20Cr汽车齿轮的热处理工艺设计
攀枝花学院
学生课程设计（论文）
题目：20Cr汽车齿轮的热处理工艺设计
学生姓名： XXX
学号： 2011111020XXX 所在院(系)：材料工程学院
专业： 2011级材料成型及控制工程班级：材料成型及控制工程
指导教师： XXXX 职称：讲师
2013年12月28日
攀枝花学院教务处制
攀枝花学院本科学生课程设计任务书
注：任务书由指导教师填写。
课程设计（论文）指导教师成绩评定表
摘要
汽车中变速箱齿轮是关键件，齿轮材料的选用及热处理工艺参数的确定一直是我们探究的主题。原来采用20CrMnTi材料，热处理工艺为气体渗碳，其渗碳温度高、时间长，易造成晶粒粗大、表面沉积碳黑等缺陷。由20Cr代替20CrMnTi，热处理工艺采用中温气体碳氮共渗直接淬火的方法。设备为RJJ-75-9T井式炉,滴柱式可控气氛控制炉压，渗剂为煤油加液态稀土共渗剂。此工艺共渗温度降至880℃，共渗时间缩至3小时。节约能耗33.6%，因缩孔造成的返修率降低到2.87%，齿轮本身也得到了更好的耐磨性、表面硬度和心部综合机械性能。
关键词：齿轮；气体碳氮共渗；工艺参数；耐磨性
目录
摘要 (Ⅰ)
1、设计任务 (1)
1.1设计任务 (1)
1.2设计的技术要求 (1)
2、设计方案 (2)
2.1 变速箱设计的分析 (2)
2.1.1工作条件 (2)
2.1.2失效形式 (2)
2.1.3性能要求 (2)
2.2钢种材料 (3)
3、设计说明 (4)
3.1加工工艺流程 (4)
3.2具体热处理工艺 (4)
3.2.1预备热处理工艺 (5)
3.2.2机械加工 (5)
3.2.3渗碳工艺 (5)
3.2.4淬火+低温回火热处理工艺 (6)
4、分析与讨论 (8)
5、结束语 (9)
6、热处理工艺卡片 (10)
参考文献 (11)
1 设计任务
1.1设计任务
20Cr汽车齿轮的热处理工艺设计
1.2设计的技术要求
20Cr材料属于低淬透性合金钢，采用渗碳工艺时晶粒容易长大，而中温气体碳氮共渗工艺，是在工件的表面同时渗入碳和氮，由于氮的加入使γ相区扩大，Ac3点下降因而能使钢在更低的温度增碳。其过程是将钢件放入密封炉罐内加热到820℃～880℃，并向炉内滴入煤油或其它渗剂，然后加入共渗剂。共渗剂的分解，使活性的碳原子和氮原子在一定压力下被吸附在工件表面并向内扩散，从而形成一定深度的碳氮共渗层。碳氮共渗过程可分为两个阶段，第一阶段即强渗阶段，碳和氮在工件表面的渗入情同；随着时间的延长，出现第二阶段，这时碳继续渗入而氮不仅不渗入工件表面，反而渗层表面部分的氮原子进入到气体介质中，表面脱氮。所以应严格控制共渗温度与共渗时间。
2 设计方案
2.1变速箱设计的分析
2.1.1工作条件
首先确定共渗剂：通过市场调研决定购进现成的液态碳氮共渗剂，这样能保证原来气体渗碳时的设备、工装无需改动。
试块采用自制的φ10×20（mm）的20Cr钢棒（图2）。
图2 试块
共渗设备为RJJ-75-9T井式炉滴柱式碳氮共渗。
方法是：分别在井式炉的上区、下区特征位置每炉放置3块试块，分别在不同的共渗时间、共渗温度、渗济滴量下取出试块做成金相试样，随时观察其渗层厚度、渗层组织、晶粒大小、表面硬度，并做好记录。
2.1.2失效形式
主要失效形式为齿面点蚀和轮齿折断。
齿面点蚀。齿轮传动过程中，齿轮接触面上各点的接触应力呈脉动循环变化，经过一段时间后，会由于接触面上金属的疲劳而形成细小的疲劳裂纹，裂纹的扩展造成金属剥落，形成点蚀。
轮齿折断。最常见的是弯曲疲劳折断、过载折断。轮齿受力后,在齿根部产生的弯曲应力最大,且在齿根过渡圆角处有应力集中。如果轮齿的交变应力超过了材料的疲劳极限,在齿根圆角处将产生疲劳裂纹,随着裂纹不断扩展。
2.1.3性能要求
变速箱疲劳耐久性试验。此项目考核变速箱各档位齿轮、轴、轴承及壳体的疲劳耐久性, 是变速箱台架试验的必做项目。试验时间长、试验效果明显是其主要特点。疲劳耐久性试验的加载方式是试验的关键, 一般采用机械封闭式变速箱加载试验台或电封闭式变速箱加载试验台。
变速箱同步器性能试验。该项目适用于有同步器的变速箱或变速箱的有同步器的档位。通过在一定油温、一定输出转速下测量变速箱各档位的同步位移、
换档力、输入转速、输出转速、输出扭矩, 分析整理得到各档位的同步时间、同步位移及换档力、同步扭矩的变化规律, 从而判断变速箱的换档性能。试验后变速箱无损伤。
变速箱静扭强度试验。将变速箱安装在试验台上, 固定其输出端, 利用减速机带动输入端慢慢运转, 同时记录变速箱输入端扭矩、输出端扭矩、输入轴扭转角度, 直到达到某设定扭矩或直到变速箱损坏而停止加载。分析记录数据的变化规律, 判断变速箱的静态扭转强度性能。此项目试验时间短, 直接反映变速箱某档位的静态强度性能, 是变速箱强度性能的一项重要指标, 但试验后变速箱的主要强度零件完全损坏。
变速箱润滑性能和温升试验。测量变速箱在不同的爬坡角度、不同的输入
转速下空载温度升高规律。由于是空载下运行, 输入功率小、消耗功率少, 运转时间不长, 故不损坏变速箱。虽然试验成本低, 但变速箱设计上的缺陷、制造过程中的多种故障都能从温升中反映出来, 故在变速箱台架试验及日常质量评价试验中得到普遍应用。
变速箱传动效率试验。此项目需在可加载的试验台上进行。测量变速箱各档在不同的输入转速、不同的输入扭矩、不同的温度下输出功率与输入功率得到变速箱的传动效率值。传动效率值反映出变速箱各档位在不同输入扭矩、不同温度下的效率对比, 可判断变速箱在不同扭矩下的变形、干涉和异常磨损情况等多项性能, 从而寻找其不足进行改善。此项目不但在变速箱台架试验中有较为重要的意义, 而且对于批量生产的变速箱日常质量评价也是非常有意义的。通过测量值与经验值的对比,可以判定变速箱质量水平的高低[3]。
理，但厚度大于15mm的零件在焊前需预热到100～150℃，焊后也可不进行回
2.2钢种材料
20cr淬火、低温回火后具有良好的综合力学性能，低温冲击韧性良好，回火脆性不明显。渗碳时钢的晶粒有长大趋势，所以要求二次淬火，以提高心部韧性，不宜降温淬火。当正火后硬度为170-217HB时，相对切屑加工性约为65%，焊接性中等，焊前应预热到100-150℃，冷变形时塑性中等。
为了提高模具型腔的耐磨性，模具成型后需要进行渗碳处理，然后再进行淬火和低温回火，从而保证模具表面具有很高硬度、高耐磨性而心部具有很好的韧性。对于使用寿命要求不很高的模具，也可以直接进行调质处理。
3 设计说明
3.1加工工艺流程
20cr汽车齿轮热处理工艺设计的热加工工艺流程经过许多次改进形成如下的加
工工艺流程: 锻造-退火（790度保温后随炉冷）-粗加工-渗碳、淬火（1000-1030
摄氏度保温8小时,然后降温到850摄氏度出炉直接油淬）-回火（200摄氏度回
火2-3个小时,）-精加工
20cr是合金结构钢的一种，用以制作截面尺寸小于30mm，形状简单，心部强
度和韧性要求较高，表面受磨损的渗碳或氰化件，渗碳表面硬度HRC56-62 ，其成分[1]如下表3.1.
表3.1 21 20cr的化学成分（质量分数，%）
C Mn P S Cr Ni Cu Si
0.18～0.24 0.50～0.80 ≤0.035≤0.0350.70~1.00 ≤0.030≤0.030 0.17～0.37
成分分析：Mn是良好的脱氧剂和脱硫剂。它能消除或减弱由于硫所引起的钢的热脆性，从而改善钢的热加工性能。Mn和Fe形成固溶体，提高
钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度，经固溶处理后有良好的韧性，当受到
冲击而变形时，表面层将因变形而强化，具有高的耐磨性；同时又是碳化
物形成元素，进入渗碳体中取代一部分铁原子。
Si能溶于铁素体和奥氏体中提高钢的硬度和强度。硅能提高钢的弹性极限、屈服强度和屈服比(σs/σb),以及疲劳强度和疲劳比(σ-1/σb)等。
硅能促使铁素体晶粒粗化，降低矫顽力。
3.2具体热处理
20cr的热处理包括初期的锻造和退火热处理，以减少坯料的硬度为方便后面的机加工，也为后续渗碳、淬火、回火提供优良的原始组织。
20cr的热处理工艺分析：
①
②通过锻造和随后的退火，形成硬度较低的原始坯料，为后续的切削加
工提供有利的方便和减少对于车床的磨损。
③渗碳是通过对其表面更加的硬度能够更大程度的提升，保证质量。
④为了碎化、细化共晶碳化物，把粗大的枝晶状共晶碳化物打碎、提高碳化物分布的均匀性，细化碳化物的粒度，一般20cr使用时都需要进行锻造和预先热处理, 以减少碳化物的不均匀分布, 为后续淬火、回火提供优良的原始组织[4]。
3.2.1预备热处理工艺
退火是将偏离平衡状态的金属坯料或零件加热至较高温度，保持一定的时间后通常以相当缓慢的速度冷却，以得到接近于平衡状态组织的各种工艺方法。
退火的目的是：
a消除钢锭的成分偏析，使成分均匀化。
b消除因铸、锻、焊引起的组织缺陷。
c降低硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工。
d细化晶粒，均匀组织，为后续热处理做组织准备。
e消除钢中的内应力，以防止变形与开裂[5]
20cr完全退火曲线3-1-2
加热温度：790C°；加热速度：小于200℃/h；保温时间：4.5h]
3.2.2机械加工
由于我们专业并不怎么涉及机加工方面的知识，因此此处只能说明其在车床上进行加工。
3.2.3工艺参数及工艺曲线
实验发现一定温度范围内，共渗温度越高则共渗层越厚，当温度高于880℃时渗层厚度的增加趋于缓慢(图3)，但却由于温度的增加而使晶粒变的粗大。所以共渗温度确定为上区880℃、下区860℃。
图3 共渗温度对共渗层的影响
（共渗时间3小时）
试验得出共渗时间超过3小时后，共渗剂对渗层厚度的影响明显下降，共渗3小时与共渗4小时的渗层厚度相差不大(图4)，反而因为在高温下时间的延长而使晶粒长大。
图4 共渗时间对共渗层的影响
（共渗温度上区880±10℃，下区860±10℃）
于是我们把共渗阶段分为两段，即120分钟的强渗阶段和60分钟的扩散阶段，同时扩散阶段的滴量和炉内压力要适当降低（表1）。分析原因在共渗初期试样表面还没有形成一定厚度的渗层，其共渗过程的控制因子主要是产生活性原子的界面反应和吸收活性原子的过程。
表1 20Cr齿轮中温气体碳氮共渗工艺参数
因此，催渗的效果明显。共渗120分钟后，表面的碳氮原子已基本饱和，吸附碳氮原子的速度减慢。这时，应该预防的是高温下工件表面的脱氮，即已经渗入工件表面的部分氮原子又回到气体介质中。所以在扩散阶段和降温阶段仍然要保持一定的炉内气氛的压力。通过对实验数据分析得出最终的20Cr齿轮中温气体碳氮共渗工艺的各个参数（表1）及热处理工艺曲线（图5）
3.2.4淬火+低温回火热处理工艺
①淬火
淬火是将钢加热至临界温度点Ac3或Ac1以上一定的度，保温后以大于临界冷却速度的速度冷却得到马氏体（或下贝氏体）的热处理工艺叫做淬火。
其目的是使奥氏体化后的工件获得尽量多的马氏体，然后配以不同温度回火获得各种需要的性能。
钢的理想淬火冷却曲线如图3.4[7]所示
图3.4
②低温回火
回火是将淬火钢加热到A1以下某一温度，经过保温，然后以一定的冷却方法冷至室温的热处理操作。
其目的在于：
a.降低脆性，消除内应力。工件淬火后存在着很大的内应力和脆性，若不及时回火，零件会产生变形或开裂。
b.得到对工件所要求的力学性能。工件淬火后，硬度高，脆性大，为了了获得对工件要求的性能，可以用回火温度调整硬度，减小脆性，得到所需要的塑性、强度和硬度。
c.稳定工件尺寸。淬火后的组织是马氏体和残余奥氏体，这两种组织都是不稳定的，会自发地逐渐地发生组织转变，因而引起工件尺寸和形状的改变。通过回火，可以促使这些组织转变。达到较稳定状态，以便在以后的使用过程中不发生变形[8]。
回火规范如表3.2 [9]。
方案淬火温度/℃
回火
用途加热温度/℃介质硬度HRC
ⅠⅡ
Ⅲ1020~1040
消除应力
去除应力，降低
硬度
去除应力，降低
硬度
150~170
200~275
400~425
油或硝盐
—
—
61~63
57~59
55~57
ⅣⅤ
Ⅵ1115~1130
去除应力及形
成二次硬化
去除应力及形
成二次硬化
去除应力及形
成二次硬化
510~520℃多次回火
-78℃冷处理加510~520℃一
次回火
-78℃冷处理加一次
510~520℃回火，再-78℃冷
处理
—
—
—
60~61
60~61
61~62
3.2.5物理性能
经过上述各种热处理后20cr的韧性、硬度、耐磨性都有所甚至很大的提升。
4 分析与讨论
20Cr汽车齿轮的热处理工艺设计已经在前面展示，单就其性能以及热处理的过程想必是没多大问题，若放入实际生产中有很多不可预知的问题，因此，不能纸上谈兵须得到工厂或者实验室中反复的通过实验数据进行分析，然后在得出最重要的结论用于实践中，从而在生产中减低成本、提高效率并且减少工时，降低能源消耗。
5 结束语
20Cr齿轮中温气体碳氮共渗比20CrMnTi高温气体渗碳在较低的温度下获得同样渗层厚度并且共渗速度快；处理后的工件表面、炉壁、料筐体上不会析出碳黑；工件具有更高的表面硬度、耐磨性、抗蚀性、弯曲强度和表面疲劳强度；工件变形小等优点。共渗后直接淬火、低温回火，热处理能耗降低了33.6%，生产周期缩短了2小时。由于共渗温度的降低因内花键缩孔导致的返修率由原来的13.7% 降为2.87%。因此小四轮拖拉机变速箱齿轮采用20Cr材料中温气体碳氮共渗热处理工艺，其工艺过程简单成本显著降低，如加以推广将带来巨大的经济效益。
6 热处理工艺卡片
参考文献
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常用齿轮材料的选择及其热处理工艺设计
齿轮材料的选择及其热处理工艺 1、齿轮材料的选择原则 齿轮材料的种类很多，在选择时应考虑的因素也很多，下述几点可供选择材料时参考： 1）齿轮材料必须满足工作条件的要求。例如，用于飞行器上的齿轮，要满足质量小、传递功率大和可靠性高的要求，因此必须选择机械性能高的合金银；矿山机械中的齿轮传动，一般功率很大、工作速度较低、周围环境中粉尘含量极高，因此往往选择铸钢或铸铁等材料；家用及办公用机械的功率很小，但要求传动平稳、低噪声或无噪声、以及能在少润滑或无润滑状态下正常工作，因此常选用工程塑料作为齿轮材料。总之，工作条件的要求是选择齿轮材料时首先应考虑的因素。 2）应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法及热处理和制造工艺。大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯，可选用铸钢或铸铁作为齿轮材料。中等或中等以下尺寸要求较高的齿轮常选用锻造毛坯，可选择锻钢制作。尺寸较小而又要求不高时，可选用圆钢作毛坯。 齿轮表面硬化的方法有：渗碳、氨化和表面淬火。采用渗碳上艺时，应选用低碳钢或低碳含金钢作齿轮材料；氨化钢和调质钢能采用氮化工艺；采用表面淬火时，对材料没有特别的要求。 3）正火碳钢，不论毛坯的制作方法如何，只能用于制作在载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮，不能承受大的冲击载荷；调质碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮。 4）合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。 5）飞行器中的齿轮传动，要求齿轮尺寸尽可能小，应采用表面硬化处理的高强度合金钢。 6）金属制的软齿面齿轮，配对两轮齿面的硬度差应保持为30～50HBS或更多。当小齿轮与大齿轮的齿面具有较大的硬度差（如小齿轮齿面为淬火并磨制，大齿轮齿面为常化或调质）；且速度又较高时，较硬的小齿轮齿面对较软的大齿轮齿面会起较显著的冷作硬化效应，从而提高了大齿轮齿面的疲劳极限。因此，当配对的两齿轮齿面具有较大的硬度差时，大齿轮的接触疲劳许用应力可提高约 20％，但应注意硬度高的齿面，粗糙度值也要相应地减小。 2、齿轮材料的选择 齿轮齿条是现代机械中应用最广泛的一种机械传动零件。齿轮传动通过轮齿互相啮合来传递空间任意两轴间的运动和动力，并可以改变运动的形式和速度。齿轮传动使用范围广，传动比恒定，效率较高，使用寿命。在机械零件产品的设计与制造过程中，不仅要考虑材料的性能能够适应零件的工作条件，使零件经久耐用，而且要求材料有较好的加工工艺性能和经济性，以便提高零件的生产率，降低成本，减少消耗。如果齿轮材料选择不当，则会出现零件的过早损伤，甚至失效。因此如何合理地选择和使用金属材料是一项十分重要的工作。 满足材料的机械性能，材料的机械性能包括强度、硬度、塑性及韧性等，反映材料在使用过程中所表现出来的特性。齿轮在啮合时齿面接触处有接触应力，齿根部有最大弯曲应力，可能产生齿面或齿体强度失效。齿面各点都有相对滑动，会产生磨损。齿轮主要的失效形式有齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断等。因此要求齿轮材料有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，齿面要有足够的硬度和耐磨性，芯部要有一定的强度和韧性。 例如，在确定大、小齿轮硬度时应注意使小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高30-50HBS，是因为小齿轮受载荷次数比大齿轮多，且小齿轮齿根较薄，强度低于大齿轮。为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些。 另一方面，根据材料的使用性能确定了材料牌号后。要明确材料的机械性能或材料硬度，然后我们可以通过不同的热处理工艺达到所要求的硬度范围，从而赋予材料不同的机械性能。如材料为40Cr合金钢的齿轮，当840-860℃油淬，540-620℃回火时，调质硬度可达28-32HRC，可改善组织、提高综合机械性能；当860-880℃油淬，240—280℃回火时，硬度可达46-51HRC，则钢的表面耐磨性能好，芯部韧性好，变形小；当500-560℃氮化处理，氮化层0.15 -0.6mm时，硬度可达52-54HRC，则钢具有高的表面硬度、高的耐磨性、高的疲劳强度，较高的抗蚀性和抗胶合性能且变形极小；当通过电镀或表面合金化处里后，则可改善齿轮工作表面摩擦性能，提高抗腐蚀性能 3、齿轮常用材料 齿轮常用材料摘要：齿轮依靠结构尺寸材料强度承受载荷要求材料具有强度韧性耐磨性齿轮形状复杂齿轮精度要求要求材料工艺常用材料锻钢铸钢铸铁锻钢硬度分为大类HB称为软齿称为硬度HB工艺过程锻造毛坯正火粗车调质加工常用材料SiMnCr 液体动静压轴承常用轴壳配轴承轴承的密封类型精密轴承工序间防锈新工艺轴承寿命强化
货车汽车后桥差速器的设计计算说明书
货车汽车后桥差速器的设计计算说明书
第一章驱动桥结构方案分析 由于要求设计的是货车的后驱动桥，一般选用非断开式结构以与非独立悬架相适应，该种形式的驱动桥的桥壳是一根支撑在左右驱动车轮的刚性空心梁，一般是铸造或钢板冲压而成，主减速器，差速器和半轴等所有传动件都装在其中，此时驱动桥，驱动车轮都属于簧下质量。 驱动桥的结构形式有多种，基本形式有三种如下： 1)中央单级减速驱动桥。此是驱动桥结构中最为简单的一种，是驱动桥的基本形式，在载重汽车中占主导地位。一般在主传动比小于6的情况下，应尽量采用中央单级减速驱动桥。目前的中央单级减速器趋于采用双曲线螺旋伞齿轮，主动小齿轮采用骑马式支承，有差速锁装置供选用。 2)中央双级驱动桥。在国内目前的市场上，中央双级驱动桥主要有2种类型：一类如伊顿系列产品，事先就在单级减速器中预留好空间，当要求增大牵引力与速比时，可装入圆柱行星齿轮减速机构，将原中央单级改成中央双级驱动桥，这种改制“三化”（即系列化，通用化，标准化）程度高，桥壳、主减速器等均可通用，锥齿轮直径不变；另一类如洛克威尔系列产品，当要增大牵引力与速比时，需要改制第一级伞齿轮后，再装入第二级圆柱直齿轮或斜齿轮，变成要求的中央双级驱动桥，这时桥壳可通用，主减速器不通用，锥齿轮有2个规格。 由于上述中央双级减速桥均是在中央单级桥的速比超出一定数值或牵引总质量较大时，作为系列产品而派生出来的一种型号，它们很难变型为前驱动桥，使用受到一定限制；因此，综合来说，双级减速桥一般均不作为一种基本型驱动桥来发展，而是作为某一特殊考虑而派生出来的驱动桥存在。 3)中央单级、轮边减速驱动桥。轮边减速驱动桥较为广泛地用于油田、建筑工地、矿山等非公路车与军用车上。当前轮边减速桥可分为2类：一类为圆锥行星齿轮式轮边减速桥；另一类为圆柱行星齿轮式轮边减速驱动桥。 ①圆锥行星齿轮式轮边减速桥。由圆锥行星齿轮式传动构成的轮边减速器，轮边减速比为固定值2，它一般均与中央单级桥组成为一系列。在该系列中，中央单级桥仍具有独立性，可单独使用，需要增大桥的输出转矩，使牵引力增大或速比增大时，可不改变中央主减速器而在两轴端加上圆锥行星齿轮式减速器即可变成双级桥。这类桥与中央双级减速桥的区别在于：降低半轴传递的转矩，把增大的转矩直接增加到两轴端的轮边
齿轮热处理工艺【详尽版】
齿轮热处理工艺【详细介绍】 内容来源网络，由深圳机械展收集整理！ 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
40Cr机床齿轮热处理工艺设计课程设计论文
工业大学 材料工艺学课程设计（论文）题目：40Cr机床齿轮热处理工艺设计
课程设计（论文）任务及评语
前言 现代工业的飞速发展对机械零部件及热处理对锻造机械加工的顺利进行和保证加工效果起着重要作用，而且在改善或消除加工后缺陷，提高工件的使用寿命等方面起着重要作用。为获得理想的组织与性能，保证零件在生产过程中的质量稳定性和使用寿命，就必须从工件的特点﹑要求和技术条件，认真分析产品在使用过程中的受力状况和可能失效形式，正确选择材料；再根据生产规模﹑现场条件﹑热处理设备提出几种可行的热处理方案。 由于块规在使用过程中易磨损和碰撞，另外块规本身尺寸精确，因此要求块规具有高的硬度，高的耐磨性和高的尺寸稳定性以及一定的韧性。但块规没有单独专用的钢种，为了满足上述性能要求，块规选用，低合金工具钢（40Cr）。 40Cr机床齿轮规采用淬火及低温回火热处理工艺，其组织是回火马氏体和残余奥氏体，并残存一定的淬火应力。这种组织状态在长期放置和使用过程中，将发生变化，从而使块规的尺寸也发生变化，对于高精度的块规，这种变化是不允许的。尺寸变化的原因主要是残余奥氏体转变为马氏体使尺寸增大，以及残留应力在量具内部重新分布和消失所引起的组织变化。为使40Cr机床齿轮规尺寸和形状稳定，确保其精度，对要求较高的精密的，淬火温度应低些。同时在淬火后立即将其冷却到-80℃左右，甚至在液氮中进行冷处理，然后取出再进行正常回火。为了进一步提高40Cr机床齿轮规尺寸稳定性，在精磨或研磨前，必须进行时效处理，进一步消除内应力，必要时，这种处理要重复多次[1]。 本设计是在课堂学习热处理知识后的探索和尝试，其内容讨论如何设计40Cr 机床齿轮规淬火回火时效热处理工艺技术，重点是制定合理的热处理规程，并按此设计40Cr机床齿轮规热处理工艺方法。
HT250机床齿轮的热处理工艺设计
攀枝花学院 学生课程设计（论文） 题目：HT250机床齿轮的热处理工艺设计学生姓名： 学号： 所在院(系)：材料工程学院 专业：级材料成型及控制工程 班级：材料成型及控制工程 指导教师：职称：讲师 2013年12月18日 攀枝花学院教务处制
攀枝花学院本科学生课程设计任务书 注：任务书由指导教师填写。
课程设计（论文）指导教师成绩评定表
摘要 本课设计了HT250机床齿轮的热处理工艺设计。主要的工艺过程包括粗车、精车、插齿、滚齿倒棱、清洗、渗碳淬火、磨内空端面、磨齿、清洗、强化喷丸、清洗等过程。通过各种不同的工艺过程进行恰当的处理可以获得各种性能良好的材料并且满足各项性能的要求。HT250强度、耐磨性、耐热性均较好，减震性良好，铸造性能较优，但需要进行人工时效处理提高其力学性能。可用于要求强度和一定耐腐蚀能力壳、容器、塔器、法兰、填箱料本体及压盖、碳化塔、硝化塔等；还可以制作机床床身、立柱、气缸、齿轮以及需要经表面淬火的零件。因其受热变形量较小，常用于高温场合。 机床齿轮是连续啮合传递运动和动力的机械元件。其作用是能将一输出轴的转动传递给另一根轴可以实现减速、增速、变向和换向等作用，从而使机床能够按指定要求工作。 关键词：HT250 灰口铸铁；退火或正火工艺；中或高频淬火；力学性能
目录 摘要 (Ⅰ) 1、设计任务 (3) 1.1设计任务 (3) 1.2设计的技术要求 (3) 2、设计方案 (4) 2.1 机床齿轮设计的分析 (4) 2.1.1工作条件 (4) 2.1.2失效形式 (4) 2.1.3性能要求 (4) 2.2钢种材料 (5) 3、设计说明 (6) 3.1加工工艺流程 (7) 3.2具体热处理工艺 (8) 3.2.1预备热处理工艺 (9) 3.2.2渗碳工艺 (9) 3.2.3淬火回火热处理工艺 (10) 4、分析与讨论 (11) 5、结束语 (12) 6、热处理工艺卡片 (13) 参考文献 (14)
汽车后桥主减速器及差速器总成
汽车后桥主减速器及差速器总成 发展概况： 03年中旬，为开拓生产经营，齿轮厂的产品结构发生了重大变革，由原来的齿轮加工专业厂，向齿轮变速箱和汽车后桥等总成产品发展。特别是随着汽车产品和农用汽车的迅猛发展，给齿轮厂发展汽车后桥主减速器总成提供了商机，具有广泛的销售市场，另外主减速器总成的开发又可拉动齿轮厂汽车盆角齿轮的生产销售。因此厂部决策引进东风型汽车后桥主减速器及差速器总成技术，大力发展汽车后桥主减速器总成产品，通过几年来的努力，我们先后开发了8大系列近40个品种的主减速器总成，形成了大规模系列化生产。并取得了显著的成绩，现年均产销量两万多台，产值3000万元左右。 一、汽车后桥主减速器的功用： 汽车后桥（也叫驱动桥），是汽车传动系的最末端（如下图示）。它一般由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等零件部件组成。驱动桥的基本功用是增扭、降速，驱动桥不仅是汽车的动力传递机构，而且也是汽车的行走机构，还起着支承汽车荷重的作用。 其中主减速器又称主传动器，它是汽车驱动桥的核心部分，其基本功用是将发动机发出的扭矩传给驱动轮，实现降速增扭，以保证汽车行驶时具有足够的驱动力和适当的速度。由于绝大多数汽车的发动机是纵向布置的，主减速器
还具有改变扭矩90°（因主、从动锥齿轮的夹角为90°）的作用，使之与驱动轮的旋转方向一致。
二、汽车后桥主减速器的分类 1）按减速齿轮副数可分为单级主减速器（采用螺旋锥齿轮，如EQ140、EQ1061）和双级主减速器（第一级采用螺旋锥齿轮，第二级采用圆柱齿轮，如CA141、Fiat682N2）。 2）按主减速比的变化分为速比不变的单速主减速器和速比变化的双速主减速器。 3）按位置分为中央主减速器和轮边减速器。 如装载机桥、压路机桥和斯太尔桥都带有轮边减速器。增加轮边减速器的目的是：在不加大主减速器尺寸的情况下获得较大的传动比和较大的扭距。 三、主减速器用锥齿轮的类型： 1、主减速器的齿轮是弧齿锥齿轮（又叫“螺旋锥齿轮”）。弧齿锥齿轮(螺旋锥齿轮)传动的特点：主、从动齿轮的轴线垂直相交于一点（如ZL50桥减总的锥齿轮、工推中央传动用锥齿轮等）。由于轮齿端面重叠的影响，至少有两对以上的轮齿同时啮合，因此可以承受较大的负荷。又因轮齿不是在齿的全长上同时啮合，而是逐渐由齿的一端连续、平稳地转向另一端，所以工作平稳，噪音和振动较小。 螺旋方向：从锥齿轮锥顶看，轮齿从齿面中点到大端向左倾斜的为左旋，向右倾斜的为右旋。主、从动锥齿轮的螺旋方向是相反的。螺旋方向与锥齿轮的旋转方向影响它所受轴向力的方向。当变速器挂前进挡时，应使主动锥齿轮的轴向力离开锥顶方向，这样可使方向有分离趋势，防止轮齿因卡死而损坏。 四、下面以EQ140主减速器为例，讲一下主减速器的结构（如图1）： 1、EQ140主减速器属单级主减速器，它主要靠一对锥齿轮传递扭矩，具有结构简单、传动效率高、体积小、重量轻等特点，适应中型以下载货汽车。
齿轮传动轴的热处理工艺
渤海船舶职业学院 毕业设计（论文）题目：42CrMo齿轮传动轴的热处理工艺 系：材料工程系专业：金属材料与热处理姓名：吴超指导教师：王学武 班级：11G541 评阅教师： 学号：17 完成日期：
42CrMo齿轮传动轴的热处理工艺 摘要：本文阐明42CrMo齿轮传动轴热处理工艺路线的选用及工艺参数的确定，具体包括，材料的选择、正火、调制处理、低温回火及齿轮的感应淬火等工艺内容。满足轧机齿轮传动轴的基本技术要求。热处理工艺的制定有利于提高传动轴的质量及加工效率。 关键词：42CrMo齿轮传动轴；调制处理；感应淬火
目录 2 42CrMo齿轮传动轴热处理工艺设计 (5) 2.1 齿轮传动轴的服役条件、失效形式及性能要求 (5) 2.1.1 服役条件、失效形式 (5) 2.1.2 性能要求 (5) 2.2 齿轮轴材料的选择 (5) 2.3 42CrMo齿轮传动轴的热处理工艺设计 (6) 2.3.1 42CrMo的工艺流程 (6) 2.3.2 42CrMo钢的热处理工艺设计 (7) （1）预备热处理工序--正火 (7) 感应加热淬火工艺原理 (9) 2.4选择设备 (10) 2.6 42CrMo齿轮传动轴热处理质量检验项目、内容及要求 (12) 2.8 42CrMo齿轮传动轴热处理常见缺陷的预防和补救方法 (13) 2.8.1加热时常见的缺陷的预防及补救方法 (13) （1）过热现象及其预防、补救 (13) 2.8.2调质时常见的缺陷的预防及补救方法 (14) 2.8.3感应加热淬火缺陷与预防、补救 (15) 3.结论 (16) 4.致谢 (17) 5.参考文献 (19)
常用齿轮材料及热处理
常用齿轮材料及热处理 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
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。
齿轮热处理
1 齿轮热处理概述众所周知，齿轮是机械设备中关键的零部件，它广泛的 用于汽车、飞机、坦克、齿轮传动是近代机它具有传动准确、结构紧凑使用寿命长等优点。轮船等工业领域。是机械产品重要器中最常见的一种机械振动是传递机械动力和运动的一种重要形式、基础零件。它与带、链、摩擦、液压等机械相比具有功率范围大，传动效率高、圆周速度高、传动比准确、使用寿命长、尺寸结构小等一系列优点。因此它已成为许多机由于齿轮在工业械产品不可缺少的传 动部件，也是机器中所占比例最大的传动形式。得益于近年来汽车、风电、. 发 展中的突出地位，使齿轮被公认为工业化的一种象征据大规格齿轮加工机床的需求增长十分耀眼。核电行业的拉动，汽车齿轮加工机床、近年来涉及齿轮加工机床制造的企业也日益增随着齿轮加工机床需求的增加，了解，多。无论是传统的汽车、船舶、航空航天、军工等行业，还是近年来新兴的高铁、铁对齿轮加工机床制都对机床工具行业的快速发展提出了紧迫需求，路、电子等行业，万吨。但 我国齿轮的质量年将达到200 2012 造商提出了新的要求。据权威部门预测主要 表现在齿轮的平均使用寿与其他发达国家的同类产品相较还是具有一定的差距，本设计是在课堂学习热处理知识后的探索和单位产品能耗、生产率这几方面上。命、并按重点是制定合理的热处理规程，尝试，其内容讨论如何设计齿轮的热处理工艺，此设计齿轮的热处理方法。齿轮是机械工业中应用最广泛的重要零件之一。其主要作用是传递动力，改变运 动速度和方向。是主要零件。其服役条件如下：齿轮工作时，通过齿面的接触来传递动力。两齿轮在相对运动过程中，既有滚动，(1)在齿根部位受因此，齿轮 表面受到很大的接触疲劳应力和摩擦力的作用。又有滑动。到很大的弯曲应力作用；word 编辑版． ⑵高速齿轮在运转过程中的过载产生振动，承受一定的冲击力或过载；⑶在一些特殊环境下，受介质环境的影响而承受其它特殊的力的作用。因此，齿轮的表面有高的硬度和耐磨性，高接触疲劳强度，有较高的齿根抗弯强度，高的心部 抗冲击能力。齿轮常用材料有。20Cr ，20CrMnTi, 18Cr2Ni4WA①20Cr降温直接淬火对渗碳时有晶粒长大倾向，有较高的强度及淬透性，但韧性较差。可切削性良好，冲击韧性影响较大，因而渗碳后进行二次淬火提高零件心部韧性；20Cr 为珠光体，焊接性较好，焊后一般不需热处理。但退火后较差；②20CrMnTi 20CrMnTi是性能良好的渗碳钢，淬透性较高，经渗碳淬火后具有高的强度和 韧性，特别是具有较高的低温冲击韧性，切削加工性良好，加工变形小，抗疲劳性能好。 ③18Cr2Ni4WA
齿轮材料选择及其热处理
齿轮材料选择及其热处理 摘要：齿轮是轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元件，是能互相啮合的有齿的机械零件，是机械传动中应用最广泛的零件之一。在齿轮的制造过程中,合理选择材料与热处理工艺,是提高承载能力和延长使用寿命的必要保证。常用齿轮材料锻钢、铸钢、铸铁、有色金属、非金属材料等的选择及热处理工艺进行了分析。 关键词：齿轮材料热处理工艺 一、齿轮结构： 二、齿轮的分类： 按其外形分为：圆柱齿轮、锥齿轮、非圆齿轮、齿条、蜗杆蜗轮
按齿线形状分为：直齿轮、斜齿轮、人字齿轮、曲线齿轮 按轮齿所在的表面分为：外齿轮、内齿轮 按制造方法可分为：铸造齿轮、切制齿轮、轧制齿轮、烧结齿轮 三、常用齿轮材料及热处理工艺的选择: 1)高承载能力的重要齿轮，如汽车、拖拉机、矿山机械及航空 发动机等齿轮 汽车、拖拉机等齿轮主要分装在变速箱和差速器中，推动汽车、拖拉机运行,所以传递功率、冲击力及摩擦压力都很大, 工作条件比较差。因此在耐磨性、疲劳强度、心部强度和冲击韧性等方面的要求均比较高，因此选用渗碳钢经渗碳、淬火及低温回火后使用最为合适。小模数齿轮一般采用20Cr和20CrMnTi,而较大模数齿轮采用
30CrMnTi 钢。 工艺路线一般为:备料——锻造——正火——机械粗加工、半精加工——渗碳+ 淬火+ 低温回火——喷丸——校正——精加工 2)中等承载能力的齿轮，主要用于切削机床齿轮 机床齿轮大多用于齿轮箱,传递动力,改变运动速度和方向,工作条件相对较好,载荷不大,工作平稳无强烈冲击,转速也不高,属工作条件较好的齿轮。因此,要求综合力学性能好,一般选用调质钢制造, 如40 钢、45 钢、40Cr、40SiMn 等。 工艺路线一般为:备料——锻造——正火——机械粗加工——调质——机械半精加工——高频感应淬火+ 低温回火——磨削 3)较低承载能力的齿轮 较低承载能力的齿轮一般选用中碳钢(40、45)或低合金中碳钢(40Cr、40Mn、40MnB等)制造,进行调质处理,调质后硬度约为200～300HB。相互配对使用的小齿轮硬度稍高(相差大约在70～120HB),对齿轮的使用寿命有利。 工艺路线一般为:备料——锻造——正火——机械粗加工——调质——机械精加工 四、齿轮在热处理后应满足下列性能要求： 1)高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度（抗疲劳点蚀）。 2)齿面具有较高的硬度和耐磨性。
常用齿轮材料的选择及其热处理工艺
第11卷第5期2006年10月 新 余 高 专 学 报JOURNAL OF X I N Y U C OLLEGE Vol .11,NO.5 Oct .2006 —105 — 常用齿轮材料的选择 及其热处理工艺 ●李玉平 (新余高等专科学校 工程系, 江西 新余 338000) 摘 要:齿轮是机械传动中应用最广泛的零件之一,它在工作中的受力情况比较复杂。在齿轮的制造过程中,合理选择 材料与热处理工艺,是提高承载能力和延长使用寿命的必要保证。就常用齿轮材料锻钢、铸钢、铸铁、有色金属、非金属材料等的选择及热处理工艺进行了分析。 关键词:齿轮材料;热处理;锻钢;铸钢;铸铁;有色金属;非金属材料中图分类号:TG162.73 文献标识码:A 文章编号:1008-6765(2006)05-0105-02 收稿日期:2006-08-28 作者简介:李玉平(1965-),女,江西丰城人,副教授,主要从事机械制造的研究。 1前言 齿轮是机械传动中应用最广泛的零件之一,它的功用是按规定的速比传递动力和运动。在工作中,它的受力情况比较复杂,齿轮的齿根部受交变弯曲应力,齿面承受大的接触应力并产生强烈的摩擦,在换挡、启动和啮合不良时,齿轮还承受一定的冲击载荷。齿轮的主要失效形式是疲劳断齿、疲劳点蚀以及齿面的过量磨损。根据齿轮的受力情况和失效分析可知,齿轮一般都需经过适当的热处理,以提高承载能力和延长使用寿命,齿轮在热处理后应满足下列性能要求: 1)高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度(抗疲劳点蚀)。2)齿面具有较高的硬度和耐磨性。3)齿轮心部具有足够的强度和韧性。 齿轮的材料及热处理对齿轮的内在质量和使用性能都有很大的影响。锻钢、铸钢、铸铁、有色金属及非金属材料都可用来制造齿轮,各种热处理方法,如渗碳、渗氮、碳氮共渗、表面淬火、调质和正火等,在齿轮制造中都被应用,因此,齿轮的选材和热处理方法的选用较其它零件复杂。这就需要设计人员根据齿轮承载能力的不同,合理选择材料和毛坯及热处理工艺,并制定相应的工艺路线,用最经济的办法最大限度地发挥材料的潜能,做到“物尽其用”。2常用齿轮材料及热处理工艺的选择2.1锻钢 锻钢应用最广泛,通常重要用途的齿轮大多采用锻钢制作。根据承载能力的大小不同,选择的材料及热处理工艺又有所不同。 (1)高承载能力的重要齿轮这类齿轮有汽车、拖拉机、摩托车、矿山机械及航空发动机等齿轮。 1)汽车、拖拉机等齿轮主要分装在变速箱和差速器中。在变速箱中,通过它来改变发动机、曲轴和主轴齿轮的转速; 在差速器中,通过齿轮来增加扭转力矩,且调节左右两车轮的 转速,并将发动机动力传给主动轮,推动汽车、拖拉机运行,所以传递功率、冲击力及摩擦压力都很大,工作条件比较恶劣。因此在耐磨性、疲劳强度、心部强度和冲击韧性等方面的要求均比较高。实践证明,选用渗碳钢经渗碳、淬火及低温回火后使用最为合适。渗碳齿轮一般采用合金渗碳钢,而不采用碳素钢,因为碳素钢渗碳后淬火时要用水作淬火剂,变形量大。小模数齿轮一般采用20Cr 和20Cr M nTi,而较大模数齿轮采用30Cr M nTi 钢。其工艺路线一般为: 备料———锻造———正火———机械粗加工、半精加工———渗碳+淬火+低温回火———喷丸———校正———精加工 该工艺中正火的目的是为了均匀和细化组织,消除锻造应力,改善切削加工性;渗碳后表面含碳量提高,保证淬火后得到高的硬度(58～62HRC ),提高耐磨性和接触疲劳强度,心部硬度可达30～45HRC,并具有足够的强度和韧性;喷丸可增大渗碳表层的压应力,提高疲劳强度,并可清除氧化皮。 2)航空发动机齿轮承受高速和重载,比汽车、拖拉机齿轮的工作条件更为恶劣,除要求高的耐疲劳性外,还要求齿轮的心部具有高的强度和韧性,一般多采用12Cr N i3A 、12Cr2N i4A 或18Cr2N i4WA 等高级渗碳钢制造,为了节约镍,可用15Cr M n2Si M oA 代替18Cr2N i4WA 。这两种钢的切削加工性能较差,其工艺路线一般为: 备料———锻造———调质处理———机械粗加工、半精加工———渗碳———高温回火———机械加工———淬火+低温回火———机械精加工———检验 在此工艺中,由于12Cr N i3A 、12Cr2N i4A 、18Cr2N i4WA 等高级渗碳钢的淬透性较高,退火困难,一般采用调质处理,使硬度降低到35HRC 以下,改善切削加工性能。由于不渗碳表面未经镀铜防渗,因此渗碳后进行高温回火,降低硬度,便于切去不渗碳表面的渗碳层。
汽车后桥齿轮热处理
汽车后桥齿轮热处理 学院：化工装备学院 专业/班级：材料成型及控制工程1301班 学号： 1201312XX 学生姓名：XXX 指导教师：王红梅 时间： 2015年12月
前言 金属材料是人类文明发展的产物,石器时代之后的铜器时代、铁器时代都是具有非常明显的金属材料使用的时代。近年来我国的基础设施，汽车行业发展迅速。通常汽车零部件的受力情况复杂，那么汽车零件就需要更高的工艺。 汽车后桥齿轮一般是指后驱汽车齿轮差速器。在差速器中，通过齿轮来增加扭转力矩，调节左右两车轮的转速，并通过齿轮将发动机的动力传递到主动轮，驱动汽车运行。因此对齿轮耐磨性、疲劳强度、心部强度和冲击韧性等方面要求比一般齿轮高。 热处理是一项广泛应用的一项重要的基础工艺之一。金属材料在严格控制的加热和冷却条件下进行处理，通过改变材料的内部组织来达到人们所要求的的使用性能或使用寿命。在充分发挥材料潜能，节约能源，进行清洁生产和人类社会可持续发展上，热处理技术的拓展是不可忽视的。
目录 前言 题目 (1) 1.汽车后桥从动圆柱斜齿轮的工作条件和性能要求 (2) 1.1汽车后桥从动圆柱斜齿轮的工作条件 (2) 1.2 性能要求 (2) 2.选择材料 (2) 2.1 材料使用性能 (2) 2.2 材料的工艺性能 (2) 2.3 材料的经济性 (2) 3.汽车后桥齿轮的工艺路线 (3) 3.1 备料 (3) 3.2 下料 (3) 3.3 锻造 (3) 3.4正火 (5) 3.5 机械加工 (5) 3.6渗碳、淬火及低温回火 (5) 3.7喷丸 (6) 3.8精加工 (6) 3.9校直、检验 (6) 参考文献 (6)
汽车齿轮热处理工艺
汽车、拖拉机的变速箱齿轮多半用低碳渗碳钢制造,而机床变速箱多半用中碳(合金) 2011-4-10 21:07 提问者：991495331|浏览次数：289次 我来帮他解答 2011-4-11 11:10 满意回答 合金渗碳钢 1. 用途主要用于制造汽车、拖拉机中的变速齿轮，内燃机上的凸轮轴、活塞销等机器零件。这类零件在工作中遭受强烈的摩擦磨损，同时又承受较大的交变载荷，特别是冲击载荷。 2. 性能要求 (1) 表面渗碳层硬度高，以保证优异的耐磨性和接触疲劳抗力，同时具有适当的塑性和韧性。 (2) 心部具有高的韧性和足够高的强度。心部韧性不足时，在冲击载荷或过载作用下容易断裂；强度不足时，则较脆的渗碳层易碎裂、剥落。 (3) 有良好的热处理工艺性能在高的渗碳温度（900℃～950℃）下，奥氏体晶粒不易长大，并有良好的淬透性。 3. 成分特点 (1) 低碳：碳含量一般为0.10%～0.25%，使零件心部有足够的塑性和韧性。 (2) 加入提高淬透性的合金元素：常加入Cr、Ni、Mn、B等。 (3) 加入阻碍奥氏体晶粒长大的元素：主要加入少量强碳化物形成元素Ti、V、W、Mo等，形成稳定的合金碳化物。 4.钢种及牌号 20Cr低淬透性合金渗碳钢。这类钢的淬透性低，心部强度较低。 20CrMnTi中淬透性合金渗碳钢。这类钢淬透性较高、过热敏感性较小，渗碳过渡层比较均匀，具有良好的机械性能和工艺性能。 18Cr2Ni4WA和20Cr2Ni4A高淬透性合金渗碳钢。这类钢含有较多的Cr、Ni 等元素，淬透性很高，且具有很好的韧性和低温冲击韧性。 5. 热处理和组织性能 合金渗碳钢的热处理工艺一般都是渗碳后直接淬火，再低温回火。热处理后，表面渗碳层的组织为合金渗碳体+回火马氏体+少量残余奥氏体组织，硬度为 60HRC～62HRC。心部组织与钢的淬透性及零件截面尺寸有关，完全淬透时为低碳回火马氏体，硬度为40HRC～48HRC；多数情况下是屈氏体、回火马氏体和少量铁素体，硬度为25HRC～40HRC。心部韧性一般都高于700KJ/m2。 1 汽车齿轮热处理工艺概述
齿轮选材与热处理
齿轮材料与热处理 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 Y 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)
40Cr机床齿轮热处理工艺
40Cr机床齿轮热处理工艺 目录 1.毕业设计任务书--------------------------------------------------------------4 2.毕业设计说明书--------------------------------------------------------------4 1 概述-----------------------------------------------------------------------------4 1.1 齿轮的工作条件分析-----------------------------------------------------4 1.2 齿轮的选材要求-----------------------------------------------------------4 1.3齿轮的材料选择-------------------------------------------------------------6 2 热处理工艺--------------------------------------------------------------------6 2.1 齿轮钢常用热处理工艺---------------------------------------------------6 2.2 齿轮材料的主要热处理特性----------------------------------------------6 3热处理工艺的设计-------------------------------------------------------------7 3.1 热处理变形---------------------------------------------------------------7 3.2 淬火变形的原因分析---------------------------------------------------7 3.3 最终热处理工艺-----------------------------------------------------------8 4 40cr介绍----------------------------------------------------------------------8 4.1 40cr特性及用途----------------------------------------------------------8 4.2 热处理工艺---------------------------------------------------------------9 4.3 40Cr的化学成分及临界温度--------------------------------------------9 4.4 40Cr的性质--------------------------------------------------------------9 5 40Cr热处理工艺特性介绍---------------------------------------------------9
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) 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)
汽车后桥锥齿轮热处理工艺设计文档
前言 热处理工艺是金属材料工程的重要组成部分。通过热处理可以改变材料的加工工艺性能，充分发挥材料的潜力，提高工件的使用寿命。本课程设计是在《材料科学基础》﹑《金属热处理工艺学》﹑《失效分析》﹑《金属力学性能》等课程学习的基础上开设的，是理论与实践相结合的重要教学环节。通过该课程设计，可使学生在综合运用所学专业基础理论和专业知识能力方面得到训练，学会独立分析问题和解决问题的方法，提高工程意识和工程设计能力。 热处理工艺是整个机械加工过程种的一个重要环节，它与工件设计及其它加工工艺之间存在密切关系。如何实现工件设计时提出的几何形状和加工精度，满足设计时所要求的多种性能指标，热处理工艺制定的合理与否，有着至关重要的作用。 现代工业的飞速发展对机械零部件﹑工模具等提出的要求愈来愈高。热处理不仅对锻造机械加工的顺利进行和保证加工效果起着重要作用，而且在改善或消除加工后缺陷，提高工件的使用寿命等方面起着重要作用。为获得理想的组织与性能，保证零件在生产过程中的质量稳定性和使用寿命，就必须从工件的特点﹑要求和技术条件，认真分析产品在使用过程中的受力状况和可能失效形式，正确选择材料；再根据生产规模﹑现场条件﹑热处理设备提出几种可行的热处理方案，最后根据其经济性﹑方便性﹑质量稳定性和便于管理﹑降低成本等因素，确定出一种最佳方案。
目录 1.课程设计的原则 (4) 1.1 热处理零件结构形状设计....................................‥4 1.1.1 结构形状设计应避免应力集中..............................‥4 1.1.2 结构形状设计应尽量简单、均衡、规则、对称.........‥4 1.1.3 设计中实际措施................................................‥5 1.2 热处理零件的选材原则 (5) 1.2.1 使用性原则 (5) 1.2.2 工艺性原则 (5) 1.2.3 经济性原则 (6) 1.2.4 选材时应注意的几个问题 (6) 1.3 热处理工艺设计 (7) 1.3.1 热处理在加工工艺路线中的位置 (7) 1.3.2 热处理工艺选择时应重点考虑的因素 (8) 1.3.3 热处理工艺规程的拟定 (8) 1.4 本课程设计任务 (9) 2. 汽车后桥螺旋锥齿轮的热处理工艺设计 (10) 2.1 汽车后桥螺旋锥齿轮的服役条件 (10) 2.2 汽车后桥螺旋锥齿轮齿轮常见的失效形式 (10) 2.3 汽车后桥螺旋锥齿轮的性能要求 (11) 2.4 汽车后桥螺旋锥齿轮的材料的选择 (11)