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钢材的热处理知识,齿轮加工工艺及热处理

发布来源:东莞挣鑫金属表面处理厂  发布日期: 2022-06-23  访问量:378


一般零件生产工艺路线:毛坯生产 -预备热处理 -机械加工 -较终热处理 -机械精加工。零件加工一般需要两次热处理,即预备热处理和较终热处理。

预备热处理 : 预备热处理 : 退火(炉冷) ; 正火(空冷)获得珠光体组织;

其目的是调整硬度,便于切割和加工;改善组织(组织均匀、成分均匀、网状碳化物消除等);细化晶粒,为较终热处理做准备


较终热处理 :淬火 M组织,提高强度和硬度; 回火:低温回火M′,消除应力,保持高硬度;中温回火T′,高弹性极限;高温回火S′,综合力学性能好


退火、正火、淬火的区别与联系:

加热保温的目的是A具体温度取决于成分和是否完全A化。

亚分析钢是完全的A化,Ac3 30~50℃。

过分析钢,正火是完全的A化,Accm 30~50℃。

退火淬火为不完全A化,Ac1 30~50℃。



冷却阶段:退火炉冷却,得到珠光体;正火空冷,得到细珠光体(S);淬火快冷(水、油)M类组织。



表面和心脏的热处理要求不同(表硬内韧)

碳钢:调质→表面淬火→低温回火(50~555HRC,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)

以齿轮热处理为例:


齿轮工作条件——用于传递动力、改变方向或速度的重要部件,受力复杂。

常见故障形式-齿轮接触面磨损或齿面塑性变形(表面硬度不足);齿轮表面剥落(疲劳损伤、点蚀);

断齿(韧性低或强度低或超载)。



齿轮技术要求-齿面硬度高、接触疲劳、耐磨性高;齿轮根部和齿轮强度和韧性高。

齿轮钢-低、中碳钢。


齿轮热处理工艺

1.渗碳齿轮:材料:20CrMnTi、 20Cr、 30CrMnTiA等

工艺:


1)正火:目的是细化晶粒;调整硬度,便于切割和加工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)碳化后淬火: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,心脏:低碳M F(少量)。

4)回火:消除淬火应力,低温2000℃,M→M回

热处理后应满足以下要求:

1)表层硬度HRC58~63,心部HRC31~45

2)表面和心部应有细晶粒组织

3)表面的金相组织应为沿晶界的细针或隐晶马氏体组织

不允许有网状碳化物,只允许少量粒状碳化物和残留的奥氏体

4)表面和心脏之间应有足够的过渡层

5)热处理后心部组织:

合金钢、低碳马氏体或低碳马氏体+铁素体;

碳钢、珠光体+铁素体

6)尽量减少脱碳和变形

7)心脏除了要求高韧性外,还必须有高强度。

20 CrMnTi 钢制齿轮热处理工艺曲线


2.中载齿轮(中碳钢)热处理(表面淬火)

适用于35~55,40Cr,35CrMn,35CrMo,42SiMn等材料齿轮。


1)正火(或完全退火):细化晶粒,调整硬度,加热至Ac3 30~50℃,空冷,细珠光体 (少量铁素体)。

2)调质热处理:使心脏具有良好的韧性,加热至Ac3 30~50℃后淬火 500~600℃高温回火,回火索氏体。

3)表面感应淬火(表面火焰淬火):提高表面硬度,将表面加热至Ac3 30~50℃,心脏没有加热。淬火后,表面获得马氏体,过渡层马氏体 S回+残余奥氏体,心部回火索氏体

(4)低温回火:消除淬火应力,低温200℃,M→M回

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