【正文】 專業(yè)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識能力方面得到訓練，學會獨立分析問題和解決問題的方法，提高工程意識和工程設(shè)計能力。如何實現(xiàn)工件設(shè)計時提出的幾何形狀和加工精度，滿足設(shè)計時所要求的多種性能指標，熱處理工藝制定的合理與否，有著至關(guān)重要的作用。 (1)受橫向力并傳遞扭矩，承受交變彎曲應(yīng)力和扭應(yīng)力，常常發(fā)生疲勞斷裂。 (3)軸頸和花鍵等部位發(fā)生相對運動，承受較大的摩擦，軸頸表面產(chǎn)生過量的磨損。因此主軸的性能要求是高硬度，足夠的韌性及疲勞強度，強度和形狀畸變要求。純鐵在加熱與冷卻過程中，僅發(fā)生晶格的變化（同素異形轉(zhuǎn)變）。但是隨著含碳量的增加，熱處理將發(fā)生顯著地作用。 B. 鉻（ Cr）的影響 鉻為碳化物形成元素。因而，使鋼在熱處理時 ，退火、正火、淬火的加熱溫度有 所提高。但它 降低了鋼的馬氏體點，因而增加了鋼殘余奧氏體量。提高了鋼的硬度和強度，增加了鋼在高溫回火時強度降低的抗力。 D. 硅（ Si）的影響 Si 能升高 Ac1 和 Ac3 點，從而使熱處理時的退火、正火、淬火的加熱溫度增高。 E. 錳（ Mn）的影響 Mn 為碳化物形成元素。增加奧氏體的穩(wěn)定性，降低鋼的臨界冷卻速度，同時增加鋼的淬透性，但它使殘余奧氏體量增加。使鋼的回火脆性與晶粒長大的作用增大。使鋼產(chǎn)生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時造成裂紋。所以通常要求硫含量小于 %，優(yōu)質(zhì)鋼要求小于 %。 G. 銅 (Cu)和 鎳 (Ni)的影響 銅在合金鋼中，使鋼的 Ac3 下降。增加了奧氏體的穩(wěn)定性，降低了鋼的臨界冷卻速度，對鋼的淬透性略有增加；但它降低了鋼的馬氏體點，增加了鋼的殘余奧氏體量。 （ 1） 20CrMnMo 熱處理基本參數(shù) 8 表 31 臨界溫度 Ac1 Ac3 Ar1 Ar3 Ms 溫度 /℃ 710 830 620 740 ：淬透性隨淬火溫度的提高而增加，因為溫度升高，奧氏體晶粒尺寸增大，淬透性提高。 ： 淬硬性表示鋼淬火時的硬化能力。 ：淬火后變形分兩種：翹曲變形和體積變形，翹曲變形主要是加熱時工件在爐內(nèi)放置不當或搓 火前后沒有定型處理貨冷卻不均勻做造成的，另一方面淬火前后組織不一樣引起體積變形，淬火前一般為珠光體組織，淬火后為馬氏體組織，由于兩種組織的比容不同，淬火前后講引起體積變化，從而產(chǎn)生變形，但這種變形只按比例使工件脹縮而不改變形狀。從鋼的分類來看 , 20CrMnMo 鋼屬于 高級滲碳結(jié)構(gòu) 鋼 , 可加工和熱加工性能良好， 強度 ,塑性 和韌性 都較高，過熱傾向小，無回火脆性，既可作為滲碳鋼使用，也可作為調(diào)質(zhì)鋼使用，滲碳加淬火后具有較高的抗彎強度和耐磨性，但是磨削時容易產(chǎn)生裂紋，淬火及低溫回火具有良好的綜合力學性能和低溫沖擊韌性。鋼中合金元素為 Cr％、 Mn％、 Mo％。 Mo 元素 提高鋼的淬透性，熱強性 。 9 表 32 20CrMnMo 的臨界溫度及常規(guī)熱處理工藝參數(shù) 牌 號 臨界溫度 /℃ 退火 正 火 Ac1 Ac3 Ms 溫度 /℃ 冷卻 /℃ 硬度 HBW 溫度 /℃ 冷卻 /℃ 硬度 HBW Ar1 Ar3 Mf 20CrMnMo 710 830 850~ 870 爐冷 ≤217 880~ 930 空冷 190~ 228 620 740 續(xù)表 2 淬 火 回 火 溫度 /℃ 淬火介質(zhì) 硬度 HRC 不同溫度回火后的硬度值 HRC 150℃ 200℃ 300℃ 400℃ 500℃ 550℃ 600℃ 650℃ 350 油 ＞ 46 45 44 43 35 圖 33 20CrMnMo 鋼淬透性曲線 10 表 34 熱處理工藝規(guī)范 工藝名稱 退火 正 火 高溫回火 淬火 回火 加熱溫度(℃ ) 850~870 870~900 680~700 850~860 按需要定 冷卻方式 爐冷 空冷 空冷 油冷 水，空冷 硬度 ＜ 18HRC ＜ 23HRC 41~46HRC 見表 32 圖 35 滲碳后力學性能 表 36 滲碳熱處理工藝規(guī)范 滲碳 滲 碳 ／ ℃ 淬火溫度／ ℃ 淬火冷卻 ／ ℃ 回火溫度 ／ ℃ 回火冷卻 920~940 爐內(nèi)降溫至830~850 油冷 180~200 空冷 11 圖 37 鋼 的等溫轉(zhuǎn)變圖和連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變圖 熱處理工藝方案及工藝參數(shù)的論述 零 件的加工工藝路線及其簡單論證 論證：首先正火可以細化晶粒，使組織均勻化，消除切削加工后的組織硬化現(xiàn)象和去除內(nèi)應(yīng)力，提高低碳鋼零件的硬度，提高切削性能。 滲碳處理一般用于表面耐磨、芯部耐沖擊的重載零件，其耐磨性比調(diào)質(zhì)＋表面淬火高。 查閱《熱處理工藝規(guī)范數(shù)據(jù)手冊》可以找出 20CrMnMo 鋼的鍛造工 藝的加熱溫度、始鍛溫度冷卻方式，如下表所示： 下料 回火 噴丸 校直 精加 淬火 檢驗 滲碳 機加工 正火 鍛造 成品 12 表 38 20CrMnMo 鋼的鍛造工藝圖表 項目 Ac 1(Ar1) Ac 3(Ar3) 加熱溫度 /℃ 始鍛溫度 終鍛溫度 鋼坯 710℃ (620℃ ) 830℃ (740℃ ) 920~940℃ 1200℃ 850℃ 、工藝參數(shù)及其論證 20CrMnMo 正火 870177。 10℃ 6h 坑 冷 重新加熱 淬火 840177。 10℃ 空冷 論證： 20CrMnMo 鋼經(jīng)熱加工后，必須經(jīng)過預(yù)備熱處理來降低硬度，消除熱加工時造成的組織缺陷，細化晶粒，改善組織，為最終熱處理做好準備。接著進行滲碳淬火，得到高強度，高硬度，高抗彎強度和耐磨性，滿足加工中心主軸的使用要求。滲碳目的是提高工件表面碳濃度 ,以便淬火后達到提高表面硬度和耐磨性的目的 。 最終熱處理工藝方案，工藝參數(shù)及論證 3. 4. 正火 1) 正火可以細化晶粒，使組織均勻化。 3) 消除共析鋼中的網(wǎng)狀硬化物，為熱處理做好組織準備。10 ℃。為使合金中難溶的 13 特殊碳化物溶入奧氏體中，使奧氏體合金化程度增高， 正火的加熱溫度為 Ac3以上 30～ 50℃ ， 20CrMnMo 的含碳量為 %， Ac3 為 830 攝氏度，所以將鋼件的加熱溫度確定為 870 攝氏度。原因是加熱速度快，節(jié)約時間，便于批量生產(chǎn) 4． 加熱介質(zhì) 加熱介質(zhì)為空氣 5． 保溫時間 保溫時間 =保溫時間系數(shù) 有效尺寸，保溫時間用 τ 表示 . 合金鋼 保溫時間系數(shù) α （ mm/min） 保溫時間 =保溫時間系數(shù)裝爐修正系數(shù)工件厚度。一般用經(jīng)驗公式來 計算保溫時間：保溫時間 =保溫時間系數(shù)裝爐系數(shù)工件的有效厚度。 工件的有效厚度為 D=(6036)／ 2=12mm。 870177。 8 冷卻介質(zhì) 冷卻介質(zhì)：空氣。 20CrMnMo 的滲碳工藝 1． 滲碳的目的 滲碳是將鋼件置于足夠的碳勢的介質(zhì)中加熱到奧氏體狀態(tài)并保 溫，使其形 成一個富碳層的熱處理工藝。采用甲醇 煤油滴注式氣體滲碳。可使爐氣成分和碳勢保持在一定范圍內(nèi)。 2 滲碳溫度 目前在生產(chǎn)上廣泛使用的溫度是 920℃ ~940℃ 。 溫度越高滲速越快，但是溫度過高會引起奧氏體晶粒長大，降