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 (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