【正文】 工程學(xué)會(huì)熱處理專業(yè)會(huì)編 熱處理手冊(cè)（第四版）第三卷 熱處理設(shè)備和工輔材料 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2020 102 【 5】 合金鋼鋼種手冊(cè) 北京：冶金 工業(yè)出版社 1999 74 【 6】 全國(guó)熱處理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)編 金屬熱處理標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè) 北京 ： 機(jī)械工業(yè)出版社 2020 344 【 7】 崔昆主編 鋼鐵材料及有色金屬材料 北京 ： 機(jī)械工業(yè)出版社 1980 286 【 8】 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)熱處理專業(yè)會(huì)編 熱處理手冊(cè)（第四版）第四卷 熱處理質(zhì)量和檢測(cè) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2020 79 【 9】 金屬熱處理缺陷分析及案例 (第二 版 ) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2020 33 【 10】 機(jī)械工程材料及成型工藝基礎(chǔ) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2020 213 【 11】 工 程材料與材料成型工藝 北京：高等教育出版社 2020 99 【 12】 機(jī)械工程手冊(cè) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1996 188 【 13】 先進(jìn)熱處理制造技術(shù) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2020 109 【 14】 熱處理質(zhì)量控制應(yīng)用技術(shù) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 90 【 15】 金屬熱處理原理與工藝 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大 學(xué)出版社 67 【 16】 金屬材料學(xué)（第二版 ） 北京：冶金工業(yè)出版社 43 【 17】 合金鋼鋼種手冊(cè) 北京：冶金工業(yè)出版社 1999 354 【 18】 中國(guó)機(jī)械 工程學(xué)會(huì)熱處理專業(yè)會(huì)編 熱處理手冊(cè)（第四版）第一卷 工藝 基礎(chǔ) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2020 99 【 19】 工程材料與材料成型工藝 北京：高等教育出版社 2020 188 【 20】 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)熱處理專業(yè)會(huì)編 熱處理手冊(cè)（第四版）第一卷 工藝 基礎(chǔ) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2020 43 【 21】 工程材料與材料成型工藝 北京：高等教育出版社 2020 90 薄薀膀節(jié)莆羈腿蒞螞襖膈蕆蒅螀膇膇蝕蚆膆艿蒃羅芆莁蠆袁芅蒄蒁螇芄膃蚇蚃袀莆蒀蠆衿蒈螅羇衿膈薈袃袈芀螃蝿袇莂薆蚅羆蒄荿羄羅膄薄袀羄芆 莇袆羃葿薃螂羃膈蒆蚈羂芁蟻羇羈莃蒄袃羀蒅蠆蝿聿膅蒂蚅肈芇蚈薁肇莀蒀罿肇腿蚆裊肆節(jié)蕿螁肅莄螄蚇肄蒆薇羆肅膆莀袂膂羋薅螈膂莀莈蚄膁肀薄薀膀節(jié)莆羈腿蒞螞襖膈蕆蒅螀膇膇蝕蚆膆艿蒃羅芆莁蠆袁芅蒄中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 第 29 頁(yè) 共 29。 （ 7） 畸變 原因： 熱應(yīng)力。檢驗(yàn)工件是否合格即滲碳層深度在 ～ 之間。滲碳包括滲層表面，防滲部位及心部硬度，一般用洛氏硬度，淬火處理零件用洛氏硬度計(jì)。熱處理后也常需清洗以去除零件表面殘油、殘?jiān)吞亢诘雀街?，以保障熱處理零件中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 第 19 頁(yè) 共 29 頁(yè) 清潔度、防銹和不影響下道工序加工等要求。因?yàn)楣ぜ饻囟冗^高，箱式爐爐溫不均，中溫箱式電阻爐無(wú)法滿足溫度要求，故選用高 溫電阻爐。實(shí)踐表明，在 Ms 點(diǎn)以下分級(jí)的效果更好。這樣重新加熱淬火時(shí)，由于奧氏體中融入的碳和鉻等元素的含量減少，淬火后不僅殘余奧氏體量減少，馬氏體也細(xì)小。 高溫回火處理 工藝表 表 7 高溫回火處理工藝 材料 加熱溫度（℃） 加熱時(shí)間（ h） 冷卻方式 20Cr2Ni4A 650 5 空冷 滲碳 工藝的制定 滲碳溫度 由式： D=(16575/T)可知，隨滲碳溫度的升高，碳在鋼中的擴(kuò)散系數(shù)呈指數(shù)上升，滲碳速度加快，但滲碳溫度過高會(huì)造成晶粒長(zhǎng)大，工件畸變?cè)龃螅O(shè)備壽命降低等負(fù)面效應(yīng)，所以滲碳溫度?？刂圃?900950℃。 最終熱處理 【 6】 的選擇 20Cr2Ni4A 鋼的熱處理工藝的復(fù)雜主要體現(xiàn)在多次高溫回火上，滲碳后冷卻時(shí)以及淬火加熱時(shí)在 630～ 650℃ 均溫均 能達(dá)到高溫回火的目的。 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 第 6 頁(yè) 共 29 頁(yè) 5 熱處理工藝方法選擇 預(yù)備熱處理 工藝 【 4】 的 選擇 一般預(yù)備熱處理有這幾種 ： 調(diào)質(zhì)處理：一航后面要進(jìn)行表面淬火處理，其預(yù)備熱處理的目的是為了使工件表面淬火前得到強(qiáng)韌性結(jié)合優(yōu)良的心部性能，降低使用過程中的心部疲勞開裂。 P元素：增加鋼的冷脆性，使焊接性變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞。適宜制造要求一定強(qiáng)度和韌性的大、中型塑料模具。合理選擇檢驗(yàn)設(shè)備以及正確的檢驗(yàn)方法是做好檢驗(yàn)的必要條件。熱處理生產(chǎn)工藝過程設(shè)計(jì) 是金屬材料工程專業(yè)課程教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 又根據(jù)螺旋錐齒輪的性能要求： a、良好的力學(xué)性能； b、中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 第 3 頁(yè) 共 29 頁(yè) 良好的滲碳淬火性能； c、良好的抗沖擊性能； d、良好的心部硬度； e、良好的熱變形性能。此軸承鋼是特大型軸承用的低碳高合金滲碳軸承鋼， 不管是在工藝性上還是經(jīng)濟(jì)性上都是很符合我們的要求，因此綜合分析 20Cr2Ni4A 是最佳材料。 （ 7）高溫回火 的作用： 由于滲碳后表層組織為馬氏體和大量殘余奧氏體，對(duì)這種組織不能直接重新加熱淬火，否則容易恢復(fù)滲碳時(shí)所形成的較粗大的奧氏體晶粒，即生成二次織構(gòu)。二是利用高溫滲碳縮短時(shí)間。 高溫 回火時(shí)間 從工件入爐后爐溫深至回火溫度時(shí)開始計(jì)算。滲碳設(shè)備為 RTJ759T 型井式滲碳爐。 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 第 13 頁(yè) 共 29 頁(yè) 淬火 冷卻方法 工件在低溫 鹽浴 或堿浴爐中淬火，鹽浴或堿浴的溫度在 Ms點(diǎn)附近，工件在這一溫度停留 2min～ 5min，然后取出空冷，這種冷卻方式叫分級(jí)淬火。其中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 第 14 頁(yè) 共 29 頁(yè) 中低溫回火是 工件在 150～ 250℃ 進(jìn)行的回火 。②符合經(jīng)濟(jì)要求：在保證零件熱處理質(zhì)量復(fù)合熱 處理技術(shù)要求時(shí)，確保設(shè)備課程設(shè)計(jì)說明書具有高的生產(chǎn)能力，夾具應(yīng)具有質(zhì)量輕，吸熱量少，熱強(qiáng)度高及使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。適用于中、大型零件矯直用的有液壓矯直機(jī)。根據(jù)試件深度的增量進(jìn)行剝層 ,逐層分析碳含量 ,直到剝層的含量與基體相同 ,此處距表面的距離為滲碳層的總深度。 控制措施： 減少滲碳劑供給量， 延長(zhǎng)擴(kuò)散時(shí)間或提高預(yù)冷溫度。 表 22 產(chǎn)生軟點(diǎn)的原因及控制措施 【 21】 11 小結(jié) 通過這次的課程 設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)，我有如下幾方面的感觸： ① 通過讀螺旋錐齒輪的熱處理工藝方法的選擇以及制定，我對(duì)螺旋錐齒輪的理論知識(shí)有了更深的理解。 淬火裂紋 原因 ： 1）材料管理混亂 ； 2）冷卻不當(dāng) ； 3）未淬透工件心部硬度為 3645HRC時(shí)，在淬硬層與非淬硬層交界處易形成淬火裂紋 ； 4）嚴(yán)重表面脫碳易形成網(wǎng)狀裂紋 ； 5）淬火加熱溫度過高易開裂 ； 6）大截面高合金鋼工件淬火加熱時(shí)未經(jīng)預(yù)熱或加熱速度過快，易開 裂 ； 7）原始組織不良 ； 8）過燒裂紋等等。 （ 3） 零件產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力和變形 原因： 正火冷卻速度較快，使零件產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力和變形，甚至開裂，可采取退火消除。 金相檢查 由于 20Cr2Ni4A 是 低碳合金鋼，其正火后組織為均勻分布的珠光體和鐵素體，若組織中有點(diǎn)狀和細(xì)片狀珠光體及粗片珠光體，都是不正常的組織，碳化物網(wǎng)要求小于等于 2 級(jí)，珠光體為 25 級(jí)。根據(jù)生產(chǎn)特點(diǎn)，小批量的中小型零件，可以選用室內(nèi)清洗機(jī) 。 表 19 井式氣體滲碳爐的技術(shù)數(shù)據(jù) 【 17】 根據(jù)零件尺寸和正火溫度，并綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益及生產(chǎn)方式，滲碳工藝選擇RQ3909型號(hào)的井式氣體滲碳爐。 為了保證獲得優(yōu)異的性能，應(yīng)采用油作為淬火介質(zhì)。在實(shí)際生產(chǎn)中，只有大型工件或裝爐量很多情況下，才把升溫時(shí)間和保溫時(shí)間分 別進(jìn)行考慮，一般情況下把升溫時(shí)間和保溫時(shí)間統(tǒng)稱為淬火加熱時(shí)間。10)/℃ 40min 30min 20min 1 1h 30min 2h 1h ,55 2 注：若滲碳后直接降溫淬火，則擴(kuò)散時(shí)間應(yīng)包括降溫及降溫后停留的時(shí)間。 正火 加熱 時(shí)間 金屬材料和鐵制品加熱所需時(shí)間包括從室溫到爐溫儀表指 示達(dá)到所需溫度的升溫時(shí)間、爐料表面和心部溫度均勻所需的均熱時(shí)間以及內(nèi)外達(dá)到溫度后為了完成相變所需的保溫時(shí)間三個(gè)部分。 所以在此選用正火對(duì)鋼進(jìn)行預(yù)備熱處理。 初步確定加工路線 根據(jù) 20Cr2Ni4A 材料的性能以及技術(shù)要求，可初步確定其加工路線為： 下料→鍛坯→ 預(yù)備熱處理 →高溫回火→車齒坯→粗、精銑齒→滲碳→高溫回火→淬火 +低溫回火 → 噴丸→磨端面及孔→磨齒→成品。 （ 3） 20Cr2Ni4A 是優(yōu)質(zhì)合金