【文章內(nèi)容簡介】 程中脫碳。 ⑤ 分級等溫溫度過高，等溫時間太長。 措施：高速 鋼分級淬火不高于 650℃ ，采用防止氧化脫碳的措施。備：殘余奧氏體多可通過冷處理提高硬度；退火后重新淬火；脫碳層超過磨削量的工件，做次品或廢品處理。 （ 4）氧化和脫碳 ① 鹽浴中水、氧以及硫化物、硫酸鹽、碳酸鹽等雜質(zhì)作用。 ② 氧化皮掉落在鹽浴中。 ③ 鹽浴脫氧不良，撈渣不徹底。 ④ 淬火夾具有鐵銹。 措施：經(jīng)常清洗電極和淬火夾具；定期更換舊鹽。 熱熱處理過程中的質(zhì)量檢驗 高速鋼： 高速鋼 淬火后硬的硬度 HRC≥63； 淬火后晶粒度 的 級別為 8～ 9 既可。 過熱情況檢驗：一般刀具不允許過熱。允許的過熱程度 為碳化物形狀改變，沿晶界呈現(xiàn)半網(wǎng)狀析出。 回火程度檢驗：侵蝕劑為 4%硝酸酒精溶液，侵蝕溫度為 25℃ ，寢室時間為 90 秒。xx 學院畢業(yè)綜合能力考核 12 機械系 xx 班 學號： xx 姓名： xxx 回火后的金相組織中不應(yīng)看出晶界或白色的淬火馬氏體?；鼗鸪潭纫鬄槌浞?。正常回火后基體組織為黑褐色。 柄部： 熱處理過程中的檢驗：淬火后應(yīng)進行質(zhì)量檢查，硬度 ≥45HRC，外觀不應(yīng)有裂紋。 最終檢驗：目測表面不應(yīng)該有裂紋，碰傷，一般抽檢率在 15%左右硬度用布氏硬度機檢查，其值應(yīng)為（ 38～ 45） HRC，一般抽檢率在 10%左右。 xx 學院畢業(yè)綜合能力考核 13 機械系 xx 班 學號： xx 姓名： xxx 公司 熱處理工藝卡 第 1 頁 共 1 頁 加工路線 鍛造（高速鋼） → 退火 → 毛坯對焊 → 退火 → 機械加工成型 →刃部淬火、回火 → 檢查（硬度、金相） → 柄部調(diào)質(zhì)處理 → 檢查（硬度） → 校直 → 噴砂 → 防銹 → 最后檢驗（外觀、硬度及撓度） → 研磨后檢查入庫。 產(chǎn)品名稱 部件名稱 工件 圓弧齒帶柄蝸輪滾刀 編號 名稱 每臺件數(shù) 單件重量 鋼材成分（ %） 鋼號 w（ C） w（ W） w（ Mn） w（ Cr） w（ Mo） w（ V） W(Si) 其他 W18Cr4V ～ ～ ～ ≤ ～ 45＃ ～ ～ ≤ ～ 硬度 力學性能 σb σs ψ ακ φ 刃部 （ 63～ 66） HRC 柄部 （ 38～ 45） HRC xx 學院畢業(yè)綜合能力考核 14 機械系 xx 班 學號： xx 姓名： xxx 工序號 分工序號 工序名稱 設(shè)備 工夾具 每個夾具內(nèi)工件數(shù) 爐中裝料量 熱處理規(guī)范 本工序 硬度 單件定額 每小時產(chǎn)量 工人數(shù)量 名稱編號 名稱 編號 加熱溫度 /℃ 加熱時間/min 保溫時間/min 冷卻介質(zhì) 冷卻 方法 臺時/min 工時/min 1 1 退火 RX22513電阻爐 860～ 880 240 550℃左右出爐冷卻 在 740～750℃ 等溫 （ 207～ 255）HB 2 1 淬火預熱 RX22513電阻爐 6 500～ 550 60 2 6 800～ 850 60 鹽浴 3 淬火 100 千瓦埋入式電極鹽浴爐 6 1280 7 鹽浴 分級 冷卻 （ 63～ 66）HRC 3 1 回火 RJJ366 低溫井式回火爐 13 540～ 570 90～ 120 多次 回火 63HRC 4 1 柄部淬火 45 千瓦鹽浴爐 830 14 2 柄部回火 RJJ366 電阻爐 13 350～ 450 60 37～ 48 5 1 檢查 硬度計 6 1 噴丸 噴丸機 制定 日期 校對 日期 審核 日期 批準 日期 xx 學院 畢業(yè)綜合能力考核 機械系 xx 班 學號： xx 姓名： xxx 15 第 2 章 齒輪滲碳熱處理工藝規(guī)程 齒輪工 件結(jié)構(gòu)圖 齒輪工 件的工作條件和性能要求 齒輪在傳遞動力及改變速度的運動中，周期的受到彎曲應(yīng)力、接觸應(yīng)力以及摩擦力的作用，嚙合齒面之間既有滾動又有滑動，承受著很大的接觸壓應(yīng)力及摩擦力的作用；齒根部由于要傳遞轉(zhuǎn)矩，會受到脈動或交變彎曲應(yīng)力的作用：另外，因為換擋、起動或嚙合不均勻，齒部也會受到一定的沖擊載荷。 為了防止齒面的磨損，要求齒輪必須是有高的表面硬度及耐磨性，齒部硬度要求（ 56～ 65） HRC，其余部位要求 45HRC 以上；為了防止齒面剝落和麻點，要求齒輪必須具有高的接觸疲勞強度；為了防止齒輪的折斷，齒輪要求具有 高的接觸疲勞強度；為了防止沖擊載荷的作用，必須使齒輪具有一定的硬度及心部的韌性。 主要失效形式 齒面磨損 嚙合齒面相對滑動時相互摩擦的結(jié)果，盡管齒輪的齒面加工精度較高，但是齒面在微觀上仍是凹凸不平的。齒面的局部會產(chǎn)生和大的壓強，從而引起局部金屬塑性變形，或使一個齒面的金屬嵌入與之接觸的齒面，導致金屬黏著。其類型主要有氧化磨損、膠合磨損及磨粒磨損。 圖 21 齒輪工件結(jié)構(gòu)圖 xx 學院 畢業(yè)綜合能力考核 機械系 xx 班 學號： xx 姓名： xxx 16 齒面剝落 接觸應(yīng)力超過了材料的疲勞極限而產(chǎn)生的齒面微裂紋，微裂紋的發(fā)展會引起點狀剝落或稱麻點的接觸疲勞破壞。根據(jù)疲勞裂紋產(chǎn)生的位置，其分 為裂紋產(chǎn)生于表面的麻點剝落、裂紋產(chǎn)生與接觸表面下某一位置時的淺層剝落以及裂紋產(chǎn)生于硬化層與心部交界處的深層剝落。 疲勞斷裂 齒輪在承載運轉(zhuǎn)時，齒根部受到高頻次的，最大振幅的脈動，或交變應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的作用，會產(chǎn)生彎曲疲勞斷裂，并主要發(fā)生在根部。 過載斷裂 過載斷裂 主要是沖擊載荷 過大造成的斷齒現(xiàn)象。 對齒輪工 件的熱處理性能要求 （ 1）滲碳層表面含碳量為 %～ %。 （ 2）深層深度 ～ ㎜。 （ 3）淬火后硬度（ 56～ 62） HRC 以上，回火后硬度（ 58～ 62） HRC，心 部硬度（ 35～48） HRC。 確定工件材料及 最終熱處理方式 用于制造各種工程結(jié)構(gòu)和各種機器零件的鋼種稱為結(jié)構(gòu)鋼。其中，用于制造工程結(jié)構(gòu)的鋼稱為工程用鋼或構(gòu)件用鋼；機器零件用鋼是指用于制造各種機器零件的用鋼，其包括碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強鋼、彈簧鋼和滾動軸承鋼。在滲碳鋼中分為低強度滲碳鋼、中強度滲碳鋼、高強度滲碳鋼。低強度滲碳鋼淬透性能低，只適用于心部強度不高、受力小、承受磨損的小零件。高強度滲碳鋼淬透性高，心部強度很高，但價格貴，所以綜合考慮，中強度滲碳鋼淬透性與心部強度均較高，其中 20CrMnTi 為常用滲碳鋼，價格合理，所以綜合考慮我選用 20CrMnTi。 表 21 20CrMnTi 成分 （ %） C Si Mn P S Cr ～ ～ ～ ≤ ≤ ～ xx 學院 畢業(yè)綜合能力考核 機械系 xx 班 學號： xx 姓名： xxx 17 表 22 20CrMnTi 相變臨界點 （ ℃ ） Ac1 Ac3 Ar1 745 830 665 因為齒輪的載荷能力要強，所以對材料的硬度要求較高，一般材料經(jīng)過表面淬火無法達到其硬度。對齒輪滲碳后，有細碳化合物顆粒析出，提高其硬度，所所以要進行滲碳熱處理。 齒輪工件的熱處理工藝制定 加工過程 備料 → 齒坯鍛造 → 預先熱處理 → 粗加工 → 切削加工 → 最后熱處理 → 精加工 → 裝配 制定熱處理主要工序的工藝規(guī)程 （ 1） 鍛造 鍛造是工件形成的大致過程，可可以消除鋼中的缺陷，如氣泡、顯微組織等不同缺陷，還可以改善切削加工性能。（始鍛溫度： 1200℃ ，終鍛溫度： 800℃ ，冷卻方式：堆冷） （ 2） 預先熱處理： 正火 ① 目的 消除鍛造應(yīng)力，均勻細化組織，改善可加工性能，正火后的硬度一般要求在（ 170～200） HB，此硬度對保證齒輪的表面粗糙度值和提高工作效率有 較好的效果，滲碳后表面含碳量提高，可保證淬火后得到高的硬度（ 56～ 62） HRC，提高耐磨性和接觸疲勞強度，心部強度可達到（ 35～ 48） HRC，并且有足夠的強度和韌性。 ② 正火目的 理論上正火溫度為 Ac3+（ 30～ 50） ℃ ，但在工廠實際中，常以滲碳溫度 +（ 30～ 50） ℃為宜，而滲碳溫度為 930177。10℃ ，所以正火溫度為 950℃ ～ 970℃ ，若正火溫度偏低，會造成切削加工表面光潔度很差，但溫度過高易發(fā)生過熱，使得晶粒粗大，正火后硬度為（ 156～ 179） HB。 xx 學院 畢業(yè)綜合能力考核 機械系 xx 班 學號： xx 姓名： xxx 18 表 23 20CrMnTi 的工藝規(guī)范及顯微組織 鋼號 工藝規(guī)范 硬度（ HB） 顯微組織 20CrMnTi 正火（ 920～ 950） ℃ 加熱速度 20℃ /min 207～ 269 均勻分布的片狀珠光體和鐵素體 ③ 保溫時間 t=a KD 其中 k=～ D=45 取 a= K= t=≈81= ④ 設(shè)備選用 RX759 中溫箱式電阻爐（額定功率 75KW 最高溫度 950℃ 爐膛尺寸1800x900x550mm 外形尺寸 3050x2350x2420mm 裝爐量 1200 ㎏） 。 （ 3） 滲碳工藝 ① 滲碳溫度的選擇 20CrMnTi 鋼的上臨界點 Ac3約為 830℃ ，滲碳時必須全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，而 rFe的溶碳能力遠在 aFe 之上，所以 20CrMnTi 鋼的神探溫度在略高于 830℃ ，綜合考慮滲碳速度和滲碳過程中齒輪的變形等問題，實際選用 940℃ 。 ② 滲碳時間的選擇 滲碳時間的確定取決于滲層深度的要求、鋼的成分以及具體方法的影響。滲層深度指技術(shù)要求的深度加上滲碳后磨削余量 ～ ，平均滲碳溫度為 ～ ，所以保溫時間 t=(～ )/(～ )≈6～ 8h。 若滲碳時間短，則達不到滲層深 度要求，表面百分含碳量低，淬火回火后不能滿足要求。若滲碳時間過長，當表面碳濃度一定時，深層厚度增加減慢，不利于提高生產(chǎn)率，延長生產(chǎn)周期。 圖 22 齒輪（ 20CrMnTi）正火熱處理工藝曲線 xx 學院 畢業(yè)綜合能力考核 機械系 xx 班 學號： xx 姓名： xxx 19 （ 4） 20CrMnTi 滲碳工藝曲線 排氣 滲碳 擴散 預冷120煤油≈130滴∕ min煤油 140150滴∕ min 甲醇 200250滴∕ min15甲醇﹥250滴∕ min溫度煤油≈80滴∕min煤油≈60滴∕min30(均溫)煤油≈60滴∕min爐冷30 10放入式樣 取氣分析 取出試樣920177。10裝爐900 830177。10油淬 ① 升溫排氣階段 ：滲碳零件裝爐以后，爐溫下降，并且進入大量空氣，因此必須迅速進行升溫和驅(qū)除氧化性氣氛，提高爐氣的碳勢，以保證滲碳件到溫度能大量的吸收碳。 ② 滲碳階段 ：排氣之后，爐氣碳勢已經(jīng)很高，此時煤油滴量要減少，只要維持爐氣為 “正壓 ”就可以了，如果煤油滴量過多析出大量的活性碳原子，工件表面來不及吸收，就會形成碳黑沉積在工件的表面 ，使繼續(xù)滲碳反生困難。 ③ 擴散階段 ： 這一階段的目的在于降低滲層表面含碳量，增加滲層深度，使?jié)B層碳濃度梯度平緩，根據(jù)經(jīng)驗，擴散階段的煤油量以滲碳階段的一半為好，維持低碳勢爐氣，使碳原子自零件表面向內(nèi)部擴散。 ④ 氣體滲碳時煤油分解成分 ： 表 24 氣體滲碳時煤油分解成分 CnH2n+2 CnH2n CO CO2 H2 O2 N2 ～ ≤ ～ ≤ 50～ 75 ≤ ≤5 ⑤ 滲層深度與時間的關(guān)系 ： 表 25 滲層深度與時間的關(guān)系 滲碳時間 /h 2 4 6 8 滲層深度 /mm ～ ～ ～ ～ ⑥ 降溫、預冷階段 ： 由于滲碳的溫度很高，若直接淬火，則內(nèi)外的溫度差異引起熱處理變形，給生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量帶來很大影響，另外，由于齒輪滲碳后直接出爐，會產(chǎn)生氧化，脫碳和變形量圖 23 齒輪 (20CrMnTi)滲碳工藝曲線 時間 xx 學院 畢業(yè)綜合能力考核 機械系 xx 班 學號： xx 姓名： xxx 20 大，而且顯著地增加了淬火的殘余 A 量，降低表面的硬度，所以為了防止上述缺陷，必須進行預冷，而且預冷的溫度應(yīng)在 Ac1以上（ 30～ 50） ℃ ，否則如果溫度降低的不多，也沒有起到預冷的作用。 （ 5） 滲碳設(shè)備的選擇 由于井式