【正文】 備熱處理 對(duì)預(yù)備熱處理的改進(jìn)主要有等溫退火或等溫正火以及先退火后正火等工藝方法。再以不同冷卻速度進(jìn)行退火或正火的預(yù)處理工藝。而通過(guò)等溫正火可以消除帶狀組織、降低硬度，對(duì)齒輪的加工處理及性能都有好的影響。故退火與正火同樣能達(dá)到零件性能要求時(shí)，盡可能選用正火。一般 合金鋼 坯料常采用退火，若用正火，由于冷卻速度較快，使其正火后硬度較高，不利于切削加工 。 滲碳 方法 滲碳的目的是使機(jī)器零件獲得高的表面硬度、耐磨性及高的接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度，滲碳后淬火、回火，心部保持良好韌性的同時(shí)提高工件的表面強(qiáng)度、耐磨性和硬度。 然后采用遇冷淬火加回火的最終熱處理。淬火提高硬度，但是塑性會(huì)降低。一般分為高、中、低溫回火。通常，淬火 +高溫回火稱之為調(diào)質(zhì)處理，應(yīng)用廣泛。然后配合以不同溫度的回火，以提高工件的硬度、強(qiáng)韌性、彈性、耐蝕性和耐磨性等，獲得所需的力學(xué)性能。 20CrMnTi 鋼回火時(shí)可以使馬氏體分解，轉(zhuǎn)變成回火馬氏體，淬火內(nèi)應(yīng)力得到部分消除，淬火時(shí)產(chǎn)生的 微裂紋也大部分得到愈合。并且可以穩(wěn)定組織，使工件在使用過(guò)程中不發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，降低或消除淬火內(nèi) 應(yīng)力，以減少工件的變形并防止開(kāi)裂，從而保證工件的形狀、尺寸不變 ，因此采用低溫回火。為防止變形開(kāi)裂，應(yīng)該適當(dāng)控制加熱速度。 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 6 頁(yè) 共 23 頁(yè) 加熱溫度 20CrMnTi 鋼 Ac3 約為 825℃ ，通常的正火加熱溫度為 Ac3+(30～ 50) ℃ .在實(shí)際生產(chǎn)中，正火加熱溫度常常略高于上述溫度。 保溫時(shí)間 選定的依據(jù)：加熱時(shí)間可按下列公式進(jìn)行計(jì)算： T = a K D 。冷卻過(guò)慢，會(huì)出現(xiàn)大塊鐵素體，造成工件過(guò)軟。這里采用空冷。正火的珠光體是在較大過(guò)冷度下得到的，因而對(duì)亞共析鋼來(lái)說(shuō)，析出的先共析鐵素體較少，珠光體數(shù)量較多，珠光體的片層間距較小。 正火工藝曲線 圖 2正火工藝曲線 溫度℃ 930℃ 60min 時(shí)間 min 空冷 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 8 頁(yè) 共 23 頁(yè) 滲碳工藝的制定 加熱速度 加熱速度主要與鋼的成分、工件的尺寸和形狀等因素有關(guān)。碳鋼和低合金鋼的中、小件的加熱速度一般控制在 100～200℃ /h；中、高合金鋼形狀復(fù)雜的或截面大的工件一般應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱或采用低溫入爐進(jìn)行隨爐升溫的加熱方式，溫度低于 600～ 700℃ 時(shí)加熱速度為 30～ 70℃ /h，高于此溫度后控制在 80～ 100℃ /h。 滲碳溫度 由式 D = ??（ ?16575/T） 可知，隨著滲碳溫度升高，碳在鋼中的擴(kuò)散系數(shù)呈指數(shù)上升，滲碳速度加快；但滲碳溫度過(guò)高會(huì)造成晶粒長(zhǎng)大，工件畸變?cè)龃?，設(shè)備壽命降低等負(fù)面影響。選擇氣體滲碳，加熱 940℃ . 滲碳時(shí)間 滲碳深度 d 可按下式近似計(jì)算： d = kt ?D/√??? ??/?? 式中 d——滲碳深度 k——滲碳速度因子 t——滲碳時(shí)間 D——擴(kuò)散系數(shù) β——碳傳遞系數(shù) 經(jīng)驗(yàn)計(jì)算按 ~。 滲碳方法 甲醇 煤油滴注式滲碳法（甲醇為稀釋劑，煤油為滲碳劑）。 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 9 頁(yè) 共 23 頁(yè) 表 5 常用有機(jī)液體的滲碳特性 名稱 分子式 碳當(dāng)量 /g 碳氧比 滲碳反應(yīng)式 用途 甲醇 CH3OH 1 CH3OH→CO+2H 2 稀釋劑 乙醇 C2H5OH 46 2 C2H5OH→[C]+CO+3H 2 滲碳劑 異丙醇 C3H7OH 30 3 C3H7OH→2[C]+CO+4H 2 強(qiáng)滲碳劑 乙醚 C2H5OC2H5 4 C2H5OC2H5→3[C]+CO+5H 2 強(qiáng)滲碳劑 丙醚 CH3COCH3 29 3 CH3COCH3→2[C]+CO+3H 2 強(qiáng)滲碳劑 乙酸乙酯 CH3COOC2H3 44 2 CH3COOC2H3→3[C]+CO+5H 2 滲碳劑 煤油 航空煤油，燈用煤油 主要成分 : C9C14和C11C17 850℃ 以下裂解不充分，含有大量烯烴（乙烯，丙烯），容易產(chǎn)生炭黑和結(jié)焦。 ‘ 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 10 頁(yè) 共 23 頁(yè) 圖 3 煤油 甲醇滴注式滲碳工藝曲線 冷卻方式 與 滲碳后的組織 隨爐降溫或?qū)⒐ぜ浦恋葴夭壑蓄A(yù)冷，然后直接淬火。 ⑵ .同一爐滲碳的工件， 其 材質(zhì)、技術(shù)要求、滲后熱處理方式應(yīng)相同。 ⑷ .爐蓋應(yīng)蓋緊，減少漏氣，爐內(nèi)保持正壓，廢氣應(yīng)點(diǎn)燃。 ⑹ .嚴(yán)禁在 750℃ 以下向爐內(nèi)滴注任何有機(jī)溶液。 淬火 淬火溫度 淬火溫度： 760～ 780℃ 依據(jù)： 20CrMnTi 為低碳鋼，加熱溫度 T=Ac1+30～ 50℃ .故為 770℃ 。 τ1+τ2由設(shè)備功率、加熱介質(zhì)以及工件尺寸、裝爐數(shù)量等決定， τ3則與鋼材的成分、組織以及熱處理技術(shù)要求等有關(guān)。由于工件是滲碳后直接淬火，該公式計(jì)算的保溫時(shí)間依然適用。 組織為， 表面：高碳馬氏體 +碳化物 +殘余奧氏體 心部：低碳馬氏體 +殘余奧氏體 淬火工藝曲線 圖 4 淬火工藝曲線 回火 回火目的 低碳鋼回火時(shí)可以使馬氏體分解，轉(zhuǎn)變成回火馬氏體，淬火內(nèi)應(yīng)力得到部分消920940℃ 滲碳 直接淬火 30min 淬火溫度 850870℃ 溫度/℃ 時(shí)間 /min 空冷 保溫 56h 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 12 頁(yè) 共 23 頁(yè) 除，淬火時(shí)產(chǎn)生的微裂紋也大部分得到愈合。并且可以穩(wěn)定組織，使工件在使用過(guò)程中不發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，降低或消除淬火內(nèi)應(yīng)力，以減少工件的變形并防止開(kāi)裂，從而保證工件的形狀、尺寸不變。10℃ . 由于 20CrMnTi 鋼主軸要求表面具有很高的硬度、耐磨性，同時(shí)要求心部具有較好的塑性和韌性。 T 取160177。 加熱方式 采取 快速 加熱方式，可以減少工件加熱時(shí)間，回火后硬度下降較低，即加熱到160℃ 后將工件放入電阻爐。 組織為， 表面：回火馬氏體 +碳化物 +殘余奧氏體。 回火工藝曲線 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 13 頁(yè) 共 23 頁(yè) 圖 5 回火工藝曲線 7 熱處理設(shè)備選擇 熱處理設(shè)備選型的原則 1) 少品種大批量生產(chǎn)的熱處理設(shè)備的選型：對(duì)于少品種大批量熱處理件的生產(chǎn)，應(yīng)依據(jù)工藝要求，優(yōu)先考慮組建各類全自動(dòng)熱