40CrNiMoA拔叉齿轮热处理工艺设计

目录

1绪论 (3)

1.1热处理工艺课程设计的意义 (3)

1.2课程设计任务及要求 (3)

1.3热处理工艺设计的方法 (3)

2材料的选择和要求 (5)

2.1课题工件简图 (5)

2.2技术要求 (5)

2.3钢材的介绍 (6)

3拔叉齿轮热处理工艺设计 (7)

3.1拔叉齿轮加工工艺路线 (7)

3.2预备热处理—等温退火 (7)

3.2.1等温退火目的及工艺 (7)

3.2.2等温退火工艺曲线 (7)

3.2.3装具的选择 (8)

3.2.4热处理炉的选择 (8)

3.2.5检验：检验金相组织和硬度，方法见表3.3 (9)

3.3淬火工艺 (9)

3.3.1淬火的目的以及工艺参数 (9)

3.3.2冷却方法 (10)

3.3.3热处理炉的选择 (11)

3.3.4淬火工艺曲线 (11)

3.4高温回火....................................................................................................... 错误！未定义书签。

3.4.1冷却方式 (12)

3.4.2热处理炉的选择 (12)

3.4.3高温回火工艺曲线 (13)

3.4.4得到的组织 (13)

3.4.5检验 (13)

3.5渗氮 (14)

3.5.1渗氮的特点 (14)

3.5.2选择渗氮的目的 (14)

3.5.3渗氮前的热处理 (14)

3.5.4渗氮工艺参数 (14)

3.5.5渗氮炉中的气氛 (15)

3.5.6渗氮工艺曲线 (16)

3.5.7渗氮后的组织 (16)

3.5.8检验 (17)

3.6总的热处理工艺曲线 (17)

4热处理工序中材料的组织、性能分析 (18)

4.1淬火工艺中的组织转变 (18)

4.2回火工艺中的组织转变 (18)

4.3渗氮工艺中的组织转变 (19)

5热处理缺陷及措施 (19)

5.1淬火缺陷及其产生的原因及预防措施 (19)

5.2回火缺陷及其产生的原因及预防措施 (20)

5.3退火缺陷及其产生的原因及预防措施 (20)

5.4气体渗氮的缺陷及其产生原因及预防措施 (21)

6参考文献 (22)

7心得体会 (23)

40CrNiMoA拔叉齿轮热处理工艺设计

1绪论

1.1热处理工艺课程设计的意义

热处理工艺课程设计是高等工业院校金属材料工程专业一次专业课程设计练习，是热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节。其目的是：

①培养学生综合运用所学的热处理课程的知识去解决工程问题的能力，并使其

所学知识得到巩固和发展。

②学习和热处理工艺设计的一般方法、热处理设备选用和装夹具设计等。

③进行热处理设计的基本技能训练，如计算、工艺图绘制和学习使用资料、手

册、标准和规范。

1.2课程设计任务及要求

进行零件的加工路线中有关热处理工序和热处理辅助工序的设计。根据零件的技术要求，选定能实现技术要求的热处理方法，制定工艺参数，画出热处理工艺曲线图，选择热处理设备，设计或选定夹具，填写热处理工艺卡。最后，写出设计说明书，说明书中要求对各热处理工序的工艺参数的选择和各热处理后的显微组织，作出说明。

1.3热处理工艺设计的方法

热处理工艺的最佳方案是在能够保证达到根据零件使用和产品设计者提出的热

处理技术要求的基础上，设计的一种高质量，低成本，低能耗，清洁，高效，精确的热处理工艺方法。根据零件使用性能及技术要求，提出所可能实施的几种热处理工艺方法，通过综合经济分析，确定最佳热处理方案。确定热处理方案后，首先应根据零件的材料及技术要求，选择热处理设备，加热温度，保温时间与冷却方式。在此基础上，制定编制热处理工艺规范，设计零件在有关热处理工序使用的装夹具及校直装置等。最后主要编写热处理工序的操作守则。

涉及新材料，新技术等特殊的热处理工艺，可遵循实验室、小批量生产实验、生产验证程序进行确定。

2材料的选择和要求

2.1课题工件简图

课题工件简图如图2.1所示

图2.1拔叉齿轮的示意图【1】

2.2技术要求

齿轮齿部及30H11槽部渗氮

调质：250-280 HBS

渗氮层深度：0.35-0.55mm

表面硬度：850-950HV

生产批量为：5件

2.3钢材的介绍

合金结构钢简称合结钢，40CrNiMoA是合结钢的其中一种，也称合金钢，它是在优质碳素结构钢的基础上，适当地加入一种或数种合金元素（总含量不超过5%）而制成的钢种。40CrNiMoA化学成分见表2.1。

表2.1 40CrNiMoA钢的化学成分[3]（%）

C Mn Si Cr Ni Mo

0.37~0.44 0.50~0.80 0.20~0.40 0.60~0.90 1.25~1.75 0.15~0.25

合金元素的作用如下：主要加入的元素是Cr、Mo、Ni，加Cr的主要目的是为了提高淬透性，并有二次硬化作用增加高碳钢的耐磨性，还可以提高钢的耐回火性和抗氧化性，提高钢的热强性。Mo的主要作用是提高钢的淬透性，提高热强性和蠕变温度。并热硬性，原因是在淬火后的回火过程中，析出了这些元素的碳化物，使钢产生二次硬化。加Mn主要是降低钢的下临界点，增加奥氏体冷却时的过冷度，细化珠光体组织以及改善其力学性能。而Si是常用的脱氧剂，有固溶强化作用，提高钢的淬透性，抗回火性，对改善综合力学性能有利。

2.440CrNiMoA钢热处理临界温度

40CrNiMoA钢热处理临界温度及硬度范围见表2.2

表2.240CrNiMoA完全退火与正火加热温度及硬度范围[1]

相变临界点/℃退火正火

Ac1 Ac3 Ar1 加热温度/℃硬度HB加热温度/℃硬度HB

760 810 - 840~880 ≤269890~920 220~270