【正文】 —290～95—5～10—387—103②滲碳溫度：根據(jù)Fe—Fe3C狀態(tài)圖（圖24），只有在奧氏體區(qū)域，鐵中碳的濃度才可能在很大范圍內(nèi)變動(dòng)，碳的擴(kuò)散才能在單相的奧氏體中進(jìn)行。900～930℃這個(gè)溫度恰好較滲碳鋼的Ac3點(diǎn)稍高，保證了上述條件的實(shí)現(xiàn)。故滲碳溫度取920℃。圖24 Fe—Fe3C狀態(tài)圖③保溫時(shí)間：零件在滲碳溫度下需要保溫的時(shí)間長(zhǎng)短視滲碳層深度要求而定，下表中列出了滲碳層深度與保溫時(shí)間的關(guān)系。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)滲碳層深度（mm）保溫時(shí)間（h）滲碳溫度（℃）880900920940960980，滲碳溫度920℃，故由表中查得保溫時(shí)間為5小時(shí)。④冷卻方式：先隨爐冷卻到630℃左右，然后出爐空冷，以防止?jié)B碳層深度未達(dá)到技術(shù)要求。（3）淬火①加熱溫度：一般在Ac3點(diǎn)以上30～60℃，取900℃[15]。②保溫時(shí)間：由式22，計(jì)算可得保溫時(shí)間為2小時(shí)。③冷卻方式：采用水冷。（4）低溫回火 ①加熱溫度：一般回火溫度不超過(guò)200℃，以保證其表面具有高的硬度和耐磨性，而心部具有高的強(qiáng)度、良好的塑性和韌性。故加熱溫度取180℃；②保溫時(shí)間：低溫回火保溫時(shí)間應(yīng)大于3個(gè)小時(shí)，根據(jù)材料的有效厚度來(lái)確定回火的保溫時(shí)間，常用以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 （式24）式中τ為保溫時(shí)間（min），k為時(shí)間基數(shù)（min），A為回火時(shí)間系數(shù)（min/mm），D為工件的有效厚度（mm）。對(duì)于300℃以下的回火，k值為120，A值為1；D值為70。所以保溫時(shí)間=120+170=190min﹥3h，保溫時(shí)間合理。③冷卻方式：采用空冷。第3章 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果分析 熱處理實(shí)驗(yàn)過(guò)程 制定模擬實(shí)驗(yàn)方案由于材料和設(shè)備等條件的限制，因此在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。相應(yīng)的模擬實(shí)驗(yàn)方案如下：制備熱處理試樣分別選用45鋼、Q235鋼作為齒輪材料，將其切割成101020mm的毛坯試樣，留待進(jìn)行熱處理實(shí)驗(yàn)。制定模擬工藝（1）45鋼作齒輪材料時(shí)，采用完全退火、淬火和高溫回火處理。完全退火：840℃；；先隨爐冷卻到600℃以下，然后出爐空冷。淬火：840℃；20min；水冷。高溫回火：560℃；20min；空冷。（2）Q235鋼作齒輪材料時(shí)，采用高溫退火、滲碳、淬火、低溫回火處理。高溫退火：1000℃；；先隨爐冷卻到600℃以下，然后出爐空冷。滲碳：920℃；5h；先隨爐冷卻到630℃左右，然后出爐空冷。淬火：900℃；20min；水冷。低溫回火：180℃；30min；空冷。進(jìn)行熱處理采用箱式電阻爐（圖31）加熱試樣，進(jìn)行熱處理。制備金相試樣毛坯試樣經(jīng)過(guò)粗磨、細(xì)磨、拋光和腐蝕后，制成所需的金相試樣。測(cè)定組織和性能參數(shù)測(cè)試其組織和硬度。分析組織和硬度的變化，并查閱相關(guān)資料，與齒輪要求的使用性能進(jìn)行對(duì)比，檢驗(yàn)熱處理工藝設(shè)計(jì)的正確性。 實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程 圖31 KSJ系列箱式電阻爐退火將45鋼試樣放進(jìn)箱式電阻爐內(nèi)加熱到840℃，使鋼中達(dá)到完全奧氏體化；先隨爐冷卻到600℃以下，然后取出試樣，在空氣中冷卻到室溫，留待淬火處理。同理將Q235鋼試樣放進(jìn)爐內(nèi)加熱到1000℃，隨爐冷卻到600℃以下后取出試樣，空冷至室溫，留待滲碳處理。滲碳（1）配制滲碳劑由于全新的滲碳劑催滲作用過(guò)于強(qiáng)烈，易導(dǎo)致零件滲碳后表層濃度過(guò)高和出現(xiàn)粗大或網(wǎng)狀碳化物。因此，一般新舊混合使用，其中新滲碳劑占20～40%，舊滲碳劑占60～80%。回收的舊滲碳劑應(yīng)篩去灰粉后，才能與新滲碳劑配合使用。（2）滲碳試樣，滲碳前的準(zhǔn)備處理要滲碳的試樣，表面應(yīng)盡可能潔凈，不應(yīng)有嚴(yán)重銹斑及油垢，以免影響滲碳正常進(jìn)行，造成試樣滲碳后深度不均勻和產(chǎn)生軟點(diǎn)。（3）裝箱滲碳箱一般用鋼板焊成或鑄鐵鑄成，滲碳箱不宜過(guò)大，其外形尺寸應(yīng)盡可能適合工件的要求，箱子最好與爐底板架空，受熱均勻。應(yīng)根據(jù)零件大小，滲碳時(shí)選用合適的滲碳箱，盡可能做到近似尺寸的零件同爐滲碳，盡量避免尺寸相差懸殊的零件同爐滲碳或小件用大箱滲碳。試樣裝箱時(shí)，在滲碳箱底部先鋪上一層滲碳劑(厚30～40mm)，隨后即往箱內(nèi)放試樣，試樣間距須保持10～15mm，試樣和箱壁的距離則為20～25mm。裝好一層試樣后，鋪上一層滲碳劑并細(xì)心搗實(shí)，然后放上第二層試樣，上下兩層試樣之間滲碳劑厚度為15～25mm.。在裝試樣的同時(shí)，應(yīng)裝上試棒，試棒放置位置應(yīng)盡可能的反映試樣的實(shí)際滲碳情況。在箱內(nèi)放入最后一層試樣后，上面放的滲碳劑厚度不得小于30～40mm。裝箱好后，用耐火粘土(加上3～5%食鹽水調(diào)好)進(jìn)行封蓋，以防止在滲碳過(guò)程中滲碳?xì)怏w的逸出。滲碳箱封好后，即在箱蓋上插入長(zhǎng)試棒一根，同時(shí)也用耐火粘土封好試棒與箱蓋孔之間隙，試棒材料應(yīng)與試樣相同，試棒直徑可用ф10～ф12mm，其插入深度為接近上層試樣之間。（4）裝爐與升溫零件可在低溫入爐并用分段升溫的方法。但對(duì)于連續(xù)生產(chǎn)，這種方法不經(jīng)濟(jì)，故通常采用高溫入爐的方法。由于固體滲碳時(shí)試樣裝于密封的滲碳箱內(nèi)，熱量要通過(guò)箱殼及箱內(nèi)滲碳劑傳遞到試樣上，如果控制不當(dāng)，容易造成爐溫與試樣實(shí)際溫度或箱內(nèi)表層和中心的溫度差很大，試樣滲碳深度不均勻。因此，在爐溫升到820～850℃范圍保溫一段時(shí)間，使各部分溫度均勻一致后，才以緩慢的加熱速度升至920℃的滲碳溫度。（5）出爐前的試棒檢查保溫完畢大約半小時(shí)抽檢試棒，可把試棒淬于水中，折斷后觀察斷口，或?qū)嗝鎾伖夂笥?%硝酸酒精腐蝕，以檢查滲碳層所達(dá)到的深度，滲碳深度達(dá)到了技術(shù)要求則可出爐。如還未達(dá)到滲碳層深度，應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)保溫時(shí)間，先隨爐冷卻到630℃左右，再準(zhǔn)備出爐。（6）出爐冷卻將滲碳層深度達(dá)到技術(shù)要求的試樣取出，并在空氣中冷卻到室溫，留待淬火處理。淬火首先把箱式電阻爐加熱到840℃，然后將退火處理后的45鋼試樣迅速放進(jìn)爐內(nèi)，保溫20分鐘，取出試樣，放入水中不斷攪拌使其冷卻至室溫，留待回火處理。同理先把電阻爐加熱到900℃，再將滲碳處理后的Q235鋼試樣放進(jìn)爐內(nèi)，保溫20分鐘，最后取出水冷，留待回火處理?；鼗饘⒋慊鸷蟮腝235鋼試樣放進(jìn)箱式電阻爐加熱到180℃，保溫30分鐘，取出試樣，在空氣中冷卻到室溫，留待制作金相試樣。同理將淬火后的45鋼試樣放進(jìn)爐內(nèi)加熱到560℃，保溫20分鐘，取出試樣，空冷至室溫，留待制作金相試樣。制備金相試樣（1）粗磨在砂輪機(jī)上將試樣磨面磨平，磨時(shí)要用水冷卻，以防止試樣受熱改變組織。不需要檢查表層組織的試樣要倒角倒邊。（2）細(xì)磨選用不同型號(hào)的金相砂紙（1號(hào)、0號(hào)、01號(hào)、02號(hào)、03號(hào)、04號(hào)），由粗到細(xì)，依次對(duì)試樣進(jìn)行打磨。磨時(shí)將砂紙放在玻璃板上，手持試樣單方向向前推磨，切不可來(lái)回磨制，用力均勻，不宜過(guò)重。每換一號(hào)砂紙時(shí)，試樣磨面需轉(zhuǎn)90176。，與舊劃痕垂直，以此類推，直到舊劃痕消失為止。試樣細(xì)磨結(jié)束后，用水將試樣沖洗干凈留待拋光。（3）拋光機(jī)械拋光在金相拋光機(jī)上進(jìn)行（圖32）。拋光機(jī)的主要結(jié)構(gòu)是由電動(dòng)機(jī)和水平拋光盤(pán)組成，轉(zhuǎn)速300～500轉(zhuǎn)／分鐘。拋光盤(pán)上鋪以細(xì)帆布、呢絨、絲綢等拋光織物。機(jī)械拋光就是靠拋光液與磨面間產(chǎn)生的相對(duì)磨削和滾壓作用來(lái)消除磨痕。拋光時(shí)，試樣磨面應(yīng)均勻的輕壓在拋光盤(pán)上。并將試樣由中心至邊緣移動(dòng)。并做輕微移動(dòng)。在拋光過(guò)程中要以量少次數(shù)多和由中心向外擴(kuò)展的原則不斷加入拋光微粉乳液（氧化鉻），拋光應(yīng)保持適當(dāng)?shù)臐穸龋驗(yàn)樘珴窠档湍ハ髁?，使試樣中的硬質(zhì)相呈現(xiàn)浮雕。濕度太小，由于摩擦生熱會(huì)使試樣生溫，使試樣產(chǎn)生晦暗現(xiàn)象，其合適的拋光濕度是以提起試樣后磨面上的水膜在3～5秒鐘內(nèi)蒸發(fā)完為準(zhǔn)。拋光壓力不宜太大，時(shí)間不宜太長(zhǎng)，否則會(huì)增加磨面的擾亂層。粗拋光可選用帆布、海軍呢做拋光織物，精拋光可選用絲絨、天鵝絨、絲綢做拋光織物。拋光前期拋光液的濃度應(yīng)大些，后期使用較稀的，最后用清水拋，直至試樣成為光亮無(wú)痕的鏡面，即停止拋光。用清水沖洗干凈后即可進(jìn)行浸蝕。（4）浸蝕拋光結(jié)束后先用水沖洗試樣，然后用干凈棉花蘸99﹪純酒精擦洗拋光面，再用吹風(fēng)機(jī)將試樣吹干。將風(fēng)干的試樣表面在腐蝕液（4﹪的硝酸酒精溶液）里侵蝕約5～8秒鐘，接著用水沖洗，再用酒精擦洗，最后用吹風(fēng)機(jī)吹干即可。（5）檢查觀察制得的金相試樣是否有明顯劃痕，若有明顯劃痕，則要重新制取，無(wú)明顯劃痕則留待下一步金像攝影。圖32 機(jī)械拋光過(guò)程圖金像攝影金相顯微鏡（圖33）操作規(guī)程：（1）安裝物鏡、目鏡；（2）接通電源，打開(kāi)變壓器開(kāi)關(guān)；（3）調(diào)整燈絲，使其正確對(duì)準(zhǔn)中心以得到平行光照明；（4）調(diào)整孔徑光闌與視場(chǎng)光闌以獲得最好的襯度；（5）調(diào)整載物臺(tái)的機(jī)械中心，載物臺(tái)的機(jī)械中心與光學(xué)系統(tǒng)的光軸盡可能的重合，這樣才能使載物臺(tái)在旋轉(zhuǎn)時(shí)，被觀察的部位不會(huì)跑到視場(chǎng)以外；（6）完成上述步驟，把式樣放在載物臺(tái)上觀察其金相組織；（7）選擇不同區(qū)域的金相組織，通過(guò)操作鍵盤(pán)上的快捷鍵（Ctrl+L）來(lái)拍攝多組照片；圖33 金相顯微鏡（8）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉電源。測(cè)試硬度硬度計(jì)（圖34）的操作順序：（1）選擇試驗(yàn)力1471N（150kg）和金剛石壓頭。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)變荷手輪，確定總試驗(yàn)力。（2）把壓頭朝主軸孔中推進(jìn)，貼緊支承面，將壓頭柄缺口平面對(duì)著螺釘，壓頭止緊螺釘略微擰緊，然后將試樣置于試臺(tái)上。（3）在主菜單“修改”選項(xiàng)中選擇HRC。（4）再選擇測(cè)試硬度的換算標(biāo)尺和保荷時(shí)間。（5）旋輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，升降螺桿上升，應(yīng)使試樣緩慢無(wú)沖擊地與壓頭接觸，直至硬度計(jì)顯示在570~610之間時(shí)，此時(shí)試臺(tái)停止上升，硬度計(jì)自動(dòng)加試驗(yàn)力。（當(dāng)試臺(tái)上升速度過(guò)快，顯示值超過(guò)610時(shí)，蜂鳴器長(zhǎng)響，提示操作錯(cuò)誤，應(yīng)下降試臺(tái)，改換時(shí)間位置再測(cè)試）。（6）自動(dòng)加試驗(yàn)力，保持時(shí)間為5秒，此時(shí)秒數(shù)倒計(jì)時(shí)，從5~0，時(shí)間到電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，自動(dòng)卸除試驗(yàn)力，蜂鳴器聲響，讀取顯示屏的硬度測(cè)試值。注意：加卸試驗(yàn)力時(shí)，嚴(yán)禁轉(zhuǎn)動(dòng)變荷手輪，如用力旋轉(zhuǎn)會(huì)使內(nèi)部齒輪錯(cuò)位，試驗(yàn)力出現(xiàn)混亂。（7）反向旋轉(zhuǎn)旋輪，試臺(tái)下降，更換試樣測(cè)試點(diǎn)，重復(fù)上述操作。（8）在每個(gè)試樣上的測(cè)試點(diǎn)不少于五點(diǎn)（第一點(diǎn)不計(jì)）。（9）光標(biāo)移至“打印”鍵，按OK鍵，打印輸出。 圖34 HRS150數(shù)顯洛氏硬度計(jì) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 45鋼熱處理組織分析 a）退火組織 b）淬火組織c）高溫回火組織圖35 45鋼熱處理顯微組織照片200 退火組織分析如35a圖所示，組織為先共析鐵素體和珠光體。60%左右的珠光體和40%左右的鐵素體，圖中黑色為珠光體，白色為鐵素體[16]。珠光體是奧氏體(奧氏體是碳溶解在γ－Fe中的間隙固溶體)發(fā)生共析轉(zhuǎn)變所形成的鐵素體與滲碳體的共析體。其形態(tài)為鐵素體薄層和滲碳體薄層交替重疊的層狀復(fù)相物，也稱片狀珠光體。用符號(hào)P表示，含碳量為ωc＝％。由于為連續(xù)冷卻，故片狀珠光體的片間距大小不一。珠光體的性能介于鐵素體和滲碳體之間,強(qiáng)韌性較好。其抗拉強(qiáng)度為750～900MPa,180～280HBS,伸長(zhǎng)率為20～25%,沖擊功為24～32J。力學(xué)性能介于鐵素體與滲碳體之間,強(qiáng)度較高,硬度適中,塑性和韌性較好σb=770MPa,180HBS,δ=20%～35%,AKU=24～32J)。鐵素體沿奧氏體晶界呈網(wǎng)絡(luò)狀分布，鐵素體的強(qiáng)度、硬度不高，但具有良好的塑性與韌性。在外力作用下，將引起不均勻的塑性變形，并導(dǎo)致應(yīng)力集中，從而使鋼的強(qiáng)度和塑性都降低。 淬火組織分析如35b圖所示，組織為針狀淬火馬氏體和殘余奧氏體。馬氏體由奧氏體急速冷卻（淬火）形成，這種情況下奧氏體中固溶的碳原子沒(méi)有時(shí)間擴(kuò)散出晶胞。當(dāng)奧氏體到達(dá)馬氏體轉(zhuǎn)變溫度（Ms）時(shí)，馬氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始產(chǎn)生，母相奧氏體組織開(kāi)始不穩(wěn)定。在Ms以下某溫度保持不變時(shí)，少部分的奧氏體組織迅速轉(zhuǎn)變，但不會(huì)繼續(xù)。只有當(dāng)溫度進(jìn)一步降低，更多的奧氏體才轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。最后，溫度到達(dá)馬氏體轉(zhuǎn)變結(jié)束溫度Mf，馬氏體轉(zhuǎn)變結(jié)束。馬氏體還可以在壓力作用下形成，這種方法通常用在硬化陶瓷上（氧化釔、氧化鋯）和特殊的鋼種（高強(qiáng)度、高延展性的鋼）。因此，馬氏體轉(zhuǎn)變可以通過(guò)熱量和壓力兩種方法進(jìn)行。鐵素體全部溶于奧氏體，當(dāng)返回臨界溫度時(shí)，鐵素體沿奧氏體晶界塊狀析出，或在奧氏體內(nèi)成堆析出，同時(shí)由于溫度高，導(dǎo)致奧氏體晶粒的粗大，使得馬氏體組織粗大，降低了45鋼的強(qiáng)度和硬度。 高溫回火組織分析如35c圖所示，組織為均勻細(xì)小的保持馬氏體位向分布的回火索氏體。45鋼淬火后得到過(guò)飽和的固溶體即淬火馬氏體。它的強(qiáng)度及硬度很高（硬度可達(dá)58~60HRC左右），而其韌性及塑性則明顯下降。為了消除淬火時(shí)的內(nèi)應(yīng)力和組織應(yīng)力，淬火的工件應(yīng)及時(shí)進(jìn)行回火處理，析出極細(xì)的滲碳體顆粒，從而使基體分解為索氏體組織，此時(shí)工件的強(qiáng)度和硬度有所下降，而塑性及韌性則顯著提高?；鼗鹚魇象w中的碳化物分散度很大，呈球狀，故其綜合力學(xué)性能良好，以適應(yīng)制造要求強(qiáng)度較高、塑性及韌性也好的機(jī)械零件。 Q235鋼熱處理組織分析圖36 Q235鋼退火處理顯微組織照片200 a）過(guò)共析層組織 b）共析滲碳層組織 c）亞共析過(guò)渡層組織 d）心部組織圖37 Q235鋼滲碳處理緩冷顯微組織照片200 a）表層組織 b）心部組織圖38 Q235鋼淬火處理顯微組織照片200 a）表層組織 b）心部組織圖39 Q235鋼低溫回火處理顯微組織照片200 退火組織分析如圖36所示，Q235退火后的金相組織為鐵素體+珠光體，圖中黑色為珠光體，白色為鐵素體。由于低碳鋼含碳量低，所以組織中珠光體較少。鋼中珠光體含量越多，強(qiáng)度、硬度越高，韌性下降，臨界脆化溫度提高。退火主要是在高溫的作用下使奧氏體轉(zhuǎn)化均勻，冷卻后得到的組織被細(xì)化，硬度降低。 滲碳組織分析（1） 過(guò)共析層如37a圖所示，組織為珠光體+網(wǎng)狀的滲碳體，圖中黑色為珠光體，網(wǎng)狀的為滲碳體。這是滲碳試樣的最表層，其碳濃度最高，在一般正常的滲碳工藝條件下，%～%。因此滲碳試樣在緩慢冷卻到Fe—Fe3C狀態(tài)圖的ES線時(shí)，便首先沿奧氏體晶界析出二次滲碳體，繼續(xù)緩冷到共析溫度，奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變成為珠光體，故過(guò)共析滲碳層在隨爐冷卻后的金相組織為珠光體和少量網(wǎng)狀碳化物（Fe3C）。（2） 共析滲碳層如37b圖所示，組織為珠光體。%，當(dāng)Q235鋼試樣滲碳后隨爐冷卻至共析溫度時(shí)，共析成分奧氏體將全部轉(zhuǎn)變?yōu)槠瑺钪楣怏w。（3） 亞共析過(guò)渡層如37c圖所示，組織為珠光體+鐵素體，圖中黑色為珠光體，白色為鐵素體。碳濃度隨著距離表面距離增加而減小，直至過(guò)渡到心部原始成分為止，故亞共析過(guò)渡區(qū)隨爐冷卻后得到的金相組織為珠光體和鐵素體的混合組織。愈接近心部，鐵素體量愈多而珠光體量愈少。（4） 心部如37d圖所示，原始組織，鐵素體+珠光體，組織中大多數(shù)為鐵素體，珠光體較少。對(duì)于Q235鋼在滲碳隨爐冷卻后的心部組織中，其中鐵素體約占視場(chǎng)面積的75%左右，而珠光體約占25%左右。這種組織既滿足不了滲碳件表面高硬度、高耐磨性的要求，也滿足不了心部強(qiáng)韌性的要求。為了滿足這些要求，滲碳后必須進(jìn)行淬火和回火。 淬火組織分析（1） 表層如38a圖所示，組織為馬氏體+殘留奧氏體。（2） 心部如38b圖所示，組織為為低碳馬氏體。低碳馬氏體形成時(shí)可能存在碳的擴(kuò)散,使條間奧氏體富碳,以及受協(xié)作形變強(qiáng)化的力學(xué)穩(wěn)保持至室溫,形成淬火鋼中馬氏體條間的奧氏體,它對(duì)低碳馬氏體的韌化起重要的作用。低碳馬氏體形成時(shí),碳的擴(kuò)散并非必需過(guò)程；馬氏體與基體間為平直界面,而貝氏體界面卻存在巨型臺(tái)階；低碳馬氏體也并不按貝氏體形式長(zhǎng)大；證明低碳馬氏體形成機(jī)制和貝氏體的不同。低碳馬氏體形成時(shí)所存在碳的擴(kuò)散過(guò)程并不是低碳馬氏體相變的主要過(guò)程，它不屬于擴(kuò)散型相變，仍屬于無(wú)擴(kuò)散位移型的相變。由于加熱溫度高于心部的Ac3溫度，可以細(xì)化晶粒，使心部不出現(xiàn)游離鐵素體，表層不出現(xiàn)網(wǎng)狀滲碳體。 低溫回火組織分析（1） 表層如39a圖所示，組織為回火馬氏體+殘留奧氏體。（2） 心部如39b圖所示，組織為低碳回火馬氏體。滲碳淬火后的零件，要經(jīng)過(guò)回火后才能使用。為了保證滲碳淬火零件表面的高硬度和高耐磨性，通常回火溫度取150～190℃。這種低溫回火可消除部分內(nèi)應(yīng)力，并使殘留奧氏體趨于穩(wěn)定。低溫回火時(shí),由于滲碳體自馬氏體脫溶的形核(長(zhǎng)大)驅(qū)動(dòng)力較大,先由馬氏體析出滲碳體；長(zhǎng)時(shí)間回火時(shí),由于條間奧氏體分解驅(qū)動(dòng)力較大,又受到馬氏體脫溶呈收縮的拉應(yīng)力促使分解；提出回火馬氏體致脆的機(jī)制為馬氏體脫溶和奧氏體分解的互為關(guān)聯(lián)的過(guò)程。 45鋼熱處理硬度分析表31 45鋼不同熱處理后的硬度值 （HRC）熱處理工藝退火淬火高溫回火硬度值硬度變化分析由表31中數(shù)據(jù)可知，因?yàn)?5鋼完全退火后，獲得了片狀珠光體和鐵素體，細(xì)化了晶粒、消除了內(nèi)應(yīng)力、降低了硬度，所以硬度值最低。，因?yàn)?5鋼淬火后，獲得針狀淬火馬氏體和殘余奧氏體組織，提高了鋼的硬度、強(qiáng)度和耐磨性，所以硬度值最高。，因?yàn)?5鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，得到由鐵素體基體和彌散分布于其上的細(xì)粒狀滲碳體組成的回火索氏體組織，使鋼的強(qiáng)度、塑性、韌性配合恰當(dāng)，具有良好的綜合力學(xué)性能，所以硬度值適中。檢驗(yàn)熱處理工藝的合理性，由45鋼齒輪的技術(shù)要求，齒表硬度：30～35HRC。在實(shí)驗(yàn)誤差允許的情況下，45鋼試樣實(shí)驗(yàn)獲得的硬度值符合要求，即所設(shè)計(jì)的熱處理工藝是合理的。 Q235鋼熱處理硬度分析表32 Q235鋼不同熱處理后的硬度值離表面的距離（mm）滲碳后緩冷的硬度值（HV）淬火的硬度值（HV）低溫回火的硬度值（HV）820890850810860830760810780630750720560680640440560540410530510360500490310480470290470460260460450250440420240410390220370340210340290210340290圖310 Q235鋼不同熱處理后硬度曲線圖硬度變化分析由表32中數(shù)據(jù)可知，Q235鋼滲碳后碳原子滲入表面，使其表面硬度提高，心部硬度較軟。然后進(jìn)行淬火處理，硬度進(jìn)一步提高。最后通過(guò)低溫回火，得到一個(gè)適中的硬度值，即獲得表面高硬度、高耐磨性，心部高韌性的良好的綜合力學(xué)性能。由圖39中曲線走勢(shì)可知，Q235鋼熱處理后從表層到心部，硬度值逐漸下降，這是由于滲碳后的Q235鋼由表及里形成了一定的碳濃度梯度。檢驗(yàn)熱處理工藝的合理性Q235鋼試樣經(jīng)過(guò)熱處理后最終的表層硬度為850HV，心部硬度為290HV，由Q235鋼齒輪的技術(shù)要求，齒表硬度：700～860HV，心部硬度：240～295HV。在實(shí)驗(yàn)誤差允許的情況下，Q235鋼試樣實(shí)驗(yàn)獲得的硬度值符合要求，即所設(shè)計(jì)的熱處理工藝是合理的。結(jié)論與展望通過(guò)本課題的研究，解決了機(jī)床齒輪的選材和熱處理工藝設(shè)計(jì)中的所有問(wèn)題。機(jī)床齒輪承擔(dān)著傳遞動(dòng)力、改變運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向的任務(wù),但機(jī)床齒輪工作負(fù)荷不太大,中速運(yùn)轉(zhuǎn)較平穩(wěn),選用45鋼和Q235鋼制造。通過(guò)分析判斷，最終確定45鋼采用退火、調(diào)質(zhì)處理，Q235鋼采用退火、滲碳、一次加熱淬火，低溫回火處理。45鋼經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理可以改善金相組織和材料的可切削性，降低加工后的表面粗糙度， 并可減少淬火過(guò)程中的變形。Q235鋼具有良好的切削性能，滲碳時(shí)工件的變形量小。滲碳后，經(jīng)過(guò)淬火和低溫回火處理，可以使齒輪獲得高的齒面硬度而心部又有足夠韌性和較高的抗彎曲疲勞強(qiáng)度。由于知識(shí)水平和設(shè)備條件的限制，在該設(shè)計(jì)中，也存在著一些不足之處還有待改進(jìn)。因?yàn)?5鋼淬透性差，整體淬火后材料變脆，變形也大， 所以一般采用齒面表面淬火， 硬度可達(dá)52～58HRC，適合于機(jī)床行業(yè)、7級(jí)精度以下的齒輪。Q235鋼滲碳過(guò)程中，由于滲碳溫度高，奧氏體晶粒大，殘余奧氏體也較多且組織粗大，造成耐磨性降低，變形較大。故采用碳氮共滲，共滲溫度較低，晶粒長(zhǎng)大傾向小，預(yù)冷淬火后得到含氮馬氏體、殘余奧氏體及碳氮化合物，晶粒較細(xì)、變形小，并且齒輪共滲后經(jīng)熱處理獲得的含氮馬氏體和少量氮化物耐磨性比滲碳組織更好，同時(shí)心部組織為低碳馬氏體及鐵素體，保證了工件心部具有較高的強(qiáng)度和沖擊韌性[17]。本課題繼續(xù)開(kāi)展工作，除了可以在原有基礎(chǔ)上完善熱處理工藝外，我認(rèn)為更有前景的是研究汽車齒輪的選材和熱處理工藝。隨著人