齿轮传动轴的热处理工艺
传动齿轮轴的加工工艺设计说明书
摘要齿轮轴零件的主要作用是支撑回转零件、实现回转运动并传递转矩和动力。
齿轮轴具备传动效率高、结构紧凑和使用寿命长等一系列优点，是通用机械特别是工程机械传动中的重要零件之一。
齿轮轴加工材料、热处理方式、机械加工工艺过程的优化，将对提高齿轮轴的加工质量及寿命有着重要借鉴意义。
本设计首先分析了齿轮轴零件的作用和零件的材料，之后把加工传动齿轮轴所用的材料和生产类型确定下来。
然后确定毛坯的种类，绘制铸件零件图。
接下来设计零件的加工工艺性，包括零件表面的加工方法及热处理方法等。
最后进行工艺规程设计，选定加工所用的机床，刀具，夹具等。
齿轮轴零件的机械综合性能要求较高，一般选择锻件作为毛坯。
合理安排工艺路线，划分加工阶段对保证零件加工质量至关重要.关键词: 齿轮轴；工艺分析；工艺规程设计AbstractThe main function of the gear shaft is to support rotating parts, achieve rotary mo tion and transfer torque and power. Gear shaft has a series of advantages, such as high transmission efficiency, compact structure, long service life and so on. It is one of the important parts in the general machinery, particularly the engineering machinery tran smission. The optimization of the gear shaft’s machining materials, thermal treatmen t method and machining process will have great significance on the machining quality of the gear shaft and the service life.The first design of the gear shaft parts and parts of the material, then fix the processing gear shaft of the materials used and the type of production. And then determine the blank type, drawing casting parts diagram. The processing of the next design of parts, including the components surface processing method and heat treatment method. Finally, technological process design ,selection of the machine tool, cutting tool, fixture etc…Comprehensive mechanical performance requirements higher gear shaft parts, as general forging blank. Reasonable arrangements for the process, dividing the processing stage is very important to ensure the machining quality of parts.Keywords gear shaft; process analysis; process planning design目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论............................................................................................................. - 1 -第2章零件的分析 (2)2.1零件的作用 (2)2.1.1零件的作用 (2)2.1.2零件的结构特点及技术要求 (2)2.2零件材料分析 (3)2.3确定生产类型 (3)2.4毛坯的确定 (4)2.5绘制铸件零件图 (4)2.6本章小节 (5)第3章加工工艺过程分析 (5)3.1加工工艺过程的组成 (6)3.2定位基准的选择原则 (6)3.2.1基准的概念 (6)3.2.2 定位基准的选择 (7)3.2.3 定位基准的确定 (8)3.3零件表面加工方法的选择 (10)3.4加工工序安排 (10)3.5热处理工序的安排 (11)3.6工序的划分 (11)3.7加工余量及工序尺寸的确定 (12)3.7.1 加工余量的概念 (12)3.7.2 加工余量的确定方法 (12)3.8本章小结 (13)第4章选择加工设备及工艺设备 (14)4.1各机床的作用 (14)4.1.1车床的作用 (14)4.1.2铣床的作用 (15)4.1.3 磨床的作用 (16)4.1.4 零件加工中各机床的确定 (17)4.2刀具的选择 (17)4.2.1 刀具材料的确定 (17)4.2.2 刀具的分类 (17)4.2.3 常用车刀刀具的用途 (18)4.2.4 铣刀 (19)4.2.5 磨削 (20)4.2.6 加工零件刀具的确定 (20)4.3夹具的确定 (20)4.3.1 夹具的组成及作用 (20)4.3.2 夹具的分类 (21)4.3.3 选择夹具 (22)4.4量具的选择 (22)4.5本章小结 (23)第5章齿轮轴的工艺卡拟定 (24)5.1工艺卡的拟定 (24)5.2问题的提出 (28)5.3本章小结 (29)总结 (30)参考文献 (31)致谢 (32)第1章绪论本文设计的主要是齿轮轴的加工工艺,通过总结零件的的加工，提高所加工工件的质量，完善产品，满足要求，提高经济效益和劳动生产率。
齿轮轴加工工艺【全面解析】
齿轮轴加⼯⼯艺【全⾯解析】齿轮轴加⼯⼯艺内容来源⽹络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加⼯中⼼、车铣磨钻床、线切割、数控⼑具⼯具、⼯业机器⼈、⾮标⾃动化、数字化⽆⼈⼯⼚、精密测量、数控系统、3D打印、激光切割、钣⾦冲压折弯、精密零件加⼯等展⽰，就在深圳机械展.齿轮轴的加⼯⼯艺（以45号钢为例）：⼀、⽑坯下料⼆、粗车三、调质处理（提⾼齿轮轴的韧性和轴的刚度）四、精车齿坯⾄尺⼨五、若轴上有键槽时，可先加⼯键槽等六、滚齿七、齿⾯中频淬⽕（⼩齿轮⽤⾼频淬⽕），淬⽕硬度HRC48-58（具体硬度值需要依据⼯况、载荷等因素⽽定）⼋、磨齿九、成品的最终检验细长轴的齿轮轴加⼯⼯艺（以45号钢为例）：⼀、⽑坯下料⼆、调质处理（提⾼齿轮轴的韧性和轴的刚度）三、带跟⼑架、⽤皂化液充分冷却的前提下，粗车齿轮轴四、去应⼒退⽕五、精车齿坯⾄尺⼨（带跟⼑架、⽤皂化液充分冷却）六、若轴上有键槽时，可先加⼯键槽等七、滚齿⼋、齿⾯⾼频淬⽕，淬⽕硬度HRC48-58（具体硬度值需要依据⼯况、载荷等因素⽽定）九、磨齿⼗、成品的最终检验注：细长轴搜索类零件的放置⼀定要垂吊放置（⽤铁丝系住，悬挂在挂架上），不得平放！⽤于中⼩型轧钢机传动箱体中的齿轮轴，设计上⼀般为软齿⾯，即⼩齿轮轴硬度为280～320HB，⼤齿轮轴硬度为250～290HB，模数mn=8～25，技术要求⼀般为调质处理。
这种零件在⽆感应加热淬⽕设备的⼯⼚中加⼯时，其加⼯⼯艺路线为:锻⽑坯→粗加⼯→调质→精加⼯→制齿→磨轴颈。
按这样的⼯艺流程⽣产出来的模数mn≤10的齿轮轴，使⽤情况基本良好，但模数mn≥12时，使⽤寿命短。
突出表现为轮齿不耐磨，使⽤半年以后，齿⾯已有明显磨痕，当发⽣较⼤冲击时，还会出现断齿现象。
针对这种情况，我们对原有⼯艺进⾏了分析，找出⼯艺路线中所存在的缺陷，并提出了新的制作⼯艺⽅法。
1原⼯艺路线存在的问题原加⼯⼯艺路线中的粗加⼯，即粗车⽑坯的外圆及轴向长度。
齿轮传动轴加工工艺及过程
设计任务：
• 了解齿轮传动轴的加工过程
零件的结构分析
• 1.合理的零件尺寸 • 为保证设计基准与工艺基准的重合并符合 尺寸链最短原则，使零件在被加工过程中 能直接保证尺寸精度要求，并保证装配时 累积误差最小，零件的尺寸标注不封闭， 避免从一个加工表面确定几个非加工表面 的位置。 • 2.合理的零件结构 • 轴的相邻表面间留 • 有退刀槽。
• 粗车 20° • 精车/半精 • 车 20° •
7°
11°
60°
60°
5°
5°
7°
5°
加工阶段的划分
• 此传动轴在结构上可大致分为四个部分整个轴段的表面 粗糙度为0.8两个尺度不同的键槽。在加工上大致分为粗 车半精车精车 铣削，以得到不同要求的加工面。 • 1.粗加工阶段 在这一阶段中要对整个圆棒料毛坯切除大量 的加工余量，使毛坯在形状和尺寸上尽快接近成品，得到 的已加工表面的表面粗糙度要达到12，为半精加工提供精 基准。 • 2.半精加工阶段 在这一阶段中应为主要表面的精加工做 好准备并完成一些 • 次要表面的加工在完成这一步时所加工表面的表面粗糙 度要求达到3.2。 • 3.精加工阶段 保证各主要表面达到或基本达到图样规定的 质量要求完成表面粗糙度0.8的加工。
一、选择毛坯
• 此传动轴采用综合力学性能优异且价格较 为便宜的45钢这种材料在经过 • 热处理后能得到一个较好的切屑性能、较 高强度及需要的韧度在加工中非常适合 各种加工的需要。 • 由于此传动轴为单件小批生产且精度不是 很高故此传动轴采用圆棒料毛坯圆棒 • 料毛坯成本较低加工方面也较方便。 • 得毛坯尺寸选取 长度250mm根据半精车及 粗车端面余量算得 • 240+2x2+2x2=248mm接近的是 • 250mm故此长度选择250mm。 • 查《实用机械制造工艺设计手册》表2-11
齿轮材料选择及其热处理
齿轮材料选择及其热处理The document was finally revised on 2021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、、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。
齿轮热处理工艺【详尽版】
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,HB200-2503.条件: 低速、中载,如标准系列减速器齿轮要求: 45 40Cr 40MnB (5042MnVB) 调质,HB220-2504.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HRC40-455.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,HRC50-556.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,HRC56-62.38CrAl38CrMoAl 渗氮,渗氮深度0.5mm,HV9009.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,HRC56-6213.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→粗加工→去应力→半精加工→渗碳→退火软化→淬火→冷处理→低温回火→精磨)渗碳层深度1.2-1.5mm,HRC59-62.14.条件: 载荷不高的大齿轮,如大型龙门刨齿轮要求: 50Mn2、50、65Mn 淬火,空冷,HB≤24115.条件: 低速、载荷不大,精密传动齿轮.要求: 35CrMO 淬火,低温回火,HRC45-5016.条件: 精密传动、有一定耐磨性大齿轮.要求: 35CrMo 调质,HB255-302.17.条件: 要求抗磨蚀性的计量泵齿轮.要求: 9Cr16Mo3VRE 沉淀硬化18.条件: 要求高耐磨性的鼓风机齿轮.要求: 45 调质,尿素盐浴软氮化.19.条件: 要求耐、保持间隙精度的25L油泵齿轮。
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)1 设计任务1.1设计任务HT250机床齿轮的热处理工艺设计1.2设计的技术要求HT250是一种灰铸铁材料，它的强度、耐磨性、耐热性铸造性能都是比较好的，它的含碳量低(在3.16-3.30%之间)所以，硬度不高。
20CrMnTi钢齿轮热处理工艺
20CrMnTi钢齿轮热处理工艺佳木斯大学热处理工艺设计说明书热处理工艺设计说明书20CrMnTi钢变速箱齿轮热处理工设计题目艺材料科学与工程学院年级金属材料工程专业学生姓名学号指导教师佳木斯大学热处理工艺设计说明书目录1. 变速箱齿轮的热处理工艺设计……………………………1 1.1 变速齿轮的服役条件………………………………………1 1.2 变速齿轮常见的失效形式…………………………………1 1.3 变速齿轮的性能要求………………………………………1 1.4 变速齿轮备选材料分析…………………………………‥1 1.5 变速齿轮的加工工艺路线…………………………………2 1.6 热加工及热处理工艺规程…………………………………2 1.7 各热处理工艺后的金相组织分析…………………………4 1.8 热处理工艺过程中的质量检验项目...........................6 1.8.1 渗碳淬火后齿轮的检验项目、内容和要求..................6 1.8.2 渗碳齿轮的常见缺陷及防止措施 (6)2. 心得..................................................................8 3. 参考文献 (8)佳木斯大学热处理工艺设计说明书 1.变速箱齿轮的热处理工艺设计1.1变速齿轮的服役条件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，又有滑动。
因此，齿轮表面受到很大的接触疲劳应力和摩擦力的作用。
在齿根部位受到很大的弯曲应力作用;在运转过程中的过载产生振动，承受一定的冲击力或过载;变速齿轮在换档时，端部受冲击，承受一定冲击力;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。
40cr齿轮轴热处理工艺参数
40cr是什么齿轮材料（40cr做齿轮的热处理）40cr是什么材料40cr是国标合金的结构钢。
抗拉强度、屈服强度及淬透性均比40号钢高，但焊接性有限，有形成裂纹的倾向。
具有最佳的综合力学性能。
该钢价格适中，加工容易，经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性。
正火可促进组织球化，改进硬度小于160HBS毛坯的切削性能。
在温度550~570℃进行回火，该钢具有最佳的综合力学性能。
该钢的淬透性高于45钢，适合于高频淬火，火焰淬火等表面硬化处理等。
40Cr钢经调质后用于制造承受中等负荷及中等速度工作的机械零件，如汽车的转向节、后半轴以及机床上的齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶尖套等；经淬火及中温回火后用于制造承受高负荷、冲击及中等速度工作的零件，如齿轮、主轴、油泵转子、滑块、套环等。
此外，这种钢又适于制造进行碳氮共渗处理的各种传动零件，如直径较大和低温韧性好的齿轮和轴。
40Cr焊接：40Cr焊接前注意预热，以防止因基体散热，造成焊缝内部激冷淬裂。
焊接后调质前最好加一遍正火。
40cr是什么材料 40cr的特性以及用途的介绍40cr是一种钢材，一种在我国的工业生产中国使用量巨大的钢材，这种钢材的综合性能都是极佳的，在低温环境的时候，40cr的韧性是很好的，很多的生产活动以及产品的制作都是需要40cr的，还有就是40cr和其他的材料的衔接的性能也是比较的好的，所以很适合用来制作模具。
下面小编就来给大家介绍一下40cr 是什么材料，以及40cr的特性和用途是什么。
40cr是什么材料40Cr是我国GB的标准钢号，40Cr钢是机械制造业使用最广泛的钢之一。
调质处理后具有良好的综合力学性能，良好的低温冲击韧性和低的缺口敏感性。
钢的淬透性良好，水淬时可淬透到28～60mm,油淬时可淬透到15～40mm。
这种钢除调质处理外还适于氰化和高频淬火处理。
切削性能较好，当硬度为174～229HB 时，相对切削加工性为60%。
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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 (13)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 (16)3.结论 (17)4.致谢 (17)5.参考文献 (19)1齿轮传动轴热处理概述齿轮传动轴是轧机中重要的传动部分,主要承受交变载荷，冲击载荷，剪切应力和接触应力大。
轴部易产生裂纹，齿部易磨损。
因此对齿轮轴的心部要求有一定的强度和韧性，有较高的疲劳极限和抗多次冲击能力。
表面还应具有一定的硬度和耐磨性。
为了满足这些性能要求，材料要有很好的力学性能，常采用42CrMo钢经正火，调质，感应加热淬火加低温回火已达到所要求的性能。
42CrMo为中碳合金钢，预备热处理是正火，主要目的是为了获得一定的硬度，便于钢坯的切削加工，为调质做好组织准备。
调质的目的是为了提高轧机齿轮传动轴的综合力学性能。
中频感应加热表面淬火是使零件表面得到高的硬度和耐磨性，而心部仍保持一定的强度及较高的塑性、韧性。
通过对42CrMo钢热处理工艺的分析，就是通过正确的热处理工艺，达到所需要的性能，保证质量。
根据齿轮传动轴的工作条件，失效形式及性能要求，大部分材料选择为合金中碳钢，本设计借鉴了《热处理实用数据速查手册》，《钢的热处理》，《机床零件用钢》，《金属工艺学》等。
根据工艺设计的理论基础设定了完整的热处理工艺流程，使热处理的42CrMo中碳合金结构钢表面除具有高硬度，高耐磨性外，高的疲劳强度，在高温下的强度，还要使心部具有高的的强度和韧性，从而满足齿轮轴的质量要求。
2 42CrMo齿轮传动轴热处理工艺设计2.1 齿轮传动轴的服役条件、失效形式及性能要求2.1.1 服役条件、失效形式齿轮传动轴在转动时主要承受剪切应力，交变弯曲应力，传递动载荷等工作，受到多次冲击应力。
在工作过程中，由于不同的应力作用，导致不同的失效形式，主要有疲劳磨损，裂纹，表面点蚀，弯曲疲劳折断，冲击折断等。
2.1.2 性能要求（1）具有高的疲劳极限（2）具有高的抗弯强度（3）具有较高的韧性（4）具有高的耐磨性（5）具有抗多次冲击能力（6）具有高温下的高强度（7）具有一定的精度2.2 齿轮轴材料的选择齿轮传动轴材料的选用根据齿轮传动轴的工作条件，要求以及性能来确定。
根据要求42CrMo钢的性能符合度非常好，其经过正火，调质，感应加热淬火加低温回火后表面硬度可达HRC50的高硬度，表面耐磨性好，心部硬度可达HRC35~45。
42CrMo钢，具有高强度和高韧性，淬透性好，调质后有较高的疲劳极限和抗多次冲击的能力。
淬火时变形小，高温时具有高的蠕变强度和持久强度，且无明显的回火脆性。
42CrMo钢中含有的合金元素Cr，Mo。
其中铬能增加钢的淬透性并有二次硬化作用。
可提高碳钢的硬度和耐磨性. 而含量超过12%时。
使钢有良好的高温抗氧化性和耐氧化性介质腐蚀的作用。
铬在调质结构钢中的主要作用是提高淬透性。
使钢经淬火回火后具有较好的综合力学性能，在渗碳钢中还可以形成含铬的碳化物，从而提高材料表面的耐磨性。
而钼在钢中能提高淬透性和热强性。
在调质钢中，钼能使较大断面的零件淬深、淬透，提高钢的抗回火性或回火稳定性，使零件可以在较高温度下回火，从而更有效地消除（或降低）残余应力，提高塑性。
所以在生产中常常选用42CrMo作为轧机齿轮传动轴的材料。
其综合力学性能优良符合质量要求。
表1 42CrMo钢的化学成分C Si Mn P S Cr Ni Cu Mo 化学成分(质量分数）%42CrMo 0.42 0.27 0.65 0.005 0.005 1.10 0.005 0.005 0.20 2.3 42CrMo齿轮传动轴的热处理工艺设计2.3.1 42CrMo的工艺流程（1）加工路线备料→锻造→正火→粗、半精加工→制齿→调质→感应加热淬火、低温回火→精机加工磨齿。
（2）锻造工艺设计锻造齿轮传动轴的毛坯经过锻造后获得基本的形状。
锻造是利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，已获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸的锻件的加工方法。
查阅《热处理工艺规范数据手册》可以找出42CrMo钢的锻造工艺的加热温度、始锻温度冷却方式，本设计具体的锻造工艺参数如表2所示。
表2 42CrMo钢的热加锻造工艺规范项目Ac1Ac3加热温度始锻温度终锻温度钢坯730℃800℃1150～1200℃1130～1180℃＞850℃经锻造后其最大直径约为80mm，采用缓冷。
图2 42CrMo齿轮传动轴示意图2.3.2 42CrMo钢的热处理工艺设计（1）预备热处理工序--正火一般均安排在毛坯生产之后，切削加工之前，或粗加工之后，半精加工之前。
正火的目的是为了细化晶粒、改善组织，提高切削加工性能，为淬火和最终热处理做好准备。
通常对于亚共析钢正火的加热温度通常为Ac3以上30～50℃,而对于中碳合金钢的正火温度正火温度通常为Ac3以上50～100℃，。
42CrMo的加热温度范围为850～900℃。
加热温度过低先共析铁素体未能全部溶解而达不到细化晶粒的作用，加热温度过高会造成晶粒粗化恶化钢的力学性能，所以我们可以选着870℃。
保温1小时。
正火工艺曲线如图3所示。
温度/℃870℃1h空冷时间T图3 42CrMo钢热处理正火工艺曲线（2）42CrMo钢的调质处理淬火后高温回火的方法为调质。
调质可以使钢的性能，材质得到很大程度的调整，其强度、塑性和韧性都较好，具有良好的综合机械性能。
调质处理后得到回火索氏体，Cr 能增加钢的淬透性，提高钢的强度和回火稳定性，具有优良的机械性能。
截面尺寸大或重要的调质工件，应采用42CrMo钢工件淬火后油冷，42CrMo钢的淬透性较好，在油中冷却能淬硬，而且工件的变形、开裂倾向小。
所以42CrMo钢采用淬油，再回火处理。
硬度可达HRC35-45。
由亚共析钢淬火温度要求T=Ac3+30~50（℃）可得，淬火温度T=830~850（℃），回火温度达到480℃HRC 35-45 我们可以设定在840℃图4为调质工艺曲线。
时间图4 42CrMo调质工艺曲线图（3）最终热处理工序—感应加热表面淬火、低温回火零件经调质后具有良好的综合力学性能，但不满足其工艺要求，所以要进行感应表面淬火已达到所要求的力学性能，感应加热淬火后硬度较高，除磨削外不宜再进行其他切削加工，因此工序位置一般安排在半精加工后，磨削加工前。
根据所要求的性能，可设定淬温度T=900℃。
不同钢含碳量的硬度与回火温度关系不同42CrMo在150~180℃回火可满足使用要求。
图5 为调质后感应淬火加低温回火热处理工艺曲线。
时间图5 42CrMo钢感应加热淬火加回火工艺曲线感应加热淬火工艺原理感应加热淬火加热速度快，淬火质量好，较一般淬火硬度高，得到极细马氏体，且淬硬层深度易于控制，易实现机械化和自动化。
涡流在工件截面上的分布是不均匀的，心部几乎等于零，而表面电流密度极大，称为“集肤效应”，频率愈高，电流密度极大的表面层愈薄。
依靠这种电流和工件本身的电阻，使工件表面迅速加热到淬火温度，而心部温度仍接近室温，然后立即喷水冷却，使工件表面淬硬。
（1）感应加热淬火加频率的选择感应加热可分为三类：(1)高频加热常用频率为（200～300）KHZ，淬硬层深度为（0.5～2.5）mm。
(2)中频加热常用频率为（2500～8000）HZ，淬硬层深度为（2～10）mm。
(3)工频加热电流频率为50HZ，不需要频设备，城市用交流电即可，硬层深度为（10～20）mm以上，城市用交流电即。
根据工件尺寸可知，一般硬化层深δ＝（10～20）％Φ较为合适，其中Φ为工件的有效直径，Φ=80mm可得δ≈8，所以我们选择中频感应加热表面淬火。
（4）感应加热淬火的目的表面感应加热淬火是为了使钢件达到所要求的表面高硬度，高耐磨性，而心部保持较好的塑性和韧性，且呈现低的缺口敏感性，高的冲击韧性和疲劳强度，已达到最优的使用性能和工艺性能。
（3）回火的目的42CrMo钢经调质、感应加热淬火和低温回火后获得显微组织表面为细马氏体、残余奥氏体和碳化物，心部组织为回火索氏体。
回火后不仅消除了淬火时产生的残余应力，降低了脆性，防止变形和开裂，调整了强度，硬度，塑性和韧性，而且稳定了显微组织和工件尺寸，使其达到了使用性能和工艺要求。
2.4选择设备（1）正火设备本次热处理根据工艺参数温度可选用中温箱式电阻炉。
RX-45-9中温箱式电阻炉图11 箱式电阻炉（2）调质设备。
为方便操作也可选择RX-45-9中温箱式电阻炉淬火。
回火时选用井式回火炉如图12。
图12 井式回火炉（3）感应加热淬火设备GC-1205感应淬火电炉。
图13 中频感应淬火电炉（4）回火设备同样，井式回火炉。
2.6 42CrMo齿轮传动轴热处理质量检验项目、内容及要求（1）外观形检查检查工件表面有无腐蚀或氧化皮。
不得有裂纹及碰伤，表面不得有锈蚀。
（2）工件变形检查根据图样技术要求检查工件的挠曲变形、尺寸及几何形状的变化。
（3）淬硬层深度检查感应加热淬火后应检查淬硬层深度，42CrMo淬硬层深度应在8mm左右。
（4）硬度检查在淬火后检查包括淬硬层表面及心部硬度，一般用洛氏硬度HRC标尺测量。
42CrMo 钢在调质,感应淬火，低温回火后，表面硬度可达HRC50以上，心部硬度可达35~45。
（5）金相组织检查按技术要求检查淬硬层的显微组织：残留奥氏体数量，有无反常组织，心部组织是否粗大及铁素体是否超出技术要求等。