畢業(yè)設(shè)計-40mnb車床主軸熱處理工藝設(shè)計(編輯修改稿)
2025-01-06 19:34 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 其成分如下表 1. 表 1 40MnB 鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)， %） C Mn P S Cr Ni Cu Si ～ ～ ≤ ≤ ≤0. 30 ≤0. 30 ≤0. 30 ～ ② 熱處理件零件圖 圖 1 CM6140 車床主軸圖 具體熱處理 40MnB 車床主軸的熱處理 包括初期的鍛造，以減少坯料的硬度為方便后面的機加工，也為后續(xù)淬火、回火提供優(yōu)良的原始組織。 40MnB 車床主軸的熱處理工藝分析： 在普通碳結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上，冶煉時加入錳 (Mn)和微量硼 (B)元素，可提高鋼的透性、降低鋼的冷、熱變形抗力。用 40MnB鋼代替含稀有貴重 Cr、 Ni、 Mo等元素 40CrNiMo、 40CrNi、 40Cr等調(diào)質(zhì)鋼制造車床主軸有顯著技術(shù)經(jīng)濟效益。但硼鋼不足之處是 B元素加入后鋼的韌性不夠穩(wěn)定， B的含量和熱加工工藝對 B相的變學(xué)性能及組織成分變化十分敏感。為此，冶煉時應(yīng)嚴(yán)格控制 B元 素含量。經(jīng)多年研究發(fā)現(xiàn)， 40MnB鋼雙重淬火新工藝能有效解決韌性不夠穩(wěn)定等問題。 鋼中 B元素可溶于 Fe(鐵 )，形成間隙式和置換式固溶體，同時與 Fe、 C、 N、 O等元素形成化合 。 40MnB結(jié)構(gòu)鋼中有 Fe3(CB)、 Fe~z(CB)6等 F C— B化合物。還能形 Fe (BOz) Fe Fe2 BO Fe B06等 Fe— O— B型化合物。 Fe~CB為脆性相復(fù)合化合物。上述化合物均稱“ B相”。 B相隨著鋼中 B元素含量、奧氏體化溫度和熱處理工藝的變化而形態(tài)各異，呈點狀、粒狀、條狀、網(wǎng)狀、空心狀和角狀等形態(tài)攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計（論文） 12 分布。試驗研 究表明， 40MnB鋼的組織、性能、質(zhì)量和壽命均與鋼中 B相數(shù)量和 B相在奧氏體晶界析出物形態(tài)及分布密切相關(guān)， 4OMnB原材料及退火態(tài)中 B相數(shù)量在奧氏體晶界上的分布隨著鋼中 B含量的提高而增加且粗化 (表 1)。表 l說明， 40MnB鋼在相同的工藝條件下， B相隨著鋼中 B含量的增加而增多， B相化合物在晶內(nèi)和晶界的分布明顯粗化，降低韌性。表 2為 40MnB鋼不同 B含量與奧氏體化溫度及 B相形貌關(guān)系。由表 2可知，隨著淬火溫度的升高， B化物逐漸固溶于奧氏體中， B相逐漸減少， 由粗變細，由大變小，由密集堆集狀變?yōu)榉稚⒎植?。但?dāng)淬火溫度 超過 ll0。c【 =時，晶粒明顯粗化，對機械力學(xué)性能造成不利影響。在相同奧氏體化條件下，隨著鋼中 B含量增加， B相變粗且較難溶解，為此，應(yīng)將 B在鋼中含量限制在0． 0ol0％一 0． o0l5％ B之間為宜。金相觀察表明，即使在 1050(3一 l 100~C的高溫下， B相雖未全部溶解，但僅有少量呈細小勻分布的 B相，大大降低了 B化物對鋼基體的切割作用，增加了室溫機械力學(xué)性能。 預(yù)備熱處理工藝 40MnB 鋼一般不做退火處理，一是長時間退火造成鐵素體聚集，組織不均勻，二是周期長，生產(chǎn)效率低，長采用高溫回火或者正火。 正火的溫度在 870℃ 以下所以沒有重結(jié)晶過程；不能鋼化的晶粒和組織，但是可以消除或降低因鍛軋而存在的內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，便于切削加工，而且，高溫回火時間短，成本低，工藝曲線如圖： 圖 2 正火工藝曲線攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計（論文） 13 雙重淬火 +低溫回火熱處理工藝 雙重淬火 +低溫回火 40MnB鋼制 1O． 9級高強度雙頭螺栓技術(shù)條件： crb≥ 1000MPa、 039。2 800MPa、 8s≥ 10％ 、 ≥ 45％ 、 amp。K≥ 70J cmz、 HRC35~ 38o 工藝流程：原材料 切斷下料 加熱至 105039。t2～ l150(3 熱擠成形毛坯后105039。t21 100T：高溫余熱淬 CL1有機淬火冷卻介質(zhì)，接著在 600~10~Cx2h高溫回火一車外圓 精磨螺紋部分外圓，磨削量不小于 0． 5mm，去除脫碳層 搓絲或滾 絲 _探傷 表面處理 檢驗 成品。 最終淬火 —— 第一次熱擠壓成形螺栓毛坯高溫余熱淬火目的使 B相充分 固溶 于奧氏體中，但晶粒較粗。第二次淬火即最終淬火主要目的是細化晶粒，經(jīng)高溫回火后獲得細密回火索氏體組織，具有優(yōu)良綜合機械力學(xué)性能，達到技術(shù)條件和使用要求。表 4工藝實驗數(shù)據(jù)表明，熱擠壓成形毛坯高溫余熱 1050~C～ 1 100~C淬火 +600~10~Ex2h調(diào)質(zhì)預(yù)處理 +86o℃ 一 870~C鹽浴爐加熱，保溫 0． 5min／ mm，CL一 1淬火劑冷卻 +51O39。E~520~，保溫 2～ 3h， CL～ 1有機冷卻劑冷卻，達到最佳力學(xué)性能和使用性能，合格率 100％，工藝見圖 l。高溫余熱淬火空冷 、砂冷均達不到技術(shù)條件。 圖 3 40MnB 車床主軸的熱處理的雙重淬火 +低溫回火 攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計（論文） 14 圖 4 淬火工藝曲線 表 2 40MnB 雙重淬火、回火后的主要力學(xué)性能 攀枝花學(xué)院本科課程設(shè)計（論文） 15 花鍵高頻淬火 淬火方式 花鍵部分可采用高頻淬火以減少變形并達到表面淬硬，經(jīng)回火后，表面硬度可達 48～ 53 HRC。 花鍵高頻淬火工藝參數(shù) 花鍵高頻淬火工藝參數(shù)如下表： 表 4 花鍵高頻淬火工藝參數(shù) [4] 設(shè)備 GP～ 100一 L3高頻淬火機床 加熱頻率 25O kHz 工件轉(zhuǎn)速 350 r／ min 燈絲電壓 33 V 移動速 度 2 min／ s 陽極電壓 12021 V 加熱溫度 850177。 10℃ 陽極電流 7 A 冷卻介質(zhì)及 冷卻方式 25℃清水 (O． 3Mpa) 噴淋冷卻 柵級電流 槽路電壓 5 000
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