熱處理工藝與設(shè)備課程設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2024-08-05 11:59本頁面
【正文】 第二章 材料選擇及基本參數(shù) 熱處理零件的選材原則使用性原則是零件在使用中應(yīng)該具有的性能，這是保證零件完成規(guī)定功能的必要條件。服役條件不同，性能要求也不一樣。 零件毛坯主要有鑄件、鍛件、焊接件和型材四種，熟悉材料的加工工藝過程和材料的工藝性能，使所選材料比較容易加工成工件，在選材時必須考慮材料的加工工藝性能。選擇20鋼材料。齒輪主要用于傳遞扭矩和調(diào)節(jié)速度，其工作時的受力情況是：，齒根承受很大的交變彎曲應(yīng)力；，啟動或嚙合不均時，齒根承受一定沖擊載荷；，承受很大的接觸壓應(yīng)力及摩擦力的作用。根據(jù)齒輪的工作條件及失效形式，對齒輪的性能要求如下：；；。20鋼材料的性能及用途 性能：強(qiáng)度比15號鋼稍高，很少淬火，無回火脆性。切削加工性冷拔或正火狀態(tài)較退火狀態(tài)好、一般用于制造受力不大而韌性要求高的。該鋼強(qiáng)度低，韌性、塑性和焊接性均好。用途：常用于制造受力不大，韌度較高的結(jié)構(gòu)件和零件以及制造強(qiáng)度要求不太高的滲碳受磨零件,如焊接容器、螺母、螺釘、凸輪、齒輪等。鑄造制坯預(yù)先熱處理（正火）:正火的目的是獲得適合后序齒輪切削加工的硬度,防止機(jī)加工發(fā)黏和為最終熱處理做組織預(yù)備，以有效減少熱處理變形。從而提高了齒坯精度，確保了后序齒輪的加工質(zhì)量。滾、插齒：加工齒部所用設(shè)備采用普通滾齒機(jī)和插齒機(jī)，調(diào)整維護(hù)方便 。 熱處理：精加工之前的最終熱處理，按照零件所需達(dá)到的性能，最終熱處理工藝為表面滲碳以獲得一定得表面硬度，然后淬火加低溫回火，使零件具備必須的韌度，以及穩(wěn)定合理的心部組織。修整：這是變速器、驅(qū)動橋齒輪裝配前對齒部進(jìn)行磕碰毛刺的檢查清理，以消除它們在裝配后引起噪聲異響。 20鋼材料的CCT及TTT圖從TTT圖可看出，亞共析鋼過冷奧氏體在高溫轉(zhuǎn)變時首先轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體（F），隨著含碳量的減少，C曲線位置往左移，同時Ms、Mf往上移。 因?yàn)?0號鋼屬于低碳鋼，所以預(yù)先熱處理采用正火處理，否則硬度太低，機(jī)加工發(fā)黏。l 預(yù)備熱處理工藝制度的制訂 根據(jù)所加工零件的性能要求以及所選20鋼材料的性質(zhì)，選擇預(yù)先熱處理方式為正火。 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，在溫度低于600～700℃是的加熱速度為30～70℃/h，高于此溫度后控制在80～100℃/h。216。其目的是在于使晶粒細(xì)化和碳化物分布均勻化，去除材料的內(nèi)應(yīng)力，降低材料的硬度，為接下來的加工做準(zhǔn)備。20鋼的相變臨界點(diǎn)Ac1=735℃，Ac3或Acm=854℃，Ar1=682℃，Ar3=835℃。此時自由鐵素體全部轉(zhuǎn)化為奧氏體。 保溫時間工件在爐內(nèi)要進(jìn)行一段時間的保溫，一方面是為了使工件能夠很好地透熱，另一方面使工件內(nèi)部各部分的溫度分布均勻一致，組織狀態(tài)均勻一致。由于合金鋼中碳化物內(nèi)存在大量的合金元素，提高了碳化物的穩(wěn)定性，使得合金碳化物即使在高溫下也很難溶解，所以要進(jìn)行長時間的保溫，通過查閱合金鋼手冊20鋼材料的正火曲線取保溫時間為2h。 冷卻方法由《熱處理工藝規(guī)范與數(shù)據(jù)手冊》選擇20鋼預(yù)先熱處理的冷卻方式為靜止在空氣中冷卻。此為正火后的正常組織。低溫回火又稱“消除應(yīng)力回火”。鋼具有高硬度和高耐磨性，使內(nèi)應(yīng)力和脆性降低。20鋼表面滲碳工藝的制定 滲碳是目前機(jī)械制造工藝中應(yīng)用最廣泛的一種化學(xué)熱處理方法，其工藝特點(diǎn)是將低碳鋼或低碳合金鋼零件在增碳的活性介質(zhì)（滲碳劑）加熱到高溫，使碳原子滲入表面層，繼之以淬火并低溫回火，使零件表層與心部具有不同成分、組織與性能。如圖所示216。 氣體滲碳法由分解、吸收與擴(kuò)散三個基本過組成。選擇液滴式氣體滲碳的原因：生產(chǎn)效率高，操作方便，容易實(shí)現(xiàn)自動化連續(xù)生產(chǎn)，滲層質(zhì)量好，廢氣有污染，但是現(xiàn)在絕大多數(shù)都有了廢氣凈化設(shè)備。在經(jīng)濟(jì)性上，也是比較合適的。216?；蜇愂象w組織，然后配合以不同溫度的回火，以大幅提高鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度以及韌性等，從而滿足各種機(jī)械零件和工具的不同使用要求。216。一般在空氣爐中的加熱比在鹽浴爐中加熱要高10～30℃，采用油、硝鹽淬火介質(zhì)時，淬火加熱溫度比用水淬火時要提高20℃左右。因?yàn)?0鋼的Ac3點(diǎn)溫度是854℃，所以加熱溫度為880～900℃。加熱時間和保溫時間一共由三部分組成：①升溫時間；②透熱時間；③組織轉(zhuǎn)變時間。KW使用時間系數(shù)見下表： 由于本小組所選滲碳淬火設(shè)備為密封箱式爐，為氣氛爐，以及齒輪有效厚度為30mm，所以鋼的加熱時間為： τ=KW= （—）D=（—）30=（—）min。其中為保溫時間系數(shù)，可從工具書查得；k為工件在爐中裝爐形式所相應(yīng)的修正系數(shù)；D為工件的有效厚度。保溫時間系數(shù)見下表單位為（min/mm）： 冷卻 冷卻是淬火的關(guān)鍵工序，它直接影響到鋼淬火后的組織和性能。為此，可根據(jù)C曲線圖（如圖8所示），使淬火工作在過冷奧氏體最不穩(wěn)定的溫度范圍（650～550℃）進(jìn)行快冷（即與C曲線的“鼻尖”相切），而在較低溫度（300～100℃）時冷卻速度則盡可能小些。組織特點(diǎn) 材料及狀態(tài)：20鋼 處理：900℃加熱保溫后水淬 20鋼通過加熱后淬火、回火等處理，可以改善其力學(xué)性能和可加工性，以充分利用它的潛在性能，來制造強(qiáng)度和韌性要求較高的零部件。 由于淬火后金屬硬而脆，產(chǎn)生的表面殘余應(yīng)力會造成冷裂紋，回火可作為在不影響硬度的基礎(chǔ)上，消除冷裂紋的手段之一。所以必須進(jìn)行低溫回火處理。選定20鋼的回火溫度為150—200℃。然后在空氣中冷卻至室溫。低碳鋼回火硬度曲線 結(jié)論：低碳鋼
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