42CrMo齒輪軸的熱處理工藝設(shè)計(jì)

1、遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 工藝 課程設(shè)計(jì)（論文）題目： 42crmo軋機(jī)齒輪軸熱處理工藝設(shè)計(jì)院（系）：材料科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)班級：材料083學(xué)號：080208073學(xué)生姓名：夏茂生指導(dǎo)教師：劉興江起止時(shí)間：2011-7-42011-7-15課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評語院（系）：材料科學(xué)與工程學(xué)院 教研室：材料科學(xué)與工程教研室學(xué) 號080208073學(xué)生姓名夏茂生專業(yè)班級材料083課程設(shè)計(jì)（論 文）題 目42crmo齒輪軸熱處理工藝設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（論文）要求與任務(wù)一、課設(shè)要求熟悉設(shè)計(jì)題目、查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料、概述相關(guān)零件的熱處理工藝、進(jìn)行零件的服役條件與失效形式分析、提出硬度、耐磨性、強(qiáng)度等要求。完成工

2、藝設(shè)計(jì)。闡述42crmo中頻感應(yīng)加熱淬火、回火熱處理工藝?yán)碚摶A(chǔ)、選擇設(shè)備、儀表和工夾具、闡述齒輪軸熱處理質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目、內(nèi)容及要求；闡明齒輪軸熱處理常見缺陷的預(yù)防及補(bǔ)救方法；給出所用參考文獻(xiàn)。二、課設(shè)任務(wù)1.齒輪軸材料的選擇（要求在滿足工件使用性能的前提下、兼顧經(jīng)濟(jì)性和工藝性、合理選擇材料）；2.給出42crmo的c曲線；3.給出42crmo齒輪軸冷熱加工工藝流程圖；4.制定42crmo感應(yīng)加熱淬火-回火熱處理工藝。三、設(shè)計(jì)說明書要求設(shè)計(jì)說明書包括三部分：1）概述；2）工藝設(shè)計(jì)；3）參考文獻(xiàn)。設(shè)計(jì)說明書結(jié)構(gòu)見工藝設(shè)計(jì)模板。工作計(jì)劃集中學(xué)習(xí)0.5天、資料查閱與學(xué)習(xí)、討論1.5天、設(shè)計(jì)7天：1）概

3、述0.5天、2）服役條件與性能要求0.5天、3）失效形式、材料的選擇0.5天、4）結(jié)構(gòu)形狀與熱處理工藝性0.5天、5）冷熱加工工序安排0.5天、6）工藝流程圖0.5天、7）熱處理工藝設(shè)計(jì)2天、8）工藝的理論基礎(chǔ)、原則0.5天、9）設(shè)計(jì)工夾具0.5天、10）可能出現(xiàn)的問題分析及防止措施0.5天、11）熱處理質(zhì)量分析0.5天、設(shè)計(jì)驗(yàn)收1天。指導(dǎo)教師評語及成績成績： 學(xué)生簽字： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日目 錄1 齒輪軸熱處理概述12 42crmo齒輪軸熱處理工藝設(shè)計(jì)22.1 齒輪軸的服役條件、失效形式及性能要求22.1.1 服役條件、失效形式22.1.2 性能要求22.2 齒輪軸材料的選擇22.3

4、 42crmo鋼的c曲線32.4 42crmo齒輪軸的熱處理工藝設(shè)計(jì)32.4.1 42crmo的工藝流程32.4.2 42crmo鋼的熱處理工藝設(shè)計(jì)42.5 42crmo鋼的熱處理工藝?yán)碚摶A(chǔ)、原則72.5.1 42crmo的正火工藝?yán)碚摶A(chǔ)、原則72.5.2 42crmo調(diào)質(zhì)工藝?yán)碚摶A(chǔ)、原則82.5.3 42crmo感應(yīng)加熱淬火工藝原理102.5.4 42crmo回火工藝?yán)碚摶A(chǔ)、原則122.6選擇設(shè)備、儀表和工夾具132.6.1設(shè)備132.6.2儀表162.6.3設(shè)計(jì)工夾具162.7 42crmo齒軸熱處理質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目、內(nèi)容及要求172.8 42crmo齒輪軸熱處理常見缺陷的預(yù)防和補(bǔ)救方

5、法182.8.1加熱時(shí)常見的缺陷的預(yù)防及補(bǔ)救方法182.8.2調(diào)質(zhì)時(shí)常見的缺陷的預(yù)防及補(bǔ)救方法192.8.3感應(yīng)加熱淬火缺陷與預(yù)防、補(bǔ)救212.9熱處理工藝卡212.9.1 42crmo正火工藝卡222.9.2 42crmo調(diào)質(zhì)工藝卡232.9.3 42crmo感應(yīng)淬火工藝卡242.9.4 42crmo低溫回火工藝卡253.參考文獻(xiàn)261 齒輪軸熱處理概述軋機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要機(jī)械、而軋機(jī)的齒輪軸是軋機(jī)中重要的傳動部分,主要承受交變載荷、沖擊載荷、剪切應(yīng)力和接觸應(yīng)力大。軸部易產(chǎn)生裂紋、齒部易磨損。因此對齒輪軸的心部要求有一定的強(qiáng)度和韌性、有較高的疲勞極限和抗多次沖擊能力。表面還應(yīng)具有一定的硬

6、度和耐磨性。為了滿足這些性能要求、材料要有很好的力學(xué)性能、常采用42crmo鋼經(jīng)正火、調(diào)質(zhì)、感應(yīng)加熱淬火加低溫回火已達(dá)到所要求的性能。42crmo為中碳合金鋼、預(yù)備熱處理是正火、主要目的是為了獲得一定的硬度、便于鋼坯的切削加工、為調(diào)質(zhì)做好組織準(zhǔn)備。調(diào)質(zhì)的目的是為了提高軋機(jī)齒輪軸的綜合力學(xué)性能。中頻感應(yīng)加熱表面淬火是使零件表面得到高的硬度和耐磨性、而心部仍保持一定的強(qiáng)度及較高的塑性、韌性。通過對42crmo鋼熱處理工藝的分析、明確在執(zhí)行熱處理工藝過程中所需要注意的問題。能夠正確確定加熱溫度、時(shí)間、保溫時(shí)間、冷卻方式、其目的就是通過正確的熱處理工藝、達(dá)到所需要的性能、保證質(zhì)量。根據(jù)齒輪軸的工作條件

7、、失效形式及性能要求、大部分材料選擇為合金中碳鋼、在設(shè)計(jì)正火-調(diào)質(zhì)-中頻感應(yīng)加熱淬火加低溫回火熱處理工藝中、本設(shè)計(jì)借鑒了熱處理工程師手冊、熱處理實(shí)用數(shù)據(jù)速查手冊、鋼的熱處理、機(jī)床零件用鋼、金屬工藝學(xué)等。根據(jù)工藝設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)設(shè)定了完整的熱處理工藝流程、使熱處理的42crmo中碳合金結(jié)構(gòu)鋼表面除具有高硬度、高耐磨性外、高的疲勞強(qiáng)度、在高溫下的強(qiáng)度、還要使心部具有高的的強(qiáng)度和韌性、從而滿足齒輪軸的質(zhì)量要求。2 42crmo齒輪軸熱處理工藝設(shè)計(jì)2.1 齒輪軸的服役條件、失效形式及性能要求2.1.1 服役條件、失效形式 齒輪軸在轉(zhuǎn)動時(shí)主要承受剪切應(yīng)力、交變彎曲應(yīng)力、傳遞動載荷等工作、受到多次沖擊應(yīng)力。

8、在工作過程中、由于不同的應(yīng)力作用、導(dǎo)致不同的失效形式、主要有疲勞磨損、裂紋、表面點(diǎn)蝕、彎曲疲勞折斷、沖擊折斷等。2.1.2 性能要求 1.具有高的疲勞極限； 2.具有高的抗彎強(qiáng)度；3.具有較高的韌性； 4.具有高的耐磨性； 5.具有抗多次沖擊能力；6.具有高溫下的高強(qiáng)度； 7.具有一定的精度。2.2 齒輪軸材料的選擇齒輪軸材料的選用根據(jù)齒輪軸的工作條件、要求以及性能來確定。主要是工作時(shí)載荷的大小,轉(zhuǎn)速的高低及齒輪的精度要求來確定的。載荷大小主要是指齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩的大小,通常以齒面上單位壓應(yīng)力作為衡量標(biāo)志。一般分為:輕載荷、中載荷、重載荷和超重載荷。根據(jù)要求42crmo鋼的性能符合度非常好、其經(jīng)過

9、正火、調(diào)質(zhì)、感應(yīng)加熱淬火加低溫回火后表面硬度可達(dá)hrc50的高硬度、表面耐磨性好、心部硬度可達(dá)hrc3545。42crmo鋼屬于超高強(qiáng)鋼、具有高強(qiáng)度和高韌性、淬透性好、調(diào)質(zhì)后有較高的疲勞極限和抗多次沖擊的能力。淬火時(shí)變形小、高溫時(shí)具有高的蠕變強(qiáng)度和持久強(qiáng)度、且無明顯的回火脆性。42crmo鋼中含有的合金元素cr、mo。其中鉻能增加鋼的淬透性并有二次硬化作用?？商岣吒咛间摰挠捕群湍湍バ远皇逛撟兇啵缓砍^12%時(shí)。使鋼有良好的高溫抗氧化性和耐氧化性介質(zhì)腐蝕的作用。還增加鋼的熱強(qiáng)性、鉻為不銹耐酸鋼及耐熱鋼的主要合金元素。鉻在調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼中的主要作用是提高淬透性。使鋼經(jīng)淬火回火后具有較好的綜合力學(xué)性

10、能、在滲碳鋼中還可以形成含鉻的碳化物、從而提高材料表面的耐磨性。而鉬在鋼中能提高淬透性和熱強(qiáng)性。防止回火脆性、增加剩磁和矯頑力以及在某些介質(zhì)中的抗蝕性、在調(diào)質(zhì)鋼中、鉬能使較大斷面的零件淬深、淬透、提高鋼的抗回火性或回火穩(wěn)定性、使零件可以在較高溫度下回火、從而更有效地消除（或降低）殘余應(yīng)力、提高塑性。所以在生產(chǎn)中常常選用42crmo作為軋機(jī)齒輪軸的材料。其綜合力學(xué)性能優(yōu)良符合質(zhì)量要求。2.3 42crmo鋼的c曲線通過查找熱處理手冊獲得42crmo鋼的c曲線如下圖所示、成分如表1。圖1. 42crmo鋼連續(xù)轉(zhuǎn)變c曲線 表1 42crmo鋼的化學(xué)成分化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%csimnpscrnicu

11、mo42crmo0.420.270.650.0050.0051.100.0050.0050.202.4 42crmo齒輪軸的熱處理工藝設(shè)計(jì)2.4.1 42crmo的工藝流程（1）.加工路線備料鍛造正火粗、半精加工制齒調(diào)質(zhì)中頻感應(yīng)加熱淬火、低溫回火精機(jī)加工磨齒（6級以上精度齒軸）。（2）.鍛造工藝設(shè)計(jì)鍛造齒輪軸的毛坯經(jīng)過鍛造后獲得基本的形狀。鍛造是利用鍛壓機(jī)械對金屬坯料施加壓力、使其產(chǎn)生塑性變形、已獲得具有一定機(jī)械性能、一定形狀和尺寸的鍛件的加工方法。齒輪軸的鍛造工藝與齒輪相差不大、用棒料鐓經(jīng)切削加工制成的齒軸、其纖維組織彎曲呈放射狀、所有齒部的正應(yīng)力都平行于纖維組織的方向、力學(xué)性能得到很大的提

12、高。查閱熱處理工藝規(guī)范數(shù)據(jù)手冊可以找出42crmo鋼的鍛造工藝的加熱溫度、始鍛溫度冷卻方式、本設(shè)計(jì)具體的鍛造工藝參數(shù)如表2所示。表2 42crmo鋼的熱加鍛造工藝規(guī)范項(xiàng)目ac1ac3加熱溫度始鍛溫度終鍛溫度鋼坯7308001150120011301180850經(jīng)鍛造后其最大直徑約為80mm、采用緩冷。圖2 42crmo齒輪軸示意圖2.4.2 42crmo鋼的熱處理工藝設(shè)計(jì)（1）預(yù)備熱處理工序-正火一般均安排在毛坯生產(chǎn)之后、切削加工之前、或粗加工之后、半精加工之前。正火的目的是為了細(xì)化晶粒、改善組織、提高切削加工性能、為淬火和最終熱處理做好準(zhǔn)備。正火工藝曲線如圖3所示。870溫度/時(shí)間t1h空冷

13、圖3 42crmo鋼熱處理正火工藝曲線（2）42crmo鋼的調(diào)質(zhì)處理淬火后高溫回火的方法為調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)可以使鋼的性能、材質(zhì)得到很大程度的調(diào)整、其強(qiáng)度、塑性和韌性都較好、具有良好的綜合機(jī)械性能。調(diào)質(zhì)處理后得到回火索氏體、cr能增加鋼的淬透性、提高鋼的強(qiáng)度和回火穩(wěn)定性、具有優(yōu)良的機(jī)械性能。截面尺寸大或重要的調(diào)質(zhì)工件、應(yīng)采用42crmo鋼工件淬火后油冷、42crmo鋼的淬透性較好、在油中冷卻能淬硬、而且工件的變形、開裂傾向小。所以42crmo鋼采用840淬油、再480度回火處理。硬度可達(dá)hrc35-45。圖4為調(diào)質(zhì)工藝曲線。 840480溫度/時(shí)間油冷空冷1h11.5h圖4 42crmo調(diào)質(zhì)工藝曲線圖

14、（3）最終熱處理工序感應(yīng)加熱表面淬火、低溫回火零件經(jīng)調(diào)質(zhì)后具有良好的綜合力學(xué)性能、但不滿足其工藝要求、所以要進(jìn)行感應(yīng)表面淬火已達(dá)到所要求的力學(xué)性能、感應(yīng)加熱淬火后硬度較高、除磨削外不宜再進(jìn)行其他切削加工、因此工序位置一般安排在半精加工后、磨削加工前。經(jīng)淬火后表面獲得高硬度、高的耐磨性、而心部仍維持良好的綜合力學(xué)性能。為降低表面淬火的淬火應(yīng)力、保持高硬度、耐磨性、淬火后應(yīng)低溫回火。圖5為調(diào)質(zhì)后感應(yīng)淬火加低溫回火熱處理工藝曲線。圖5 42crmo鋼感應(yīng)加熱淬火加回火工藝曲線900150180空冷乳化液溫度/時(shí)間2.5h約35s2.5 42crmo鋼的熱處理工藝?yán)碚摶A(chǔ)、原則2.5.1 42crmo

15、的正火工藝?yán)碚摶A(chǔ)、原則 （1）正火加熱溫度通常對于亞共析鋼正火的加熱溫度通常為ac3以上3050,而對于中碳合金鋼的正火溫度正火溫度通常為ac3以上50100、保溫一定時(shí)間后取出噴霧冷卻這種冷卻方式稱為高溫正火。由鐵碳合金相圖如圖6可知42crmo的加熱溫度范圍為850900。加熱溫度過低先共析鐵素體未能全部溶解而達(dá)不到細(xì)化晶粒的作用、加熱溫度過高會造成晶粒粗化惡化鋼的力學(xué)性能、所以我們可以選著870。圖6 fe-c合金相圖（2）正火加熱保溫時(shí)間保溫時(shí)間,這個問題比較復(fù)雜,一般由試驗(yàn)確定,但也有個經(jīng)驗(yàn)公式:t = kdt保溫時(shí)間(min)加熱系數(shù)(min/mm)k工件加熱是的修正系數(shù)d工件的

16、有效厚度(mm) 工件有效厚度的計(jì)算原則是:薄板工件的厚度即為其有效厚度;長的圓棒料直徑為其有效厚度;正方體工件的邊長為其有效厚度;長方體工件的高和寬小者為其有效厚度;帶錐度的圓柱形工件的有效厚度是距小端2l/3(l為工件的長度)處的直徑;帶有通孔的工件,其壁厚為有效厚度. 一般情況下、碳鋼可以按工件有效厚度每25毫米為一小時(shí)來計(jì)算、合金鋼可以按工件的有效厚度每20毫米一小時(shí)來計(jì)算保溫時(shí)間、加熱時(shí)間應(yīng)為23小時(shí)左右。（3）正火的目的正火的主要目的是消除鍛造缺陷、使其成分均勻,硬度和韌性好、并改善材料的切削性,也為調(diào)質(zhì)做好了組織準(zhǔn)備。2.5.2 42crmo調(diào)質(zhì)工藝?yán)碚摶A(chǔ)、原則（1）淬火溫度的

17、選擇。42crmo鋼、含碳量為0.42%、屬于亞共析鋼、由圖6可得含碳量為0.42%鋼的ac3為800、由亞共析鋼淬火溫度要求t=ac3+3050（）可得、淬火溫度t=830850（）、我們可以設(shè)定在840。（2）淬火保溫時(shí)間的確定。根據(jù)有效長度/2=80/2=40mm、可查知、保溫時(shí)間要大于56min、為保證獲得理想組織可選1h。（3）確定淬火介質(zhì)。根據(jù)零件使用要求、根據(jù)圖7可知要求淬火后心部硬度大于hrc23時(shí)、至水冷端距離小于33mm方可達(dá)到要求、在圖8中可查出之水冷端距離小于33mm的油中淬火約最大直徑為87mm、符合要求（42crmo鋼的淬透性高、所以應(yīng)盡量選擇油淬、可增加奧氏體的穩(wěn)

18、定性）。（4）確定回火溫度。在圖10不同含碳量與回火溫度的曲線中（鋼的熱處理胡光立、謝希文 西北工業(yè)大學(xué)出版社。）查出含碳量為0.40.5%的曲線帶、再在縱坐標(biāo)上查出hrc=3540、取中值36其曲線帶相交的點(diǎn)即為加熱溫度、大約為480。（5）確定回火保溫時(shí)間。由于回火保溫時(shí)間為480、根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式可知回火保溫時(shí)間大約為11.5h?；鼗鸷罂绽浼纯?。（6）調(diào)質(zhì)的目的。調(diào)質(zhì)使工件具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能、即高強(qiáng)度和高韌性的適當(dāng)配合、還可提高一定的耐磨性、以保證零件長期順利工作。圖7 42crmo鋼的淬透性曲線圖8 沿末端淬火試樣的長度、圓棒直徑、圓棒內(nèi)不同位置與冷卻速度之間的關(guān)系（a）圓棒靜水中淬火

19、 （b）圓棒靜油中淬火2.5.3 42crmo感應(yīng)加熱淬火工藝原理感應(yīng)加熱淬火加熱速度快、淬火質(zhì)量好、較一般淬火硬度高、得到極細(xì)馬氏體、且淬硬層深度易于控制、易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化。其過程如下：交變電場交變磁場感應(yīng)電流渦流表層加熱淬火冷卻感應(yīng)加熱淬火的原理如圖9所示、電磁感應(yīng)產(chǎn)生同頻率的感應(yīng)電流即渦流。渦流在工件截面上的分布是不均勻的、心部幾乎等于零、而表面電流密度極大、稱為“集膚效應(yīng)”、頻率愈高、電流密度極大的表面層愈薄。依靠這種電流和工件本身的電阻、使工件表面迅速加熱到淬火溫度、而心部溫度仍接近室溫、然后立即噴水冷卻、使工件表面淬硬。 圖9 感應(yīng)加熱淬火示意圖（1）感應(yīng)加熱淬火加頻率的選擇感

20、應(yīng)加熱可分為三類： (1)高頻加熱 常用頻率為（200300）khz、淬硬層深度為（0.52.5）mm。 (2)中頻加熱 常用頻率為（25008000）hz、淬硬層深度為（210）mm。 (3)工頻加熱 電流頻率為50hz、不需要頻設(shè)備、城市用交流電即可、硬層深度為（1020）mm以上、城市用交流電即。根據(jù)工件尺寸可知、一般硬化層深（1020）較為合適、其中為工件的有效直徑、=80mm可得8、所以我們選擇中頻感應(yīng)加熱表面淬火。（2）淬火加熱溫度的確定加熱溫度及加熱速度是感應(yīng)加熱的最基本的工藝參數(shù),它直接決定鋼的相變過程和淬火后的組織,是提高和穩(wěn)定表面淬火工藝質(zhì)量的重要保證、根據(jù)所要求的性能、可

21、設(shè)定溫度t=900。（3）淬火冷卻方式的選擇根據(jù)所加工的工件尺寸性能、由42crmo鋼的圖7和圖8、可知42crmo鋼軋機(jī)齒輪軸用油淬火可滿足使用要求。但考慮經(jīng)濟(jì)等綜合因素、且42crmo的淬透性高、易于淬透、在工業(yè)上常用選擇乳化液作淬火介質(zhì)。（4）感應(yīng)加熱淬火的目的表面感應(yīng)加熱淬火是為了使鋼件達(dá)到所要求的表面高硬度、高耐磨性、而心部保持較好的塑性和韌性、且呈現(xiàn)低的缺口敏感性、高的沖擊韌性和疲勞強(qiáng)度、已達(dá)到最優(yōu)的使用性能和工藝性能。2.5.4 42crmo回火工藝?yán)碚摶A(chǔ)、原則（1）回火溫度確定原則42crmo鋼軋機(jī)齒軸要有較高的力學(xué)性能,在調(diào)質(zhì)、感應(yīng)加熱淬火加低溫回火后,表面硬度需要達(dá)hrc

22、50以上 ,心部硬度hrc3545。由不同鋼含碳量的硬度與回火溫度關(guān)系曲線圖10、可知其在150180回火可滿足使用要求。圖10 不同含碳量鋼硬度與回火溫度關(guān)系曲線（2）回火溫度時(shí)間確定原則回火時(shí)間從工件入爐后爐溫升至回火溫度時(shí)間開始計(jì)算回火時(shí)間一般為13h、可參考經(jīng)驗(yàn)公式加以確定：tn=kn+and式中tn-回火時(shí)間（min）；kn-回火時(shí)間基數(shù)；an-回火系數(shù)；d-工件有效厚度（mm）、當(dāng)回火溫度低于300時(shí)、kn為120min和an為1由此工件回火時(shí)間為23h。（3）回火的目的42crmo鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)、感應(yīng)加熱淬火和低溫回火后獲得顯微組織表面為細(xì)馬氏體、殘余奧氏體和碳化物、心部組織為回火索氏

23、體?；鼗鸷蟛粌H消除了淬火時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力、降低了脆性、防止變形和開裂、調(diào)整了強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性、而且穩(wěn)定了顯微組織和工件尺寸、使其達(dá)到了使用性能和工藝要求。2.6選擇設(shè)備、儀表和工夾具2.6.1設(shè)備（1）正火設(shè)備本次熱處理根據(jù)工藝參數(shù)溫度可選用中溫箱式電阻爐。rx-45-9中溫箱式電阻爐： 額定電壓45kw,額定電壓380v、額定溫度950。主要由爐殼、爐襯、爐門、傳動機(jī)構(gòu)、電熱元件及電氣控制裝置組成。爐殼由鋼板及型鋼焊接而成、爐襯一般由輕質(zhì)高鋁磚、輕質(zhì)黏土磚、耐火纖維、保溫磚以及填料組成。電熱元件多為鐵鉻鋁、鎳鉻合金絲繞成的螺旋體、分別安裝在爐膛側(cè)壁擱磚和爐底上。大型箱式爐還在爐膛后壁和

24、爐門上安裝電熱元件、使?fàn)t膛溫度保持均勻。高中溫爐底部電熱元件用耐熱鋼爐底板覆蓋、工件置于爐底板上進(jìn)行加熱。圖11 箱式電阻爐和控溫儀表（2）調(diào)質(zhì)設(shè)備。為方便操作也可選擇rx-45-9中溫箱式電阻爐淬火。回火時(shí)選用井式回火爐如圖12。圖12 井式回火爐（3）感應(yīng)加熱淬火設(shè)備gc-1205感應(yīng)淬火電爐。其上限溫度為1205。它是由電源、機(jī)床、冷卻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。圖13 中頻感應(yīng)淬火電爐圖14 感應(yīng)圈（4）回火設(shè)備同樣、井式回火爐。（5）淬火設(shè)備淬火油槽。2.6.2儀表（1）溫度檢測表熱電偶：鎳鉻鎳硅（鎳鋁）、溫度范圍40-1200。（2）溫度顯示與調(diào)節(jié)儀表ta091電子調(diào)節(jié)器、規(guī)格參數(shù)：位式+

25、報(bào)警、該系列儀表所配用執(zhí)行器：接觸器、電磁閥、zap（zaj）直行程電機(jī)+zm薄膜閥、可控硅電壓調(diào)整器、df-1伺服放大器+直行程電機(jī)+zm薄膜閥、電氣轉(zhuǎn)換器+zm氣動薄膜閥。（3）數(shù)字式溫度顯示儀表：面板是數(shù)字溫度儀表：ry2312、測量范圍：0-1300。2.6.3設(shè)計(jì)工夾具根據(jù)工藝要求、使用性能及批量和所選用的加熱爐型號、在熱處理過程中需要使用到一些吊具和工夾具以保證零件的熱處理能夠順利進(jìn)行。（1）夾具圓錐臺的大端有用于螺栓連接的法蘭盤、在圓錐臺錐面中間圓周上均布若干軸線垂直于錐面的通孔、通孔內(nèi)有一臺階孔。（2）壓板（3）定位銷頭部是球體、中間是軸、尾部加工一個臺階、臺階的頂部是球面。（

26、4）彈簧套在定位銷上并一起安裝在夾具體錐面上的通孔內(nèi)。2.7 42crmo齒軸熱處理質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目、內(nèi)容及要求（1）外觀形檢查檢查工件表面有無腐蝕或氧化皮。不得有裂紋及碰傷、表面不得有銹蝕。（2）工件變形檢查根據(jù)圖樣技術(shù)要求檢查工件的撓曲變形、尺寸及幾何形狀的變化。（3）淬硬層深度檢查感應(yīng)加熱淬火后應(yīng)檢查淬硬層深度、42crmo淬硬層深度應(yīng)在8mm左右。可采用硬度法測量。硬度壓痕應(yīng)當(dāng)打在垂直于表面的一條或多條平行線上、而且寬度為1.5mm區(qū)域內(nèi)、最靠近表面的壓痕中心與表面的距離為0.15mm、從表面到各逐次壓痕中心的距離應(yīng)每次增加0.1mm。當(dāng)表面硬化層深度大時(shí)、各壓痕中心的距離可以大一些、但在

27、接近極限硬度區(qū)域附近、仍應(yīng)保持壓痕中心之間的距離為0.1mm。用垂直表面橫截面上的硬度變化曲線來確定有效硬化層深度。由繪制的硬度變化曲線、確定從零件表面到硬度值等于極限硬度的距離、這個距離就是感應(yīng)淬火后的有效硬化層深度（有效硬化層深度(ds)：是指從零件表面到維氏硬度等于極限硬度那一層之間的距離。極限硬度(hvhl)：是指零件表面所要求的最低硬度(hvms)乘以系數(shù)、通常hv1試驗(yàn)力系數(shù)可以選用0.8、也可以選用0.9或者更高。）。（4）硬度檢查 在淬火后檢查包括淬硬層表面及心部硬度、一般用洛氏硬度hrc標(biāo)尺測量。42crmo 鋼在調(diào)質(zhì),感應(yīng)淬火、低溫回火后、表面硬度可達(dá)hrc50以上、心部硬

28、度可達(dá)3545。（5）金相組織檢查按技術(shù)要求及標(biāo)準(zhǔn)行檢查淬硬層的顯微組織：殘留奧氏體數(shù)量、有無反常組織、心部組織是否粗大及鐵素體是否超出技術(shù)要求等、一般在顯微鏡下放大400倍觀察。2.8 42crmo齒輪軸熱處理常見缺陷的預(yù)防和補(bǔ)救方法2.8.1加熱時(shí)常見的缺陷的預(yù)防及補(bǔ)救方法（1）過熱現(xiàn)象及其預(yù)防、補(bǔ)救1）形成原因及防止措施鋼在加熱過程中、由于加熱溫度過高或保溫時(shí)間過長、引起奧氏體晶粒粗大、即為過熱。防止措施主要是嚴(yán)格控制加熱溫度和保溫時(shí)間。2）返修方法可通過重新退火、正火或多次高溫回火來補(bǔ)救。（2）過燒缺陷及其預(yù)防、補(bǔ)救1）形成原因及防止措施鋼加熱時(shí)、由于加熱溫度過高、造成晶界氧化或局部熔

29、化的組織缺陷。防止過燒主要措施也是嚴(yán)格控制加熱溫度和加熱時(shí)間。2）返修方法工件過燒無法挽救只能報(bào)廢。（3）組織粗大缺陷及其預(yù)防、補(bǔ)救1）形成原因及防止措施鋼加熱時(shí)、由于加熱溫度過高、形成魏氏體、或者加熱緩慢同樣奧氏體粗大。預(yù)防方法主要是采用適當(dāng)溫度和冷卻速度。2）返修方法魏氏體可通過雙重正火消除。粗大的奧氏體可通過多次高溫回火消除。（4）脫碳和氧化缺陷及其預(yù)防、補(bǔ)救1）形成原因及防止措施鋼加熱時(shí)、表層的碳與介質(zhì)（或氣氛）中的氧、氫、二氧化碳和水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、降低了表層碳濃度成為脫碳。加熱時(shí)、鋼表層的鐵及合金與元素與介質(zhì)（或氣氛）中的氧、二氧化碳、水蒸氣等發(fā)生反應(yīng)生成氧化物膜的現(xiàn)象為氧化。防

30、止措施：工件表面涂料、用不銹鋼箔包裝密封加熱、采用鹽浴加熱、采用保護(hù)氣氛加熱等。2）返修方法只能加工前預(yù)防。2.8.2調(diào)質(zhì)時(shí)常見的缺陷的預(yù)防及補(bǔ)救方法（1）淬火變形與裂紋缺陷及預(yù)防、補(bǔ)救1）形成原因及防止措施在淬火加熱時(shí)零件由于熱應(yīng)力以及高溫時(shí)材料強(qiáng)度降低延性增加會導(dǎo)致變形。對合金鋼而言、由于其導(dǎo)熱性較差、若加熱速度太快、不僅零件變形大、甚至有開裂的危險(xiǎn)。在冷卻過程中由于熱應(yīng)力與組織應(yīng)力的共同作用、零件常出現(xiàn)變形、有的甚至出現(xiàn)表面裂紋。熱應(yīng)力是加熱或冷卻過程中、零件由表面至心部各層的加熱或冷卻速度不一樣造成的。淬火冷卻過程中零件表面存在的組織應(yīng)力常為拉應(yīng)力、所以其危害最大、它是在冷卻過程中零件

31、由表層至心部各層奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體先后不一樣造成的。零件淬火后出現(xiàn)變形、開裂、熱處理工藝不當(dāng)是重要因素。如加熱溫度過高造成奧氏體晶粒粗大、合金鋼加熱速度快造成熱應(yīng)力加大、加熱時(shí)工件氧化、脫碳嚴(yán)重、以及冷卻介質(zhì)選擇不當(dāng)、工件入冷卻介質(zhì)的方式不對等諸因素都會導(dǎo)致工件變形甚至開裂。但是在正常的淬火工藝下要從材質(zhì)本身及前序冷熱加工中尋找原因、諸如鋼材內(nèi)在夾雜物含量、化學(xué)成份、異常組織等超過標(biāo)準(zhǔn)要求、淬火之前工件表面存在裂紋、有深的加工刀痕、以及零件形狀分布不合理等因素都會導(dǎo)致淬火過程中零件變形甚至開裂。防止淬火工藝過程零件變形、開裂的措施：a）正確選材和合理設(shè)計(jì)。對于形狀復(fù)雜、截面變化大的零件、應(yīng)選用

32、淬透性好的鋼材、以便采用較緩和的淬火冷卻方式。在零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中、應(yīng)注意熱處理結(jié)構(gòu)工藝性。b）淬火前進(jìn)行相應(yīng)的退火或正火、以細(xì)化晶粒并使組織均勻化、減少淬火內(nèi)應(yīng)力。c）嚴(yán)格控制淬火加熱溫度、防止過熱缺陷、同時(shí)也可減少淬火時(shí)的熱應(yīng)力。d）采用適當(dāng)?shù)睦鋮s方法、如雙液淬火、馬氏體分級淬火或貝氏體等溫淬火等。淬火時(shí)盡可能使零件均勻冷卻、對厚薄不均勻的零件、應(yīng)先將厚大部分淬入介質(zhì)中。薄件、細(xì)長桿和復(fù)雜件、可采用夾具或?qū)Ｓ么慊饓捍部刂拼慊饡r(shí)的變形。e）淬火后應(yīng)立即回火、以消除應(yīng)力、降低工件的脆性。2）返修方法無法補(bǔ)救。（2）硬度不足或出現(xiàn)軟點(diǎn)缺陷及其預(yù)防、補(bǔ)救1）形成原因及防止措施經(jīng)淬火后零件硬度偏低和出現(xiàn)

33、軟點(diǎn)的主要原因是：亞共析鋼加熱溫度低或保溫時(shí)間不充分、淬火組織中有殘留鐵素體；加熱過程中鋼件表面發(fā)生氧化、脫碳、淬火后局部生成非馬氏體組織；淬火時(shí)、冷卻速度不足或冷卻不均勻、未全部得到馬氏體組織；淬火介質(zhì)不清潔、工作表面不干凈、影響了工件的冷卻速度、致使未能全部淬硬。防治措施：為防止淬火后零件硬度偏低最重要的是防止加熱時(shí)零件表面脫碳。其中最有效的辦法是采用鹽浴或可控氣氛或真空加熱。若在一般空氣電阻爐中加熱、在確保零件燒透及組織轉(zhuǎn)變的前提下力求盡量縮短加熱時(shí)間。2）返修方法回爐重新加熱回火。（3）回火變形缺陷及其預(yù)防、補(bǔ)救形成原因及防止措施由于回火前工件內(nèi)應(yīng)力不平衡、回火是應(yīng)力松弛或產(chǎn)生應(yīng)力重新

34、分布所致。要避免回火變形、或采用多次校直多次加熱、或采用壓具回火等。（4）回火脆性缺陷及其預(yù)防、補(bǔ)救1）形成原因及防止措施主要原因是由于所選回火溫度不當(dāng)、或回火冷卻速度不夠（第二類回火脆性）所致。防止回火脆性的出現(xiàn)應(yīng)正確選擇回火溫度和冷卻方式。2) 返修方法一旦出現(xiàn)回火脆性、對于第一類回火脆性、只能通過加熱淬火、令選回火溫度回火：對于第二類回火脆性、可采取重新加熱回火、然后加速回火冷卻速度的方法消除。2.8.3感應(yīng)加熱淬火缺陷與預(yù)防、補(bǔ)救（1）表層大量殘余奧氏體缺陷及其預(yù)防、補(bǔ)救1）形成原因及防止措施 淬火溫度過高、奧氏體中碳及合金元素含量較高、降低直接淬火或重新加熱榨火的溫度。2) 返修方法冷處理；高溫回火后、重新加熱淬火。（2）硬化層過淺或過深缺陷及其防止措施1）形成原因a）頻率選擇不合適。率過高、加熱深度越淺、則硬化層過淺。反之則硬化層過深。b）加熱單位功率選擇