畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）四個典型工件的熱處理工藝規(guī)程

1、專業(yè)綜合能力訓(xùn)練（論文）任務(wù)書學(xué)生姓名：xxx專業(yè)班級：金屬材料與熱處理技術(shù)01班 所屬系部：機(jī)械裝備系題 目：四個典型工件的熱處理工藝規(guī)程任務(wù)內(nèi)容：1、編制圓弧齒帶柄蝸輪滾刀熱處理工藝規(guī)程；2、編制齒輪滲碳熱處理工藝規(guī)程；3、編制彈簧夾料夾頭熱處理工藝規(guī)程；4、編制傳動軸熱處理工藝規(guī)程。技術(shù)參數(shù)和論文撰寫要求：零件的工作條件、失效形式分析；材料的選擇和熱處理方案確定；鋼材的入廠檢驗(yàn)；零件的加工路線制定，工藝參數(shù)制定，設(shè)備選擇，工裝卡具設(shè)計(jì)，輔助工序設(shè)計(jì)；熱處理缺陷分析；熱處理工藝卡片。時間安排：2011年8月29日至2011年11月4日（第一周至第十一周），11月7日至11月11日（第十二周

2、）答辯。參考資料：1、滕志斌.新編金屬材料手冊.金盾出版社；2、董世栓.熱處理工實(shí)際操作手冊.遼寧科學(xué)技術(shù)出版社；3、樊東黎.熱處理技術(shù)數(shù)據(jù)手冊.機(jī)械工業(yè)出版社；4、機(jī)械電子工業(yè)部第一設(shè)計(jì)研究院.董亞偉.熱處理設(shè)備選用手冊.機(jī)械工業(yè)出版社；5、徐天祥.熱處理工實(shí)用操作手冊.江蘇科學(xué)技術(shù)出版社；6、王廣生.金屬熱處理缺陷分析及案例.機(jī)械工業(yè)出版社等。指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日專業(yè)綜合能力訓(xùn)練（論文）評審表學(xué)生姓名：xxx專業(yè)班級：金屬材料與熱處理技術(shù)01班 所屬系部：機(jī)械裝備系題 目：四個典型工件的熱處理工藝規(guī)程內(nèi)容摘要：圓弧齒帶柄蝸輪滾刀、齒輪滲碳、彈簧夾料夾頭、傳動軸熱處理工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，內(nèi)容

3、：零件的工作條件、失效形式分析；材料的選擇和熱處理方案確定；零件的加工路線；工藝參數(shù)確定和熱處理工藝確定；檢驗(yàn)；缺陷分析；編制熱處理工藝卡。指導(dǎo)教師評語：初評成績： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日評審小組意見： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 終評成績：前 言根據(jù)xx學(xué)院和機(jī)械裝備系的對畢業(yè)生綜合能力考核要求，每年畢業(yè)生都要進(jìn)行為期九個星期的畢業(yè)設(shè)計(jì)和答辯。因此，我機(jī)械裝備系材料成型教研室金屬材料與熱處理技術(shù)專業(yè) 在專業(yè)課老師的指導(dǎo)下，完成相應(yīng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。以小組形式，個人為單位進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我院大三畢業(yè)生畢業(yè)前必做課程。為了系統(tǒng)的總結(jié)大一、大二兩年所學(xué)的專業(yè)課知識，并且把理論知識進(jìn)行穩(wěn)固

4、和總結(jié)進(jìn)而運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中，把理論和實(shí)際結(jié)合起來。鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)等綜合能力，為學(xué)生的實(shí)際就業(yè)做好準(zhǔn)備，使畢業(yè)學(xué)生能更好地理解和適應(yīng)實(shí)際的工廠生產(chǎn)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)由機(jī)械裝備系材料成型教研室布置任務(wù)并發(fā)任務(wù)書，教研室老師指導(dǎo)學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)有任務(wù)書、任務(wù)指導(dǎo)書、畢業(yè)論文和相關(guān)參考資料組成。畢業(yè)設(shè)計(jì)題目結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，其課題選為典型的工件和典型材料，內(nèi)容詳細(xì)具體，結(jié)合實(shí)際。是一次很好的把理論知識與實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合的課題設(shè)計(jì)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)由xx學(xué)院機(jī)械裝備系金屬材料與熱處理技術(shù)專業(yè)學(xué)生xxx編著，由xx學(xué)院機(jī)械裝備系材料成型教研室xxx教授指導(dǎo)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)過程中借鑒了許多文獻(xiàn)和資料，并受到很多老師

5、和同學(xué)的幫助，在此向這些老師和同學(xué)們表示感謝！由于編者水平有限，加之時間倉促，畢業(yè)設(shè)計(jì)中難免有錯誤和不足之處，懇請廣大學(xué)者和同學(xué)對本畢業(yè)設(shè)計(jì)中的不足給予指正。 編 者目 錄前言第1章 圓弧齒帶柄蝸輪滾刀熱處理工藝規(guī)程41.1圓弧蝸輪滾刀的結(jié)構(gòu)圖41.2蝸輪滾刀的工作條件和性能要求41.3主要失效形式41.4對蝸輪滾刀的熱處理技術(shù)要求51.5、確定工件材料及最終熱處理方式51.5.1切削部分51.5.2柄部61.6 蝸輪滾刀的熱處理工藝制定61.6.1加工過程61.6.2制定熱處理主要工序的工藝規(guī)程71.7熱處理缺陷及防止措施101.8 熱熱處理過程中的質(zhì)量檢驗(yàn)111.8.1 高速鋼111.8.

6、2 柄部12圓弧齒帶柄蝸輪滾刀熱處理工藝卡第2章 齒輪滲碳熱處理工藝規(guī)程152.1齒輪工件結(jié)構(gòu)圖152.2齒輪工件的工作條件和性能要求152.3主要失效形式152.3.1齒面磨損152.3.2齒面剝落162.3.3疲勞斷裂162.3.4過載斷裂162.4對齒輪工件的熱處理性能要求162.5確定工件材料及最終熱處理方式162.6 齒輪工件的熱處理工藝制定172.6.1加工過程172.6.2制定熱處理主要工序的工藝規(guī)程172.7質(zhì)量檢驗(yàn)212.7.1滲碳層深度測定212.7.2金相組織檢驗(yàn)212.7.3表面及心部硬度檢驗(yàn)212.7.4滲碳層表面碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的檢查212.8分析齒輪熱處理中的缺陷22

7、2.9齒輪滲碳常見缺陷及防治措施22齒輪滲碳熱處理工藝卡第3章 編制彈簧夾具夾頭熱處理工藝規(guī)程243.1結(jié)構(gòu)圖243.2工作條件和性能要求243.4熱處理技術(shù)要求253.5確定工件材料及最終熱處理方式253.6夾頭熱處理的工藝制定263.6.1全廠加工路線263.6.2制定熱處理主要工序的工藝規(guī)程263.6.3熱處理工藝規(guī)范制定（參見合金鋼即熱處理工藝表9-3）263.7 夾頭熱處理過程常見缺陷283.7.1球化退火缺陷283.7.2鹽浴淬火缺陷283.7.3回火缺陷283.8熱處理過程中的質(zhì)量檢驗(yàn)283.9熱處理工藝參數(shù)的最后確定及設(shè)備夾具選擇29彈簧夾料夾頭熱處理工藝卡第4章 編制傳動軸熱

8、處理工藝規(guī)程324.1結(jié)構(gòu)圖324.2工件工作條件和性能要求324.3主要失效形式324.4對傳動軸的熱處理性能要求334.5確定工件材料及最終熱處理方式334.6熱處理工藝制定344.6.1加工過程344.6.2制定熱處理主要工序的工藝規(guī)程344.7熱處理缺陷 及防止措施36傳動軸熱處理工藝卡備注參考資料第1章 圓弧齒帶柄蝸輪滾刀熱處理工藝規(guī)程圖1-1 圓弧渦輪滾刀的結(jié)構(gòu)圖1.1圓弧蝸輪滾刀的結(jié)構(gòu)圖1.2蝸輪滾刀的工作條件和性能要求圓弧齒帶柄蝸輪滾刀在切削過程中刃口受到一定的切削壓力。刃部與工件之間產(chǎn)生很大的摩擦力，工作一段時間后，刃口就會變鈍。同時，由于摩擦作用將產(chǎn)生的大量的熱量，引起刃口

9、部分溫度升高。再加上刃部被金屬包圍，散熱難，升溫快，磨損大，零件的硬度越高，切削用量越大，切削速度越快，則單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量越高，刀具的溫度也就越高，有時可達(dá)（500600）。刃口部溫度的高低是影響刀具性能和使用壽命的重要因素。所以蝸輪滾刀主要承受高的壓應(yīng)力、軸向力、扭轉(zhuǎn)力和彎曲力以及很大的摩擦力和較小的沖擊力。為了切削加工，要求刃部要有較高的硬度、耐磨性及熱硬性，刃部硬度在（6366）hrc，熱硬性在600時硬度在（61.562）hrc；柄部回火后硬度在（3845）hrc。1.3主要失效形式由于摩擦力的作用使刃口變鈍；它在切削金屬時受較大的軸向力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和彎曲應(yīng)力，從而使蝸輪滾刀產(chǎn)生折斷

10、、崩刃等失效。故要求蝸輪滾刀有以下性能：高的硬度60hrc，刀具使用中不能變形。高的耐磨性，保證工件加工精度。高的熱硬性600的溫度下使用。高的硬度和適當(dāng)?shù)捻g性，使用中不發(fā)生折斷和崩刀現(xiàn)象。1.4對蝸輪滾刀的熱處理技術(shù)要求（1）切削部分含碳量大于0.7%。（2）切削部退火后硬度（207255）hb、回火后（6366）hrc，柄部回火后（3845）hrc（3）切削部熱硬性600度時（61.562）hrc。1.5確定工件材料及最終熱處理方式1.5.1切削部分工具鋼按化學(xué)成分可分為碳素工具鋼、合金工具鋼和高速鋼三大類。與高速鋼相比較，碳素工具鋼價格較低，但熱硬性較差，工作溫度不大于250，淬透性低；

11、而合金鋼雖然比碳素鋼熱硬性好些，可工作溫度也只能再300以下。由于本工件是在大負(fù)荷高速切削和大進(jìn)刀量的快速切削。這就要求刀具材料必須有高的熱硬性及耐磨性，碳素工具鋼及合金工具鋼不能適應(yīng)這些要求。生產(chǎn)實(shí)踐證明，高速工具鋼的切削速度比碳素鋼和低合金鋼高13倍，而耐用性增加714倍。高速工具鋼中以鎢系高速鋼產(chǎn)量最多，故選用w18cr4v為切削部分用鋼。表1-1 w18cr4v的成分（%）ccrwmov0.700.803.804.4017.5119.000.301.001.40表1-2 w18cr4v經(jīng)（12001300）淬火、回火后的硬度、熱硬性退火（hb）回火（hrc）硬度2072556366熱硬

12、性61.562從1-2表中可以看出w18cr4v滿足切削部分的性能要求。表1-3 w18cr4v的臨界點(diǎn)溫度（）ac1ac3ar1ms8201330760（200）注：（200）為工具鋼在正常淬火加熱溫度奧氏體后得到的近似值。技術(shù)要求，采用高溫淬火后（550560）多次回火。經(jīng)機(jī)械加工成型后，刀具所需要的硬度、強(qiáng)度、熱硬性、耐磨性等使用性能均要經(jīng)過淬火和回火獲得，淬火是熱處理的關(guān)鍵。但是回火是淬火后不可缺少的重要工序，因?yàn)榇慊鸷蟮慕M織處于不穩(wěn)定狀態(tài)，內(nèi)應(yīng)力大，硬而脆。如果道具不經(jīng)回火使用會發(fā)生崩刀、折斷等現(xiàn)象，為了消除淬火應(yīng)力，穩(wěn)定組織，減少殘余奧氏體，達(dá)到所需要的使用性能，所以均要進(jìn)行（55

13、0560）的多次回火。在考慮其工藝性和經(jīng)濟(jì)性的同時選擇合適的刀具鋼和正常的熱處理工藝。1.5.2柄部柄部常用鋼為45或40cr。與40cr相比較，45碳素鋼的性能較差，只能滿足一般性能，但價格低廉，加工和焊接性較好，由于柄部受載荷不大，故選用45碳素鋼。表1-4 45的成分（%）csimnspcrni0.420.490.170.370.50.80.0450.00400.250.25表1-5 45的臨界點(diǎn)（）ac1ac3ar3ar1ms724780751682（350）注：（350）數(shù)據(jù)根據(jù)等溫轉(zhuǎn)變圖得出的近似值為了節(jié)約高速鋼，非切削部分使用結(jié)構(gòu)鋼，根據(jù)技術(shù)要求，采用調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)的目的是得到柄部所

14、需性能。選擇合適的結(jié)構(gòu)鋼，在正常處理后，可達(dá)到（3845）hrc的要求。 1.6 蝸輪滾刀的熱處理工藝制定1.6.1加工過程鍛造（高速鋼）退火毛坯對焊退火機(jī)械加工成型刃部淬火、回火檢查（硬度、金相）柄部調(diào)質(zhì)處理檢查（硬度）校直噴砂防銹最后檢驗(yàn)（外觀、硬度及撓度）研磨后檢查入庫。（1）鍛造：高速鋼屬于亞共晶鋼，高速鋼鑄態(tài)組織和化學(xué)成分是極不均勻的，且有骨骼狀的萊氏體，應(yīng)先經(jīng)過鍛造，打碎骨骼狀共晶碳化物，改善碳化物不均性。同時在鍛造過程中，利用擴(kuò)散作用是鋼的化學(xué)成分趨于均勻。（2）退火：高速鋼的退火是消除鍛造應(yīng)力，降低硬度，為下一步切削加工做準(zhǔn)備。（3）對焊：連接刀具切削部分和柄部的最好方法是對焊

15、。對焊是在對焊機(jī)上把兩個毛坯的端部加熱溶化然后焊接在一起。高速鋼坯料對焊后進(jìn)行退火，這是因?yàn)楣ぜ?jīng)過焊接以后焊縫中存在很大的組織應(yīng)力及熱應(yīng)力，而且焊縫及熱影響區(qū)的金相組織又與其余部分不一致，這樣將導(dǎo)致焊接后的機(jī)械加工發(fā)生困難，同時也使淬火后易產(chǎn)生撓曲及開裂等缺陷。為了防止這些缺陷的產(chǎn)生，在焊接后應(yīng)當(dāng)進(jìn)行退火。1.6.2制定熱處理主要工序的工藝規(guī)程（1）刃部（w18cr4v）高速鋼：退火，等溫球化退火表1-6退火，等溫球化退火的選擇退火工藝加熱溫度/保溫時間/h冷卻方式普通球化退火8608804以1020/h速度爐冷到550左右出爐空冷等溫球化退火8608804在740750等溫46h后空冷到5

16、50左右出爐冷卻如表1-6相比較采用等溫退火較好，退火是組織為奧氏體加碳化物，退火緩冷后得到的組織為細(xì)珠光體加粒狀碳化物。硬度：（207255）hb。選用的設(shè)備為rx2-25-13電阻爐，間隔平放，出爐時用鐵鉤?？販貎x表采用ewy-103a園圖電子電位差計(jì)。淬火淬火通常包括預(yù)熱、加熱和冷卻三步工序。淬火目的是增強(qiáng)工件的硬度及耐磨性。淬火預(yù)熱，由于高速鋼含有較多的合金元素，導(dǎo)熱性差，而且高速鋼的淬火加熱溫度高，如果刀具直接加熱至高溫時，內(nèi)外溫差大，造成很大的熱應(yīng)力，使刀具在加熱過程中產(chǎn)生變形。此外預(yù)熱還可以防止和減少刀具在高溫下的氧化和脫碳。根據(jù)任務(wù)書要求，切削部分回火后（6366）hrc，柄部

17、回火（3845）hrc高速鋼的淬火溫度高，可能產(chǎn)生的熱處理缺陷很多，要細(xì)心謹(jǐn)慎操作！淬火預(yù)熱是指高速鋼在加熱前，常采用二次或三次預(yù)熱來減小加熱變形和氧化脫碳。第一次預(yù)熱常用空氣爐，預(yù)熱溫度為（500550），12min/mm，t1預(yù)=36x1.67=60min。第二次和第三次預(yù)熱溫度在（800850）的鹽浴爐中24s/mm進(jìn)行。工作前校正爐子以防止鹽浴的氧化脫碳。須選用的設(shè)備為rx2-25-13型號的電阻爐，其最高溫度為1350、外形尺寸為1500x1450x1850mm、爐內(nèi)尺寸為600x250x300mm、裝爐量為120kg，使用時須間隔平放，出爐時用鐵鉤?？販貎x表采用ewy-103a園圖

18、電子電位差計(jì)。淬火加熱溫度的確定：淬火加熱溫度應(yīng)能最大限度地使合金元素溶于奧氏體中，同時又不使奧氏體晶粒過分長大，使其能夠獲得既有較高的硬度、熱硬性，又有較好的塑性和韌性。因此w18cr4v加熱溫度（12501300）。因蝸輪滾刀是以高硬度和高熱硬性為主，因此w18cr4v加熱溫度取上限1280。淬火介質(zhì)為油。淬火加熱時間確定：既能使合金碳化物充分溶解，又不使晶粒過分長大，鹽爐加熱時間系數(shù)為（815）s/mm。由于蝸輪滾刀尺寸較大，因此加熱時間取下限，即：t=8x36x1.4=7min。須選用的設(shè)備為100kw埋入式電極鹽浴爐（外形尺寸1122x1064x854mm、爐膛尺寸350x300x5

19、92mm、裝爐量6個）控溫儀表選用drz-100型控溫儀表。淬火冷卻方式：高速鋼刃具的淬火性好，可采用油空雙液淬火或鹽浴分級等溫淬火。由于蝸輪滾刀形狀復(fù)雜，為了減少變形和開裂，提高刀具的強(qiáng)度、韌性和切削性能采用的分級等溫淬火。第一次分級冷卻溫度（60020），停留時間為t=8x36x1.4即t=7min。第二次分級冷卻溫度（37525），停留時間為t=8x36x1.4即t=7min。鹽浴為：20%nacl+50%bacl2+30%kcl。再投入（26020）硝鹽保持3小時空冷。須選用的設(shè)備為50kw低溫鹽浴爐（外形尺寸1122x1064x854mm、爐膛尺寸350x300x592mm、裝爐量6

20、個），控溫儀表選用drz-100型控溫儀表。高速鋼的淬火后的組織為：馬氏體和殘余奧氏體加合金碳化物。清洗清洗的主要目的清除刀具上面的鹽分，避免殘鹽對刀具的腐蝕麻點(diǎn)。須選用的設(shè)備為熱水槽。數(shù)量6個，水溫100。回火為了消除淬火應(yīng)力，穩(wěn)定組織，減少殘余奧氏體，達(dá)到所需要的使用性能，高速鋼均要進(jìn)行560保溫1小時的三次回火?；鼗饻囟鹊拇_定一般以獲得最高的二次硬度，促進(jìn)殘余奧氏體充分轉(zhuǎn)變和消除內(nèi)應(yīng)力為原則。回火溫度（540570），保溫時間1.52小時，34次回火。（經(jīng)等溫淬火的需4次回火），選560三次回火，回火硬度63hrc以上。（第一次回火前經(jīng)400，30分鐘的預(yù)熱，目的是防開裂。每次回火后，都

21、要在空氣中冷至室溫，再進(jìn)行下一次回火，否則殘余奧氏體消除不徹底，影響加工質(zhì)量）回火時間為硝鹽爐11.5小時。高速鋼回火后的組織:回火馬氏體和小顆粒狀碳化物。須選用的設(shè)備為rjj-36-6低溫井式回火爐。裝爐量13個。控溫儀表選用drz-100型控溫儀表。檢查須檢查設(shè)備洛氏硬度計(jì)。檢查部位為刃部，測量其硬度值。（2）滾銑刀（w18cr4v）刃部熱處理工藝曲線：圖1-2滾銑刀（w18cr4v）刃部熱處理工藝曲線柄部（45）調(diào)質(zhì)處理： 淬火：溫度ac3+（3050），柄部未得到較好的機(jī)械性能，淬火盡量考慮提高淬透性，保證細(xì)晶粒前提下盡量選較高加熱溫度。故溫度為（780+50）即830。 加熱系數(shù)0.

22、30.4/mm則保溫時間t =0.35x29x1.4=14min。 冷卻介質(zhì)為水，這是因?yàn)樘间摰拇阃感圆?。淬火后高溫回火，使工件有良好的韌度。須選用的設(shè)備為45千瓦鹽浴爐，介質(zhì)為50%nacl+50%bacl2?？販貎x表選用wy-14型控溫儀表?；鼗?回火目的是消除應(yīng)力，穩(wěn)定組織，調(diào)整性能?；鼗饻囟纫话愀鶕?jù)工件要求的硬度確定。因?yàn)楫?dāng)回或溫度范圍為（350450）左右時，回火后的組織為回火屈氏體，硬度范圍在（3748）hrc。故選用回火溫度為400，即滿足柄部硬度（3845）hrc。井式回火電阻爐加熱系數(shù)1.01.5min/mm，附加時間一般為1020min，則t保=ad+b=1.5x29+16

23、.5=60min，即1小時的回火保溫時間?？諝庵欣鋮s。須選用的設(shè)備為rjj-36-6電阻爐，裝爐量13個。控溫儀表選用drz-100型控溫儀表。檢查：檢查柄部硬度。設(shè)備，硬度計(jì)。噴砂：其目的是去除鐵銹氧化皮，起清潔作用。設(shè)備使用噴丸機(jī)。滾銑刀（45）柄部工藝曲線：圖1.2 滾銑刀柄部（45）熱處理工藝曲線1.7熱處理缺陷及防止措施（1）萘狀斷口萘狀斷口終斷溫度太高和變形量太小，接近臨近形變。重復(fù)淬火前未經(jīng)過中間退火或退火不充分。防止措施須終斷溫度不能高于1000。毛坯摧毀前應(yīng)充分退火。（2）腐蝕鹽浴爐中有硫酸鹽、硝酸鹽雜質(zhì)。高溫出爐在空氣中預(yù)冷時間太長，與空氣中氧接觸產(chǎn)生斑狀麻點(diǎn)。防止措施為嚴(yán)

24、格控制熱處理用鹽的純度，不允許有雜質(zhì)混入，刀具要清洗干凈，刀具噴砂。（3）硬度不足淬火溫度低于下限溫度，加熱時間短，馬氏體含量低。預(yù)熱時間短溫度低，時間短?；鼗饻囟雀?，回火次數(shù)少。鍛造和熱處理過程中脫碳。分級等溫溫度過高，等溫時間太長。措施：高速鋼分級淬火不高于650，采用防止氧化脫碳的措施。備：殘余奧氏體多可通過冷處理提高硬度；退火后重新淬火；脫碳層超過磨削量的工件，做次品或廢品處理。（4）氧化和脫碳鹽浴中水、氧以及硫化物、硫酸鹽、碳酸鹽等雜質(zhì)作用。氧化皮掉落在鹽浴中。鹽浴脫氧不良，撈渣不徹底。淬火夾具有鐵銹。措施：經(jīng)常清洗電極和淬火夾具；定期更換舊鹽。1.8 熱熱處理過程中的質(zhì)量檢驗(yàn)1.8

25、.1 高速鋼：高速鋼淬火后硬的硬度hrc63；淬火后晶粒度的級別為89既可。過熱情況檢驗(yàn)：一般刀具不允許過熱。允許的過熱程度為碳化物形狀改變，沿晶界呈現(xiàn)半網(wǎng)狀析出?；鼗鸪潭葯z驗(yàn)：侵蝕劑為4%硝酸酒精溶液，侵蝕溫度為25，寢室時間為90秒?；鼗鸷蟮慕鹣嘟M織中不應(yīng)看出晶界或白色的淬火馬氏體?；鼗鸪潭纫鬄槌浞?。正常回火后基體組織為黑褐色。1.8.2 柄部： 熱處理過程中的檢驗(yàn)：淬火后應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢查，硬度45hrc，外觀不應(yīng)有裂紋。最終檢驗(yàn)：目測表面不應(yīng)該有裂紋，碰傷，一般抽檢率在15%左右硬度用布氏硬度機(jī)檢查，其值應(yīng)為（3845）hrc，一般抽檢率在10%左右。公司熱處理工藝卡第 1 頁共 1 頁

26、加工路線鍛造（高速鋼）退火毛坯對焊退火機(jī)械加工成型刃部淬火、回火檢查（硬度、金相）柄部調(diào)質(zhì)處理檢查（硬度）校直噴砂防銹最后檢驗(yàn)（外觀、硬度及撓度）研磨后檢查入庫。產(chǎn)品名稱部件名稱工件圓弧齒帶柄蝸輪滾刀編號名稱每臺件數(shù)單件重量鋼材成分（%）鋼號w（c）w（w）w（mn）w（cr）w（mo）w（v）w(si)其他w18cr4v0.700.8017.5119.003.804.400.301.001.40450.420.490.50.80.250.170.37硬度力學(xué)性能bs刃部（6366）hrc柄部（3845）hrc工序號分工序號工序名稱設(shè)備工夾具每個夾具內(nèi)工件數(shù)爐中裝料量熱處理規(guī)范本工序硬度單件定

27、額每小時產(chǎn)量工人數(shù)量名稱編號名稱編號加熱溫度/加熱時間/min保溫時間/min冷卻介質(zhì)冷卻方法臺時/min工時/min11退火rx2-25-13電阻爐860880240550左右出爐冷卻在740750等溫（207255）hb21淬火預(yù)熱rx2-25-13電阻爐6500550602680085060鹽浴3淬火100千瓦埋入式電極鹽浴爐612807鹽浴分級冷卻（6366）hrc31回火rjj-36-6低溫井式回火爐1354057090120多次回火63hrc41柄部淬火45千瓦鹽浴爐830142柄部回火rjj-36-6電阻爐1335045060374851檢查硬度計(jì)61噴丸噴丸機(jī)制定日期校對日期審

28、核日期批準(zhǔn)日期第2章 齒輪滲碳熱處理工藝規(guī)程2.1齒輪工件結(jié)構(gòu)圖圖2-1齒輪工件結(jié)構(gòu)圖2.2齒輪工件的工作條件和性能要求齒輪在傳遞動力及改變速度的運(yùn)動中，周期的受到彎曲應(yīng)力、接觸應(yīng)力以及摩擦力的作用，嚙合齒面之間既有滾動又有滑動，承受著很大的接觸壓應(yīng)力及摩擦力的作用；齒根部由于要傳遞轉(zhuǎn)矩，會受到脈動或交變彎曲應(yīng)力的作用：另外，因?yàn)閾Q擋、起動或嚙合不均勻，齒部也會受到一定的沖擊載荷。為了防止齒面的磨損，要求齒輪必須是有高的表面硬度及耐磨性，齒部硬度要求（5665）hrc，其余部位要求45hrc以上；為了防止齒面剝落和麻點(diǎn)，要求齒輪必須具有高的接觸疲勞強(qiáng)度；為了防止齒輪的折斷，齒輪要求具有高的接觸

29、疲勞強(qiáng)度；為了防止沖擊載荷的作用，必須使齒輪具有一定的硬度及心部的韌性。2.3主要失效形式2.3.1齒面磨損嚙合齒面相對滑動時相互摩擦的結(jié)果，盡管齒輪的齒面加工精度較高，但是齒面在微觀上仍是凹凸不平的。齒面的局部會產(chǎn)生和大的壓強(qiáng)，從而引起局部金屬塑性變形，或使一個齒面的金屬嵌入與之接觸的齒面，導(dǎo)致金屬黏著。其類型主要有氧化磨損、膠合磨損及磨粒磨損。2.3.2齒面剝落接觸應(yīng)力超過了材料的疲勞極限而產(chǎn)生的齒面微裂紋，微裂紋的發(fā)展會引起點(diǎn)狀剝落或稱麻點(diǎn)的接觸疲勞破壞。根據(jù)疲勞裂紋產(chǎn)生的位置，其分為裂紋產(chǎn)生于表面的麻點(diǎn)剝落、裂紋產(chǎn)生與接觸表面下某一位置時的淺層剝落以及裂紋產(chǎn)生于硬化層與心部交界處的深層

30、剝落。2.3.3疲勞斷裂齒輪在承載運(yùn)轉(zhuǎn)時，齒根部受到高頻次的，最大振幅的脈動，或交變應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的作用，會產(chǎn)生彎曲疲勞斷裂，并主要發(fā)生在根部。2.3.4過載斷裂過載斷裂主要是沖擊載荷過大造成的斷齒現(xiàn)象。2.4對齒輪工件的熱處理性能要求（1）滲碳層表面含碳量為0.8%1.05%。（2）深層深度1.41.6。（3）淬火后硬度（5662）hrc以上，回火后硬度（5862）hrc，心部硬度（3548）hrc。2.5確定工件材料及最終熱處理方式用于制造各種工程結(jié)構(gòu)和各種機(jī)器零件的鋼種稱為結(jié)構(gòu)鋼。其中，用于制造工程結(jié)構(gòu)的鋼稱為工程用鋼或構(gòu)件用鋼；機(jī)器零件用鋼是指用于制造各種機(jī)器零件的用鋼，其包括碳素結(jié)構(gòu)

31、鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強(qiáng)鋼、彈簧鋼和滾動軸承鋼。在滲碳鋼中分為低強(qiáng)度滲碳鋼、中強(qiáng)度滲碳鋼、高強(qiáng)度滲碳鋼。低強(qiáng)度滲碳鋼淬透性能低，只適用于心部強(qiáng)度不高、受力小、承受磨損的小零件。高強(qiáng)度滲碳鋼淬透性高，心部強(qiáng)度很高，但價格貴，所以綜合考慮，中強(qiáng)度滲碳鋼淬透性與心部強(qiáng)度均較高，其中20crmnti為常用滲碳鋼，價格合理，所以綜合考慮我選用20crmnti。表2-1 20crmnti成分（%）csimnpscr0.170.240.200.400.801.100.0400.0401.001.30表2-2 20crmnti相變臨界點(diǎn)（）ac1ac3ar1745830665因?yàn)辇X輪的載荷能力要強(qiáng)，所以對材

32、料的硬度要求較高，一般材料經(jīng)過表面淬火無法達(dá)到其硬度。對齒輪滲碳后，有細(xì)碳化合物顆粒析出，提高其硬度，所所以要進(jìn)行滲碳熱處理。2.6 齒輪工件的熱處理工藝制定2.6.1加工過程備料齒坯鍛造預(yù)先熱處理粗加工切削加工最后熱處理精加工裝配2.6.2制定熱處理主要工序的工藝規(guī)程（1）鍛造鍛造是工件形成的大致過程，可可以消除鋼中的缺陷，如氣泡、顯微組織等不同缺陷，還可以改善切削加工性能。（始鍛溫度：1200 ，終鍛溫度：800 ，冷卻方式：堆冷）（2）預(yù)先熱處理：正火目的消除鍛造應(yīng)力，均勻細(xì)化組織，改善可加工性能，正火后的硬度一般要求在（170200）hb，此硬度對保證齒輪的表面粗糙度值和提高工作效率有

33、較好的效果，滲碳后表面含碳量提高，可保證淬火后得到高的硬度（5662）hrc，提高耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度，心部強(qiáng)度可達(dá)到（3548）hrc，并且有足夠的強(qiáng)度和韌性。正火目的理論上正火溫度為ac3+（3050），但在工廠實(shí)際中，常以滲碳溫度+（3050）為宜，而滲碳溫度為93010，所以正火溫度為950970，若正火溫度偏低，會造成切削加工表面光潔度很差，但溫度過高易發(fā)生過熱，使得晶粒粗大，正火后硬度為（156179）hb。表2-3 20crmnti的工藝規(guī)范及顯微組織鋼號工藝規(guī)范硬度（hb）顯微組織20crmnti正火（920950）加熱速度20/min207269均勻分布的片狀珠光體和鐵素體保

34、溫時間t=a kd 其中k=1.21.5 d=45 取a=1.2 k=1.5 t=1.5x4.5x1.281=1.5h設(shè)備選用rx-75-9中溫箱式電阻爐（額定功率75kw 最高溫度950 爐膛尺寸1800x900x550mm 外形尺寸3050x2350x2420mm 裝爐量1200）。圖2-2齒輪（20crmnti）正火熱處理工藝曲線（3）滲碳工藝滲碳溫度的選擇20crmnti鋼的上臨界點(diǎn)ac3約為830，滲碳時必須全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，而r-fe的溶碳能力遠(yuǎn)在a-fe之上，所以20crmnti鋼的神探溫度在略高于830，綜合考慮滲碳速度和滲碳過程中齒輪的變形等問題，實(shí)際選用940。滲碳時間的選

35、擇滲碳時間的確定取決于滲層深度的要求、鋼的成分以及具體方法的影響。滲層深度指技術(shù)要求的深度加上滲碳后磨削余量1.41.6，平均滲碳溫度為0.200.25mm/h，所以保溫時間t=(1.41.6)/(0.20.25)68h。若滲碳時間短，則達(dá)不到滲層深度要求，表面百分含碳量低，淬火回火后不能滿足要求。若滲碳時間過長，當(dāng)表面碳濃度一定時，深層厚度增加減慢，不利于提高生產(chǎn)率，延長生產(chǎn)周期。（4）20crmnti滲碳工藝曲線圖2-3 齒輪(20crmnti)滲碳工藝曲線時間升溫排氣階段：滲碳零件裝爐以后，爐溫下降，并且進(jìn)入大量空氣，因此必須迅速進(jìn)行升溫和驅(qū)除氧化性氣氛，提高爐氣的碳勢，以保證滲碳件到溫

36、度能大量的吸收碳。滲碳階段：排氣之后，爐氣碳勢已經(jīng)很高，此時煤油滴量要減少，只要維持爐氣為“正壓”就可以了，如果煤油滴量過多析出大量的活性碳原子，工件表面來不及吸收，就會形成碳黑沉積在工件的表面，使繼續(xù)滲碳反生困難。擴(kuò)散階段：這一階段的目的在于降低滲層表面含碳量，增加滲層深度，使?jié)B層碳濃度梯度平緩，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，擴(kuò)散階段的煤油量以滲碳階段的一半為好，維持低碳勢爐氣，使碳原子自零件表面向內(nèi)部擴(kuò)散。氣體滲碳時煤油分解成分：表2-4 氣體滲碳時煤油分解成分cnh2n+2cnh2ncoco2h2o2n210.015.00.610.020.00.450750.45滲層深度與時間的關(guān)系：表2-5 滲層深度與時

37、間的關(guān)系滲碳時間/h2468滲層深度/mm0.40.70.71.01.01.31.21.5降溫、預(yù)冷階段：由于滲碳的溫度很高，若直接淬火，則內(nèi)外的溫度差異引起熱處理變形，給生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量帶來很大影響，另外，由于齒輪滲碳后直接出爐，會產(chǎn)生氧化，脫碳和變形量大，而且顯著地增加了淬火的殘余a量，降低表面的硬度，所以為了防止上述缺陷，必須進(jìn)行預(yù)冷，而且預(yù)冷的溫度應(yīng)在ac1以上（3050），否則如果溫度降低的不多，也沒有起到預(yù)冷的作用。（5）滲碳設(shè)備的選擇由于井式氣體滲碳爐具有良好的封閉性，使得滲碳?xì)夥詹灰着艿舯３址€(wěn)定碳勢，另外，還能保持活性介質(zhì)穩(wěn)定的成分和壓力，而活性介質(zhì)由于熱元件隔離開來，爐內(nèi)還有風(fēng)

38、扇。綜上，它能夠保持良好的進(jìn)行滲碳。表2-6 rq3-90-9熱處理爐的參數(shù)型號額定功率/kw額定電壓/v相數(shù)額定溫度/工作區(qū)尺寸（直徑高度/mm在950時有關(guān)指標(biāo)空爐損耗功率/kw空爐升溫時間/h最大裝載量/rq3-90-9903803950600900163400（6）滲碳后的熱處理：由于齒輪滲碳后由表層的高碳逐漸過渡到基本的低碳，其組織由外向內(nèi)為：過共析層+共析層+亞共析層。這樣的組織顯然不能使齒輪獲得高硬度、高強(qiáng)度的表層和較好的韌性的心部。由于20grmnti鋼的過熱傾向小，比較適合采取直接淬火，這樣可以大大減小齒輪的熱處理變形及氧化脫碳并提高經(jīng)濟(jì)效益。所以，20gmnti鋼齒輪在井式

39、爐中氣體滲碳后一般是采用直接淬火，為避免心部出現(xiàn)大量游離鐵素體保證心部強(qiáng)度，選擇ar3為其與冷溫度，故齒輪經(jīng)滲碳后預(yù)冷到（850860）即可直接油冷淬火。如滲碳后尚需要切削加工或因設(shè)備條件限制不能進(jìn)行直接淬火的，可采用第二次淬火。回火目的:防止淬火后的變形，淬火后殘余應(yīng)力的存在。加熱溫度及保溫時間：淬火后齒輪預(yù)冷在（180200）的油槽中，保溫2.5h左右然后在空氣爐中冷卻。齒輪（20crmnti）滲碳后熱處理曲線： 圖2-4 齒輪(20crmnti)滲碳后回火工藝曲線（7）清洗：由于齒輪的淬火是在機(jī)油中進(jìn)行，所以齒輪表面會黏著一些油污，為了可以使下一道工序順利進(jìn)行，改善工作條件，淬火后必須進(jìn)

40、行清洗。2.7質(zhì)量檢驗(yàn)2.7.1滲碳層深度測定目前一致公認(rèn)為的方法是顯微分析法，對于20grmnti鋼齒輪滲碳層深度應(yīng)從滲碳式樣表面測至基本組織為止。2.7.2金相組織檢驗(yàn)20grmnti鋼經(jīng)滲碳+淬火+低溫回火處理后，其表面層組織為回火馬氏體心部組織為低碳馬氏體+少量鐵素體，各種組織級別可按汽車滲碳齒輪專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查，其檢查部位按照qc/7262-1999標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。 2.7.3表面及心部硬度檢驗(yàn)齒輪表面硬度儀齒輪的表面硬度為準(zhǔn)，心部硬度的檢查部位為輔。2.7.4滲碳層表面碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的檢查齒輪表面碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的檢查一般采用剝層試棒，將每層（一般為0.10mm）鐵屑剝下來進(jìn)行定碳化驗(yàn)。2.8

41、分析齒輪熱處理中的缺陷加熱不足，布氏硬度偏高：組織中殘留少量的硬度較高一般維氏硬度大于250的魏氏組織，由于硬度和高使工件的硬度下降，使使用壽命降低所以應(yīng)該進(jìn)行重新正火，正火后的硬度應(yīng)該在190230以便加工。過熱：布氏硬度偏高，晶粒粗大，鐵素體量減少，珠光體呈相片狀，導(dǎo)致對工件的磨損加劇，應(yīng)該重新進(jìn)行正火。冷速緩慢：布氏硬度第，切削時出現(xiàn)黏刀現(xiàn)象而表面光潔度也不高，有可能形成刀瘤，應(yīng)重新正火。2.9齒輪滲碳常見缺陷及防治措施滲層過深、過淺或不均勻。滲層深淺不合格主要從溫度、時間、裝爐量、介質(zhì)滲入能力等來分析產(chǎn)生的原因，滲層不均勻是由于裝爐量過多，零件放置方法不當(dāng)，爐氣循環(huán)不好，形成炭黑等原因

42、造成的。防止措施：將低碳勢，縮短周期，調(diào)整工藝；齒輪表面清洗干凈；合理設(shè)計(jì)夾具；保證爐內(nèi)各部溫度均勻；嚴(yán)格控制滲碳劑中不飽和碳?xì)浠衔?。表面碳濃度過高形成大塊碳化物。爐內(nèi)碳勢過高，強(qiáng)滲時間過長。防止措施：降低碳勢，縮短強(qiáng)滲時間，如果滲層深度允許，可在較低碳勢爐中進(jìn)行擴(kuò)散處理；適當(dāng)提高淬火溫度，進(jìn)行一次滲層的球化退火。心部硬度偏低。淬火溫度過低、冷卻速度不當(dāng)、夾具設(shè)計(jì)不合理和材料選擇不當(dāng)。防止措施：提高淬火溫度，加強(qiáng)淬火冷卻，采用兩次淬火工藝，更換材料?；?。淬火溫度偏高、冷卻方法不當(dāng)、夾具設(shè)計(jì)不合理和材料選擇不當(dāng)。防止措施：調(diào)整淬火工藝，合理設(shè)計(jì)夾具，改善冷卻條件，改換鋼材。公司熱處理工藝卡第

43、 頁共 頁加工路線備料齒坯鍛造預(yù)先熱處理粗加工切削加工最后熱處理精加工裝配產(chǎn)品名稱部件名稱工件齒輪軸滲碳編號名稱每臺件數(shù)單件重量23.5鋼材成分（%）鋼號w（c）w（si）w（mn）w（cr）w（ti）w（v）其他20crmnti0.170.240.170.370.811.101.001.300.060.12金相組織滲碳層深度硬度力學(xué)性能1.4-1.6mm（5862）hrcbs工序號分工序號工序名稱設(shè)備工夾具每個夾具內(nèi)工件數(shù)爐中裝料量熱處理規(guī)范工序硬度單件定額每小時產(chǎn)量工人數(shù)量名稱及編號名稱編號加熱溫度/加熱時間/min保溫時間/min輔助時間/min總加熱時間/min冷卻介質(zhì)冷卻方法臺時/m

44、in工時/min1正火rx3-75-939301090空氣空冷2滲碳rq3-90-91093010360480隨爐冷卻3淬火rq759108402030油油冷4清洗設(shè)備室式清洗機(jī)25回火rj5561018020060120空氣空冷6矯直制定日期校對日期審核日期批準(zhǔn)日期第3章 編制彈簧夾具夾頭熱處理工藝規(guī)程3.1結(jié)構(gòu)圖圖3-1 彈簧夾具結(jié)構(gòu)圖3.2工作條件和性能要求該零件位于機(jī)床主軸的前端，主要用于夾持料棒。其前端具有三個爪的部位依靠尾部不斷地張和來實(shí)現(xiàn)頻繁的夾料。因此，彈簧夾頭的端部主要承受摩擦力，而彈性部分主要承受交變應(yīng)力。夾料的端部應(yīng)具有和高的硬度、耐磨性。彈性部分應(yīng)具有良好的彈性及較高的

45、疲勞強(qiáng)度。3.3主要失效形式由于彈簧夾具夾頭主要夾持棒料，其前端的三個爪依靠尾部不斷地張合來夾料，時間長了夾頭會受到很大磨損，在尾部不斷張合的過程中，產(chǎn)生疲勞，容易形成疲勞斷裂。（1）磨損：加料部分由于頻繁的夾持，受到嚴(yán)重的磨損而失效.（2）疲勞斷裂：彈性部分由于受到交變應(yīng)力的作用，易而產(chǎn)生疲勞斷裂，當(dāng)所受載荷超過彈性極限是，就會失去彈性而失效。3.4熱處理技術(shù)要求（1）退火243hrc。（2）105-125長（5662）hrc。（3）彈性部分（5648）hrc。（4）定型頭部在原尺寸上張開（1.52.5）mm；彈性部分（3843）hrc。3.5確定工件材料及最終熱處理方式由性能要求可知，夾持

46、部分要有高的硬度和耐磨性，而彈性部分要具有良好的彈性和疲勞性能。所以要采用局部鹽浴淬火，才能使夾頭端部得到高硬度、耐磨的回火馬氏體，尾部獲得具有良好彈性的回火托氏體。綜上所述，夾持部分應(yīng)選擇高碳鋼，彈性部分應(yīng)選擇彈簧鋼較合適，但常用彈簧鋼淬火、回火后可獲得的最高硬度只為52hrc不能滿足夾料夾頭端部（5662）hrc，的要求。因此要選用高碳工具鋼。又因?yàn)樘妓毓ぞ咪摰拇阃感缘停冃伍_裂傾向大，滿足不了夾頭的性能要求，所以不能碳素工具鋼。而高速鋼主要用于600左右工作的件，雖然滿足但價格昂貴。由于以上原因，常用的低合金鋼有9sicr、crwmn、9mn2v等，其中9sicr應(yīng)用較廣。表3-1 9s

47、icr的化學(xué)成分（%）鋼號csi mncrps9sicr0.850.951.201.600.300.600.951.250.030.03表3-2 9sicr回火溫度與硬度關(guān)系回火溫度（）180240320360380420480280硬度6260575655525158表 3-3 9sicr臨界點(diǎn)溫度（）ac1acmar1ar37708707306903.6夾頭熱處理的工藝制定3.6.1全廠加工路線鍛造退火檢驗(yàn)機(jī)加工鹽浴淬火清洗鹽浴淬火（彈性部分）回火噴砂檢驗(yàn)機(jī)加工鹽浴定型清理檢驗(yàn)。3.6.2制定熱處理主要工序的工藝規(guī)程鍛造退火（球化退火）消除應(yīng)力，降低硬度，便于切削加工。退火后檢驗(yàn)硬度，不超

48、過241hb。然后加工出外圓內(nèi)孔后進(jìn)行鹽浴局部淬火，而后清理夾頭表面鹽液。而后將夾頭尾部進(jìn)行鹽浴中溫回火，中文回火后進(jìn)行夾頭整體回火。然后用噴砂機(jī)進(jìn)行噴砂處理。接著檢驗(yàn)頭不硬部(5662)hrc，彈性部分(4048)hrc。檢驗(yàn)后再進(jìn)行接卸加工，加工除頭部三個切口，為定型做好準(zhǔn)備。定型后清理夾頭表面臟物，做最后檢驗(yàn)。3.6.3熱處理工藝規(guī)范制定（參見合金鋼即熱處理工藝表9-3）表 3-3 9sicr熱處理工藝退火淬火回火溫度t/硬度（hrc）加熱溫度t/硬度（hrc）溫度t/硬度（hrc）加熱等溫保溫油冷熔鹽中冷卻油冷熔鹽中冷卻780810700720197241850870870880636

49、462641601806163（1）退火：球化退火的目的：9sicr為過共析鋼，經(jīng)鍛造后布氏硬度偏高，切削加工困難。球化退火主要作用是降低硬度，改善切削加工性，消除鍛造應(yīng)力，為最終熱處理做準(zhǔn)備。加熱溫度通常為ac1+（2040），溫度范圍可?。?90810）。保溫時間根據(jù)爐型，裝爐量，工件尺寸或經(jīng)驗(yàn)確定。工廠一般取2小時為降低生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)率采用等溫球化退火方法，等溫溫度在(700720)，停留34小時，隨爐冷卻到500出爐空冷。圖3-1彈簧夾頭（9sicr）熱處理工藝曲線（2）鹽浴淬火：鹽浴淬火可保證局部淬火加熱，且不易氧化脫碳，加熱快。由上表可知，加熱溫度一般取（830850）。保溫時間：t=akd由熱處理手冊查k=2.2；查a=0.450.5；所以，保溫時間t=2.235（0.450.5）=24.6534.65min取30min。薄壁處取510min。冷卻介質(zhì)采用油冷，10號或20號機(jī)油冷卻。用清洗機(jī)清洗，去除表