低溫回火,表層得到回火馬氏體組織,耐磨性達(dá)到較高水平,淬火的目的是提高硬度,淬火使得到盡量多的馬氏體組織,得到高硬度,回火是為了馬氏體二次分解形成索氏體,以便得到良好的機(jī)械性能。

3.3 熱處理方案 3.3.1 正火 1.正火的目的 ①正火可以細(xì)化晶粒,使組織均勻化。

②消除切削加工后的組織硬化現(xiàn)象和去除內(nèi)應(yīng)力。

③消除共析鋼中的網(wǎng)狀硬化物,為熱處理做好組織準(zhǔn)備。

2.加熱溫度 加熱溫度:870±10℃ 因?yàn)?0CrMnMo是亞共析鋼，鋼中含有碳化物形成元素。為使合金中難溶的特殊碳化物溶入奧氏體中，使奧氏體合金化程度增高，正火的加熱溫度為Ac3以上30～50℃，20CrMnMo的含碳量為0.20%，Ac3為830℃，所以將鋼件的加熱溫度確定為870℃。

3.加熱方式 采用到溫加熱的方法,是指當(dāng)爐溫加熱到指定的溫度時(shí),再將工件裝進(jìn)熱處理爐進(jìn)行加熱,原因是加熱速度過快,節(jié)約時(shí)間。

保溫時(shí)間=保溫時(shí)間系數(shù)×有效尺寸，保溫時(shí)間用τ表示。合金鋼保溫時(shí)間系數(shù)α（mm/min）保溫時(shí)間=保溫時(shí)間系數(shù)×裝爐修正系數(shù)×工件厚度。工件加熱保溫時(shí)間與加熱介質(zhì)，材料成分，爐溫，工件的形狀和大小，裝爐量和裝爐量等因素有關(guān)。一般用經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算保溫時(shí)間：保溫時(shí)間=保溫時(shí)間系數(shù)×裝爐系數(shù)×工件的有效厚度。合金結(jié)構(gòu)鋼選擇750~900℃井式電阻爐加熱的保溫時(shí)間系數(shù)α選為1.5，裝爐系數(shù)K一般選擇1.4。工件的有效厚度為D=(10*3)／2=15mm 所以τ=α×K×D=1.5×1.4×15=31.5min取35min。

3.3.2 正火工藝曲線 如圖3.1 正火工藝曲線 圖3.1 正火工藝曲線 3.3.3 正火冷卻 ⑴冷卻方式采用出爐空冷⑵冷卻介質(zhì)是空氣⑶正火組織產(chǎn)生細(xì)珠光體。

3.4 20CrMnMo的滲碳工藝 3.4.1 滲碳的目的 滲碳的具體方法是將工件置入具有活性滲碳介質(zhì)中，加熱到900--950℃的單相奧氏體區(qū)，保溫足夠時(shí)間后，使?jié)B碳介質(zhì)中分解出的活性碳原子滲入鋼件表層，從而獲得表層高碳，心部仍保持原有成分。

相似的還有低溫滲氮處理。這是金屬材料常見的一種熱處理工藝，它可以使?jié)B過碳的工件表面獲得很高的硬度，提高其耐磨程度。

滲碳可以在多方面提高鋼件的機(jī)械性能,可以提高鋼件的硬度和耐磨性,降低沖擊任性和斷裂韌性(沖擊韌性和斷裂任性隨著表面碳含量的越高,碳層越深,降低的越多),同事可以提高疲勞強(qiáng)度.采用爐內(nèi)滴注式氣體滲碳，高溫下甲醇的裂解產(chǎn)物H2O,CO2等將CH4和[C]氧化。可使?fàn)t氣成分和碳勢保持在一定范圍內(nèi) 滲碳溫度:目前在生產(chǎn)上廣泛使用的溫度920-940℃.通常滲碳的溫度選擇要根據(jù)滲層的深度確定。根據(jù)本次材料以及用途決定滲層深度為0.9-1.2，滲碳溫度為925±10℃。

3.4.2 滲碳過程 1.保溫時(shí)間;采用的滲碳介質(zhì)是煤油,并且滲碳保溫時(shí)間是2.5小時(shí)。

公式為：? δ(mm)：滲碳層深度；

K：與滲碳溫度有關(guān)的系數(shù)925℃時(shí)K=0.633；

t(min)：滲碳保溫時(shí)間。經(jīng)計(jì)算選滲碳時(shí)間t=（0.9/0.63）×（0.9/0.63）=2.01h≈2.5h。

2.冷卻方法 空冷。

3.滲碳后的組織 表面為碳化物+珠光體，心部為珠光體;4.20CrMnMo鋼滲碳工藝曲線 如圖3.2 20CrMnMo鋼滲工藝曲線 溫度 925℃ 30min 1h 2h 850℃ 排氣 強(qiáng)滲 降溫 保溫 圖3.2 鋼滲碳工藝曲線 5.滲碳后的組織性能分析 降低滲碳溫度,具有節(jié)能降耗、減小工件變形、減小材料晶粒粗化傾向、細(xì)化組織等優(yōu)點(diǎn)滲碳層硬度梯度趨于平緩。

3.5 20CrMnMo的淬火工藝 3.5.1 滲碳后一次重新加熱淬火的目的 提高硬度和耐磨性，如刃具，量具，模具等；

提高強(qiáng)韌性，提高耐腐蝕性和耐熱性。

3.5.2 淬火事項(xiàng) 1.淬火溫度 840±10℃，依據(jù)亞共析鋼加熱溫度選用AC3+（30-50℃），這樣既能保證充分奧氏體化，又保持奧氏體晶粒細(xì)小。

2.保溫時(shí)間 淬火加熱時(shí)間包括升溫和保溫時(shí)間兩個(gè)時(shí)間段，升溫時(shí)間包括想變重結(jié)晶時(shí)間，保溫時(shí)間實(shí)際上只考慮碳化物溶解和奧氏體成分均勻化所需要的時(shí)間。

公式：t=×K×D t:保溫時(shí)間（min），a：鋼在不同介質(zhì)中加熱時(shí)的保溫系數(shù)（min／mm）(這里取1.2)，k：零件裝爐調(diào)整系數(shù)（1.3），D：零件有效厚度（15mm），因此此次保溫時(shí)間為 t=23.4min，所以時(shí)間為0.5h。

3.淬火后組織 表面是高碳馬氏體+碳化物+殘余奧氏體；

心部是低碳馬氏體+殘余奧氏體。

4.淬火工藝曲線 如圖3.3淬火工藝曲線 圖3.3 淬火工藝曲線 5.淬火過程中組織轉(zhuǎn)變分析 正常加熱冷卻：工件加熱到860℃后珠光體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，保溫時(shí)組織不變，晶粒細(xì)化，出爐油冷到室溫可以獲得馬氏體和少量殘余奧氏體，具有很高的耐磨性和硬度。

3.6 低溫回火工藝 3.6.1 回火的目的 回火是將淬火后的零件加熱到A1一下的某一溫度，保溫一定時(shí)間后，以適當(dāng)?shù)男问嚼鋮s到室溫的熱處理工藝。

回火的主要目的是使零件有高的硬度和耐磨性,消除了淬火應(yīng)力與脆性，改善了零件淬火后的韌性及組織穩(wěn)定性。并且，降低或消除淬火引起的殘余應(yīng)力。由于淬火馬氏體和殘余奧氏體都是不穩(wěn)定組織，在工件中會(huì)發(fā)生分解，從而導(dǎo)致工件的尺寸不精確。某些碳含量較高的鋼制大型零件或復(fù)雜零件甚至淬火后在等待回火的期間就發(fā)生突然爆裂。所以說，淬火零件不經(jīng)回火就投入使用時(shí)危險(xiǎn)地，也是不允許的。

滲碳和碳氮共滲淬火后的零件，一般要進(jìn)行低溫回火處理。低溫回火時(shí)，馬氏體發(fā)生分解，得到回火馬氏體，淬火內(nèi)應(yīng)力得到部分消除，淬火時(shí)產(chǎn)的微紋也大部分得到愈合，因此低溫回火也可以在很少降低硬度的同時(shí)使鋼的韌性明顯提高。

3.6.2 回火溫度 回火加熱溫度選擇160±10℃。

依據(jù)：在低溫回火時(shí)馬氏體發(fā)生分解，析出碳化物成為馬氏體，淬火內(nèi)應(yīng)力得到部分消除，淬火時(shí)產(chǎn)生的微紋也大部分也得到愈合，因此低溫回火也可以在很少降低硬度的同時(shí)使鋼的韌性明顯提高。通常滲碳和滲氮零件的回火溫度是﹤180℃。

3.6.3 加熱介質(zhì) 加熱介質(zhì)：空氣。

3.6.4 保溫時(shí)間 保溫時(shí)間為1.5h 確定回火保溫時(shí)間一般的做法是根據(jù)工件的截面厚度而定，一般每25mm厚度保溫1-2h，溫度高可酌情縮短。

回火的保溫時(shí)間一般為1-3小時(shí)。

3.6.5 回火工藝曲線 回火工藝曲線 如圖3.4所示 圖3.4 回火工藝曲線 3.6.6 冷卻方式 冷卻方式：出爐空冷。

總的熱處理工藝曲線 4.1 熱處理總工藝曲線 如圖4.1 熱處理總工藝曲線 圖4.1 熱處理總工藝曲線 4.2 選擇加熱設(shè)備 4.2.1 裝置選擇：井式電阻爐 表4.1 RJ3-75-9井式電阻爐產(chǎn)品規(guī)格及技術(shù)參數(shù)[5] 型號(hào) 功率/kw 電壓/V 相數(shù) 額定溫度/℃ 爐膛尺寸（直徑深度）/mmmm 爐溫850℃時(shí)的指標(biāo) 空爐損耗功率/kw 空爐升溫時(shí)間/h 最大裝載量/kg RJ2-40-9 40 380 3 950 600×800 9 2.5 350 材料是20CrMnMo，它的正火溫度在870℃左右?？紤]到中溫爐在中溫測量時(shí)比較準(zhǔn)確，因而選用中溫井式爐。

4.2.2 井式爐示意圖 如圖4.2 井式爐示意圖 如圖4.2 井式爐示意圖[6] 4.3 井式滲碳爐 滲碳爐是新型節(jié)能周期作業(yè)式熱處理電爐，主要供鋼制零件進(jìn)行氣體滲碳。由于選用超輕質(zhì)節(jié)能盧琛材料和先進(jìn)的一體化水冷爐用密封風(fēng)機(jī)，滲碳爐爐溫均勻，升溫快，保溫好，工件滲碳速度加快，滲碳?xì)夥站鶆?，滲層均勻，在爐壓提高時(shí)，無任何泄漏。提高了生產(chǎn)效率和滲碳質(zhì)量。

4.3.1 井式氣體滲碳爐型號(hào)規(guī)格及技術(shù)數(shù)據(jù) 表4.2 RQ3-75-9 950℃井式氣體滲碳爐的型號(hào)規(guī)格及技術(shù)數(shù)據(jù)[7] 額定功率KW 額定電壓V 額定溫度℃ 加熱區(qū)數(shù) 電熱原件接法 工作空間尺寸（直徑×深）空爐升溫時(shí)間h 空爐損耗功率KW 最大裝載量 75 380 950 1 Y 450×900 ≦2.5 ≦14 ≦220 4.4 井式氣體滲碳爐 如圖4.3 井式氣體滲碳爐 如圖 4.3井式氣體滲碳爐[8] 1—滲碳工件 2—耐熱罐 3—加熱元件 4—風(fēng)扇 5—液體滲碳劑 6—廢氣 7—沙封。

工裝圖 5.1 工裝圖及裝件 如圖5.1工裝圖 如圖5.1 工裝圖 5.2 裝件 底面一圓盤中，中間兩個(gè)圓盤通孔若干，整個(gè)工裝筐由底盤，中間支撐軸以及工件固定桿組成，使用時(shí)將工裝筐置于平地，將每個(gè)齒輪水平套進(jìn)工件固定桿，每個(gè)工件固定桿之間距離固定，防止工件與工件之間相互接觸，磨損，導(dǎo)致淬火不均勻，每個(gè)工件之間擺放位置井然有序，節(jié)省空間，大量提升了空間利用率。中間軸設(shè)計(jì)為彎鉤，方便勾吊。

裝爐量：16*6=96.6 工序質(zhì)量檢驗(yàn) 檢查主軸的外觀表面，滲層深度，硬度，金相組織是否達(dá)到設(shè)計(jì)的要求 1.外觀：表面無損傷，燒傷，眼中腐蝕等缺陷；

使用測量工具測量，用顯微鏡看表面是否有裂紋。

2.滲層深度的檢測。打斷試樣，磨光，腐蝕。

3.硬度的檢測。60-65HRC，洛氏硬度計(jì)打硬度 4.金相組織：馬氏體，殘余奧氏體以及少量條狀碳化物采用《重載齒輪滲碳金相檢驗(yàn)》評(píng)定。

5.工件變形檢驗(yàn)：根據(jù)圖樣技術(shù)檢驗(yàn)工件撓曲變形，尺寸及幾何形狀的變化。

熱處理工藝過程中常見缺陷分析 7.1 常見的淬火及防護(hù)措施 表7.1 淬火缺陷及其產(chǎn)生的原因及預(yù)防措施[9] 缺陷 產(chǎn)生原因 預(yù)防措施 硬度不 足 ①亞共析剛加熱不足，有未溶鐵素體 ②冷卻速度不夠 ③在淬火介質(zhì)中停留時(shí)間不夠 ④氧化和脫碳導(dǎo)致淬火后的硬度降低 ①正確選擇并嚴(yán)格控制加熱溫度，保留時(shí)間和爐溫的均勻性 ②合理選擇淬火介質(zhì)；

控制淬火介質(zhì)的溫度不超過最高使用溫度；

定期檢查或更換淬火介質(zhì) ③正確控制在淬火介質(zhì)中的停留時(shí)間 ④采取防氧化脫碳措施；

采用下線加熱溫度；

在600℃左右預(yù)熱，然后再加熱到淬火溫度，縮短高溫加熱時(shí)間 7.2 常見的滲碳缺陷及防護(hù)措施 表7.2 常見滲碳缺陷原因以及防止措施[10] 常見缺陷 產(chǎn)生原因 防止方法 表面碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)低 1.爐溫低 2.滲劑滴量少 3.爐子漏氣 4.工件表面不干凈 1.校檢儀表，調(diào)整溫度 2.按工藝規(guī)范調(diào)整滴量 3.檢查爐子密封性 4.清理工件表面，補(bǔ)滲 滲層深度不夠 1.保溫時(shí)間不夠 2.表面碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)低 1.適當(dāng)延長保溫時(shí)間 2.按正常滲劑滴量補(bǔ)滲 滲層不均勻 1.爐溫不均勻 2.零件表面不清潔，有銹點(diǎn)、油污 1.合理裝爐，盡量使工件之間間隙均勻 2.裝爐前嚴(yán)格清洗零件表面 碳化物出現(xiàn)網(wǎng)狀分布 1.淬火溫度低或保溫時(shí)間不夠 2.淬火冷卻過程慢.滲層表面濃度過高 1.適當(dāng)提高淬火溫度，采用兩次淬火 2.冷卻操作要迅速，正確 3.降低滲劑活性，嚴(yán)格控制碳勢 淬火后變形 1.淬火方式錯(cuò)誤 2.淬火冷卻速度過大 3淬火加熱溫度過高 1.制定正確的淬火方式，嚴(yán)格按照操作流程進(jìn)行 2.選擇合適的淬火介質(zhì)，3.選擇正確的淬火加熱溫度 表面貧碳或脫碳 1.爐內(nèi)氣氛碳勢過低 2.高溫出爐后在空氣中緩冷時(shí)氧化脫碳 1.在碳勢較高的滲碳介質(zhì)中進(jìn)行補(bǔ)碳 2.脫碳層小于0.02mm下采用磨去或噴丸等方法補(bǔ)救 8 心得體會(huì) 通過3周的課程設(shè)計(jì)，讓我學(xué)到了很多。在這3周之中不僅讓我見識(shí)到了熱處理這項(xiàng)工藝的嚴(yán)謹(jǐn)性。也檢驗(yàn)我所學(xué)的知識(shí)，還培養(yǎng)了我如何從不同角度思考一件事情，然后動(dòng)腦去完成這件事情。我十分享受這個(gè)過程，什么都靠自己動(dòng)手，還可以和同學(xué)互相探討，相互學(xué)習(xí)。

通過這次課程設(shè)計(jì)，本人在多方面都有所提高，無論是課程上的理論知識(shí)還是實(shí)際操作本領(lǐng)，掌握了許多以前不懂得計(jì)算機(jī)知識(shí)，繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，同事也了解各科相關(guān)的知識(shí)，也讓我認(rèn)清自己，認(rèn)識(shí)到自己的不足。我發(fā)現(xiàn)了以前很多搞不懂的更加清晰的呈現(xiàn)在我眼前，讓我學(xué)習(xí)更加有動(dòng)力，也讓我今后在我從事的崗位更有信心。熱處理是一門很有技術(shù)含量，很有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)，在這門技術(shù)發(fā)展這么多年來，依然有這么高的魅力，由于自己的設(shè)計(jì)能力有限，在設(shè)計(jì)中也難免出現(xiàn)錯(cuò)誤，懇請老師們多多指點(diǎn)。

最后謝謝老師給我這次機(jī)會(huì)來鍛煉我們，辛苦為我們選課。參考文獻(xiàn) [1]楊滿.實(shí)用熱處理技術(shù)手冊.機(jī)械工業(yè)出版社.2010：100—110 [2]胡光立.鋼鐵熱處理實(shí)用技術(shù).化學(xué)工業(yè)大學(xué)出版社，2008年：155—200 [3]任頌贊，張靜江，陳質(zhì)如.鋼鐵的金相圖譜.上海科技文獻(xiàn)出版社.2003年6 [4]《熱處理工藝手冊》編寫組，熱處理手冊1-4，機(jī)械工業(yè)出版社，1982年12 [5]葉宏.金屬熱處理原理與工藝[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2011.6：137-138 [6]《齒輪熱處理手冊》陳保華，熱處理，機(jī)械工業(yè)出版社 [7]范逸明。簡明金屬熱處理手冊。國防工業(yè)出版社，2006年3月 [8]樊東黎，徐躍明，楊滿.熱處理技術(shù)數(shù)據(jù)手冊.機(jī)械工業(yè)出版社，2006：158—187 [9]葉宏.金屬熱處理原理與工藝[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2011.6：137-138 [10]李國斌.熱處理工藝規(guī)范與數(shù)據(jù)手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2012.9:85-85