【正文】 final heat treatment process, to determine the heat treatment equipment, testing the performance of the 45 steel gear, analyzed the normalizing, tempering, high frequency induction quenching and tempering heat treatment process on structure and hardness of 45 steel gear, intensity, the influence of heat treatment technological of 45 steel gear was determined. Key words: 45 steel。隨著現(xiàn)代齒輪傳動(dòng)技術(shù)向高速重載方向發(fā)展，對(duì)其性能提出了越來越高的要求，對(duì)齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度、振動(dòng)和噪聲的要求更加嚴(yán)格，促使人們?cè)邶X輪動(dòng)力學(xué)方面進(jìn)行深入的研究。半開式齒輪傳動(dòng)：裝有簡單的防護(hù)罩，有些還把大齒輪部分浸入油池中，這樣當(dāng)齒輪工作時(shí)齒輪的表面帶有潤滑油，潤滑條件比開式齒輪的潤滑條件好，但任然不能嚴(yán)密防止雜物及顆粒物的傾入。齒輪表面受到脈動(dòng)接觸應(yīng)力和摩擦力 的雙重作用。 （ 2）保證傳動(dòng)比恒定不變。 只要齒輪設(shè)計(jì)合理，制造質(zhì)量高，達(dá)到規(guī)定的制造精度，就能達(dá)到預(yù)期的功能要求。輪齒折斷可分為：疲勞折斷、沖擊疲勞折斷和過載折斷。齒輪心部硬度低，導(dǎo)致彎曲 疲勞極限的降低，齒輪齒圓角處加工困難粗糙度差，容易有刀痕，易產(chǎn)生應(yīng)力集中，出現(xiàn)缺口效應(yīng)，齒輪在使用過程中就會(huì)產(chǎn)生早期斷裂。當(dāng)多次沖擊力大于齒根的斷裂韌性最低值時(shí)，就產(chǎn)生疲勞裂紋源。選 用合適的材料和熱處理方法，不允許有黑色組織和網(wǎng)狀碳化物存在，使齒根心部有足夠的韌性；采用正變位齒輪，增大齒根圓角半徑對(duì)齒根進(jìn)行噴丸、輥壓等強(qiáng)化處理工藝，均可提高輪齒的抗折斷能力。疲勞破壞的形式主要有一下幾種： 表面麻點(diǎn)，它的形成與表面金屬的塑性變形密切相關(guān)，而且由于摩擦力大于表面壓應(yīng)力，大多在表面萌生疲勞裂紋源，裂紋的擴(kuò)展則是由于交變應(yīng)力隊(duì)裂紋源開口處反復(fù)垃壓，拉應(yīng)力大于裂紋擴(kuò)展的門欄時(shí)裂紋就會(huì)擴(kuò)展。 深層剝落，經(jīng)表面硬化處理的齒輪，在硬化層與心部交界處是 齒輪最薄弱的地方，當(dāng)接觸載荷在層下交界處形成的最大切應(yīng)力與材料的抗剪強(qiáng)度達(dá)到某一界限值之后，就可能形成疲勞裂紋，經(jīng)擴(kuò)展最后導(dǎo)致較深的硬化層剝落。它又可分為早期點(diǎn)蝕和破壞性點(diǎn)蝕。硬齒面齒輪，其接觸疲勞強(qiáng)度高，一般不易出現(xiàn)點(diǎn)蝕，但由于齒面硬、脆一旦出現(xiàn)點(diǎn)蝕就會(huì)不斷擴(kuò)大，形成破壞性點(diǎn)蝕。 （ 3）齒面磨損 1）磨損種類 當(dāng)嚙合齒面相對(duì)滑動(dòng)時(shí)便會(huì)產(chǎn)生摩擦力齒面磨損就是相互摩擦的結(jié)果。改善密封和潤滑條件、在油中加入減磨添加劑、保持油的清潔、提高齒面硬度等，均能提高抗磨料抗磨損能力。生產(chǎn)中常用各種表面強(qiáng)化熱處理提高表面硬度，同時(shí)要及時(shí)保養(yǎng)，更換潤滑油等。齒面粗糙有溝槽和撕裂紋 低速度、重載荷齒輪 熱膠和粘著磨損 高載荷、高滑動(dòng)速度（一般 3～4m/s） 高的摩擦熱使?jié)櫥湍な?，金屬間直接接觸，發(fā)生粘著和脫落；磨損速 度一般為1～ 5μ m/h 齒面?zhèn)壑厥过X頂變尖，齒根出現(xiàn)二次淬火的白亮層。 熱膠和磨損，在重載高速齒輪傳動(dòng)中，由于嚙合處產(chǎn)生很 大的摩擦熱，導(dǎo)致局部溫度過高，使齒面油膜破裂，產(chǎn)生兩接觸齒面金屬熔焊而粘著，這種膠合稱為熱膠和。 （ 5）齒面塑性變形 產(chǎn)生機(jī)理：當(dāng)齒輪材料較軟，載荷及摩擦力又很大時(shí)，齒輪在嚙合過程中齒面表層的材料就會(huì)沿著摩擦力的方向產(chǎn)生塑性變形 。 例如 ,電動(dòng)螺絲刀具有非常大的齒 輪減速比 ,這是因?yàn)樗枰薮蟮牧夭拍苻D(zhuǎn)動(dòng)螺絲釘 ,但電動(dòng)機(jī)在告訴旋轉(zhuǎn)下只能深成小的力矩 。 圖 21 展示了齒輪的尺寸及結(jié)構(gòu)。 ② Si 的影響：鋼中的 Si主要來自與生鐵和硅鐵脫氧劑中。所以 S 在鋼中是有害雜質(zhì)，其含量一般要求不大于 %。對(duì)鋼無益越少越好。 、 45 鋼的主要性能 45 鋼是高強(qiáng)度的中碳調(diào)質(zhì)鋼，具有良好的塑性和韌性，較高的強(qiáng)度，切削性能良好，對(duì) 45 鋼采用調(diào)質(zhì)處理可獲 得較好的綜合力學(xué)性能， 45 鋼的焊接性能較低，但是仍然可以進(jìn)行焊接，不過在焊接前應(yīng)該對(duì)它進(jìn)行預(yù)熱，而且在焊接后進(jìn)行退火熱處理以消除焊接應(yīng)力。 四、 45 鋼制齒輪熱處理 第 15 頁 共 28 頁 根據(jù) 45 鋼齒輪的使用性能、材料的性能、企業(yè)條件、員工的能力等相關(guān)因素來制定優(yōu)質(zhì)、高效、低成本、易操作的熱處理工藝。由于鋼在空氣中冷卻要比隨爐冷卻的冷卻速度快，同時(shí)，空冷 時(shí)發(fā)生的珠光體轉(zhuǎn)變溫度也比爐冷時(shí)低，因此，正火后獲得的珠光體比退火后的珠光體細(xì)小，正火后的鋼鐵件可獲得優(yōu)于退火狀態(tài)的綜合力學(xué)性能。 45鋼正火工藝參數(shù)見表 41， 45鋼正火工藝曲線如圖 42，零件裝爐放式調(diào)整系數(shù)如圖 43所示。 45鋼淬火加熱 均溫 保溫時(shí)間取決于鋼的化學(xué)成分、加熱用爐型、零件的有效厚度與加熱介質(zhì)、裝爐量與轉(zhuǎn)爐方式。對(duì)齒輪淬火之后再對(duì)鋼進(jìn)行高溫回火（ 500～ 600℃）， 回火時(shí)間與設(shè)備類型、回火溫度、零件尺寸及裝爐量等因素有關(guān)，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐確定。 圖 為了提高齒輪的使用壽命，能夠承受高速、中等載荷，齒面硬度高的性能要求，選定 860～ 900℃高頻感應(yīng)加熱，水淬，低溫回火 180～ 200℃，硬度要求 52～58HRC。 第 19 頁 共 28 頁 根據(jù) 45鋼齒輪的服役條件：高速、中等載荷，齒面硬度高以及失效原因，可以選定感應(yīng)淬火硬化層深度，齒輪硬化層深度（ mm)， 一般取 ～ （ m為齒輪模數(shù)）。我們可以降低功率延長加熱時(shí)間，增加工件和感應(yīng)器之間的距離延長加熱時(shí)間或者是將工件進(jìn)行預(yù)熱在爐中預(yù)熱到 600～ 700℃后在移動(dòng)到感應(yīng)加熱中進(jìn)行最后預(yù)熱，也可以在感應(yīng)器中進(jìn)行預(yù)熱這些方法可以保證在表面不過熱的條件下獲得較深的加熱層。 45鋼齒輪的冷卻方法與冷卻介質(zhì)如表 47所示。尺寸效應(yīng)又與熱透性、硬度要求、硬化層深、熱處理 工藝等因素有關(guān)。調(diào)質(zhì)熱處理工藝見表 49。合金調(diào)質(zhì)鋼有第二類回火脆性，其 高溫回火保溫時(shí)間不宜過長，并且回火后應(yīng)快冷 調(diào)質(zhì)之后再對(duì)齒輪進(jìn)行最后的機(jī)加工，機(jī)加工完成之后就可以對(duì)齒輪進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱處理，通過表面熱處理就能滿足齒輪的使用條件，利用表面加熱淬火，表層硬化，齒輪的心部仍可以保持原來的顯微組織和性能不變，從而達(dá)到提高疲勞強(qiáng)度、提高耐磨性并保持心部韌性的優(yōu)良的綜合力學(xué)性能。需要指出的是，并不是所有的熱處理缺陷都可以補(bǔ)救，對(duì)熱處理缺陷的補(bǔ)救，也會(huì)增加熱處理工藝的成本。 淬火缺陷及補(bǔ)救措施： ①淬火畸變與淬火裂紋，淬火畸變乃是不可避免的現(xiàn)象，只有超過規(guī)定公差或產(chǎn)生無法矯正時(shí)才構(gòu)成廢品，合理選擇淬火、回火方法及規(guī)范等可有效地減小與控制淬火畸變。解決硬度不足 的缺陷必須分清原因，采取相應(yīng)對(duì)策加以防止。 ⑤其他組織缺陷，粗大淬火馬氏體（過熱）、調(diào)質(zhì)鋼中的大塊自由鐵素體。 ②軟點(diǎn)，噴水孔局部堵塞或過稀，導(dǎo)致工件局部區(qū)域冷卻不足而出現(xiàn)軟點(diǎn)。 ⑤硬化區(qū)分布不合理，淬硬區(qū)與非淬硬區(qū)的交接部位恰在工件的應(yīng)力集中處，比如齒輪的齒面與齒根的交接處。為此，應(yīng)注意工件內(nèi)應(yīng)力和預(yù)先熱處理 狀況（清除鐵屑等）、感應(yīng)器剛性、淬火機(jī)床精度以及與工件間的間隙。 ③回火脆性，由于調(diào)質(zhì)是高溫回火會(huì)產(chǎn)生第二類回火脆性，產(chǎn)生了第二類回火脆性應(yīng)該重新回火和回火后快速冷卻。表 51 是中溫箱式電阻爐的主要參 數(shù)。所以在淬火槽上設(shè)置介質(zhì)攪拌或介質(zhì)循環(huán)功能就可以明顯的提高淬火冷卻的均勻性。在齒輪的最后一道工序上也認(rèn)真完成。 ④ 有效硬化層深度，用硬度法測量有效硬化層深度。 ⑧ 心部硬度組織及金相組織 :用試樣檢查，心部硬度為 30～ 45HRC，心部組織為板條馬氏體 +少量鐵素體。高溫 回火 采用 RX3309 中溫箱式 電阻爐 ， 溫度 510℃～ 560℃ ， 保溫時(shí)間 110min， 出爐 空冷 。 工序名稱 工序號(hào) 設(shè)備型號(hào)名稱 加熱 冷卻 工人等級(jí) 工時(shí)定額 溫度／℃ 保溫時(shí)間／ h 冷卻介質(zhì) 溫度／ ℃ 時(shí)間 基本工時(shí)／min 輔助工時(shí)／min 每件工時(shí)／min 方式 正火 1 RX3309中溫箱式電阻爐 840～ 880 1 空氣 室溫 空冷 中級(jí) 60 30 90 淬火 2 RX3309中溫箱式電阻爐 810～ 830 水 850～870 水冷 中級(jí) 30 30 60 高溫回火 3 RX3309中溫箱式電阻爐 510～ 560 空氣 室溫 空冷 中級(jí) 30 30 140 高頻感應(yīng)淬火 4 JJG15KW 860～ 900 水 室溫 水冷 中級(jí) 30 30 60 回火 5 RX3309中溫箱式電阻爐 180～ 200 1 空氣 室溫 空冷 中級(jí) 50 30 90 制定 日期 校對(duì) 日期 審核 日期 批準(zhǔn) 日期 第 28 頁 共 28 頁 參考文獻(xiàn) ［ 1］ 吉澤升 .熱處理爐 [M].哈爾濱 :哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 2020 ［ 2］ 胡志忠 .鋼及其熱處理曲線手冊(cè) [M].北京 :國防工業(yè)出版社， ［ 3］ 石淑琴 .熱處理原理與工藝 [M].北京 :機(jī)械 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