20crmnti齒輪的熱處理工藝研究(編輯修改稿)
2024-11-17 23:15 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 于 30mm承受高速、中等或重載及受沖擊載荷和摩擦的重要滲碳零件 ,如汽車、拖拉機(jī)中的變速齒 輪、凸輪、礦山機(jī)械使用的重載齒輪等 , 但因?yàn)辇X輪材料的種類繁多，因此選擇 20CrMnTi 作為研究對(duì)象。 二、齒輪的性能要求 齒輪是現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用最廣泛的一種機(jī)械傳動(dòng)零件，合理地選擇和使用金屬材料尤為重要。大致上講，應(yīng)主要滿足齒輪材料所需的機(jī)械性能、工藝性能和經(jīng)濟(jì)性要求三個(gè)方面： （一）、滿足齒輪材料的機(jī)械性能 材料的機(jī)械性能包括強(qiáng)度、硬度、塑性及韌性等，反映材料在使用過程中所表現(xiàn)出來的特性。齒輪在嚙合時(shí)齒面接觸處有接觸應(yīng)力，齒根部有最大彎曲應(yīng)力，可能產(chǎn)生齒面或齒體強(qiáng)度失效。齒面各點(diǎn)都有相對(duì)滑動(dòng)，會(huì)產(chǎn) 生磨損。齒輪主要的失效形式有齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合、齒面塑性變形和輪齒折斷等。因此要求齒輪材料有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度，齒面要有足夠的硬度和耐磨性，芯部要有一定的強(qiáng)度和韌性。 （二）、滿足齒輪材料的工藝性能 材料的工藝性能是指材料本身能夠適應(yīng)各種加工工藝要求的能力。齒輪的制造要經(jīng)過鍛造、切削加工和熱處理等幾種加工，因此選材時(shí)要對(duì)材料的工藝性能加以注意。一般來說，碳鋼的鍛造、切削加工等工藝性能較好，其機(jī)械性能可 7 以滿足一般工作條件的要求。但強(qiáng)度不夠高，淬透性較差。而合金鋼淬透性好、強(qiáng)度高，但鍛造、 切削加工性能較差。我們可以通過改變工藝規(guī)程、熱處理方法等途經(jīng)來改善材料的工藝性能 。 （三）、滿足齒輪材料的經(jīng)濟(jì)性要求 所謂經(jīng)濟(jì)性是指最小的耗費(fèi)取得最大的經(jīng)濟(jì)效益。在滿足使用性能的前提下，選用齒輪材料還應(yīng)注意盡量降低零件的總成本。我們可以從以下幾方面考慮： 從材料本身價(jià)格來考慮。碳鋼和鑄鐵的價(jià)格是比較低廉的，因此在滿足零件機(jī)械性能的前提下選用碳鋼和鑄鐵，不僅具有較好的加工工藝性能，而且可降低成本。從金屬資源和供應(yīng)情況來看，應(yīng)盡可能減少材料的進(jìn)口量及價(jià)格昂貴材料的使用量。 從齒輪生產(chǎn)過程的耗費(fèi)來考慮 ： 采用 不同的熱處理方法相對(duì)加工費(fèi)用也不一樣 ； 通過改進(jìn)熱處理工藝也可以降低成本 ； 所選鋼種應(yīng)盡量少而集中，以便采購和管理 ； 我們還可以通過改進(jìn)工藝來提高經(jīng)濟(jì)效益。 8 第三章 熱處理 20CrMnTi齒輪鋼要達(dá)到加工、使用所需性能必須進(jìn)行熱處理 , 目的是提高表面的硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度 ,心部具有足夠的強(qiáng)度和韌性。一般齒輪加工的工藝路線如下。鍛造→正火→齒形加工→滲碳→淬火、低溫回火→噴丸→校正花鍵孔→磨齒 [1]。一般齒輪毛坯采用鍛造毛坯 , 經(jīng)鍛造以后晶粒大小形狀發(fā)生了變化 , 改變了鋼的組織 , 增加了鍛造應(yīng)力 , 提高了硬度 , 在機(jī)械加工前需預(yù)備熱處理。 一、預(yù)備熱處理 通常 20CrMnTi選用正火或調(diào)質(zhì)處理作為預(yù)備熱處理 ,其目的是降低鋼的硬度 ,提高塑性 , 以利于切削加工 。 細(xì)化晶粒 ,均勻鋼的組織及成分 ,改善鋼的性能 ,為以后的熱處理作準(zhǔn)備 。消除鍛造應(yīng)力 ,防止變形和開裂 , 保證齒形合格。 二、 正火 正火是將鋼加熱到 Ac3以上 30℃～ 50℃ ,保溫足夠的時(shí)間后出爐在空氣中冷卻到室溫。對(duì)于一般的齒輪采用正火 ,正火可以減少碳和其他合金元素的成分偏析 。 使奧氏體晶粒細(xì)化和碳化物的彌散分布 , 以便在隨后的熱處理中增加碳 化物的溶解量。由于正火的冷卻速度較快 , 獲得細(xì)小的片層狀滲碳體珠光體 , 強(qiáng)度、硬度都較高 , 力學(xué)性能較好。然而正火工藝是空冷 ,對(duì)于尺寸較大零件 ,內(nèi)外溫差大冷卻速度不穩(wěn)定 ,在連續(xù)冷卻時(shí) ,過冷奧氏體在 A1550℃溫度范圍內(nèi)分解為珠光體 ,在 550℃ Ms溫度范圍內(nèi) , 因轉(zhuǎn)變溫度較低轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w組織 (即含碳量具有一定過飽和度的鐵素體和分散的滲碳體 (或碳化物 )的混合物 ),其特征是
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