第一篇：20CrMnMo齒輪熱處理工藝設計課程設計

20CrMnMo齒輪熱處理 目 錄 1 緒 論 1 1.1 熱處理工藝課程設計的目的 1 1.2 課程設計的任務 1 1.3 熱處理工藝設計的方法 1 2 熱處理工藝課程設計內容和步驟 1 2.1 課題工件簡圖 1 2.2 技術要求： 2.3 特點 2 2.4 適用范圍 2 2.5 齒輪的性能要求及為何選用20CrMnMo 2 2.6 化學成分作用 3 2.7 20CrMnMo鋼的淬透性曲線 4 2.8 淬透性 5 2.9 滲碳熱處理工藝規范 5 2.10 鋼的等溫轉變和連續冷卻轉變 5 3 熱處理工藝方案以及參數論述 6 3.1 熱處理工藝流程 6 3.2 熱處理工藝方案論證 6 3.2.1 20CrMnMo處理溫度以及冷卻方式 6 3.2.2 熱處理方案制定 6 3.3 熱處理方案 6 3.3.1 正火 7 3.3.2 正火工藝曲線 7 3.3.3 正火冷卻 8 3.4 20CrMnMo的滲碳工藝 8 3.4.1 滲碳的目的 8 3.4.2 滲碳過程 8 3.5 20CrMnMo的淬火工藝 9 3.5.1 滲碳后一次重新加熱淬火的目的 9 3.5.2 淬火事項 9 3.6 低溫回火工藝 10 3.6.1 回火的目的 10 3.6.2 回火溫度 11 3.6.3 加熱介質 11 3.6.4 保溫時間 11 3.6.5 回火工藝曲線 11 3.6.6 冷卻方式 12 4 總的熱處理工藝曲線 12 4.1 熱處理總工藝曲線 12 4.2 選擇加熱設備 12 4.2.1 裝置選擇：井式電阻爐 12 4.2.2井式爐示意圖 13 4.3.1 井式氣體滲碳爐型號規格及技術數據 13 5 工裝圖 14 5.1 工裝圖及裝件 14 6 工序質量檢驗 15 7 熱處理工藝過程中常見缺陷分析 15 7.1 常見的淬火及防護措施 15 7.2 常見的滲碳缺陷及防護措施 16 8 心得體會 17 9 參考文獻 17 20CrMnMo齒輪熱處理工藝設計 1 緒 論 1.1 熱處理工藝課程設計的目的 熱處理工藝課程設計是高等工業學校金屬材料工程專業一次專業課設計練習，是熱處理原理與工藝課程的最后一個教學環節。其目的是：

（1）培養學生綜合運用所學的熱處理課程的知識去解決工程問題的能力，并使其所學知識得到鞏固和發展。

（2）學習熱處理工藝設計的一般方法、熱處理設備選用和裝夾具設計等。

（3）進行熱處理設計的基本技能訓練，如計算、工藝圖繪制和學習使用設計資料、手冊、標準和規范。

因此，本課程設計要求我們綜合運用所學來的知識 解決生產實踐中的熱處理文藝，包括工藝設計中的細節問題，如設備的選用，為何選用該設備溫度調節。要求我們設計工藝流程，并且需要我們翻閱大量文獻。靈活運用書籍中的資料，精簡知識，精要描繪并且完整體現出來，不能一蹴而就。

1.2 課程設計的任務 進行零件的加工路線中有關熱處理工序和熱處理輔助工序的設計。根據零件的技術要求，選定能實現技術要求的熱處理方法，制定工藝參數，畫出熱處理工藝曲線圖，選擇熱處理設備，設計或選定裝夾具，作出熱處理工藝卡。最后，寫出設計說明書，說明書中要求對各熱處理工序的工藝參數的選擇依據和各熱處理后的顯微組織作出說明。

1.3 熱處理工藝設計的方法 熱處理工藝的最佳方案是在能夠保證達到根據零件使用性能和由產品設計者提出的熱處理技術要求的基礎上，設計的一種高質量、低成本、低能耗、清潔、高效、精確的熱處理工藝方法，通過綜合經濟技術分析，確定最佳熱處理工藝方案。最后，編寫主要熱處理工序的操作守則。熱處理工藝課程設計內容和步驟 2.1 課題工件簡圖 課題工件簡圖如圖2.1 圖2.1 工件示意圖（單位：mm）材料：20CrMnMo 2.2 技術要求：

1.由于齒面硬度很高，具有很強的抗點蝕和耐磨損性能；

心部具有很好的韌性，表面經硬化后產生的殘余應力，大大提高了齒根強度；

一半齒面硬度范圍56～63HRC。

2.簡要流程：下料-鍛造-正火-粗加工-滲碳-淬火-低溫回火-精磨-成品。

2.3 特點 1.加工性能好。

2.熱處理畸變較大，熱處理后應磨齒，可以獲得高的精度。

2.4 適用范圍 廣泛用于要求承載能力高，抗沖擊性能好，精度高，體積小的中型一下齒輪，多出應用于汽車變速器，分動箱，起動機及驅動橋的各類齒輪以及拖拉機的動力傳送裝置的各類齒輪，20CrMnMo的性能要比20CrMnTi的性能相對較硬。

2.5 齒輪的性能要求及為何選用20CrMnMo 為保證齒輪的正常工作,齒輪應具備以下主要性能: 1.高的彎曲疲勞強度和接觸疲勞強。除材料本身性能外，還可以依靠齒輪的表面強化處理來實現。

2.齒面具有高的硬度和耐磨性，以防止黏著磨損和應力磨損。耐磨性的提高，主要依靠提高表面硬度和降低摩擦因數來實現。

3.齒輪心部具有足夠的強度和韌性，以提高承載能力。

常用的滲碳鋼有20CrMnMo，20CrMnTi。本次設計我用的是20CrMnMo。20CrMnMo淬火溫度850℃，只需要一次，冷卻方式與20CrMnTi一樣，都采用油冷，一般可制造小雨300mm的高速，中載，受沖擊和磨損的重要零件，適用于拖拉機變速箱齒輪，離合器軸和車輛上的主動軸，但某些方面優于20CrMnTi。

表2.1 20CrMnMo的化學成分[1] C Si Mn Cr Mo P,S Ni C 0.17～0.23 0.17～0.37 0.90～1.20 1.10～1.40 0.20～0.30 ≤0.0.35 ≤0.30 ≤0.30 2.6 化學成分作用 鉻（Cr的影響）鉻為碳化物形成元素。它能顯著提高強度、硬度和耐磨性，但同時降低塑性和韌性；

阻止晶粒長大，增加鋼的淬透性，降低鋼的臨界冷卻速度。因而，使鋼在熱處理時，退火、正火、淬火的加熱溫度有所提高。并使它在油中便能淬硬。但它降低了鋼的馬氏體點，因而增加了鋼殘余奧氏體量。使鋼的奧氏體不穩定區域變為700-500℃和400-250℃。提高了鋼的硬度和強度，增加了鋼在高溫回火時強度降低的抗力。

鉬（Mo的影響）提高鋼的淬透性，熱強性，有二次硬化的作用，能降低回火脆性。

錳（Mn）降低鋼的Ac1和Ac3而使鋼在熱處理時的溫度有所降低。增加奧氏體的穩定性，降低鋼的臨界冷卻速度，但它使參與奧氏體量增加。可以減少鋼在淬火時的變形和增加鋼的強度和硬度。使鋼的回火脆性與晶粒長大的作用增大。

表2.2 20CrMnMo的熱處理基本參數[2] 臨界溫度 Ac1 Ac3 Ar1 Ar3 Ms 溫度/℃ 710 830 620 740--20CrMnMo屬于亞共析鋼，緩慢冷卻到室溫后的組織為鐵素體+珠光體，從鋼的分類來看，20CrMnMo鋼屬于高級滲碳結構鋼，以加工和加熱并且性能良好，強度，塑性和韌性都比較高，過熱傾向小，無回火脆性，即可做滲碳鋼使用，也可作為調質鋼使用，滲碳淬火后具有較高的抗彎強度和耐磨性，但是磨削時容易產生裂紋，淬火以及低溫揮霍具有良好的綜合力學性能和低溫沖擊任性。20CrMnMo鋼采用低溫回火，表面可獲得60-65HRC的高硬度。

20CrMnMo的含碳量為0.2%屬于低碳鋼，滲碳時保證了碳元素的正常滲入。鋼中合金元素為Cr小于1.4%，Mn小于1.2%,Mo小于0.3%。加工時要對20CrMnMo進行表面滲碳處理，滲碳淬火后表面得到高談馬氏體，具有較高的耐磨性。

2.7 20CrMnMo鋼的淬透性曲線 如圖2.2 20CrMnMo鋼淬透性曲線 圖2.2 鋼淬透性曲線[3] 2.8 淬透性 淬透性：淬透性隨著淬火溫度提高而增加，因為溫度升高，奧氏體晶粒尺寸增大，淬透性提高。但是如果溫度過高，奧氏體晶粒過于粗大淬火后會產生開裂或者變形。

2.9 滲碳熱處理工藝規范 表2.3 滲碳熱處理工藝規范[3] 滲碳/℃ 淬火溫度/℃ 淬火冷卻/℃ 回火溫度/℃ 回火冷卻 920～940 爐內降溫至830～850 油冷 180～200 空冷 2.10 鋼的等溫轉變和連續冷卻轉變 如圖2.3 鋼的等溫轉變圖和連續冷卻轉變 圖2.3 鋼的等溫轉變和連續冷卻轉變[3] 3 熱處理工藝方案以及參數論述 3.1 熱處理工藝流程 簡要流程：下料-鍛造-正火-粗加工-滲碳-淬火-低溫回火-精磨-成品。

3.2 熱處理工藝方案論證 3.2.1 20CrMnMo處理溫度以及冷卻方式 表3.1 20CrMnMo處理溫度以及冷卻方式[4] 正火 滲碳 870±10℃ 925±10℃ 35min 2.5h 空冷 空冷 低溫回火 160±10℃ 0.5h 空冷 3.2.2 熱處理方案制定 20CrMnMo鋼經熱加工后,必須經過預備熱處理來降低硬度,消除熱加工時造成的組織缺陷,細化晶粒,改善組織,為最終熱處理做好準備,對于20CrMnMo鋼而言,正火可以細化晶粒,是組織均勻化,消除切削加工后的組織櫻花現象和去除內應力.接著進行滲碳淬火,得到高強度,高硬度,高抗彎強度和耐磨性,滿足加工齒輪的使用要求。

經過滲碳后,僅使表面層的含碳量提高0.7%～1.05%,仍達不到表層高硬度和耐磨的要求.因此,滲碳后還需要淬火和低溫回火,使工件表層具有高的硬變和耐磨性.滲碳的目的是提高工件表面碳濃度,以便淬火后達到提高表面硬度和耐磨性的目的.滲碳后淬火加低溫回火是達到表層高硬度的熱處理方式,淬火后低溫回火,表層得到回火馬氏體組織,耐磨性達到較高水平,淬火的目的是提高硬度,淬火使得到盡量多的馬氏體組織,得到高硬度,回火是為了馬氏體二次分解形成索氏體,以便得到良好的機械性能。

3.3 熱處理方案 3.3.1 正火 1.正火的目的 ①正火可以細化晶粒,使組織均勻化。

②消除切削加工后的組織硬化現象和去除內應力。

③消除共析鋼中的網狀硬化物,為熱處理做好組織準備。

2.加熱溫度 加熱溫度:870±10℃ 因為20CrMnMo是亞共析鋼，鋼中含有碳化物形成元素。為使合金中難溶的特殊碳化物溶入奧氏體中，使奧氏體合金化程度增高，正火的加熱溫度為Ac3以上30～50℃，20CrMnMo的含碳量為0.20%，Ac3為830℃，所以將鋼件的加熱溫度確定為870℃。

3.加熱方式 采用到溫加熱的方法,是指當爐溫加熱到指定的溫度時,再將工件裝進熱處理爐進行加熱,原因是加熱速度過快,節約時間。

保溫時間=保溫時間系數×有效尺寸，保溫時間用τ表示。合金鋼保溫時間系數α（mm/min）保溫時間=保溫時間系數×裝爐修正系數×工件厚度。工件加熱保溫時間與加熱介質，材料成分，爐溫，工件的形狀和大小，裝爐量和裝爐量等因素有關。一般用經驗公式來計算保溫時間：保溫時間=保溫時間系數×裝爐系數×工件的有效厚度。合金結構鋼選擇750~900℃井式電阻爐加熱的保溫時間系數α選為1.5，裝爐系數K一般選擇1.4。工件的有效厚度為D=(10*3)／2=15mm 所以τ=α×K×D=1.5×1.4×15=31.5min取35min。

3.3.2 正火工藝曲線 如圖3.1 正火工藝曲線 圖3.1 正火工藝曲線 3.3.3 正火冷卻 ⑴冷卻方式采用出爐空冷⑵冷卻介質是空氣⑶正火組織產生細珠光體。

3.4 20CrMnMo的滲碳工藝 3.4.1 滲碳的目的 滲碳的具體方法是將工件置入具有活性滲碳介質中，加熱到900--950℃的單相奧氏體區，保溫足夠時間后，使滲碳介質中分解出的活性碳原子滲入鋼件表層，從而獲得表層高碳，心部仍保持原有成分。

相似的還有低溫滲氮處理。這是金屬材料常見的一種熱處理工藝，它可以使滲過碳的工件表面獲得很高的硬度，提高其耐磨程度。

滲碳可以在多方面提高鋼件的機械性能,可以提高鋼件的硬度和耐磨性,降低沖擊任性和斷裂韌性(沖擊韌性和斷裂任性隨著表面碳含量的越高,碳層越深,降低的越多),同事可以提高疲勞強度.采用爐內滴注式氣體滲碳，高溫下甲醇的裂解產物H2O,CO2等將CH4和[C]氧化。可使爐氣成分和碳勢保持在一定范圍內 滲碳溫度:目前在生產上廣泛使用的溫度920-940℃.通常滲碳的溫度選擇要根據滲層的深度確定。根據本次材料以及用途決定滲層深度為0.9-1.2，滲碳溫度為925±10℃。

3.4.2 滲碳過程 1.保溫時間;采用的滲碳介質是煤油,并且滲碳保溫時間是2.5小時。

公式為：? δ(mm)：滲碳層深度；

K：與滲碳溫度有關的系數925℃時K=0.633；

t(min)：滲碳保溫時間。經計算選滲碳時間t=（0.9/0.63）×（0.9/0.63）=2.01h≈2.5h。

2.冷卻方法 空冷。

3.滲碳后的組織 表面為碳化物+珠光體，心部為珠光體;4.20CrMnMo鋼滲碳工藝曲線 如圖3.2 20CrMnMo鋼滲工藝曲線 溫度 925℃ 30min 1h 2h 850℃ 排氣 強滲 降溫 保溫 圖3.2 鋼滲碳工藝曲線 5.滲碳后的組織性能分析 降低滲碳溫度,具有節能降耗、減小工件變形、減小材料晶粒粗化傾向、細化組織等優點滲碳層硬度梯度趨于平緩。

3.5 20CrMnMo的淬火工藝 3.5.1 滲碳后一次重新加熱淬火的目的 提高硬度和耐磨性，如刃具，量具，模具等；

提高強韌性，提高耐腐蝕性和耐熱性。

3.5.2 淬火事項 1.淬火溫度 840±10℃，依據亞共析鋼加熱溫度選用AC3+（30-50℃），這樣既能保證充分奧氏體化，又保持奧氏體晶粒細小。

2.保溫時間 淬火加熱時間包括升溫和保溫時間兩個時間段，升溫時間包括想變重結晶時間，保溫時間實際上只考慮碳化物溶解和奧氏體成分均勻化所需要的時間。

公式：t=×K×D t:保溫時間（min），a：鋼在不同介質中加熱時的保溫系數（min／mm）(這里取1.2)，k：零件裝爐調整系數（1.3），D：零件有效厚度（15mm），因此此次保溫時間為 t=23.4min，所以時間為0.5h。

3.淬火后組織 表面是高碳馬氏體+碳化物+殘余奧氏體；

心部是低碳馬氏體+殘余奧氏體。

4.淬火工藝曲線 如圖3.3淬火工藝曲線 圖3.3 淬火工藝曲線 5.淬火過程中組織轉變分析 正常加熱冷卻：工件加熱到860℃后珠光體轉變為奧氏體，保溫時組織不變，晶粒細化，出爐油冷到室溫可以獲得馬氏體和少量殘余奧氏體，具有很高的耐磨性和硬度。

3.6 低溫回火工藝 3.6.1 回火的目的 回火是將淬火后的零件加熱到A1一下的某一溫度，保溫一定時間后，以適當的形式冷卻到室溫的熱處理工藝。

回火的主要目的是使零件有高的硬度和耐磨性,消除了淬火應力與脆性，改善了零件淬火后的韌性及組織穩定性。并且，降低或消除淬火引起的殘余應力。由于淬火馬氏體和殘余奧氏體都是不穩定組織，在工件中會發生分解，從而導致工件的尺寸不精確。某些碳含量較高的鋼制大型零件或復雜零件甚至淬火后在等待回火的期間就發生突然爆裂。所以說，淬火零件不經回火就投入使用時危險地，也是不允許的。

滲碳和碳氮共滲淬火后的零件，一般要進行低溫回火處理。低溫回火時，馬氏體發生分解，得到回火馬氏體，淬火內應力得到部分消除，淬火時產的微紋也大部分得到愈合，因此低溫回火也可以在很少降低硬度的同時使鋼的韌性明顯提高。

3.6.2 回火溫度 回火加熱溫度選擇160±10℃。

依據：在低溫回火時馬氏體發生分解，析出碳化物成為馬氏體，淬火內應力得到部分消除，淬火時產生的微紋也大部分也得到愈合，因此低溫回火也可以在很少降低硬度的同時使鋼的韌性明顯提高。通常滲碳和滲氮零件的回火溫度是﹤180℃。

3.6.3 加熱介質 加熱介質：空氣。

3.6.4 保溫時間 保溫時間為1.5h 確定回火保溫時間一般的做法是根據工件的截面厚度而定，一般每25mm厚度保溫1-2h，溫度高可酌情縮短。

回火的保溫時間一般為1-3小時。

3.6.5 回火工藝曲線 回火工藝曲線 如圖3.4所示 圖3.4 回火工藝曲線 3.6.6 冷卻方式 冷卻方式：出爐空冷。

總的熱處理工藝曲線 4.1 熱處理總工藝曲線 如圖4.1 熱處理總工藝曲線 圖4.1 熱處理總工藝曲線 4.2 選擇加熱設備 4.2.1 裝置選擇：井式電阻爐 表4.1 RJ3-75-9井式電阻爐產品規格及技術參數[5] 型號 功率/kw 電壓/V 相數 額定溫度/℃ 爐膛尺寸（直徑深度）/mmmm 爐溫850℃時的指標 空爐損耗功率/kw 空爐升溫時間/h 最大裝載量/kg RJ2-40-9 40 380 3 950 600×800 9 2.5 350 材料是20CrMnMo，它的正火溫度在870℃左右。考慮到中溫爐在中溫測量時比較準確，因而選用中溫井式爐。

4.2.2 井式爐示意圖 如圖4.2 井式爐示意圖 如圖4.2 井式爐示意圖[6] 4.3 井式滲碳爐 滲碳爐是新型節能周期作業式熱處理電爐，主要供鋼制零件進行氣體滲碳。由于選用超輕質節能盧琛材料和先進的一體化水冷爐用密封風機，滲碳爐爐溫均勻，升溫快，保溫好，工件滲碳速度加快，滲碳氣氛均勻，滲層均勻，在爐壓提高時，無任何泄漏。提高了生產效率和滲碳質量。

4.3.1 井式氣體滲碳爐型號規格及技術數據 表4.2 RQ3-75-9 950℃井式氣體滲碳爐的型號規格及技術數據[7] 額定功率KW 額定電壓V 額定溫度℃ 加熱區數 電熱原件接法 工作空間尺寸（直徑×深）空爐升溫時間h 空爐損耗功率KW 最大裝載量 75 380 950 1 Y 450×900 ≦2.5 ≦14 ≦220 4.4 井式氣體滲碳爐 如圖4.3 井式氣體滲碳爐 如圖 4.3井式氣體滲碳爐[8] 1—滲碳工件 2—耐熱罐 3—加熱元件 4—風扇 5—液體滲碳劑 6—廢氣 7—沙封。

工裝圖 5.1 工裝圖及裝件 如圖5.1工裝圖 如圖5.1 工裝圖 5.2 裝件 底面一圓盤中，中間兩個圓盤通孔若干，整個工裝筐由底盤，中間支撐軸以及工件固定桿組成，使用時將工裝筐置于平地，將每個齒輪水平套進工件固定桿，每個工件固定桿之間距離固定，防止工件與工件之間相互接觸，磨損，導致淬火不均勻，每個工件之間擺放位置井然有序，節省空間，大量提升了空間利用率。中間軸設計為彎鉤，方便勾吊。

裝爐量：16*6=96.6 工序質量檢驗 檢查主軸的外觀表面，滲層深度，硬度，金相組織是否達到設計的要求 1.外觀：表面無損傷，燒傷，眼中腐蝕等缺陷；

使用測量工具測量，用顯微鏡看表面是否有裂紋。

2.滲層深度的檢測。打斷試樣，磨光，腐蝕。

3.硬度的檢測。60-65HRC，洛氏硬度計打硬度 4.金相組織：馬氏體，殘余奧氏體以及少量條狀碳化物采用《重載齒輪滲碳金相檢驗》評定。

5.工件變形檢驗：根據圖樣技術檢驗工件撓曲變形，尺寸及幾何形狀的變化。

熱處理工藝過程中常見缺陷分析 7.1 常見的淬火及防護措施 表7.1 淬火缺陷及其產生的原因及預防措施[9] 缺陷 產生原因 預防措施 硬度不 足 ①亞共析剛加熱不足，有未溶鐵素體 ②冷卻速度不夠 ③在淬火介質中停留時間不夠 ④氧化和脫碳導致淬火后的硬度降低 ①正確選擇并嚴格控制加熱溫度，保留時間和爐溫的均勻性 ②合理選擇淬火介質；

控制淬火介質的溫度不超過最高使用溫度；

定期檢查或更換淬火介質 ③正確控制在淬火介質中的停留時間 ④采取防氧化脫碳措施；

采用下線加熱溫度；

在600℃左右預熱，然后再加熱到淬火溫度，縮短高溫加熱時間 7.2 常見的滲碳缺陷及防護措施 表7.2 常見滲碳缺陷原因以及防止措施[10] 常見缺陷 產生原因 防止方法 表面碳質量分數低 1.爐溫低 2.滲劑滴量少 3.爐子漏氣 4.工件表面不干凈 1.校檢儀表，調整溫度 2.按工藝規范調整滴量 3.檢查爐子密封性 4.清理工件表面，補滲 滲層深度不夠 1.保溫時間不夠 2.表面碳質量分數低 1.適當延長保溫時間 2.按正常滲劑滴量補滲 滲層不均勻 1.爐溫不均勻 2.零件表面不清潔，有銹點、油污 1.合理裝爐，盡量使工件之間間隙均勻 2.裝爐前嚴格清洗零件表面 碳化物出現網狀分布 1.淬火溫度低或保溫時間不夠 2.淬火冷卻過程慢.滲層表面濃度過高 1.適當提高淬火溫度，采用兩次淬火 2.冷卻操作要迅速，正確 3.降低滲劑活性，嚴格控制碳勢 淬火后變形 1.淬火方式錯誤 2.淬火冷卻速度過大 3淬火加熱溫度過高 1.制定正確的淬火方式，嚴格按照操作流程進行 2.選擇合適的淬火介質，3.選擇正確的淬火加熱溫度 表面貧碳或脫碳 1.爐內氣氛碳勢過低 2.高溫出爐后在空氣中緩冷時氧化脫碳 1.在碳勢較高的滲碳介質中進行補碳 2.脫碳層小于0.02mm下采用磨去或噴丸等方法補救 8 心得體會 通過3周的課程設計，讓我學到了很多。在這3周之中不僅讓我見識到了熱處理這項工藝的嚴謹性。也檢驗我所學的知識，還培養了我如何從不同角度思考一件事情，然后動腦去完成這件事情。我十分享受這個過程，什么都靠自己動手，還可以和同學互相探討，相互學習。

通過這次課程設計，本人在多方面都有所提高，無論是課程上的理論知識還是實際操作本領，掌握了許多以前不懂得計算機知識，繪圖能力，熟悉了規范和標準，同事也了解各科相關的知識，也讓我認清自己，認識到自己的不足。我發現了以前很多搞不懂的更加清晰的呈現在我眼前，讓我學習更加有動力，也讓我今后在我從事的崗位更有信心。熱處理是一門很有技術含量，很有發展潛力的技術，在這門技術發展這么多年來，依然有這么高的魅力，由于自己的設計能力有限，在設計中也難免出現錯誤，懇請老師們多多指點。

最后謝謝老師給我這次機會來鍛煉我們，辛苦為我們選課。參考文獻 [1]楊滿.實用熱處理技術手冊.機械工業出版社.2010：100—110 [2]胡光立.鋼鐵熱處理實用技術.化學工業大學出版社，2008年：155—200 [3]任頌贊，張靜江，陳質如.鋼鐵的金相圖譜.上海科技文獻出版社.2003年6 [4]《熱處理工藝手冊》編寫組，熱處理手冊1-4，機械工業出版社，1982年12 [5]葉宏.金屬熱處理原理與工藝[M].北京：化學工業出版社.2011.6：137-138 [6]《齒輪熱處理手冊》陳保華，熱處理，機械工業出版社 [7]范逸明。簡明金屬熱處理手冊。國防工業出版社，2006年3月 [8]樊東黎，徐躍明，楊滿.熱處理技術數據手冊.機械工業出版社，2006：158—187 [9]葉宏.金屬熱處理原理與工藝[M].北京：化學工業出版社.2011.6：137-138 [10]李國斌.熱處理工藝規范與數據手冊.北京：化學工業出版社.2012.9:85-85

第二篇：熱處理工藝課程設計

沈陽理工大學熱處理工藝課程設計

T10A 檢驗量棒的 熱處理工藝設計
1 熱處理工藝課程設計的目的
熱處理工藝課程設計是高等工業學校金屬材料工程專業一次專業課設計練習，是 熱處理原理與工藝課程的最后一個教學環節。其目的是：（1）培養學生綜合運用所學的熱處理課程的知識去解決工程問題的能力，并使其所 學知識得到鞏固和發展。（2）學習熱處理工藝設計的一般方法、熱處理設備選用和裝夾具設計等。（3）進行熱處理設計的基本技能訓練，如計算、工藝圖繪制和學習使用設計資料、手冊、標準和規范。

2 熱處理課程設計的任務
①普通熱處理工藝設計 ②制定熱處理工藝參數 ③選擇熱處理設備 ④分析熱處理工序中材料的組織和性能 ⑤設計熱處理工藝所需的掛具、裝具或夾具 ⑥特殊熱處理工藝設計 ⑦填寫工藝卡片

3 T10A 檢驗量棒的技術要求及選材
3.1 T10A 的零件圖
T10A 檢驗量棒的零件如圖 3.1 所示。

圖 3.1

檢驗量棒圖

3.2 技術要求
1

沈陽理工大學熱處理工藝課程設計

T10A 檢驗量棒的技術要求 如下： 硬度：HRC60～63

[1]

3.3 材料的選擇
3.3.1 零件用途 量棒是用來度量工件工件內經專門尺寸的工具。3.3.2 工作條件（1）量棒在使用過程中經常受到工件的摩擦與碰撞，長時期使用量棒會因磨損 而失去其精度。（2）量棒在長時期存放和使用過程中，會因環境和工作而導致量棒的變形，進 而尺寸不再穩定，不能再用來度量工件。（3）量棒在使用過程中，還會受到沖擊作用，會導致量棒因偶然碰撞而斷裂。綜上所述，量棒在使用過程中，經常受到工件的摩擦和碰撞，而作為量棒本身又 必須具備非常高的尺寸精確性和恒定性。長期使用會導致量棒失去其精度，且在存放 時會因保存不當而導致其變形，所以要求量棒不僅要有高的硬度和耐磨性，還要有一 定的韌性。

3.3.3

性能要求

檢驗量棒的形狀簡單，尺寸不太大，但量棒在使用中要求很高，為了滿足這些要 求，可選用含碳量高的鋼，同時要求有一定的韌性。含碳量高的鋼經淬火熱處理后可 得到馬氏體和未溶碳化物，可使量棒有高的硬度和耐磨性，保證量棒在長期使用中不 致被很快磨損，而失去其精度。此外還有高的尺寸穩定性，保證量棒在使用和存放過 程中保持其形狀和尺寸的穩定性。高碳鋼經淬火并及時回火后，可以在很少降低硬度 的同時使鋼的韌性明顯提高，這樣可使量棒有足夠的韌性，以保證量棒在使用時不致 因偶然因素而損壞。

3.3.4

材料選擇

根據檢驗量棒的工作條件，尺寸及性能要求選擇碳素工具鋼，其未加入合金元素，價格便宜，退火后硬度低，可

加工性好，磨削及拋光性好。T8,T8A,T9,T9A,T10A,T11A 等都屬于碳素工具鋼，但T8,T8A,T9,T9A接近共析成分，含碳量較少，淬火后的組織
2

沈陽理工大學熱處理工藝課程設計

中未溶碳化物極少，耐磨性差。而T11,T11A遠離共析成分，在淬火后組織中的未溶碳 化物較多，降低了鋼的韌性。T10A在淬火加熱時不易過熱，又存適量的未溶碳化物，耐磨性高，且彌補了T11A韌性不足的缺點。

3.3.5

T10A鋼化學成分及合金元素作用

T10A 鋼的化學成分示于表 3.1
表 3.1 T10A 鋼的化學成分 ω/% C 0.15～0.30 Mn 0.15～0.30 Si 0.15～0.30 P ≤0.030 S ≤0.030
[1]

化學元素作用： ①C ：保證形成碳化物所需要的碳和保證淬火馬氏體能夠獲得的硬度 ②Si： 能提高鋼的淬透性和抗回火性，對鋼的綜合機械性能，還能增高淬火溫度，阻礙碳元素溶于鋼中。③Mn：能增加鋼的強度和硬度，有脫氧及脫硫的功效（形成 MnS），防止熱脆，故 Mn 能改善鋼的鍛造性和韌性，可增進剛的硬化深度，降低鋼的下臨界點，增加奧氏 體冷卻時的過冷度，細化珠光體組織以改善機械性能。

3.3.6

T10A 鋼熱處理臨界轉變溫度

T10A 鋼熱處理的臨界轉變溫度見表 3.2[1]
表 3.2 T10A 鋼臨界轉變溫度/℃ 鋼號 T10A Ac1 730 Ac3 800 Ar1 700

3.4

T10A 鋼量棒加工制造工藝流程 T10A 鋼量棒加工制造工藝流程如下：

下料→鍛造→調質處理→機加工→不完全淬火→清洗→冷處理→低溫回火→時效→ 檢驗→包裝

4

T10A 鋼的熱處理工藝

3

沈陽理工大學熱處理工藝課程設計

4.1 T10A 鋼的調質處理工藝
4.1.1 調質處理（淬火+高溫回火）目的

進行預備熱處理，獲得粗大回火索氏體，降低淬火前機加工的表面粗糙度，使淬 火后具有高而且均勻的硬度。如果采用正火加球化退火，則加熱周期長,生產效率低。所以選擇調質處理作為 T10A 鋼的預備熱處理，處理后可以獲得回火索氏體，減少淬 火變形，提高機械加工的光潔度。4.1.2 淬火工藝（1）淬火目的 淬火是為了獲得馬氏體（2)淬火溫度 加熱溫度：780±10℃。因為 T10A 是過共析鋼，鋼中含有碳化物形成元素。為使碳化物溶入奧氏體中，使 奧氏體合金化程度增高，提高淬火回火后的機械性能，因此調質處理加熱溫度在 730℃（即 Ac1 溫度）加 30-50℃。所以最終選擇的加熱溫度為 780±10℃.（3）淬火設備 選用RDM系列埋入式鹽浴爐，鹽浴爐參數見表 4.1。
表 4.1 RDM-70-8 埋入式鹽浴爐 型號 額定功率 電源 相數 RDM-70-8 70(KW)3 電壓 380(V)850℃
[7]

額定溫度

工作空間尺寸(mm ×mm)450×350×700

說明：爐溫均勻，介質流動性好，加熱速度，溫度均勻，工件變形小，加熱質量好，利于提高產品質量，爐膛容積有效利

用率高，產量大，耗電量少，可節省電能與筑爐 材料，電極壽命長，減小停爐時間。適用于中，小型工件成批量生產。

（4）加熱方法 采用到溫加熱的方法，是指當爐溫加熱到指定的溫度時，再將工件裝進熱處理爐進行 加熱。原因是加熱速度快，節約時間，便于批量生產。
4

沈陽理工大學熱處理工藝課程設計

(5)加熱介質 加熱介質為 44%NaCl+56%KCl
表 4.2 加熱介質與使用溫度的關系 鹽浴成分（%，按重量計算）28NaCl+72CaCl2 34NaCl+33CaCl2+33BaCl2 50NaCl+50BaCl2 22NaCl+78BaCl2 44NaCl+56KCl 34KCl+66BaCl2 熔點（℃）500 570 600 640 663 657 使用溫度范圍（℃）540～870 600～870 650～900 675～900 700～870 700～950

(6)保溫時間 保溫時間：12min 選定的依據： 加熱時間可按下列公式進行計算： t=a×K×D，式中 t 為加熱時間（min），K 為反映裝爐時的修正系數，可根據表 4.4 可得 K 取 1.4，a 為加熱系數 min/mm,加熱 系數 a 可根據鋼種與加熱介質、加熱溫度，參數按照表 4.3 選取，D 為工件有效厚度（mm）.可得 t=a×K×D=1.4×20×24=672s
表 4.3 工件加熱系數 a 鋼號 碳鋼 合金鋼 高合金鋼 高速鋼 退火、正火（箱式爐）箱式爐 0.7～0.8min/mm 0.9～1.0min/mm 1.0～1.5min/mm 2～3min/mm 0.7～0.8min/mm 0.9～1.0min/mm 預熱 1min/mm 加熱 45s/mm 2～2.5min/mm 淬火 鹽爐 20～30s/mm 30～45s/mm 預熱 30s/mm 加熱 16s/mm 預熱 15～30s/mm 加熱 8～12s/mm

(7)冷卻方式 由 T10A 的淬透性曲線可知，要達到所要求的硬度，可選擇水淬，且由于 T10A 的淬透 性低，為獲得馬氏體組織，應選擇強烈的淬火介質.所以選擇水作為 T10A 的淬火介質。（8）冷卻介質 冷卻介質：水
5

第三篇：齒輪傳動設計課程設計

機械原理大作業三

課程名稱：

機械原理

設計題目：

齒輪傳動設計

院

系：

機電學院

班

級：

設

計

者：

學

號：

指導教師：

設計時間：

2017年6月5日

XX大學

一、設計題目

如圖所示，一個機械傳動系統，運動由電動機1輸入，經過機械傳動系統變速后由圓錐齒輪16輸出三種不同的速度。用表中第21組數據對該機構進行設計。

1.1機構運動簡圖

1.電動機

2，4.皮帶輪

3.皮帶

5，6，7，8，9，10，11，12，13，14.圓柱齒輪、15，16.圓錐齒輪

1.2機械傳動系統原始參數

序號

電機轉速（r/min）

輸出軸轉速（r/min）

帶傳動最大傳動比

滑移齒輪傳動

定軸齒輪傳動

最大傳動比

模數

圓柱齒輪

圓錐齒輪

一對齒輪最大傳動比

模數

一對齒輪最大傳動比

模數

745

≤2.5

≤4

≤4

≤4

二、傳動比的分配計算

電動機轉速n=745r/min，輸出轉速n1=40

r/min，n2=35

r/min，n3=30

r/min，帶傳動的最大傳動比ipmax=2.5,滑移齒輪傳動的最大傳動比ivmax=4，定軸齒輪傳動的最大傳動比idmax=4。

根據傳動系統的原始參數可知，傳動系統的總傳動比為

i1=nn1=745/40=18.625

i2=nn2=745/35=21.286

i3=nn3

=745/30=24.833

傳動系統的總傳動比由帶傳動、滑移齒輪傳動和定軸齒輪傳動三部分實現。設帶傳動的傳動比為ipmax=2.5，滑移齒輪的傳動比為iv1、iv2和iv3，定軸齒輪傳動的傳動比為if，則總傳動比

i1=ipmaxiv1if

i2=ipmaxiv2if

i3=ipmaxiv3if

令iv3=ivmax=4

則可得定軸齒輪傳動部分的傳動比為if

=

i3ipmax×ivmax

=

24.8332.5×4=2.4833

滑移齒輪傳動的傳動比

iv1=i1ipmax×if

=

18.6252.5×2.4833

=3.0000

iv2=i2ipmax×if

=

21.2862.5×2.4833

=3.4287

定軸齒輪傳動由3對齒輪傳動組成，則每對齒輪的傳動比為

id=3if=32.4833=1.3542≤idmax=4

三、齒輪齒數的確定

3.1

滑移齒輪傳動齒數的確定

根據傳動比符合ivi=3的要求，以及中心距必須和后兩個齒輪對相同，齒數最好互質，不能產生根切以及尺寸盡可能小等一系列原則，初步確定滑移齒輪5,6為高度變位齒數分別為：z5=

18，z6=

53。變位系數x1=0.4，x2=-0.4

根據傳動比符合iv2=3.4287的要求,以及中心距必須和其他兩個齒輪對相同，齒數最好互質，不能產生根切以及尺寸盡可能小等一系列原則，初步確定齒輪7,8,9,10均為角度變位齒輪，齒數分別為z7=16，z8=

55，變位系數x1=0.53,x2=0.567

z9=14，z10=57，變位系數x1=0.53,x2=0.567

它們的齒頂高系數ha*=1，徑向間隙系數c*=0.25，分度圓壓力角α=20°，實際中心距a＇=67mm。

3.2

定軸傳動齒輪齒數的確定

根據定軸齒輪變速傳動系統中傳動比符合id的要求，以及齒數最好互質，不能產生根切以及尺寸盡可能小等一系列原則，可大致選擇如下：

圓柱齒輪11、12、13和14為高度變位齒輪，其齒數：z11=z13=17，z12=z14=23。變位系數x1=0.120,x2=-0.120，它們的齒頂高系數ha*=1，徑向間隙系數c*=0.25，分度圓壓力角α=20°。

圓錘齒輪15和16選擇為標準齒輪z15=17，z16=23，齒頂高系數ha*=1，徑向間隙系數c*=0.2，分度圓壓力角α=20°。

四、滑移齒輪變速傳動中每對齒輪幾何尺寸及重合度的計算

4.1滑移齒輪5和齒輪6

序號

項目

代號

計算公式及計算結果

齒數

齒輪5

z5

齒輪6

z6

模數

m

壓力角

α

20°

齒頂高系數

ha*

頂隙系數

c*

0.25

標準中心距

a

=

(z5+z6)/2=71mm

實際中心距

a＇

71mm

嚙合角

α＇

α＇=arccosacosαa＇=20°

變位系數

齒輪5

x5

0.40

齒輪6

x6

-0.40

齒頂高

齒輪5

ha5

ha5=mha*+x5-?y=2.800mm

齒輪6

ha6

ha6=mha*+x6-?y=1.200mm

齒根高

齒輪5

hf5

hf5=mha*+c*-x5=1.700mm

齒輪6

hf6

hf6=mha*+c*-x6=3.300mm

分度圓直徑

齒輪5

d5

d5=mz5=36.000mm

齒輪6

d6

d6=mz6=106.000mm

齒頂圓直徑

齒輪5

da5

da5=d5+2ha5=41.600mm

齒輪6

da6

da6=d6+2ha6=108.400mm

齒根圓直徑

齒輪5

df5

df5=d5-2hf5=32.600mm

齒輪6

df6

df6=d6-2hf6=99.400mm

齒頂圓壓力角

齒輪5

αa5

αa5=arccosd5cosαda5=35.591°

齒輪6

αa6

αa6=arccosd6cosαda6=23.236°

重合度

ε

ε=[z5tanαa5-tanα＇+z6tanαa6-tanα＇]

/2π=1.559

4.2滑移齒輪7和齒輪8

序號

項目

代號

計算公式及計算結果

齒數

齒輪7

z7

齒輪8

z8

模數

m

壓力角

α

20°

齒頂高系數

ha*

頂隙系數

c*

0.25

標準中心距

a

=

(z7+z8)/2=71mm

實際中心距

a＇

73mm

嚙合角

α＇

α＇=arccosacosαa＇=23.943°

變位系數

齒輪7

x7

0.53

齒輪8

x8

0.567

齒頂高

齒輪7

ha7

ha7=mha*+x7-?y=2.866mm

齒輪8

ha8

ha8=mha*+x8-?y=2.940mm

齒根高

齒輪7

hf7

hf7=mha*+c*-x7=1.440mm

齒輪8

hf8

hf8=mha*+c*-x8=1.366mm

分度圓直徑

齒輪7

d7

d7=mz7=32.000mm

齒輪8

d8

d8=mz8=110.000mm

齒頂圓直徑

齒輪7

da7

da7=d7+2ha7=37.732mm

齒輪8

da8

da8=d8+2ha8=115.880mm

齒根圓直徑

齒輪7

df7

df7=d7-2hf7=29.12mm

齒輪8

df8

df8=d8-2hf8=107.268mm

齒頂圓壓力角

齒輪7

αa7

αa7=arccosd7cosαda7=37.161°

齒輪8

αa8

αa8=arccosd8cosαda8=26.873°

重合度

ε

ε=[z7tanαa7-tanα＇+z8tanαa8-tanα＇]

/2π=1.553

4.3滑移齒輪9和齒輪10

序號

項目

代號

計算公式及計算結果

齒數

齒輪9

z9

齒輪10

z10

模數

m

壓力角

α

20°

齒頂高系數

ha*

頂隙系數

c*

0.25

標準中心距

a

=

(z9+z10)/2=71

實際中心距

a＇

嚙合角

α＇

α＇=arccosacosαa＇=23.943°

變位系數

齒輪9

x9

0.53

齒輪10

x10

0.567

齒頂高

齒輪9

ha9

ha9=mha*+x9-?y=2.866mm

齒輪10

ha10

ha10=mha*+x10-?y=2.940mm

齒根高

齒輪9

hf9

hf9=mha*+c*-x9=1.440mm

齒輪10

hf10

hf10=mha*+c*-x10=1.366mm

分度圓直徑

齒輪9

d9

d9=mz9=28.000mm

齒輪10

d10

d10=mz10=114.000mm

齒頂圓直徑

齒輪9

da9

da9=d9+2ha9=33.732mm

齒輪10

da10

da10=d10+2ha10=119.880mm

齒根圓直徑

齒輪9

df9

df9=d9-2hf9=25.120mm

齒輪10

df10

df10=d10-2hf10=111.268mm

齒頂圓壓力角

齒輪9

αa9

αa9=arccosd9cosαda9=38.738°

齒輪10

αa10

αa10=arccosd10cosαda10=26.67°

重合度

ε

ε=[z9tanαa9-tanα＇+z10tanαa10-tanα＇]

/2π=1.531

五、定軸齒輪變速傳動中每對齒輪幾何尺寸及重合度的計算

5.1圓柱齒輪11與齒輪12

(齒輪13同齒輪11，齒輪14同齒輪12)

序號

項目

代號

計算公式及計算結果

齒數

齒輪11

z11

齒輪12

z12

模數

m

壓力角

α

20°

齒頂高系數

ha*

頂隙系數

c*

0.25

標準中心距

a

=

(z11+z12)/2=60

實際中心距

a＇

嚙合角

α＇

α＇=arccosacosαa＇=20°

變位系數

齒輪11

x11

0.120

齒輪12

x12

-0.120

齒頂高

齒輪11

ha11

ha11=mha*+x11-?y=3.360mm

齒輪12

ha12

ha12=mha*+x12-?y=2.640mm

齒根高

齒輪11

hf11

hf11=mha*+c*-x11=3.390mm

齒輪12

hf12

hf12=mha*+c*-x12=4.110mm

分度圓直徑

齒輪11

d11

d11=mz11=51mm

齒輪12

d12

d12=mz12=69mm

齒頂圓直徑

齒輪11

da11

da11=d11+2ha11=57.720mm

齒輪12

da12

da12=d12+2ha12=74.280mm

齒根圓直徑

齒輪11

df11

df11=d11-2hf11=44.220mm

齒輪12

df12

df12=d12-2hf12=60.780mm

齒頂圓壓力角

齒輪11

αa11

αa11=arccosd11cosαda11=33.916°

齒輪12

αa12

αa12=arccosd12cosαda12=29.203°

重合度

ε

ε=[z11tanαa11-tanα＇+z12tanαa12-tanα＇]

/2π

=1.549

5.2圓錐齒輪15與16

序號

項目

代號

計算公式及計算結果

齒數

齒輪15

z15

齒輪16

z16

模數

m

壓力角

α

20°

齒頂高系數

ha*

頂隙系數

c*

0.2

分度圓錐角

齒輪15

δ15

δ15=arccot(z16/z15)=36.469°

齒輪16

δ16

δ16=90°-δ15=53.531°

分度圓直徑

齒輪15

d15

d15=mz15=51.000mm

齒輪16

d16

d16=mz16=69.000mm

錐距

R

R=12d152+d162=42.901mm

齒頂高

齒輪15

ha15

ha15=mha*=3.000mm

齒輪16

ha16

ha16=mha*=3.000mm

齒根高

齒輪15

hf15

hf15=mha*+c*=3.600mm

齒輪16

hf16

hf16=mha*+c*=3.600mm

齒頂圓直徑

齒輪15

da15

da15=d15+2ha15cosδ15=55.825mm

齒輪16

da16

da16=d16+2ha16cosδ16=72.566mm

齒根圓直徑

齒輪15

df15

df15=d15-2hf15cosδ15=45.210mm

齒輪16

df16

df16=d16-2hf16cosδ16=64.720mm

當量齒數

齒輪15

zν15

zν15=z15cosδ15=21.140

齒輪16

zν16

zν16=z16cosδ16=38.695

當量齒輪

齒頂圓壓力角

齒輪15

ανa15

ανa15=arccosmzν15cosαmzν15+2ha15=30.854°

齒輪16

ανa16

ανa16=arccosmzν16cosαmzν16+2ha16=26.682°

重合度

ε

ε=[zν15tanανa15-tanα＇+zν16tanανa16-tanα＇]

/2π=1.640

六、輸出轉速的檢驗

n1=n*iv1＇*if＇*ipmax＇=745×1853×1723×1723×1723×12.5=40.86rmin

(要求值40r?min)

n2=n*iv1＇*if＇*ipmax＇=745×1655×1723×1723×1723×12.5=35.00rmin

(要求值35r?min)

n3=n*iv1＇*if＇*ipmax＇=745×1457×1723×1723×1723×12.5=29.56rmin

(要求值30r?min)

可以看出，當輸入轉速為745

r?min時，所設計齒輪傳動機構能輸出符合所要求的轉速。

第四篇：常用齒輪材料及熱處理

常用齒輪材料及熱處理：

為了保證齒輪工作的可靠性，提高其使用壽命，齒輪的材料及其熱處理應根據工作條件和材料的特點來選取。

對齒輪材料的基本要求是：應使齒面具有足夠的硬度和耐磨性，齒心具有足夠的韌性，以防止齒面的各種失效，同時應具有良好的冷、熱加工的工藝性，以達到齒輪的各種技術要求。

常用的齒輪材料為各種牌號的優質碳素結構鋼、合金結構鋼、鑄鋼、鑄鐵和非金屬材料等。一般多采用鍛件或軋制鋼材。當齒輪結構尺寸較大，輪坯不易鍛造時，可采用鑄鋼。開式低速傳動時，可采用灰鑄鐵或球墨鑄鐵。低速重載的齒輪易產生齒面塑性變形，輪齒也易折斷，宜選用綜合性能較好的鋼材。高速齒輪易產生齒面點蝕，宜選用齒面硬度高的材料。受沖擊載荷的齒輪，宜選用韌性好的材料。對高速、輕載而又要求低噪聲的齒輪傳動，也可采用非金屬材料、如夾布膠木、尼龍等。

鋼制齒輪的熱處理方法主要有以下幾種：

1．表面淬火常用于中碳鋼和中碳合金鋼，如45、40Cr鋼等。表面淬火后，齒面硬度一般為40～55HRC。特點是抗疲勞點蝕、抗膠合能力高，耐磨性好。由于齒心部末淬硬，齒輪仍有足夠的韌性，能承受不大的沖擊載荷。

2．滲碳淬火常用于低碳鋼和低碳合金鋼，如20、20Cr鋼等。滲碳淬火后齒面硬度可達56～62HRC，而齒心部仍保持較高的韌性，輪齒的執彎強度和齒面接觸強度高，耐磨性較好，常用于受沖擊載荷的重要齒輪傳動。齒輪經滲碳淬火后，輪齒變形較大，應進行磨齒。

3．滲氮滲氮是一種表面化學熱處理。滲氮后不需要進行其他熱處理，齒面硬度可達700～900HV。由于滲氮處理后的齒輪硬度高，工藝溫度低，變形小，故適用于內齒輪和難以磨削的齒輪，常用于含鉻、銅、鉛等合金元素的滲氮鋼，如38CrMoAlA。

4．調質調質一般用于中碳鋼和中碳合金鋼，如45、40Cr、35SiMn鋼等。調質處理后齒面硬度一般為220～280HBS。因硬度不高，輪齒精加工可在熱處理后進行。

5．正火正火能消除內應力，細化晶粒，改善力學性能和切削性能。機械強度要求不高的齒輪可采用中碳鋼正火處理，大直徑的齒輪可采用鑄鋼正火處理。

一般要求的齒輪傳動可采用軟齒面齒輪。為了減小膠合的可能性，并使配對的大小齒輪壽命相當，通常使小齒輪齒面硬度比大齒輪齒面硬度高出30-50HBS。對于高速、重載或重要的齒輪傳動，可采用硬齒面齒輪組合，齒面硬度可大致相同。

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第五篇：齒輪所有熱處理總結-

--齒輪熱處理

例如：30CrMnTi

調質275~310HB，齒輪表面淬火58~63HRC，淬火深度1~2mm

一、工作條件以及材料與熱處理要求 1.條件: 低速、輕載又不受沖擊

要求: HT200 HT250 HT300 去應力退火

2.條件: 低速(＜1m/s)、輕載,如車床溜板齒輪等 要求: 45 調質,HB200-250 3.條件: 低速、中載,如標準系列減速器齒輪--要求: 45 40Cr 40MnB(5042MnVB)調質,HB220-250 4.條件: 低速、重載、無沖擊,如機床主軸箱齒輪 要求: 40Cr(42MnVB)淬火 中溫回火 HRC40-45 5.條件: 中速、中載,無猛烈沖擊,如機床主軸箱齒輪

要求: 40Cr、40MnB、42MnVB 調質或正火,感應加熱表面淬火,低溫回火,時效,HRC50-55 6.條件: 中速、中載或低速、重載,如車床變速箱中的次要齒輪

要求: 45 高頻淬火,350-370℃回火,HRC40-45(無高頻設備時,可采用快速加熱齒面淬火)7.條件: 中速、重載

要求: 40Cr、40MnB(40MnVB、42CrMo、40CrMnMo、40CrMnMoVBA)淬火,中溫回火,HRC45-50.8.條件: 高速、輕載或高速、中載,有沖擊的小齒輪

要求: 15、20、20Cr、20MnVB滲碳,淬火,低溫回火,HRC56-62.38CrAl 38CrMoAl 滲氮,滲氮深度0.5mm,HV900 9.條件: 高速、中載,無猛烈沖擊,如機床主軸輪.要求: 40Cr、40MnB、(40MnVB)高頻淬火,HRC50-55.10.條件: 高速、中載、有沖擊、外形復雜和重要齒輪,如汽車變速箱齒 輪(20CrMnTi淬透性較高,過熱敏感性小,滲碳速度快,過渡層均勻,滲碳 后直接淬火變形較小,正火后切削加工性良好,低溫沖擊韌性也較好)要求: 20Cr、20Mn2B、20MnVB滲碳,淬火,低溫回火或滲碳后高頻 淬火,HRC56-62.18CrMnTi、20CrMnTi(鍛造→正火→加工齒輪→局部鍍同→滲碳、預冷淬火、低溫回火→磨齒→噴丸)滲碳層深度1.2-1.6mm,齒輪硬度 HRC58-60,心部硬度HRC25-35.表面:回火馬氏體+殘余奧氏體+碳化物.中心:索氏體+細珠光體

11.條件: 高速、重載、有沖擊、模數＜5 要求: 20Cr、20Mn2B 滲碳、淬火、低溫回火,HRG56-62.12.條件: 高速、重載、或中載、模數＞6,要求高強度、高耐磨性,如立車重要螺旋錐齒輪 要求: 18CrMnTi、20SiMnVB 滲碳、淬火、低溫回火,HRC56-62 13.條件: 高速、重載、有沖擊、外形復雜的重要齒輪,如高速柴油機、重型載重汽車,航空發動機等設備上的齒輪.要求: 12Cr2Ni4A、20Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA、20CrMnMoVBA(鍛造→ 退火→粗加工→去應力→半精加工→滲碳→退火軟化→淬火→冷處理 →低溫回火→精磨)滲碳層深度1.2-1.5mm,HRC59-62.14.條件: 載荷不高的大齒輪,如大型龍門刨齒輪 要求: 50Mn2、50、65Mn 淬火,空冷,HB≤ 241 15.條件: 低速、載荷不大,精密傳動齒輪.要求: 35CrMO 淬火,低溫回火,HRC45-50 16.條件: 精密傳動、有一定耐磨性大齒輪.要求: 35CrMo 調質,HB255-302.17.條件: 要求抗磨蝕性的計量泵齒輪.要求: 9Cr16Mo3VRE 沉淀硬化 18.條件: 要求高耐磨性的鼓風機齒輪.要求: 45 調質,尿素鹽浴軟氮化.19.條件: 要求耐、保持間隙精度的25L油泵齒輪。要求: 粉末治金(生產批量要大).20.條件: 拖拉機后橋齒輪(小模數)、內燃機車變速箱齒輪(m6-m8).要求: 55DTi或60D(均為低淬透性中碳結構鋼)中頻淬火,回火, HRC50-55,或中頻加熱全部淬火.可獲得滲碳合金鋼的質量,而工藝簡 化,材料便宜.二、備注: 1.機床齒輪按工作條件可分三組:(1).低速:轉速2m/s,單位壓力350-600N/mm^2.(2).中速:轉速2-6m/s, 單位壓力100-1000N/mm^2,沖擊負荷不大.(3).高速:轉速4-12m/s,彎曲力矩大,單位壓力200-700N/mm^2.2.機床常用齒輪材料及熱處理:(1).45 淬火,高溫回火,HB200-250,用于圓周速度＜1m/s中等壓力,高頻 淬火,表面硬度HRC52-58,用于表面硬度要求高、變形小的齒輪.(2).20Cr滲碳、淬火、低溫回火

HRC56-62,用于高速、壓力、中等、并有沖擊的齒輪.(3).40Cr 調質,HB220-250,用于圓周速度不大,中等單位壓力的齒輪, 淬火,回火,HRC40-50,用于中等圓周速度、沖擊負荷不大的齒輪.(4)除上述條件外，如尚要求熱處理時變形小,則用高頻淬火、硬度HRC52-58.3.汽車、拖拉機齒輪的工作條件比機床齒輪要繁重得多,要求耐磨性、疲勞強度、心部強度和沖擊韌性等方面比機床齒輪高.因此,一般是載 荷重、沖擊大,多采用低碳合金鋼(除左行列出的牌號以外, 尚有20MnMoB、20SiMnVB、30CrMnTi、30MnTiB、20MnTiB等), 經滲碳、淬火、低溫回火處理.拖拉機最終傳動齒輪的傳動扭矩較大, 齒面單位壓較高,密封性不好,砂土、灰土容易鉆入,工作條件比較差,常 采用20CrNi3A等滲碳。

4.一般機械齒輪最常用的材料是45和40Cr，其熱處理方法選擇如下:(1).整體淬火;強度、硬度(HRC50-55)提高,承載能力增大,但

韌性減小,變形較大,淬火后須磨齒或研齒,只適用于載荷較大、無沖 擊的齒輪.應用較少.(2).調質:由于硬度低,韌性也好不太高,不能用于大沖擊載荷下工作, 只適用于低速、中載的齒輪,一對調質齒輪的小齒輪面硬度要比大齒 面硬度高出HB25-40.(3).正火:受條件限制不適合淬火和調質的大直徑齒輪用.(4).表面淬火:

45、40Cr高頻淬火機床齒輪廣泛采用,直徑較大用火 焰表面淬火.但對受較大沖擊載荷的齒輪因其韌性不夠,須用低碳鋼(有沖擊、中小載荷)或低碳合金鋼(有沖擊、大載)滲碳.