收藏我的秘密|齿轮加工工艺及热处理,钢材的热处理知识

【收藏我的秘密|齿轮加工工艺及热处理,钢材的热处理知识】文/大山
一般零件生产的工艺路线:毛坯生产—预备热处理—机械加工—最终热处理—机械精加工 。 在零件加工中一般要经历两次热处理 , 即预备热处理和最终热处理 。
预备热处理:预备热处理:退火(炉冷);正火(空冷) , 以得到珠光体类组织;
其目的是调整硬度 , 便于切削加工;改善组织(均匀组织、均匀成分、消除网状碳化物等);细化晶粒 , 为最终热处理做组织准备
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最终热处理:淬火:以得到M组织 , 提高强度硬度;回火:低温回火 , 得到M′ , 消除应力 , 保留高硬度;中温回火 , 得到T′ , 高弹性极限;高温回火 , 得到S′ , 良好综合力学性能
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退火、正火、淬火的区别与联系:
加热保温的目的均为A化 , 具体温度看成分和是否完全A化 。
亚共析钢均为完全A化 , Ac3+30~50℃ 。
过共析钢 , 正火为完全A化 , Accm+30~50℃ 。
退火淬火为不完全A化 , Ac1+30~50℃ 。
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冷却阶段:退火炉冷 , 得到珠光体;正火空冷 , 得到细珠光体(S);淬火快冷(水、油) , 得到M类组织 。
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表面和心部要求不同(表硬里韧)零件的热处理
中碳钢:调质→表面淬火→低温回火(表面50~55HRC , 心部265~280HBS);
低碳钢:渗碳→淬火→低温回火(表面56~62HRC , 心部156~179HBS);
38CrMoAl:调质→氮化(表面>700HV , 心部26~33HRC , 高精度)
下面我们以齿轮热处理为例讲解:
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齿轮工作条件-用于传递动力、改变方向或速度的重要零件 , 受力情况复杂 。
常见失效形式—齿轮接触面磨损或齿面塑性变形(表面硬度不足);齿轮面剥落(疲劳损坏、点蚀);
断齿(韧性低或强度低或超载) 。
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齿轮的技术要求—齿面高的硬度、接触疲劳、耐磨损性能;齿轮根部及齿轮具有高的强度和韧性 。
齿轮用钢——低、中碳钢 。
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齿轮热处理工艺
1、渗碳齿轮:材料:20CrMnTi、20Cr、30CrMnTiA等 。 服役场合:高速重载(汽车齿轮)
工艺:
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1)正火:目的为细化晶粒;调整硬度 , 便于切削加工 , 加热至Ac3+30~50℃,空冷,得到细珠光体+(少量铁素体) 。
2)渗碳:提高表面含碳量 , 920~930℃保温3~9h 。
3)渗碳后淬火:获得马氏体 , 提高表面硬度 , 直接淬火或一次淬火 。 理想组织:表面:隐针M+Ar(少量)+碳化物 , 心部:低碳M+F(少量) 。
4)回火:消除淬火应力 , 低温200℃ , M→M回
渗碳齿轮热处理后应达到如下要求:
1)表面层硬度HRC58~63 , 心部HRC31~45
2)表面和心部应具有细晶粒组织
3)表面的金相组织应是细针状或隐晶马氏体组织 , 沿晶界
不允许有网状碳化物 , 仅允许少量粒状碳化物和残余奥氏体
4)表面和心部之间应有足够过渡层


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