工藝課程設(shè)計(jì)模板VIP

1、遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 工藝 課程設(shè)計(jì)（論文）題目：40Cr機(jī)床齒輪熱處理工藝設(shè)計(jì)院（系）：材料科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)：材料082學(xué)號(hào)：080208050學(xué)生姓名： 范宇羚指導(dǎo)教師：李強(qiáng)起止時(shí)間：2011-7-42011-7-15課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)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(hào)080208050學(xué)生姓名范宇羚專業(yè)班級(jí)材料082課程設(shè)計(jì)（論 文）題 目40Cr機(jī)床齒輪熱處理工藝設(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。完成工藝設(shè)計(jì)。闡

2、述40Cr鋼滲碳淬火、回火熱處理工藝?yán)碚摶A(chǔ)，選擇設(shè)備、儀表和工夾具，闡述齒輪熱處理質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目、內(nèi)容及要求；闡明齒輪熱處理常見(jiàn)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40Cr鋼的C曲線；3.給出40Cr機(jī)床齒輪冷熱加工工藝流程圖；4.制定40Cr機(jī)床齒輪滲碳淬火-回火熱處理工藝。三、設(shè)計(jì)說(shuō)明書要求設(shè)計(jì)說(shuō)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(shuō)明書結(jié)構(gòu)見(jiàn)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）概述0.5天，2）服役條件與性能

3、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(wèn)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(píng)語(yǔ)及成績(jī)成績(jī)： 學(xué)生簽字： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書（論 文）目 錄（小二號(hào)黑體，段前段后1行，1.25倍行距，居中排列）1 齒輪熱處理概述12 40Cr機(jī)床齒輪熱處理工藝設(shè)計(jì)22.1 齒輪的服役條件、失效形式及性能要求22.1.

4、1 服役條件、失效形式22.1.2 性能要求22.2 齒輪材料的選擇22.3 40Cr鋼的C曲線32.4 40Cr機(jī)床齒輪的熱處理工藝設(shè)計(jì)42.4.1 40Cr機(jī)床齒輪的工藝流程52.4.2 40Cr機(jī)床齒輪的熱處理工藝設(shè)計(jì)62.5 40Cr機(jī)床齒輪的熱處理工藝?yán)碚摶A(chǔ)、原則72.5.1 40Cr機(jī)床齒輪的正火工藝?yán)碚摶A(chǔ)、原則82.5.2 40Cr機(jī)床齒輪的氣體滲碳工藝?yán)碚摶A(chǔ)、原則92.5.3 40Cr機(jī)床齒輪滲碳后淬火工藝原理112.5.4 40Cr機(jī)床齒輪回火工藝?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152.6.3設(shè)計(jì)工夾具152.7 40C

5、r機(jī)床齒輪熱處理質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目、內(nèi)容及要求162.8 40Cr機(jī)床齒輪熱處理常見(jiàn)缺陷的預(yù)防及補(bǔ)救方法172.8.1加熱時(shí)常見(jiàn)的缺陷的預(yù)防及補(bǔ)救方法172.8.2滲碳時(shí)常見(jiàn)的缺陷的預(yù)防及補(bǔ)救方法182.8.3滲碳后淬火、回火缺陷與預(yù)防、補(bǔ)救192.9熱處理工藝卡202.9.1 40Cr機(jī)床齒輪正火工藝卡212.9.2 40Cr機(jī)床齒輪滲碳工藝卡212.9.3 40Cr機(jī)床齒輪淬火工藝卡212.9.4 40Cr機(jī)床齒輪回火工藝卡213.參考文獻(xiàn)2211 齒輪熱處理概述（小二號(hào)黑體，段前段后1行，1.25倍行距，居中排列）變速箱的齒輪或齒軸一般都要承受交變載荷甚至沖擊載荷，接觸應(yīng)力大，齒面易磨損。因此

6、，對(duì)齒輪的要求是表面硬且耐磨，心部強(qiáng)而韌，具有高的抗疲勞強(qiáng)度，表面不崩裂，不壓陷，不點(diǎn)蝕，為了滿足這些性能的要求，常常采用普低鋼(* 、20CrMnMo)經(jīng)正火、滲碳、淬火加低溫回火的熱處理工藝，而且滲碳層必須有合適的碳濃度、碳層深度和金相組織。（正文小四號(hào)宋體，段前段后0.25行，1.25倍行距）40Cr鋼的含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)比較低，一次預(yù)備熱處理是正火，主要目的是為了提高鋼的硬度，便于鋼坯的切削加工。滲碳的目的是為了使齒輪表面獲得高的含碳量，隨后經(jīng)淬火加低溫回火后，是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(guò)對(duì)經(jīng)典40 Cr鋼熱處理工藝的分析，更加明確在執(zhí)行熱處

7、理工藝過(guò)程中所需要注意的問(wèn)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(guò)正確的熱處理工藝，使金屬材料的潛在能力得到充分的發(fā)揮。根據(jù)齒輪的工作條件，失效形式及性能要求，本設(shè)計(jì)選擇的齒輪材料為*滲碳齒輪鋼；在設(shè)計(jì)正火-滲碳-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(cè)，鋼的熱處理，機(jī)床零件用鋼，齒輪熱處理譯文集等。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*滲碳齒輪鋼表面除具有高硬度，高耐磨性外，高的耐點(diǎn)蝕性能，高的疲勞強(qiáng)度，還要使心部具有高的的強(qiáng)度和韌性，從而滿足齒輪的質(zhì)量要求。2 *齒輪熱處理工藝設(shè)計(jì)2.1 齒輪的服役條件、失效形式及性能要求（

8、三號(hào)黑體，段前段后0.5行，1.25倍行距，左對(duì)齊排列）2.1.1 服役條件、失效形式（三號(hào)黑體，段前段后0.25行，1.25倍行距，左對(duì)齊排列） 齒輪在傳遞動(dòng)載力及變速度的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中一對(duì)咬合齒面之間既有滾動(dòng)，又有滑動(dòng)，而且齒輪根部還將受到脈動(dòng)或交變彎曲應(yīng)力的作用。齒面和齒根在上述不同應(yīng)力作用下導(dǎo)致不同的失效形式，主要有疲勞磨損、表面點(diǎn)蝕、皮下點(diǎn)蝕、彎曲疲勞折斷，沖擊折斷等。（正文小四號(hào)宋體，段前段后0.25行，1.25倍行距）2.1.2 性能要求 1.具有高的接觸疲勞極限； 2.具有高的抗彎強(qiáng)度； 3.具有高的耐磨性； 4.具有足夠的沖擊韌性； 5.具有高的傳遞精度和最小的工作響音。2.2

9、齒輪材料的選擇具體齒輪材料的選用主要是根據(jù)齒輪工作時(shí)載荷的大小,轉(zhuǎn)速的高低及齒輪的精度要求來(lái)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。齒輪工作時(shí)轉(zhuǎn)速越大,齒面和齒根受到的交變應(yīng)力次數(shù)越多,齒面磨損越嚴(yán)重。因此可以把齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的圓周速度v 的大小,作為材料承受疲勞和磨損的尺度。一般分為:低速輪(19 m/ s) ;中速齒輪(610 m/ s) ;高速齒輪(1015 m/ s) 。齒輪的精度高,則齒形準(zhǔn)確,公差小,嚙合緊密,傳動(dòng)平穩(wěn)且無(wú)噪聲。機(jī)床齒輪精度一般為68 級(jí)(中、低速) 和812 級(jí)(高速) ,汽車、拖拉機(jī)齒

10、輪精度一般為68 級(jí)。1. 輕載、低速或中速、沖擊力小、精度較低的一般齒輪, 選用中碳鋼, 如Q235、Q275、40、45、50、50Mn 等鋼制造,常用正火或調(diào)質(zhì)等熱處理制成軟齒面齒輪, 正火硬度HBS160 200 ; 一般調(diào)質(zhì)硬度HBS200280。因硬度適中,精切齒廓可在熱處理后進(jìn)行,工藝簡(jiǎn)單,成本低。齒面硬度不高則易于磨合,但承載能力也不高。這種齒輪主要用于標(biāo)準(zhǔn)系列減速箱齒輪、冶金機(jī)械、中載機(jī)械和機(jī)床中的一些次要齒輪。2. 中載、中速、承受一定沖擊載荷、運(yùn)動(dòng)較為平穩(wěn)的齒輪,選用中碳鋼或合金調(diào)質(zhì)鋼,如45、50Mn、40Cr、42SiMn 等鋼,也可采用55Tid、60Tid 等低淬

11、透性鋼。其最終熱處理采用高頻或中頻淬火及低溫回火,制成硬齒面齒輪,可達(dá)齒面硬度HRC5055 ,齒輪心部保持正火或調(diào)質(zhì)狀態(tài),具有較好的韌性。由于感應(yīng)加熱表面淬火的齒輪變形小,若精度要求不高(如7級(jí)以下) ,可不必再磨齒。機(jī)床中絕大多數(shù)齒輪就是這種類型的齒輪。對(duì)表面硬化的齒輪,應(yīng)注意控制硬化層深度及硬化層沿齒廓的合理分布。3. 重載、高速或中速,且受較大沖擊載荷的齒輪,選用低碳合金滲碳鋼或碳氮共滲鋼,如20Cr、40Cr 、20CrNi3、18Cr2Ni4WA、40Cr 、30CrMnTi 等鋼。其熱處理采用滲碳、淬火、低溫回火,齒輪表面獲得HRC5863 的高硬度,因淬透性較高,齒輪心部有較高

12、的強(qiáng)度和韌性。這種齒輪的表面耐磨性、抗疲勞強(qiáng)度和齒根的抗彎強(qiáng)度及心部抗沖擊能力都比表面淬火的齒輪高,但熱處理變形大,精度要求較高時(shí),最后一般要安排磨削。它適用于工作條件較為惡劣的汽車、拖拉機(jī)的變速箱和后橋齒輪。滲碳齒輪鋼的碳含量一般在0.12%0.25%之間，其所含主要合金元素一般是鉻、錳、鈮、鉬、鎢、鈦等。滲碳齒輪鋼還應(yīng)滿足下列要求：1） 非金屬夾雜物少；2） 切削加工性好；3） 晶粒度小和含氧量少（鋁脫氧鋼）；4） 淬火變形??；汽車變速齒輪工作條件比機(jī)床齒輪差,特別是主傳動(dòng)系統(tǒng)中的齒輪。它受力較大,受沖擊較頻繁,因此對(duì)材料要求較高。由于彎曲與接觸應(yīng)力都很大,所以重要齒輪都需要滲碳、淬火處理

13、,以提高耐磨性和疲勞抗力。為了保證心部有足夠的強(qiáng)度及韌性,材料的淬透性要求較高,心部硬度應(yīng)在HRC3545。另外,汽車生產(chǎn)特點(diǎn)是批量大,因此在選鋼材時(shí),在滿足力學(xué)性能的前提下對(duì)工藝性能必須予以足夠的重視。實(shí)踐證明,* 鋼具有較高的力學(xué)性能,在滲碳,淬火、低溫回火后,表面硬度可達(dá)HRC5862 ,心部硬度HRC3045 ,正火切削加工工藝性和熱處理工藝性均較好。2.3 *鋼的C曲線通過(guò)查找熱處理手冊(cè)獲得*鋼的C曲線如下圖1和圖2所示，成分如表1。圖1. *鋼C曲線 圖2. *鋼（滲碳后）C曲線（圖名小四號(hào)黑體，段前段后0.5行，1.25倍行距，全文圖序由小到大排列）表1 *鋼滲碳前后的成分（表名

14、小四號(hào)黑體，段前0.5行，段后0行，1.25倍行距，全文表序由小到大排列）材料化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%原始狀態(tài)奧氏體化溫度奧氏體化時(shí)間晶粒度Ms*滲碳后C:1.02Si:0.34Mn:0.96P:0.012S:0.005Cr:1.26Ti:0.12球化退火78030min8級(jí)1852.4 *齒輪的熱處理工藝設(shè)計(jì)2.4.1 *的工藝流程1.加工路線備料鍛造正火粗、半精加工制齒滲碳(留防滲余量或鍍銅)淬火、低溫回火精機(jī)加工磨齒（6級(jí)以上精度齒輪）。2. 鍛造工藝設(shè)計(jì)造滲碳齒輪的毛坯經(jīng)過(guò)鍛造后獲得基本的形狀。鍛造是利用鍛壓機(jī)械對(duì)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

15、的鍛件的加工方法。用棒料鐓粗后經(jīng)切削加工制成的齒輪，其纖維組織彎曲呈放射狀，所有齒根處的正應(yīng)力都平行于纖維組織的方向，力學(xué)性能得到很大的提高。查閱熱處理工藝規(guī)范數(shù)據(jù)手冊(cè)可以找出*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 *鋼的熱加鍛造工藝規(guī)范項(xiàng)目Ac1（Ar1）Ac3（Ar3）加熱溫度始鍛溫度終鍛溫度鋼坯715（625）830（755）1200124011601200800經(jīng)鍛造將獲得最大外徑是210mm(待精加工后拉齒），高35mm的齒坯。圖3是*齒輪零件圖。圖3*齒輪零件圖2.4.2 *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

16、，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，為最終熱處理做好準(zhǔn)備。正火工藝曲線如圖4所示。圖4 65Nb鋼熱處理工藝曲線（要有所設(shè)計(jì)鋼的熱處理工藝曲線）2*的滲碳常用的滲碳方法有：固體滲碳、液體滲碳、氣體滲碳，氣體滲碳具有碳勢(shì)可控、生產(chǎn)率高、勞動(dòng)條件好和便于直接淬火等優(yōu)點(diǎn)因此應(yīng)用最為廣泛，本設(shè)計(jì)將采用氣體滲碳工藝。從統(tǒng)計(jì)資料來(lái)看，一般滲碳件的表面碳含量可在0.6%1.1%間變化。確定最佳表面含碳量的出發(fā)點(diǎn)，首先是獲得表面最高硬度。其次是滲碳層具有最高的耐磨性和抗磨損性疲勞性能。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的研究表明，對(duì)于一般低合金滲碳鋼，表面含碳量為0.8

17、%1.0%是可獲得最佳性能經(jīng)滲碳后表面獲得的高的含碳量約為1.02，而心部維持仍為原來(lái)的低碳濃度。滲碳之前不需滲碳的齒輪根部應(yīng)力集中處應(yīng)進(jìn)行涂防滲膏或鍍銅處理，待滲碳后淬火前切去該部位的防滲余量。CrMnTi鋼滲碳工藝曲線如圖5所示。圖5 *鋼滲碳工藝曲線890±10840860排氣強(qiáng)滲（吸碳）100110滴/分?jǐn)U散降溫0.5h3.54h1.5h0.5h油冷7080滴/分4050滴/分3最終熱處理工序淬火、低溫回火零件經(jīng)最終熱處理后硬度較高，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

18、。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6為滲碳后熱處理工藝曲線。8408602030min油冷20025023h時(shí)間/h圖6 滲碳后熱處理工藝曲線空冷溫度/2.5 *齒輪的熱處理工藝?yán)碚摶A(chǔ)、原則2.5.1 *的正火工藝?yán)碚摶A(chǔ)、原則 1正火加熱溫度通常對(duì)于亞共析鋼正火的加熱溫度通常為Ac3以上3050,而對(duì)于低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7可知* 的加熱溫度范圍為893943（常用930950）。加熱溫度過(guò)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(guò)高

19、會(huì)造成晶粒粗化惡化鋼的力學(xué)性能。本設(shè)計(jì)將采用另一種工業(yè)上常用方法等溫正火即*等溫正火采用加熱到920930，保溫一定的時(shí)間后強(qiáng)制風(fēng)冷至550600度，保溫一定溫度（23h),最后出爐空冷。等溫正火得到顯微組織是等軸狀鐵素體基體均勻分布著三次滲碳體顆粒。鍛坯經(jīng)過(guò)等溫正火后，不僅改善了材料的組織和性能，還減小了齒輪在滲碳淬火后的淬火變形。良好的應(yīng)用效果使等溫正火得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。圖7 Fe-C合金相圖2正火加熱保溫時(shí)間保溫時(shí)間,這個(gè)問(wèn)題比較復(fù)雜,一般由試驗(yàn)確定,但也有個(gè)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工件的有效厚度(mm) 工件有效厚度

20、的計(jì)算原則是:薄板工件的厚度即為其有效厚度;長(zhǎng)的圓棒料直徑為其有效厚度;正方體工件的邊長(zhǎng)為其有效厚度;長(zhǎng)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(zhǎng)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(lái)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(lái)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，消除齒輪內(nèi)部過(guò)大的應(yīng)力,增加齒輪的韌性,改善材料的切削性,并為滲碳淬火做好組織準(zhǔn)備。2.5.2 *的氣體滲碳工藝?yán)碚摶A(chǔ)、原則1*齒輪氣體滲碳工藝將工件放在氣體介質(zhì)中加

21、熱并進(jìn)行滲碳的工藝成為氣體滲碳。氣體滲碳溫度及介質(zhì)易于調(diào)整，碳濃度及滲層深度易于控制，容易實(shí)現(xiàn)直接淬火。適用于各種批量、各種尺寸的工件，因而應(yīng)用最廣。氣體滲碳工藝主要分為滴注式和通氣式兩大類型。本工藝將采用滴注式氣體滲碳法。（1）有機(jī)液體的選用原則 碳氧比應(yīng)大于1 碳氧比是指有機(jī)液體分子中碳原子數(shù)與氧原子數(shù)之比。碳氧比大于1時(shí)，有機(jī)液體高溫分解出CO、H2和活性碳原子C,這樣的有機(jī)液體可作為滲劑用于滲碳，比值越大表明滲碳能力越強(qiáng)。 碳當(dāng)量 產(chǎn)生一克原子碳所需有機(jī)物的質(zhì)量稱為碳當(dāng)量，有機(jī)液體的碳當(dāng)量越小表明滲碳能力越強(qiáng)。據(jù)此，丙酮、異丙醇、乙酸乙酯、乙醇、甲醇的滲碳能力依次減弱。 形成炭黑傾向小

22、 分子量大的有機(jī)液體高溫分解出大量的活性碳原子，工件吸收不完，多余的碳原子在工件會(huì)形成炭黑和結(jié)焦，這樣會(huì)影響滲碳過(guò)程的進(jìn)行。 應(yīng)具有較大的產(chǎn)氣量 產(chǎn)氣量是指在常壓每立方厘米液體產(chǎn)生氣體的體積。產(chǎn)氣量高的滲碳劑，當(dāng)向爐內(nèi)裝入新的工件時(shí)，可以在較短時(shí)間內(nèi)把空氣盡快地排除。其他 來(lái)源廣泛、價(jià)格便宜，同時(shí)具有好的安全性和經(jīng)濟(jì)型。（2）滴入式氣體滲碳工藝過(guò)程滴入式氣體滲碳工藝過(guò)程通常分為四個(gè)階段，即排氣、強(qiáng)烈滲碳、擴(kuò)散和降溫階段，程的各個(gè)階段，應(yīng)采用不同的滲劑量和碳勢(shì)。1）排氣階段 零件裝爐后，爐溫度幅度下降，同時(shí)有大量氣體帶入爐內(nèi)。排氣階段的作用是使?fàn)t溫迅速恢復(fù)到規(guī)定的滲碳溫度，盡快排除進(jìn)入爐內(nèi)的空氣

23、，防止零件氧化。煤油加甲醇滲碳的排氣階段，應(yīng)先爐內(nèi)滴入大量的甲醇，當(dāng)爐溫升高至900以上時(shí)，再滴入煤油進(jìn)行滲碳。煤油滴量的大小應(yīng)根據(jù)爐子的容積確定。排氣階段的時(shí)間，通常是爐子達(dá)到滲碳溫度后再延續(xù)3060min，以便于完全清楚爐內(nèi)的CO2、H2O、O2等氧化脫碳性氣體，如排氣不好，爐內(nèi)的CO2、H2O、O2含量偏高，會(huì)造成滲碳速度減慢，并產(chǎn)生滲層含碳量偏低等缺陷。2）強(qiáng)烈滲碳階段 滲氣階段結(jié)束后，進(jìn)入強(qiáng)烈滲碳階段，其特點(diǎn)是滲碳劑滴量較多或氣氛較濃，維持爐內(nèi)的高碳勢(shì)，是零件表面碳濃度高于最終的要求。此時(shí)工件表面吸收大量的活性碳原子，形成高濃度梯度，以提高滲碳速度。3）滲碳擴(kuò)散階段 該階段的特點(diǎn)是滲

24、劑滴量較少或氣氛較低，以適當(dāng)降低爐內(nèi)碳勢(shì)，使工件表面的碳逐步想內(nèi)層擴(kuò)散，適當(dāng)降低表面碳濃度，最后獲得所要求的表面碳濃度和滲層深度。4）降溫階段 在滲碳階段結(jié)束前1h左右，從爐內(nèi)取出試樣，檢查滲層深度，檢查滲層深度，確定準(zhǔn)確的滲碳時(shí)間。對(duì)于可直接淬火的零件應(yīng)隨爐冷卻至適當(dāng)?shù)拇慊饻囟龋ㄒ话銥?10840），均溫2030min，使零件內(nèi)外溫度均勻后出爐淬火。（3）滲碳工藝參數(shù) 滲碳溫度 滲碳溫度一般控制在880930范圍內(nèi)。較低滲碳溫度有利于減小碳淬火零件的變形和有利于淺層滲碳和深度的控制；較高的滲碳溫度這是神探速度快，可縮短滲碳周期，節(jié)約能源。促進(jìn)滲劑分解，但滲碳溫度太高又會(huì)使碳化物聚集長(zhǎng)大，晶粒

25、粗化增加零件熱處理畸變。本工藝將把*滲碳齒輪常用的滲碳溫度是880900。 滲層深度 時(shí)間的確定與控制，時(shí)間主要是影響滲層深度，雖然也在一定程度上影響碳濃度梯度。時(shí)間與滲層深的關(guān)系可以表如下: d=式中，d為滲層深度(毫米)；t為滲碳時(shí)間；T為滲碳溫度。由此可算得，當(dāng)滲碳溫度分別為875、925時(shí)，滲層深度分別為0.46和0. 63了下毫米。由上式算得的滲層總深度，如表面含碳量控制得低于飽和值時(shí)，實(shí)際值會(huì)比計(jì)算值略小。不同模數(shù)推薦采用的滲層深度，見(jiàn)表3所示。表3不同模數(shù)齒輪推薦采用的滲碳層齒輪正模數(shù)1.251.52.5344.567推薦深度（mm）0.30.50.91.31.7 滲碳時(shí)間 滲碳

26、時(shí)間主要根據(jù)滲層深度確定，而且與滲碳溫度及爐內(nèi)氣氛等因素有關(guān)。在某一給定條件下，滲層深度與滲碳時(shí)間存在著以下關(guān)系：=K式中 滲碳層總深度（mm）； 滲碳時(shí)間（h）； K與滲碳溫度有關(guān)的系數(shù)，當(dāng)滲碳溫度為875時(shí)，K=0.45；900時(shí)，K=0.54；925時(shí)，K=0.63。如汽車變速箱齒輪要求滲層深度：0.81.2mm，滲碳時(shí)間為4小時(shí)。2滲碳的目的 滲碳的目的使*鋼零件表面得到高的含碳量，隨后經(jīng)淬火加低溫回火后，是零件表面獲得高的硬度和耐磨性，而心部仍保持一定的強(qiáng)度及較高的塑性、韌性。經(jīng)滲碳后，從表面到心部形成一個(gè)濃度梯度層，如果緩冷下來(lái)，將得到珠光體類型顯微組織：過(guò)共析層顯微是珠光體加二次

27、滲碳體，共析層顯微組織是珠光體，亞共析層顯微組織是珠光體加鐵素體。2.5.3 *滲碳后淬火工藝原理淬火只是為了提高的鋼件表面硬度、高耐磨性和心部良好強(qiáng)韌性的配合提供必要條件，而滲碳件的優(yōu)越性能在滲碳后進(jìn)行恰當(dāng)?shù)拇慊鸷偷蜏鼗鼗鸩拍艿靡詫?shí)現(xiàn)。滲碳后，有以下列幾種典型的熱處理工藝：預(yù)冷直接淬火、一次淬火、二次淬火。對(duì)于重負(fù)荷齒輪一般用細(xì)晶粒合金鋼，因此最為廣泛采用第一種和第二種方法進(jìn)行熱處理，工藝簡(jiǎn)單。下面將詳系敘述預(yù)冷直接淬火。預(yù)冷直接淬火是將*滲碳后預(yù)到830850，出爐用100左右的油冷卻。冷卻后用在200250溫度下回火。1預(yù)冷的目的降低淬火的的溫度一方面可以減少工件淬火變形，另一方面滲層中

28、殘余奧氏體量也稍又降低，表面硬度略有提高，但奧氏體晶粒沒(méi)有變化。2淬火冷卻方式選擇齒輪的臨界壁厚為30mm（滲層深度0.81.2mm）左右，由查的熱處理手冊(cè)第一卷得到的*鋼臨界淬透性曲線圖8和半馬氏體硬度與鋼的含碳量關(guān)系曲線圖9可知*齒輪用油淬火可滿足使用要求。圖8 *鋼淬透性曲線 圖9 半馬氏體硬度與鋼的含碳量關(guān)系曲線2.5.4*回火工藝?yán)碚摶A(chǔ)、原則1回火溫度確定原則* 鋼汽車變速器主減從動(dòng)齒輪要有較高的力學(xué)性能,在滲碳、淬火加低溫回火后,表面硬度需要達(dá)HRC5862 ,心部硬度HRC3045。由不同鋼含碳量的硬度與回火溫度關(guān)系曲線圖10（鋼的熱處理胡光立、謝希文 西北工業(yè)大學(xué)出版社。）可

29、知其在200250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(kāi)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*鋼滲碳、淬火經(jīng)低溫回火后獲得顯微組織表面為細(xì)粒狀混晶馬氏體、殘余奧氏體和碳化物，心部組織為回火馬氏體和鐵素體。回火后不僅消除了內(nèi)應(yīng)力而且穩(wěn)定了工件尺寸。2.6選擇設(shè)備、儀表和工夾具2.6.1設(shè)備1等溫正

30、火設(shè)備 推桿式燃?xì)獾葴卣鹕a(chǎn)線主要用于汽車齒輪等零件鍛坯的等溫退火及預(yù)先熱處理。該生產(chǎn)線的組成和布局見(jiàn)圖11主要由前后液壓推料機(jī)、加熱爐、速冷室、正火卸料臺(tái)等溫爐、等溫卸料臺(tái)和配套的控制系統(tǒng)等組成。它的工藝流程是上料推料加熱速冷等溫空冷卸料料盤返回。圖11推桿式燃?xì)獾葴卣鹕a(chǎn)線組成和布局2滲碳設(shè)備熱處理設(shè)備為RJJ-75-9T井式氣體滲碳爐，風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為1140轉(zhuǎn)/分。爐內(nèi)均勻的氣流循環(huán)對(duì)于滲碳具有非常重要的意義。對(duì)于RJJ-75-9T井式氣體滲碳爐，其風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)應(yīng)達(dá)到1440轉(zhuǎn)/分。滲碳劑采用丙酮。 圖12 RJJ-75-9T井式氣體滲碳爐1油缸 2電動(dòng)機(jī)油泵3 滴管 4 取氣管 5

31、 電動(dòng)機(jī)6 吊環(huán)螺釘 7 爐蓋 8 風(fēng)葉 9 料管 10爐罐 11 電子元件 12 爐襯 13爐殼 14 試樣管3淬火設(shè)備齒輪淬火壓床，該壓床可由移動(dòng)的工作臺(tái)和易裝卸的壓模組成，主要結(jié)構(gòu)有主機(jī)、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。壓床的工作順序是：工作臺(tái)前進(jìn)上壓模下降滑塊鎖緊內(nèi)、外壓環(huán)和中心壓桿施壓噴油滑塊松開(kāi)上壓模上升工作臺(tái)復(fù)位。4回火設(shè)備RJ-25-6低溫井式電阻爐： 額定電壓25KW,額定電壓380V，額定溫度650。2.6.2儀表1溫度檢測(cè)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+報(bào)警，該系列儀表所配用執(zhí)行器：接觸器、電

32、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(dòng)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(cè)量范圍：0-1300。4壓力測(cè)量?jī)x表熱處理設(shè)備工測(cè)量壓力表主要測(cè)量煤氣壓力燃燒油壓力。2.6.3設(shè)計(jì)工夾具零件在熱處理過(guò)程中，根據(jù)零件的外形、尺寸及批量和所選用的加熱爐型號(hào)，需要多種吊具和工夾具以保證零件的加熱均勻，不致于變形，保證操作安全。1夾具圓錐臺(tái)的大端有用于螺栓連接的法蘭盤，在圓錐臺(tái)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(tái)階孔。2壓板3定位銷頭部是球體，中間是軸，尾部加工一個(gè)臺(tái)階

33、，臺(tái)階的頂部是球面。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)。5變速箱齒輪滲碳夾具變速箱齒輪夾具如圖11所示。圖11 變速箱滲碳齒輪夾具2.7 *齒輪熱處理質(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(wú)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滲層深度檢查在滲碳淬火后進(jìn)行有檢查方法：宏觀測(cè)量：打斷試樣，研磨拋光，用硝酸酒精溶液侵蝕直至顯示出深棕色的滲碳層，用帶有刻度尺的放大鏡測(cè)量。顯微測(cè)鏡量：滲碳后緩冷試樣，磨制成顯微試樣。根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的顯微組織處，例如測(cè)至過(guò)渡區(qū)作為滲碳層深度等。*滲碳后滲層深

34、度應(yīng)在0.81.2mm。4硬度檢查 在淬火后檢查包括滲層表面、防滲部位及心部硬度，一般用洛氏硬度HRC標(biāo)尺測(cè)量。* 鋼在滲碳,淬火、低溫回火后,表面硬度應(yīng)達(dá)到HRC5862 ,心部硬度HRC3045。5金相組織檢查按技術(shù)要求及標(biāo)準(zhǔn)行檢查滲層碳化物的形態(tài)及分布，殘留奧氏體數(shù)量，有無(wú)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 *齒輪熱處理常見(jiàn)缺陷的預(yù)防及補(bǔ)救方法2.8.1加熱時(shí)常見(jiàn)的缺陷的預(yù)防及補(bǔ)救方法1欠熱缺陷及其預(yù)防、補(bǔ)救1）形成原因及防止措施鋼在加熱時(shí)，由于加熱溫度過(guò)低火加熱時(shí)間過(guò)短，造成未充分奧氏體化而引起的組織缺陷。防止欠熱主要措施是嚴(yán)格

35、控制加熱溫度和加熱時(shí)間。2）返修方法可通過(guò)重新正火來(lái)補(bǔ)救。2過(guò)熱缺陷及其預(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(guò)高或加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，引起奧氏體晶粒粗大而產(chǎn)生的組織缺陷。防止過(guò)熱主要措施是嚴(yán)格控制加熱溫度和加熱時(shí)間。2）返修方法可通過(guò)重新正火來(lái)補(bǔ)救。3過(guò)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(guò)高，造成晶界氧化或局部熔化的組織缺陷。防止過(guò)燒主要措施是嚴(yán)格控制加熱溫度和加熱時(shí)間。2）返修方法工件過(guò)燒無(wú)法挽救只能報(bào)廢。2.8.2滲碳時(shí)常見(jiàn)的缺陷的預(yù)防及補(bǔ)救方法1表層粗塊狀或網(wǎng)狀碳化物缺陷及其預(yù)防、補(bǔ)救1）形成原因及防止措施滲碳劑活性太高或滲碳保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，降低滲

36、劑活性當(dāng)滲層要求較深時(shí)，保溫后期適當(dāng)降低滲劑活性。2) 返修方法在降低碳勢(shì)氣氛下延長(zhǎng)保溫時(shí)間，重新淬火；高溫加熱擴(kuò)散后再淬火。2表面非馬氏體缺陷及其預(yù)防、補(bǔ)救1）形成原因及防止措施 滲碳介質(zhì)中的氣向鋼中擴(kuò)散，在品界上形成Cr、Mn等元素的氧化物，致使該處合金元素貧化，淬透性降低，淬火后出現(xiàn)黑色網(wǎng)狀組織屈氏體)。控制滬內(nèi)介質(zhì)成分，降低氧的含量，提高淬火冷卻速度;合理選擇鋼材。2) 返修方法提高淬火溫度或適當(dāng)延長(zhǎng)淬火加熱保溫時(shí)間，便奧氏體均勻化，并采用較快淬火冷卻速度。3 滲層深度不夠缺陷及其預(yù)防、補(bǔ)救1）形成原因及防止措施爐溫低，滲層活性低，爐子漏氣或滲碳鹽浴成分不正。加強(qiáng)爐溫校驗(yàn)及爐氣成分或鹽

37、浴成分的監(jiān)測(cè)。2) 返修方法補(bǔ)滲。4 表面脫碳缺陷及其預(yù)防、補(bǔ)救1）形成原因及防止措施滲碳后期滲劑活性過(guò)分降低，氣體滲碳爐漏氣。液體滲碳時(shí)碳酸鹽含量過(guò)高，在冷卻堆中及碎火加熱時(shí)保護(hù)不當(dāng)，出爐時(shí)高溫狀態(tài)在空氣中停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。防止?fàn)t滲碳后子漏氣，保證滲碳后期在冷卻坑中淬火加熱時(shí)具有所要求的碳勢(shì)。2) 返修方法在濃度合格的介質(zhì)中補(bǔ)修；噴丸處理（脫碳層0.02mm）。5表面硬度低缺陷及其預(yù)防、補(bǔ)救1）形成原因及防止措施表面碳濃度低或表面脫碳，殘留奧氏休全過(guò)多或表面形成屈氏體。選擇合適的滲碳溫度及碳勢(shì)，選擇合適的熱處理方法及工藝。2) 返修方法含碳量低可補(bǔ)滲；殘余奧氏體多著可按前面方法返修；表面有屈氏體的可重新加熱淬火。2.8.3滲碳后淬火、回火缺陷與預(yù)防、補(bǔ)救1滲碳件開(kāi)裂缺陷及其預(yù)防、補(bǔ)救1）形成原因及防止措施滲碳后慢冷時(shí)組織轉(zhuǎn)變不均勻所致.如*鋼滲碳后空冷時(shí)，在表層屈氏體下面保留了層未轉(zhuǎn)變的奧氏體，后者在隨后的冷卻過(guò)程中或隨后停留過(guò)程中轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，使?jié)B層完成共析轉(zhuǎn)變.或加快冷卻速度，使?jié)B層全部轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體加殘余奧氏體。減慢冷卻，使?jié)B層全部發(fā)生共析轉(zhuǎn)變或加快冷卻，使工件表面得到馬氏體加殘余奧氏體。2) 返修方法工件無(wú)法挽救只能報(bào)廢。2表層大量殘余奧氏體缺陷及其預(yù)防、補(bǔ)救1）