優(yōu)秀論文--齒輪用鋼的熱處理工藝設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-03 20:00 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 83。8圖23工件在爐內(nèi)排布圖11圖24 Fe—Fe3C狀態(tài)圖13圖31 KSJ系列箱式電阻爐15圖32機(jī)械拋光過(guò)程圖17圖33金相顯微鏡18圖34 HRS150數(shù)顯洛氏硬度計(jì)18圖35 45鋼熱處理顯微組織20019圖36 Q235鋼退火處理顯微組織20020圖37 Q235鋼滲碳處理緩冷顯微組織20021圖38 Q235鋼淬火處理顯微組織20021圖39 Q235鋼低溫回火處理顯微組織20022圖310 Q235鋼不同熱處理后硬度曲線圖24表格清單表21 45鋼和Q235鋼的臨界溫度10表22 常用鋼的加熱系數(shù)11表23 常用滲碳劑的成份12表24 滲碳溫度、保溫時(shí)間和滲碳層深度間的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)13表31 45鋼不同熱處理后的硬度值23表32 Q235鋼不同熱處理后的硬度值 24引言齒輪用于機(jī)械裝置中功率的傳遞與速度的調(diào)節(jié), 在汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床、起重機(jī)械等產(chǎn)品中不僅有重要的作用, 而且用量相當(dāng)大。在工作中,它的受力情況比較復(fù)雜,齒輪的齒根部受交變彎曲應(yīng)力,齒面承受大的接觸應(yīng)力并產(chǎn)生強(qiáng)烈的摩擦,在換擋、啟動(dòng)和嚙合不良時(shí),齒輪還承受一定的沖擊載荷。齒輪的主要失效形式是疲勞斷齒、疲勞點(diǎn)蝕以及齒面的過(guò)量磨損。根據(jù)齒輪的受力情況和失效分析可知,齒輪一般都需經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚?以提高承載能力和延長(zhǎng)使用壽命,齒輪在熱處理后應(yīng)滿足下列性能要求: ①較高的彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度( 抗疲勞點(diǎn)蝕)。②齒面具有較高的硬度和耐磨性。③齒輪心部具有足夠的強(qiáng)度和韌性。齒輪的材料及熱處理對(duì)齒輪的內(nèi)在質(zhì)量和使用性能都有很大的影響。鍛鋼、鑄鋼、鑄鐵、有色金屬及非金屬材料都可用來(lái)制造齒輪,各種熱處理方法,如滲碳、滲氮、碳氮共滲、表面淬火、調(diào)質(zhì)和正火等,在齒輪制造中都被應(yīng)用,因此,齒輪的選材和熱處理方法的選用較其它零件復(fù)雜。這就需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)齒輪承載能力的不同,合理選擇材料和毛坯及熱處理工藝,并制定相應(yīng)的工藝路線,用最經(jīng)濟(jì)的辦法最大限度地發(fā)揮材料的潛能, 做到“物盡其用”。長(zhǎng)期以來(lái),轎車用齒輪鍛造毛坯大多采用正火處理。近年來(lái),隨著齒輪材料的多樣化和對(duì)齒輪質(zhì)量的高標(biāo)準(zhǔn)要求,正火工藝常常難以滿足生產(chǎn)的實(shí)際需要,尤其是大功率發(fā)動(dòng)機(jī)的問(wèn)世促進(jìn)了新型CrNiMo系列齒輪鋼的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用,使鍛后熱處理工藝的研究變得更為重要和迫切。目前,國(guó)外汽車生產(chǎn)廠家對(duì)齒輪鍛坯普遍采用等溫退火處理,而且對(duì)不同的材料規(guī)定了不同的等溫退火工藝。生產(chǎn)實(shí)踐表明,經(jīng)等溫退火處理的齒輪不僅機(jī)加工性能大大提高,而且滲碳淬火后的變形也明顯減小。因此,齒輪鍛坯的等溫退火工藝是一項(xiàng)應(yīng)大力推廣的新工藝[1]。第1章 緒論 齒輪熱處理的理論基礎(chǔ) 熱處理的定義金屬材料的熱處理是將固態(tài)金屬或合金，采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行加熱、保溫和冷卻，有時(shí)并兼之以化學(xué)作用和機(jī)械作用，使金屬合金內(nèi)部的組織和結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而獲得改善材料性能的工藝。熱處理工藝是使各種金屬材料獲得優(yōu)良性能的重要手段。熱處理是機(jī)械工業(yè)的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)技術(shù)，通常像軸、軸承、齒輪、連桿等重要的機(jī)械零件和工模具都是要經(jīng)過(guò)熱處理的，而且，只要選材合適，熱處理得當(dāng)，就能使機(jī)械零件和工模具的使用壽命成倍、甚至十幾倍的提高，實(shí)現(xiàn)“搞好熱處理，零件一頂幾”的目標(biāo)，收到事半功倍的效果。熱處理對(duì)于充分發(fā)揮金屬材料的性能潛力，提高產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量，節(jié)約材料，減少能耗，延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命，提高經(jīng)濟(jì)效益都具有十分重要的意義[2]。 熱處理的分類金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理、表面熱處理、局部熱處理和化學(xué)熱處理等。根據(jù)加熱介質(zhì)、加熱溫度和冷卻方法的不同，每一大類又可區(qū)分為若干不同的熱處理工藝。同一種金屬采用不同的熱處理工藝，可獲得不同的組織，從而具有不同的性能。鋼鐵是工業(yè)上應(yīng)用最廣的金屬，而且鋼鐵顯微組織也最為復(fù)雜，因此鋼鐵熱處理工藝種類繁多。整體熱處理是對(duì)工件整體加熱，然后以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s，以改變其整體力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。（1）退火：將工件加熱到適當(dāng)溫度，根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時(shí)間，然后進(jìn)行緩慢冷卻(冷卻速度最慢)，目的是使金屬內(nèi)部組織達(dá)到或接近平衡狀態(tài)，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進(jìn)一步淬火作組織準(zhǔn)備。（2）正火：將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻，正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細(xì)，常用于改善材料的切削性能，也有時(shí)用于對(duì)一些要求不高的零件作為最終熱處理。（3）淬火與回火：將工件加熱保溫后，在水、油或其它無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻。淬火后鋼件變硬，但同時(shí)變脆。為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于710℃的某一適當(dāng)溫度進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的保溫，再進(jìn)行冷卻，這種工藝稱為回火。退火、正火、淬火、回火是整體熱處理中的“四把火”，其中的淬火與回火關(guān)系密切，常常配合使用，缺一不可。（4）“四把火”隨著加熱溫度和冷卻方式的不同，又演變出不同的熱處理工藝 。為了獲得一定的強(qiáng)度和韌性，把淬火和高溫回火結(jié)合起來(lái)的工藝，稱為調(diào)質(zhì)。某些合金淬火形成過(guò)飽和固溶體后，將其置于室溫或稍高的適當(dāng)溫度下保持較長(zhǎng)時(shí)間，以提高合金的硬度、強(qiáng)度或電性磁性等。這樣的熱處理工藝稱為時(shí)效處理。把壓力加工形變與熱處理有效而緊密地結(jié)合起來(lái)進(jìn)行，使工件獲得很好的強(qiáng)度、韌性配合的方法稱為形變熱處理；在負(fù)壓氣氛或真空中進(jìn)行的熱處理稱為真空熱處理，它不僅能使工件不氧化，不脫碳，保持處理后工件表面光潔，提高工件的性能，還可以通入滲劑進(jìn)行化學(xué)熱處理。（5）表面熱處理是只加熱工件表層，以改變其表層力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。為了只加熱工件表層而不使過(guò)多的熱量傳入工件內(nèi)部，使用的熱源須具有高的能量密度，即在單位面積的工件上給予較大的熱能，使工件表層或局部能短時(shí)或瞬時(shí)達(dá)到高溫。表面熱處理的主要方法，有激光熱處理、火焰淬火和感應(yīng)加熱熱處理，常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感應(yīng)電流、激光和電子束等。（6）化學(xué)熱處理是通過(guò)改變工件表層化學(xué)成分、組織和性能的金屬熱處理工藝?；瘜W(xué)熱處理與表面熱處理不同之處是后者改變了工件表層的化學(xué)成分。化學(xué)熱處理是將工件放在含碳、氮或其它合金元素的介質(zhì)(氣體、液體、固體)中加熱，保溫較長(zhǎng)時(shí)間，從而使工件表層滲入碳、氮、硼和鉻等元素。滲入元素后，有時(shí)還要進(jìn)行其它熱處理工藝如淬火及回火?；瘜W(xué)熱處理的主要方法有滲碳、滲氮、滲金屬、復(fù)合滲等。 齒輪熱處理的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 研究現(xiàn)狀建國(guó)以來(lái)，我國(guó)的熱處理技術(shù)有了很大的發(fā)展，現(xiàn)有
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