高温渗碳齿轮钢的研究进展
20mncr5渗碳淬火热处理后的芯部和表面硬度
20mncr5渗碳淬火热处理后的芯部和表面硬度20MnCr5是一种具有较高强度和韧性的合金钢，常用于制造机械零件和传动齿轮等重要零件。
为了提高其硬度和耐磨性，渗碳淬火热处理是一种常用的方法。
渗碳淬火热处理通常包括两个步骤：渗碳和淬火。
渗碳是通过在低碳钢表面加热至高温，然后在高碳介质中加热保持一段时间，使碳原子从介质渗入到钢材表面，达到增加钢材表面碳含量的目的。
淬火是指将渗碳后的钢材迅速冷却，以使碳原子均匀分布在钢材中形成硬质组织。
渗碳淬火热处理后，20MnCr5的芯部和表面硬度都会显著提高。
这是因为通过渗碳，钢材的表面碳含量增加，形成了高碳含量的外围层，而淬火则使钢材内部形成了硬质的马氏体结构。
先来看一下20MnCr5渗碳淬火热处理后的芯部硬度。
芯部硬度是指钢材内部的硬度。
由于淬火过程中的快速冷却，使得钢材中的碳原子更容易扩散，形成大量的马氏体结构，这种结构具有较高的硬度。
因此，经过渗碳淬火热处理后，20MnCr5的芯部硬度相对较高，一般达到60-65 HRC（洛氏硬度）。
高硬度的芯部使得钢材具有较好的强度和耐磨性能，适用于承受较大载荷和剧烈摩擦的场合。
接下来是20MnCr5渗碳淬火热处理后的表面硬度。
表面硬度是指钢材表面的硬度。
通过渗碳，钢材表面的碳含量增加，形成了高碳含量的外围层。
这种高碳含量的外围层在淬火时形成了硬质的马氏体结构，具有很高的硬度。
因此，经过渗碳淬火热处理后，20MnCr5的表面硬度通常可达到60-64 HRC。
高硬度的表面使得钢材具有较好的耐磨性和抗划伤性，能够更好地抵抗表面损伤和磨损。
总的来说，20MnCr5渗碳淬火热处理后的芯部和表面硬度都得到了显著提高。
高硬度使得钢材具有较好的强度和耐磨性，适用于承受较大载荷和剧烈摩擦的场合。
除此之外，渗碳淬火还能改善钢材的综合性能，如抗疲劳性和耐蚀性等。
因此，渗碳淬火热处理是一种重要的方法，能够显著提高20MnCr5的性能，使其在工程领域应用更广泛。
M50NiL高温渗碳轴承钢中Fe2Mo析出相的电镜观察
的密排 方 向 ［１１ １］ 。 在 Ｍ５０ＮｉＬ高 温渗 碳轴 承 钢 的渗 碳 层 和心 部 均
观察 到 Ｆｅ，Ｍｏ型 Ｌａｖｅｓ相 ，其 中 纳 米 尺 寸 的 Ｆｅ Ｍｏ 析 出 相 主 要 是 在 回 火 过 程 中 析 出 的 。Ｆｅ：Ｍｏ型 Ｌａｖｅｓ相是 Ｍ５０ＮｉＬ钢 中 的主要 强化 相之 一 。
Ｍ 。４， ［ｌ１ １１】Ｍ／／［１００］
９ ５ ９ ３
Ｍ。
得 出的 。可见 ，与 马 氏体 的 （２ １１） 垂 直 的 晶面 是
的
（２１１０ ）１Ｆｅ １ 。 ３ ， ５ ５ ０
（ ５３ ２ １０）ｒｅ Ｏ ３１ 。
Ｍｏ在 Ｍ５ＯＮｉＬ钢 中是 重 要 的强 化 元 素 ，即可 以 稳定铁 素体 ，增 加 钢 的淬 透性 ，又 可 以在 回火 时形 成 Ｆｅ，Ｍｏ或 Ｍｏ Ｃ析 出 ，引 起 钢 的 二 次 硬 化 。纳 米 级 Ｆｅ，Ｍｏ型 Ｌａｖｅｓ相具有很好 的强化 作用 ’ 。Ｆｅ Ｍｏ相 变过程中的晶格畸变以及由于弥散分布而产生 的表面 界面能 对 Ｆｅ，Ｍｏ的生 长 及 晶 粒 的 大 小有 很 大影 响。 Ｆｅ Ｍｏ与马 氏体基体 间的取 向关系是解释 Ｆｅ：Ｍｏ沉淀 动力学和强 化行为 的重要参数 。 目前 ，关于 Ｍ５０ＮｉＬ高 温渗碳轴承钢中 Ｆｅ Ｍｏ与马 氏体基体的取 向关系未见
与
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氏体
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（１ １ １） 平 行 ，马 氏体 的 密 排 方 向 ［１１ １］ 与 Ｆｅ。Ｍｏ ３ ３ ６ ，， １．．●．．●．．． ●．． ●．． ●．．●．． Ｊ．． 一 ／
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渗碳淬火工艺对SAE8620H钢组织和性能的影响
工艺不得当 ，质量就达不到相关的要 求。
二 、Ｓ Ｅ ６ Ｏ 钢 化 学成 分 与质 量 要 求 Ａ ８２ Ｈ
如 今 ，人们越 来越 多地 开始 注意 到 了钢材 中总 的 含氧 量，含氧量越在非金属杂质里越低 、并且 杂夹 物含 量越少 、分布均匀的话 ，那 么所炼钢 的韧性 以及其 它各
三 、实 验材 料 以及 方法
１实 验 参 数 ． 通 过 对２ Ｃ ２ ４ Ｓ Ｅ ６ ０ 两 种 性 质 接 近 的 钢 进 ０ ｒＮｉ和 Ａ ８ ２ 这
素偏聚产生 的。
（ 下转４ 页 ） ３
信息 系统 工程 Ｉ ０ ．． ２ １ ６２ １ ０
４ １
Ｓ Ｓ ＲＡ（１Ｉ Ｙ Ｐ ’ ｉＣＥ
嵌入式 系统 与通用 计算 机系 统 的区别在 于 ，它一
受冲击与接触应力 的能力 ，并且还对其有性变小 、噪音
低 、精 度 高 的要 求 。一 般 来 说 ，高 质 量 的齿 轮 钢 的检 验
在ＩＳ Ｎ多用炉 中对试样进行热处理 ，渗碳温度为 ＰＥ ９ ０ ，时间为２ ｈ ２℃ ７ ，然后２ ２ ４ ０ Ｎｉ钢渗碳 后进行 空冷 ， ６０ ５ ℃高温 回炉后重新 加热到８０Ｃ ２ ￣进行淬火 。Ｓ ８ ２ ＡＥ ６ ０ 钢渗碳之后 降温至８ ０Ｃ的均温下淬火 ，低 温 回火 的温 ２￣
将 常 量 池 中 的符 号 引 用转 成 直 接 引 用 ；３初 始 化 一 为 类 ． 变 量 赋 予 正 确 的 初 始 值 ，这 是 通 过 ＜ ｌ ｉ 方 法 来 完 成 ｃｉ ｔ ｎ＞ 的 。该 方 法 无 法 通 过 通 常 的Ｊｖ 程 序 调 用 到 ，只 能 通 过 ａａ Ｊｖ 虚拟 机 来 调 用 。 ａａ
原 因可能是 由于Ｓ Ｅ ６ ０ 钢表面合金元素造成的 ，Ｍｏ Ｅ ８２Ｈ 是碳化 物形成元 素 ，Ｎｉ 非碳 化物形成元 素 ，Ｍｏ 是 的增 加和Ｎｉ 的减少使其表 面的碳浓度上升 ，这说明其 渗碳性
齿轮渗碳淬火变形原因及控制措施_柳晓鹏
收稿日期:2009-03-01作者简介:柳晓鹏(1981—),男,山东莱阳人,主要从事舰船动力学研究.齿轮渗碳淬火变形原因及控制措施柳晓鹏,雷建波(海军驻重庆舰船动力军事代表室,重庆 400000)摘要:介绍了渗碳淬火齿轮的变形规律,分析了渗碳淬火齿轮变形的原因,提出了减小和控制渗碳淬火齿轮变形的措施,主要可通过采用优化零件结构、完善机加工与热处理工序配合、优化热处理工艺等方法减小零件内部应力,改善热处理变形.关键词:齿轮;热处理;变形;控制中图分类号:F407.61文献标识码:A文章编号:1006-0707(2009)05-0058-03 热处理变形会使齿轮零件前期加工获得的精度受到严重损失,这些损失有时甚至通过复杂、先进的修形技术(磨齿、校直等)也难以恢复.对于渗碳淬火的齿轮特别是大型齿轮,其变形量很大且难以控制.较大的变形不仅使磨削量增加、成本提高,而且影响齿轮制造精度,降低承载能力,最终将使寿命大大下降[1].热处理变形主要由零件在机加工时产生的残余应力、热处理过程中产生的热应力和组织应力以及零件自重变形等共同作用产生.影响齿轮渗碳淬火变形的因素很多,包括齿轮的几何形状、原材料及冶金质量、锻造和机加工的残余应力、装料方式和热处理工艺及设备等[2].1 渗碳淬火齿轮变形规律 对大型齿轮质量和寿命影响最大的变形因素来自齿轮外径、公法线长度和螺旋角等.1.1 大型齿轮变形规律大型齿轮渗碳淬火后齿顶圆外径呈明显胀大趋势,且上下不均匀呈锥形;径长比(齿轮外径/齿宽)越大,外径胀大量越大.碳浓度失控偏高时,齿轮外径呈收缩趋势.1.2 大型齿轮轴变形规律齿顶圆外径呈明显收缩趋势,但一根齿轴的齿宽方向上,中间呈缩小、两端略呈胀大趋势.1.3 齿圈变形规律大型齿圈经渗碳淬火后,其外径均胀大,齿宽大小不同时,齿宽方向呈锥形或腰鼓形胀大.2 渗碳淬火齿轮变形原因2.1 渗碳件变形的实质渗碳的低碳钢,原始相结构由铁素体和少量珠光体组成,铁素体量约占整个体积的80%.当加热至AC1以上温度时,珠光体转变为奥氏体,900℃时铁素体全部转变为奥氏体.920～940℃渗碳时,零件表面奥氏体区碳浓度增加至0.6%～1.2%,这部分碳浓度高的奥氏体冷至600～650℃才开始向珠光体、索氏体转变,而心部区的低碳奥氏体在900℃即开始分解为铁素体,冷至550℃左右全部转变完成.心部奥氏体向铁素体转变是比容增大的过程,表层奥氏体冷却是热收缩量增加的变化过程.在整个冷却过程中,心部铁素体生成时总是受到表层高碳奥氏体区的压应力.此外,大型齿轮由于模数大、渗层深,渗碳时间较长,同时由于自重影响,也会增加变形.2.2 淬火变形的原因零件淬火时,淬火应力越大,相变越不均匀;比容差越大,则淬火变形越严重.此外淬火变形还与钢的屈服强度有关,塑性变形抗力越大,其变形程度就越小.对齿轮和齿轮轴渗碳淬火冷却时各部位的冷却速度、组织及硬度状态比较分析,可以发现上中下各部位冷却速度的差别,以及表面、过渡区、心部冷却速度的差别与其组织转变的不同时性是造成齿轮变形的主要原因.因此,减小变形也可以通过提高各环节的均匀性来实现.3 减小和控制渗碳淬火齿轮变形的措施3.1 控制原材料减小变形我国高速重载齿轮行业目前普遍使用的钢种有20CrMn Mo 、20CrNi 2Mo 、17CrNi Mo 6、42CrMo 、30CrMoA 等,由于受到冶炼水平等影响,原材料质量状况不尽人意.同时由于进货渠道不同,质量也有较大波动,给变形控制带来很大难度.总体来说,原材料对变形的影响如下:1)材料淬透性是影响热处理变形的主要因素之一,淬透性带宽较小变形较小;反之则变形较大.第30卷 第5期四川兵工学报2009年5月2)钢的冶金质量.钢材经过真空脱气处理后,材料纯净度高、杂质含量少、晶粒度均匀,以氧化物为主的夹杂物大幅度减少.钢材晶粒度对变形有着明显的影响,随着晶粒度尺寸增加,变形加大.因而要严格控制晶粒度尺寸及混晶.大型齿轮通常要求晶粒度在5级以上.同时,随着钢材淬透性的增加,变形率增大.因而在齿轮选材时,只要淬透性能满足要求即可.但应尽可能控制好淬透性带,以利于变形规律的统计和摸索.此外,马氏体相变点M s对变形的影响是随着Ms点的降低,变形增大.一般C、Mn含量较高的钢材具有较低的Ms点,因而从变形的角度考虑,钢材中C、Mn含量应尽可能控制在较低的范围内.3)锻件质量.要求合理的锻造流线和锻造比,严格控制锻件利用率,加强锻后热处理控制等措施均能提高锻件质量,从而减小热处理变形.3.2 设计和机加工的预先控制3.2.1 合理的设计零件的结构、用材、技术要求对其热处理工艺性能有很大影响.处理好它们之间的关系,对减少淬火变形大有益处.1)合理的零件结构.合理结构即零件在设计时其形状应尽可能简单,分布均匀、对称,力求在零件上无盲孔、尖棱等.由于零件设计不合理,往往在淬火时应力分布不均匀,从而产生不规则变形.因此,在满足使用性能的条件下,零件设计时要尽可能兼顾热处理变形.2)选材.零件在选材时,首先应保证使用性能的要求,同时还要考虑热处理工艺性能及经济性能.既不能为降低成本采用热处理工艺性能较差的材料,又不能盲目提高成本,一般应遵循以下原则:①依据材料热处理性能选材,一般选材原则是要以较缓和的冷却方法来达到淬硬零件的目的;②将材料和热处理方法结合起来选材,在使用性能允许的情况下,可通过改变热处理方法来达到设计要求,即将选材与热处理方法有机的结合起来;③合理的力学性能要求,设计者除在材料与力学性能之间进行合理搭配外,还应考虑某些零件局部的特殊要求,以免降低热处理工艺性能,造成不必要的变形,甚至产生不合格品.3.2.2 适当的机加工机加工由于进给量、零件各部位加工余量及加工差异,可导致零件各部位应力性质不同和应力分部不均衡,致使零件在淬火时发生变形.为此应考虑:1)加工方法与变形的关系.在零件的成形加工过程中,可能会采用车、滚、镗、磨等不同的加工方法,从而使零件的各部位应力分布不均衡,淬火时产生较大变形.反过来,则可通过改变局部加工方法,使该部分残留的应力对减少变形有利,从而达到减少变形的目的.2)加工量与变形.零件各部分加工量不同或人为造成加工量的不同,均会给零件热处理后的变形造成不良影响.3)机加工工序与变形.合理地安排机加工工序,协调好机加工与热处理之间的关系,对减少淬火变形大有益处.特别是那些形状不对称或带有长槽类零件,这点尤为重要.例如在易变形的齿圈淬火前增加一道去应力工序,磨齿后再进行一次低温回火.3.2.3 变形的预补偿对大型齿圈,可针对渗碳淬火后齿顶圆涨大规律,预先车小齿顶圆;对大型齿轴的螺旋角,可采取滚齿时预补偿办法达到减小螺旋角变形的目的.3.3 热处理工艺操作与变形关系3.3.1 预先热处理采用适当的预先热处理方法,可有效减小后续热处理的变形.对齿轮和齿轮轴,由于退火周期长、成本高,目前一般采用正火回火处理,而大型齿圈则采用调质作为预先热处理.3.3.2 渗碳与淬火温度通常采用的渗碳温度为920～930℃.采用稀土催渗技术时,加入稀土元素后,在渗碳周期相当的前提下,可使渗碳温度由930℃降为860～880℃.在改善渗层组织、节能、延长设备寿命的同时,还可以明显减少渗碳件的变形.但目前催渗技术在大型齿轮深层渗碳变形控制方面还有待进一步研究.淬火温度对零件的淬火变形影响很大,淬火变形趋势一般规律如图1所示.根据此规律,可以通过调整淬火温度来达到减少变形的目的,或经热处理试验后再根据试验结果合理选择预留机加工量与淬火温度.一般情况下,淬火温度越高则零件变形越大.这是由于增加了零件截面上的温差,使热应力增加,同时由于过高的加热温度,使奥氏体晶粒长大,降低了塑性变形的抗力,从而增大了淬火变形.为此从减少变形出发,应尽量选择淬火下限温度.3.3.3 加热速度当零件内部存在较大的机加工残余应力,而零件截面差别又较大时,升温速度对变形影响更大.零件快速加热会产生较大的热应力,与零件内部残余应力和相变组织应力相互作用,如应力方向一致,产生迭加或合成的应力很容易使零件在高温状态下产生变形.3.3.4 淬火保温时间保温时间的选择除应保证零件透烧、淬火后达到要求的硬度或其它力学性能外,还要考虑它对淬火变形的影响.延长淬火保温时间,实际上也就相应提高了淬火温度.3.3.5 装炉方法零件在加热时摆放形式不合理,会因零件自重而引起变形,或因零件之间相互挤压产生变形,或因零件堆放过密造成加热及冷却不均而产生变形.因此装炉要均匀,各种齿轮轴渗碳淬火时可设计相应的工装进行压紧,以减少变形.齿轮要根据形状分别采用平放或垂直放置的方法,特别地,在某些大型齿圈热处理时,可设计专用的工装夹具对其进行装炉,从而减小变形.3.3.6 渗碳淬火设备选用良好的渗碳淬火设备是减小齿轮变形的重要手段,对大型齿轮尤为重要.大型齿轮采用井式气体渗碳炉进行渗碳淬火时,应满足控温精度±1℃,炉温均匀度±7℃,碳势均匀度±0.05%.59柳晓鹏,等:齿轮渗碳淬火变形原因及控制措施3.3.7 淬火介质与设备[3]在保证零件淬火硬度的前提下,一般选用冷却较缓和的介质,同时还要控制好介质的温度.目前常用的淬火介质为普通淬火油,通过添加剂对其进行改性处理后,其冷却性能较好,能满足硬度要求.对于淬火冷却设备,要保证零件淬火时冷却均匀,避免使淬火油温有较大温差,因而要求安装加热装置和搅拌装置.热处理车间两个淬火油槽,旧油槽只有搅拌循环,新油槽既有搅拌循环,又有热交换器循环.通过对比,在保证硬度前提下,热油淬火变形要比冷油淬火变形小.淬火过程中,变形是由于内部残余应力分布不均匀造成的,应力性质与大小受多种因素影响.当单项因素或多项因素同时起作用时,淬火介质温度是重要因素.就目前使用的淬火油来讲,其温度对冷却速度并无明显影响,但对变形影响较大.所以在满足使用性能的前提下,往往采用热油淬火.图1 淬火变形的一般规律4 结束语 总之,齿轮变形是一个复杂的系统工程,是各种因素综合作用的结果.要减小齿轮的变形,其方法可归结为“均匀”二字,只要做到材料均匀、形状均匀、加热和冷却均匀,各个环节都均匀,就不会有变形问题.实际上这是不可能完全满足的,所以变形不可避免.到目前为止,大型齿轮的变形控制依然是一个长期的课题,但只要有针对性的采取措施,就可以使变形量尽可能减小.参考文献:[1] 程里,程方.大型渗碳齿轮圈热处理畸变与控制[J ].金属热处理,2005(3):88-91.[2] 陈仁悟,林建生.化学热处理原理[M ].北京:机械工业出版社,1988.[3] Altena H .Influence of Gas and Oil Quenching Parameterson changes in Shape and Dimension of Gear Wheels [J ].HTM .2001(1):1-8.(上接第57页)4 结束语 本文中结合本人的实际工作,提出了基于FPGA 的测试对象整合方法,利用电路板对应电路的模块化设计思想,对于后续的电路板调试奠定了基础.此方法亦可用于类似的工作中,对于简化电路设计,提高工作效率有一定的参考价值.参考文献:[1] 褚振勇,翁木云.FPGA 设计及应用[M ].西安:西安电子科技大学出版社,2002.[2] 宋万杰,罗丰,吴顺君.CPLD 技术及其应用[M ].西安:西安电子科技大学出版社,1999.[3] 王道宪.CPLD /FPGA 可编程逻辑器件应用与开发[M ].北京:国防工业出版社,2004.60四川兵工学报。
薄壁齿轮热处理变形机制及控制措施研究
薄壁齿轮热处理变形机制及控制措施研究摘要：薄壁齿轮是目前工业装备中的主要零部件之一，其经过渗碳淬火处理后强度大幅度提升，是薄壁齿轮加工中的重要环节。
但渗碳淬火热处理同时也极易引发薄壁齿轮产生变形，增大其报废的概率。
本文基于多角度探讨了薄壁齿轮在渗碳淬火热处理过程中产生变形的机制，并提出薄壁齿轮制造的各个阶段影响其热处理变形的因素，同时详细地给出了薄壁齿轮热处理过程中变形控制的措施。
关键词：薄壁齿轮；强度；渗碳淬火；变形控制引言薄壁齿轮是一些相对自身尺寸壁厚较薄的环形齿轮和轮幅宽度较小的盘形齿轮，是目前工业装备制造中主要零件之一，齿轮经过渗碳淬火处理后，齿轮的接触应力得到很大限度的提升，一般是原有的3倍左右，允许的弯曲应力相当于原有的1.5倍左右，对于齿轮的耐用性能和寿命将会起到极为关键的作用。
但是薄壁齿轮在渗碳淬火过程中，由于壁薄容易发生严重椭圆、翘曲、涨大等变形，齿轮在进行磨齿时由于齿面上的余量分配不均，容易产生齿面黑皮及磨削台阶，造成左右齿面硬化层不均，表面硬度下降，在加工过程中报废率较高，如何解决薄壁齿轮渗碳淬火变形问题一直是齿轮热处理加工的研究热点。
本文对齿轮在渗碳淬火过程中变形的机制以及控制措施进行研究。
1.薄壁齿轮热处理变形机制薄壁齿轮在热处理过程中，温度从室温首先加热到高温，进行强渗、扩散、降温、升温淬火、回火等工艺流程，其工艺流程见图1所示。
齿轮在热处理过程中的这种温度变化导致热胀冷缩现象，从而产生了齿轮内部应力的产生和变形的出现。
齿轮内部应力可以分为热应力和组织应力，薄壁齿轮的变形是内部热应力和组织应力共同作用的结果。
薄壁齿轮部件加热或冷却时，由于部件表层和心部温度变化不同时，造成热胀冷缩不均，这种热胀冷缩不同而产生的应力叫热应力。
钢加热到临界点以上及冷却到临界点以下时，发生了组织转变，由于部件内部组织转变不同期，又因不同组织的比容也不同，因此就产生了应力。
由于组织转变的不等时性而产生的应力叫做组织应力[1]。
汽车齿轮常用材料热处理方法及性能分析
编号：本科毕业论文论文题目：汽车齿轮常用材料热处理方法及性能分析系（院）：电子科学与工程系******学号：**********专业：汽车服务工程年级：0701指导教师：***职称：副教授完成日期：2011-5摘要本文通过分析采用传统热处理工艺的汽车齿轮容易出现的失效形式，对选取齿轮材料提出合理要求。
通过对常用齿轮材料的讨论，性能较好的20CrMo、20CrNi2Mo 和17CrNiMo6三种渗碳钢成为首选。
针对传统的热处理工艺中部分不符合技术发展要求的过程进行改进，其中对预备热处理中正火与等温退火的比较，证明等温退火工艺是合理的预备热处理方案。
同时在参考日本等国的高温渗碳技术、渗碳新技术及催渗技术的基础上，重点讨论了真空渗碳的优缺点及应用实例。
最后，给出了作者认为比较好的热处理工艺路线。
关键词：渗碳齿轮；热处理工艺；性能分析格式请严格按照新上传的模板修订，表格格式要求做成三线表（表4.3和4.4已经调好，其他能做成三线表的请做成三线表，个别表格做不成的按原格式），其余修改见文中标记。
改完后全文多通读几遍，不要再留下一些低级错误。
AbstractThis paper through analyzing the car with traditional heat treatment technology of the failure forms of gear is easy to appear in the selection of gear materials, put forward reasonable requirement. Through the discussion to commonly used gear material, performance is good 20CrMo, 20CrNi2Mo and 17CrNiMo6 three carburizing steels become preferred. In traditional heat treatment process part does not meet the technical requirements for the development process, including heat to prepare improvement of zhongzheng fire and the isothermal annealing, it is demonstrated that the isothermal annealing process is reasonable prepare heat treatment plan. In reference to Japan and other countries of the high temperature carburizing technology, carburizing new technologies and urge permeability technology foundation, mainly discussed the advantages and disadvantages of the vacuum carburizing.Keywords:carburized gear；Heat treatment process；Performance analysis目录1汽车齿轮及其失效形式 ------------------------------------------------------------------------------------------- 11.1齿轮作用简述 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 11.2齿轮的主要失效形式的讨论 --------------------------------------------------------------------------- 11.3齿轮应满足的性能要求 ---------------------------------------------------------------------------------- 21.4齿轮材料选取 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 21.4.1齿轮类零件的选材 -------------------------------------------------------------------------------- 21.4.2汽车齿轮选材应满足的条件及需要考虑的因素 -------------------------------------- 3 2齿轮渗碳钢简介------------------------------------------------------------------------------------------------------ 42.1渗碳钢的分类 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 42.2合金渗碳钢淬透性的讨论------------------------------------------------------------------------------- 42.3合金渗碳钢应具有的性能及常用热处理工艺 -------------------------------------------------- 5 3国内汽车齿轮用钢现状 ------------------------------------------------------------------------------------------- 73.1通用齿轮用钢 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 73.2商用车齿轮用钢--------------------------------------------------------------------------------------------- 73.3对轮齿材料的讨论 ----------------------------------------------------------------------------------------- 83.3.1传统汽车用钢 --------------------------------------------------------------------------------------- 83.3.2优质齿轮用钢 --------------------------------------------------------------------------------------- 9 4汽车齿轮材料的热处理工艺分析--------------------------------------------------------------------------- 104.1传统的汽车齿轮热处理工艺 ------------------------------------------------------------------------- 104.2对预处理工艺的改进讨论----------------------------------------------------------------------------- 104.2.1预备热处理综述----------------------------------------------------------------------------------- 104.2.2对通用齿轮的改进讨论 ----------------------------------------------------------------------- 114.2.3重载齿轮改进讨论 ------------------------------------------------------------------------------ 124.3渗碳淬火工艺的改进------------------------------------------------------------------------------------- 154.3.1日本等国公司对传统渗碳工艺的改进--------------------------------------------------- 154.3.2部分新的渗碳技术简述 ------------------------------------------------------------------------ 164.3.3 BH催渗技术简介 --------------------------------------------------------------------------------- 174.3.4对真空渗碳工艺的讨论 ----------------------------------------------------------------------- 184.3.5真空高压气淬技术的发展-------------------------------------------------------------------- 21 5总结---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 221汽车齿轮及其失效形式1.1汽车齿轮作用简述汽车中的各种齿轮，主要用于传递动力和运动，并通过它们来改变发动机、曲轴和主轴齿轮的速比[1]。
热处理中渗碳的作用
热处理中渗碳的作用热处理是一种通过加热和冷却来改变材料性质的工艺，其中渗碳是一种常用的热处理方法。
渗碳可以在钢材表面形成一层高碳化合物，从而提高钢材的硬度和耐磨性。
本文将详细介绍渗碳在热处理中的作用。
一、渗碳的定义渗碳是指将含有低碳量的钢件浸泡在含有高碳量的介质中，使得钢件表面形成一层高碳化合物。
这种方法可以大大提高钢件的硬度和耐磨性，从而增强其机械性能。
二、渗碳的原理在渗碳过程中，钢件被置于含有高碳量物质（如气体、液体或固体）中，并经过加热处理。
在加热过程中，含有高碳量物质会向钢件表面扩散，并与钢件表面上的低碳铁元素结合形成高碳化合物。
这些化合物具有很高的硬度和耐磨性，从而提高了钢件表面的机械性能。
三、渗碳方法1. 固体渗碳固体渗碳是指将含有高碳量的固体物质（如炭化物）置于钢件表面，并在高温下进行加热处理。
在加热过程中，高碳物质会扩散到钢件表面并与低碳铁元素结合形成高碳化合物。
这种方法适用于大型工件的生产，但需要较长的时间和较高的温度。
2. 液体渗碳液体渗碳是指将含有高碳量的液体置于钢件表面，并在高温下进行加热处理。
在加热过程中，液体中的高碳物质会扩散到钢件表面并与低碳铁元素结合形成高碳化合物。
这种方法适用于小型工件的生产，但需要较长的时间和较高的温度。
3. 气体渗碳气体渗碳是指将含有高浓度气体（如一氧化碳）置于钢件表面，并在高温下进行加热处理。
在加热过程中，气体中的高浓度一氧化碳会扩散到钢件表面并与低碳铁元素结合形成高碳化合物。
这种方法适用于大型工件的生产，但需要较长的时间和较高的温度。
四、渗碳的作用1. 提高硬度经过渗碳热处理后，钢件表面会形成一层高碳化合物。
这些化合物具有很高的硬度和耐磨性，从而提高了钢件表面的机械性能。
因此，在需要强度和硬度较高的零部件中广泛应用。
2. 增强耐磨性由于渗碳后钢件表面形成了一层高碳化合物，这些化合物具有很高的耐磨性。
因此，在需要经常与其他材料接触或摩擦的零部件中广泛应用，如轴承、齿轮等。
20mncr5高频热处理工艺
20mncr5高频热处理工艺摘要：1.20MnCr5 钢的概述2.高频热处理工艺的原理3.20MnCr5 高频热处理工艺的实施步骤4.20MnCr5 高频热处理工艺的优势5.20MnCr5 高频热处理工艺的应用案例6.20MnCr5 高频热处理工艺的展望正文：一、20MnCr5 钢的概述20MnCr5 钢是一种渗碳齿轮钢，主要应用于重载车辆的齿轮制造。
这种钢材具有高强度、高韧性和良好的耐磨性，但其在高温加热阶段容易出现奥氏体晶粒混晶问题，影响齿轮的变形量和性能。
因此，针对20MnCr5 钢的高频热处理工艺应运而生。
二、高频热处理工艺的原理高频热处理工艺是一种通过高频电流使金属加热至一定温度，并在较短时间内完成组织转变的工艺。
这种工艺能够提高金属的晶粒细化程度，改善金属的性能，降低变形量，并且具有高效、节能的优点。
三、20MnCr5 高频热处理工艺的实施步骤1.钢材的预热：将20MnCr5 钢加热至100℃左右，以去除内部应力。
2.高频加热：将钢材置于高频电流中，加热至980℃左右，保持一段时间以完成组织转变。
3.淬火：将加热后的钢材立即投入淬火介质（如水或油）中，使其快速冷却，以提高晶粒细化程度。
4.回火：将淬火后的钢材重新加热至一定温度（如600℃），并保持一段时间，以消除内部应力，提高韧性。
四、20MnCr5 高频热处理工艺的优势1.提高晶粒细化程度：高频热处理工艺能够使20MnCr5 钢的晶粒细化，提高其性能。
2.降低变形量：通过高频热处理工艺，可以有效控制20MnCr5 钢在高温加热阶段的奥氏体晶粒混晶问题，降低变形量。
3.提高韧性：回火过程能够消除内部应力，提高20MnCr5 钢的韧性。
4.高效、节能：高频热处理工艺具有高效、节能的优点，能够提高生产效率。
五、20MnCr5 高频热处理工艺的应用案例1.重载车辆齿轮制造：通过20MnCr5 高频热处理工艺，可以提高齿轮的性能，降低变形量，满足重载车辆的使用要求。
17CrNiMo6钢渗碳淬火组织、性能计算分析
度场相互耦合的复杂过程，理论上很难进行各场量解析，且很多量只能测得最终结果[5]，传统形式的经验判断和试验测定具有局限性。
热处理模拟技术可显示任何时刻工件内任意截面上温度场、组织场，也可显示出所关注的任何点上的温度、组织随时间的变化曲线[6]。
1 实验材料及研究方法■1.1 实验材料17CrNiMo6钢淬透性好，综合性能优良，渗碳后使工件心部韧性增强，热处理后达到外硬内韧。
如今已广泛应用于变速箱齿轮。
■1.2 研究方法17CrNiMo6钢渗碳淬火过程模拟仿真，包括计算渗碳后各层碳含量分布，计算平衡态材料性质，模拟渗碳后淬火过程温度场，对所得冷却曲线进行分段拟合，计算非平衡态下材料性质，再次模拟更精准的温度场，计算渗碳淬火过程中的组织生成顺序以及生成量，最终得到组织演变、性能变化规律。
2 计算机模拟■2.1 渗碳计算利用JMatPro软件渗碳模块进行碳浓度梯度和渗碳层厚度计算。
由图1可知表面碳含量可达到1. 15wt%，随着渗层厚度增加，碳含量逐渐降低，当厚度为距表面3500μm，碳含量和母材基本持平。
1 各层碳含量分布图■2.2 计算平衡态材料性质首次计算材料性质时，根据各渗碳层碳含量，利用JMatPro软件材料热物性参数模块，计算出表面、距表面200μm、400μm、600μm、800μm、1000μm、1500μm、2000μm、2500μm、3000μm及心部各渗碳层的热导和热容随温度变化的曲线。
以表面为例，图2为热导、热容随温度变化曲线。
(a)热导(b)热容图2 表面热导、热容随温度变化曲线24 | 电子制作 2021年02月www�ele169�com | 25实验研究■2.3 首次计算淬火过程温度场利用MSC.MARC 软件模拟渗碳淬火后温度场。
首先进行模型建立及网格划分，定义几何性质、材料性质、初始条件、边界条件等，再定义载荷工况、作业参数并提交运行，即可得到淬火温度场的动态变化图，如图3所示。
20CrMnTi钢零件表面处理工艺研究进展
20CrMnTi钢零件表面处理工艺研究进展李亚东;孟琴琴;薛鑫;彭超峰【摘要】介绍了低碳钢的渗碳技术的发展,由传统的滴注式渗碳往稀土渗碳和真空渗碳发展,解决了生产周期长、效率低、产品质量不高等问题.但是稀土渗碳和真空渗碳的技术要求高,在工厂生产中不能普及,所以改进快速压力渗碳技术是目前大多数工厂提高效益的方法.【期刊名称】《湖南有色金属》【年(卷),期】2011(027)005【总页数】3页(P45-47)【关键词】20CrMnTi;气体渗碳;碳氮共渗【作者】李亚东;孟琴琴;薛鑫;彭超峰【作者单位】湖南工业大学,湖南株洲412000;湖南工业大学,湖南株洲412000;湖南工业大学,湖南株洲412000;湖南工业大学,湖南株洲412000【正文语种】中文【中图分类】TG142.33+920CrMnTi是渗碳钢,多用于齿轮、轴类、活塞类零配件等。
渗碳钢通常为含碳量为 0.17%～0.24%的低碳钢,汽车上多用其制造传动齿轮。
20CrMnTi是中淬透性渗碳钢,其中含有Cr、Mn、Ti,所以淬透性较高,在保证淬透情况下,具有较高的强度和韧性,特别是具有较高的低温冲击韧性。
20CrMnTi经过表面渗碳硬化处理,具有良好的加工性,加工变形微小,抗疲劳性能相当好。
1.1 滴注式气体渗碳技术滴注式气体渗碳是中、小型企业中广泛采用的一种渗碳方法[1],其工艺过程总的为升温排气、渗碳、降温冷却。
向渗碳炉内滴注液态煤油,经过加热分解,形成含CH4、CO、H2及少量的CO2、H2O、O2的气氛。
其中CH4及CO在与炉罐及钢件表面接触时发生分解产生活性碳原子渗入工件表面。
其中渗碳剂是将两种有机溶剂配合使用,一种是渗碳能力强的,高温分解后形成渗碳气体;另一种是渗碳能力弱的,高温分解后形成稀释气体。
这样配合可以达到较好的渗碳效果。
1.2 快速压力渗碳技术近几年出现了一种快速压力渗碳工艺[2],它是一种采用提高炉内压力,并适当增加渗碳剂量,进行快速压力渗碳的工艺。
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第３ ４卷第 １期
・
２ ２・ ２ ０ １ ３年 ２月
特殊 钢
ＳＰＥＣ ３ ４． Ｎｏ ．１ Ｆｅ ｂ ｒ ｕ ａ ｒ ｙ ２ ０１ ３
高 温渗 碳 齿轮 钢 的研 究进展
杨延辉 王 毛球 陈敬超 董 ＇ 瀚
（ １昆明理工大学材料学院 ， 昆明 ６ ５ ０ ０ ９ ３ ； ２钢铁研究总院先进钢铁材料 国家工程研究 中心 ， 北京 １ ０ ０ ０ ８ １ ） 摘 要 常用齿轮钢渗碳温度为 ９ ３ ０℃ ， 提高渗碳温度至１ ０ ０ ０～１ ０ ５ ０℃能显著缩短渗碳时 间， 但 易引起晶粒
ｎｉ ｎ ｇ． Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｆ ｏ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｈｉ ｇ ｈ ｔ ｅ ｍｐｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｃ ａ ｒ ｂ ｕ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｇ ｅ ａ ｒ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｓ ａ ｒ ｅ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｅ ｄ ｂ ｙ Ｎｂ， Ｔｉ ，Ｂ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ａ ｌ ｌ ｏ ｙ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｉｎ ｆ ｅ ｏ ｉｇ ｒ ｉ ｎ ａ ｌ ａ ｕ ｓ ｔ ｅ ｎｉ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｉ ｎ ｓ ｉ ｚ ｅ ｉ ｎ ｓ ｔ ｅ ｅ １ ． Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｐｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｅａ ｒ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｓ ｆ ｏ ｒ ｈ ｉ ｇ ｈ ｔ ｅ ｍｐｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｃ ａ ｒ ｂ ｕ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｔ ｈｏ ｍｅ ａ ｎ ｄ ａ ｂｒ ｏａ ｄ ｉ ｎ—
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长大 ， 因此 发展 了通过 Ｎ ｂ 、 ｎ、 Ｂ微合金化 ， 细化钢原奥 氏体 晶粒 的高 温渗碳齿 轮钢 。文 中介绍 了国内外高 温渗碳 齿轮钢 的钢种成分 、 工艺特点 、 高温渗碳层组织控制和钢 的疲劳性能 的研究进展 。 关键词 齿轮钢 高温渗碳 微合金化 细化 晶粒 疲劳极 限 研究进展