钢材的热处理知识，齿轮加工工艺及热处理

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