【正文】 要目的是為了 獲得一定的 硬度 、 便于鋼坯的切削加工 、 為調(diào)質(zhì)做好組織準備。調(diào)質(zhì) 的目的是 為了 提高軋機齒 輪 軸的綜合力學(xué)性能。 中頻感應(yīng)加 熱表面淬火 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強度及較高的塑性、韌性。 通過 對 42CrMo 鋼 熱處理工藝的分析 、 明確在執(zhí)行熱處理工藝過程中所需要注意的問題。能夠正確確定加熱溫度、時間 、 保溫時間 、 冷卻方式 、 其 目的就是通過正確的熱處理工藝 、 達到所需要的性能 、 保證質(zhì)量。 根據(jù)齒 輪 軸 的 工作條件 、 失效形式及性能要求 、 大部分材料選擇為合金中碳鋼 、 在設(shè)計正火 調(diào)質(zhì) 中頻感應(yīng)加熱 淬火加 低 溫回火熱處理工藝中 、 本設(shè)計借鑒了《熱處理工程師手冊》 、 《熱處理實用數(shù)據(jù)速查手冊》 、 《鋼的熱處理》 、 《機床零件用鋼》 、 《金屬工 藝學(xué)》 等。根據(jù)工藝設(shè)計的理論基礎(chǔ)設(shè)定了完整的熱處理工藝流程 、 使熱處理的 42CrMo中碳合金結(jié)構(gòu)鋼 表面除具有高硬度 、 高耐磨性外 、 高的疲勞強度 、 在高溫下的強度 、 還要使心部具有高的的強度和韌性 、 從而滿足齒 輪 軸 的質(zhì)量要求。 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計 說 明 書（論 文） 2 2 42CrMo 齒 輪 軸 熱處理 工藝設(shè)計 齒 輪 軸 的服役條件、失效形式 及 性能要求 服役條件 、失效形式 齒 輪 軸 在 轉(zhuǎn)動時主要承受剪切應(yīng)力 、 交變彎曲應(yīng)力 、 傳遞動載荷等工作 、 受到多次沖擊應(yīng)力。在工作過程中 、 由于不同的應(yīng)力作用 、 導(dǎo)致不同的失效形式 、 主要有疲勞磨損 、裂紋 、 表面點蝕 、 彎曲 疲勞折斷 、 沖擊折斷等。 性能要求 疲勞極限； ； 較高的韌性 ； ； 抗多次沖擊能力 ； ； 。 齒 輪 軸 材料的選擇 齒 輪 軸 材料的選用 根據(jù)齒 輪 軸的工作條件 、 要求以及性能來確定。主要是 工作時載荷的大小 ,轉(zhuǎn)速的高低及齒輪的精度要求來確定的。載荷大小主要是指齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩的大小 ,通常以齒面上單位壓應(yīng)力作為衡量標志。一般分為 :輕載荷、中載荷、重載荷和超重載荷。 根據(jù)要求 42CrMo鋼的性能符合度非常好 、 其經(jīng)過正火 、 調(diào)質(zhì) 、 感應(yīng)加熱淬火加低溫回火后表面硬度可達 HRC50的高硬度 、 表面耐磨性好 、 心部硬度可達 HRC35~45。 42CrMo鋼屬于超高強鋼 、 具有高強度和高韌性 、 淬透性好 、 調(diào)質(zhì)后有較高的疲勞極限和抗多次沖擊的能力。淬火時變形小 、 高溫時具有高的蠕變強度和持久強度 、 且無明顯的回火脆性。 42CrMo 鋼中含有的合金元素 Cr、 Mo。其中鉻 能增加鋼的淬透性并有二次硬化作用。可提高高碳鋼的硬度和耐磨性而不使鋼變脆；含量超過 12%時。使鋼有良好的高溫抗氧化性和耐氧化性介質(zhì)腐蝕的作用。 還增加鋼的熱強性 、 鉻為不銹耐酸鋼及耐熱鋼的主要合金元素。鉻在調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼中的主要作用是提高淬透性。使鋼經(jīng)淬火回火后具有較好的綜合力學(xué)性能 、 在滲碳鋼中還可以形成含鉻的碳化物 、 從而提高材料表面的耐磨性。 而遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計 說 明 書（論 文） 3 鉬在鋼中能提高淬透性和熱強性。防止回火脆性 、 增加剩磁和矯頑力以及在某些介質(zhì)中的抗蝕性 、 在調(diào)質(zhì)鋼中 、 鉬能使較大斷面的零件淬深、淬透 、 提高鋼的抗回火性或回火穩(wěn)定性 、 使零件可以在較高溫度下回火 、 從而更有效地消除（或降低）殘余應(yīng)力 、 提高塑性 。 所以在生產(chǎn)中常常選用 42CrMo 作為軋機齒 輪 軸的材料。其綜合力學(xué)性能優(yōu)良符合質(zhì)量 要求。 42CrMo 鋼的 C 曲線 通過查找 《熱處理手冊》獲得 42CrMo鋼的 C曲線如下 圖所示 、 成分如表 1。 圖 1. 42CrMo鋼 連續(xù)轉(zhuǎn)變 C曲線 表 1 42CrMo 鋼 的 化學(xué) 成分 化學(xué)成分 (質(zhì)量分數(shù)） % C Si Mn P S Cr Ni Cu Mo 42CrMo 42CrMo 齒 輪 軸 的 熱處理 工藝 設(shè) 計 42CrMo 的工藝流程 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計 說 明 書（論 文） 4 （ 1） .加工路線 備料→鍛造→正火→粗、半精加工 →制齒→ 調(diào)質(zhì) → 中 頻 感應(yīng)加熱淬火、 低 溫回火→精機加工磨齒（ 6級以上精度齒軸 ）。 （ 2） .鍛造工藝 設(shè)計 鍛 造 齒 輪 軸 的毛坯經(jīng)過鍛造后獲得基本的形狀。鍛造是利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力 、 使其產(chǎn)生塑性變形 、 已獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸的鍛件的加工方法。齒 輪 軸的鍛造工藝與齒輪相差不大 、 用棒料鐓 經(jīng)切削加工制成的齒軸 、 其纖維組織彎曲呈放射狀 、 所有齒部 的正應(yīng)力都平行于纖維組織的方向 、 力學(xué)性能得到很大的提高。查閱《熱處理工藝規(guī)范數(shù)據(jù)手冊》可以找出 42CrMo鋼的鍛造工藝的加熱溫度、始鍛溫度冷卻方式 、本設(shè)計具體的鍛造 工藝參數(shù)如表 2所示 。 表 2 42CrMo 鋼的熱加鍛造 工藝 規(guī)范 項目 Ac1 Ac3 加熱溫度 始鍛溫度 終鍛溫度 鋼坯 730℃ 800℃ 1150～ 1200℃ 1130～ 1180℃ ＞ 850℃ 經(jīng)鍛造后 其最大直徑約 為 80mm、 采用緩冷。 圖 2 42CrMo齒 輪 軸 示意圖 42CrMo 鋼 的熱處理工藝設(shè)計 （ 1） ． 預(yù)備 熱 處理工序 正火 一般均安排在毛坯生產(chǎn)之后 、 切削加工之前 、 或粗加工之后 、 半精加工之前。 正火的目的是為了細化晶粒、改善組織 、 提高切削加工性能 、 為 淬火和 最終熱處理做好準備。 正火工 藝曲 線如圖 3所示。 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計 說 明 書（論 文） 5 圖 3 42CrMo鋼熱處理 正火 工藝曲線 （ 2） ． 42CrMo鋼的調(diào)質(zhì)處理 淬火后高溫回火的方法為調(diào)質(zhì)。 調(diào)質(zhì)可以使鋼的性能 、 材質(zhì)得到很大程度的調(diào)整 、其強度、塑性和韌性都較好 、 具有良好的綜合機械性能。調(diào)質(zhì)處理后得到 回火索氏體 、Cr能增加鋼的淬透性 、 提高鋼的強度和 回火穩(wěn)定性 、 具有優(yōu)良的機械性能。截面尺寸大或重要的調(diào)質(zhì)工件 、 應(yīng)采用 42CrMo鋼工件淬火后 油冷 、 42CrMo鋼的淬透性較好 、 在油中冷卻能淬硬 、 而且工件的變形、開裂傾向小 。所以 42CrMo鋼采用 840℃ 淬油 、 再 480度回火處理 。 硬度可達 HRC3545。 圖 4為調(diào)質(zhì)工藝曲線。 870℃ 溫度 /℃ 時間 T 1h 空冷 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計 說 明 書（論 文） 6 圖 4 42CrMo 調(diào)質(zhì)工藝曲線圖 （ 3） ． 最終熱處理工序 — 感應(yīng)加熱表面淬火、 低溫 回火 零件經(jīng)調(diào)質(zhì)后 具有良好的綜合力學(xué)性能 、 但不滿足其工藝要求 、 所以要進行感應(yīng)表面淬火已達到所要求的力學(xué)性能 、 感應(yīng)加熱淬火 后硬度較高 、 除磨削外不宜再進行其他切削加工 、 因此工序位置一般安排在半精加工后 、 磨削加工前。經(jīng)淬火后表面獲得高硬度、高的耐磨性 、 而心部仍 維持良好的綜合力學(xué)性能。為降低表面淬火的淬火應(yīng)力 、 保持高硬度、耐磨性 、 淬火后應(yīng)低溫回火。圖 5為 調(diào)質(zhì)后 感應(yīng)淬火加低溫回火 熱處理工藝曲線。 840℃ 480℃ 溫度 /℃ 時間 油冷 空冷 1h 1― 遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計 說 明 書（論 文） 7 42CrMo 鋼 的熱處理 工藝 理論基礎(chǔ)、原則 42