拖拉机驱动轴

1、45Cr东方红40拖拉机驱动轴热处理工艺设计目录前言 11.1 驱动轴简介41.2驱动轴的工作条件、性能要求、材料  41.3合金调质钢 42.1 45Cr钢的基本性质62.2 45Cr钢的化学成分及分析72.3 化学成分72.4组织转变82.5 淬透性93.1. 热处理工序位置及热处理工艺选择103.2热处理工艺133.3调质处理及设备143.4调质处理的特点163.5淬火目的及设备153.6调质处理规范163.7 硬度试验173.8拉伸试验173.9热处理后的力学性能174.1 45Cr钢的表面热处理184.2 45Cr钢的表面淬火 184.3感应加热表面淬火及设备194.4火焰

2、加热表面淬火204.5激光加热表面淬火214.6 45Cr钢的化学热处理 214.7 45Cr 热处理过程中的缺陷及防止225.1热处理后组织分析 256.1课程总计287.1设计的参考文献29前 言本课程是根据教学任务对40拖拉机驱动轴的设计，参考了大量专科教学教材，对金属材料与热处理这两门课的总结，并用实验的方式介绍了40拖拉机驱动轴的热处理工艺。课程的设计过程以坚持基础理论教材应用为目的，以必要的经济应用为重点，强化所学专业，加强实践与理论的结合。根据驱动轴的工作条件、失效形式及要求的力学性能确定齿轮的材料。并对材料组成成分做了分析。介绍了驱动轴工艺路线并对其热处理工艺做了详细说明，从金

3、相、硬度等方面做了详细介绍并有金相显微组织图。对材料选择、热处理后的变形与断裂分析有一定扩散。在编写的过程中得到了老师同学的大力支持，由于编者水平有限，设计中难免还存在错误和不妥之处，殷切希望广大读者批评指正。编者:张淼2011年02月1.1 驱动轴简介 驱动轴是装载机工作装置的一种，是一种可以推进装载机光滑度，使得所述驱动轮可按照不同的角速度转动的装置，通过花键及锥度部分紧配合将扭矩由行星架传到后轮上的装置。1.2 驱动轴的工作条件、性能要求、材料（1）工作条件 ：驱动轴受、扭转、剪切、拉压、冲击等交变应力，还可造成驱动轴的扭转和弯曲振动，产生附加应力；应力分布不均匀；驱动轴颈与轴

4、承有滑动摩擦。（2）性能要求 ： 驱动轴的失效形式主要是疲劳断裂和轴颈严重磨损。因此材料要有高强度、一定的冲击韧性、足够弯曲、扭转疲劳强度和刚度，轴颈表面有高硬度和耐磨性。（3）驱动轴材料 ：锻钢驱动轴：优质中碳钢和中碳合金钢，如40、45、35Mn2、40Cr, 45Cr、35CrMo钢等； （4）45Cr材料的选择这类材料是中碳合金钢，采用调质(或正火)热处理来提高并改善加工性能。近年在大功率发动机较广泛应用一种新钢种，即合金调质钢，即通过添加Si、Cu、Ti等合金元素细化晶粒，强化钢的基体，提高钢的强度。1.3 合金调质钢所谓调质钢,一般是指含碳量在0.3-0.6%的中碳钢.一

5、般用这类钢制作的零件要求具有很好的综合机械性能,即在保持较高的强度的同时又具有很好的塑性和韧性,人们往往使用调制处理来达到这个目的,所以人们习惯上就把这一类钢称作调质钢.。各类机器上的结构零件大量采用调质钢，是结构钢中使用最广泛的一类钢。a用途合金调质钢广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机器上的各种重要零件，如齿轮、轴类件、连杆、螺栓等。 b性能要求调质件大多承受多种工作载荷，受力情况比较复杂，要求高的综合机械性能，即具有高的强度和良好的塑性、韧性。合金调质钢还要求有很好的淬透性。但不同零件受力情况不同，对淬透性的要求不一样。 c成分特点(1) 中碳：碳质量分数一般在0.25%0.50%之间

6、，以0.4%居多； (2) 加入提高淬透性的元素Cr、Mn、Ni、Si等：这些合金元素除了提高淬透性外，还能形成合金铁素体，提高钢的强度。如调质处理后的45Cr钢的性能比45钢的性能高很多； (3) 加入防止第二类回火脆性的元素：含Ni、Cr、Mn的合金调质钢，高温回火慢冷时易产生第二类回火脆性。在钢中加入Mo、W可以防止第二类回火脆性，其适宜含量：Mo的质量分数为0.15%0.30%，或W的质量分数为0.8%1.2%。d性能特点调质钢在化学成分上的特点是，碳含量0.30.5%，并含有一种或几种合金元素，具有较低或中等的合金化程度。钢中合金元素的作用主要是提高钢的淬透性和保证零件在高温回火后获

7、得预期的综合性能。 热处理工艺是在临界点以上一定温度加热后淬火成马氏体，并在500-650回火。热处理后的金相组织是回火索氏体。这种组织具有强度、塑性和韧性的良好配合。 调质钢的质量要求，除一般的冶金方面的低倍和高倍组织要求处，主要为钢的力学性能以及与工作可靠性和寿命密切相关的冷脆性转变温度、断裂韧性和疲劳抗力等。在特定条件下，还要求具有耐磨性、耐蚀性和一定的抗热性。由于调质钢最终采用高温回火，能使钢中应力完全消除，钢的氢脆破坏倾向性小，缺口敏感性较低，脆性破坏抗力较大，但也存在特有的高温回火脆性。 大多数调质钢为中碳合金结构，屈服强度（0.2）在490-1200Mpa。以焊接性能为突出要求的

8、调质钢，为低碳合金结构钢，屈服强度（0.2）一般为490-800Mpa，有很高的塑性和韧性。少数沉淀硬化型调质钢，屈服强度（0.2）可到1400Mpa以上，属高强度和超高强度调质钢。 e 常用的合金调质钢按淬透性和强度分为4类： 低淬透性调钢； 中淬透性调质钢； 较高淬透性调质钢； 高淬透性调质钢。 2.1 45Cr钢的基本性质40拖拉机驱动轴系拖拉机后轮的传动轴，它直接与后轮轮镉相连接，在工作中受到扭转和弯曲的复 合疲劳载荷的作用，而其中又以扭转疲劳为主，因此，要求其材料应具备良好的综合力学性能。部分优质中碳碳素机构钢和合金结构钢经调质处理后其性能可满足上述零件的要求，但如果上述钢材制备的零

9、件热处理工艺控制不当，或者零件结构设计存在缺陷，都将影响零件的正常工作。45Cr钢是我国目前用量最大的中合金调质钢之一,广泛用于轴类、连杆、螺栓和齿轮等。2.3 45Cr钢的化学成分及分析2.3.1 化学成分（质量分数%）碳C：0.420.49铬Cr:0.801.10硅Si:0.170.37锰Mn:0.50 0.80硫S:允许残余含量0.035磷P: 允许残余含量0.035镍Ni: 允许残余含量0.030铜Cu：允许残余含量0.0302.3.2材料中含碳量及合金元素的作用a 45Cr钢中含碳量的作用含碳量0.42%0.50%以保证调质后，碳化物有足够的体积分数，通过弥散硬化获得所需要的强度，碳

10、含量分数也不宜过高，以防止塑性与韧性指标下降。b 合金元素的作用铬、硅、锰钢中的作用是可以提高钢的淬透性，硅、锰固溶于铁素体中还可以起到固溶强化作用，硅还可显著提高钢的回火稳定性，铬、镍可提高钢的冲击韧度，改善钢的热处理性能，提高钢的强度，使钢中碳化物非常细小、均匀，从而大大提高钢的耐磨性和接触疲劳强度，另外Cr还可提高钢的耐蚀性。磷是有害元素。在奥氏体中的溶解度低，易偏析形成磷共晶-呈低熔点共晶形态分布在晶界和树枝晶间。由于严重偏析，导致正常含磷量的奥氏体锰钢中，也会出现磷共晶组织。2.4组织转变热处理铸态珠光体球铁不需要进行热处理，节约能源、降低成本，避免了热处理变形，也缩短了生产周期。一

11、般采用加铜促进珠光体的生成和稳定。小型铸件也可以通过控制硅锰含量和冷却速度获得珠光体组织。除铸态球铁靠合金化获得外，一般通过热处理手段获得。通过热处理消除组织中一次渗碳体，使粗大的珠光体、铁素体转变为细珠光体，使组织均匀并消除内应力。图1-1无渗碳体时的正火工艺(1)普通正火。图1-1目的是获得珠光体或索氏体球铁。铸态组织珠光体<8090时施行，可获得珠光体为主要基体组织，但有少量牛眼状铁素体。铸态组织无渗碳体、三元或复合磷共晶时可采用图1无渗碳体时的正火工艺。2.5淬透性淬透性能相同的钢调质到相同硬度时，抗拉强度基本相同，硬度与抗拉强度大致成直线关系。 各种成分的合金钢调质到各种硬度值

12、时，硬度值为400HB(抗拉强度约为1400MPa)时，屈强比值最高，约为09，淬火状态的组织对屈强比有很大影响。 调整增加钢材淬透性的合金元素的含量，可以得到相同的淬透性能，得到相同的抗拉强度和屈服强度。因此，在选择合金元素时应优先选择增加淬透性能作用显著而价格较低的元素，如硼、锰、铬等。但是合金元素不同的钢要调质到相同的硬度所采用的回火温度各不相同，即各种钢的抗回火性能不同。 淬透性能相同的钢调质到相同硬度时，抗拉强度和屈服强度虽基本相同，但是脆性破坏倾向差别很大，低温冲击试验尤为明显。成分不同的钢调质后硬度与疲劳极限的关系不同。硬度在35HRC以下时疲劳极限和硬度成直线关系，疲劳极限的波

13、动范围为130MPa。硬度超过35HRC时，疲劳极限的波动范围变宽。如硬度为55HRC时，疲劳极限的波动范围达380MPa。 这种钢与40Cr钢相比，钢的强度、耐磨性及淬透性均较高，在油中临界淬透直径达1245mm，在水中临界淬透直径达2671mm，但韧性却较低； 中碳调制钢，冷镦模具钢。该钢价格适中，加工容易，经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性。正火可促进组织球化，改进硬度小于160HBS毛坯的切削性能。在温度550570进行回火，该钢具有最佳的综合力学性能。该钢的淬透性高于45钢，适合于高频淬火，火焰淬火等表面硬化处理等3.1 热处理工序位置及热处理工艺选择：热处理是机械制造

14、过程中的重要工序。驱动轴的热处理工序位置及热处理工艺选择、安排是否得当，对于零件的质量及切削加工性能起着至关重要的作用。根据热处理的目的及工序位置不同，热处理分为预备热处理和最终热处理。3.1.1 预备热处理的工序位置及热处理工艺选择：为消除经过锻造的驱动轴的内应力、细化晶粒、均匀组织，并改善切削加工性能，为淬火作好组织准备，一般在锻造之后、切削加工之前，可采用退火或正火作为预备热处理。由于驱动轴尺寸较小，且厚度较均匀，在正火、退火均可使用的前提下，为提高工作效率，宜选用正火作为预备热处理。3.1.2 最终热处理的工序位置：最终热处理包括各种淬火、回火、表面热处理等。零件最终热处理之后，即可获

15、得所需的力学性能：因零件硬度较高，除磨削加工之外不宜进行其他形式的切削加工，故最终热处理均安排在半精加工之后，磨削加工之前。3.1.3最终热处理工艺方法选择：根据驱动轴的工作条件及失效形式，对驱动轴的技术条件要求如下：根据以上技术条件，驱动轴材料 ：45Cr 采用的最终热处理工艺为：先调质，使表面保持较高的强度和冲击韧性；之后表面淬火，使轴表面硬度达到高硬度要求，心部仍维持较低的硬度 。3. 2 热处理工艺45Cr是合金调质钢中最常用的钢种，下面以45Cr制造的拖拉机的驱动轴说明其热处理工艺方法的选定和工艺路线的安排。驱动轴是发动机中一个重要的连接零件，在工作时它承受冲击性 的、周期变化的拉应

16、力和装配时的预应力，要求它具有足够的强度、冲击韧性和抗疲劳性能。根据技术要求，其工艺路线及热处理方案可能有以下几种。方案1：驱动轴的生产工艺路线如下下料锻造退火（或正火）机加工（粗加工）调质机加工（精加工）直径90圆柱面与花键两处高频淬火检验装配。该方案的优点：工艺简单，特别是调质工艺，因为调质后再进行机械加工，无需考虑脱碳问题。该方案的缺点是：加工余量大，特别是原材料浪费，调质效果不好。该种钢油淬火时临界直径约为2530mm,今传递扭矩危险断面处毛柸直径大于55mm,根据该种钢的端淬曲线可以推知，即使在表面也得不到半马氏体区，实际上只能得到网状铁素体及细片状珠光体组织。花键与锥度交界处恰好是

17、花键高频淬火 过渡区，此处的强度比未经表面淬火的还差，而又是应力集中的危险断面。方案2：下料荒车及钻直径23孔（应留加工余量，以备扩孔成直径23）机加工（粗加工）调质机加工成型直径90圆柱面、锥度及花键部分高频淬火检验装配。该方案的优点：克服了第一方案的调质效果不良，以及锥度与花键交界危险断面处的弱点，其使用性能将比第一方案大为改善。该方案的缺点是：加工余量大，特别是原材料浪费，加工工序和工序间周转长，成本高。方案3：法兰盘：下料锻造机加工（粗加工）调质机加工成形（花键孔只加工内孔，键槽未拉）直径90圆柱面外圆高频淬火拉削花键孔检验。 花键轴：棒料钻孔料调质机加工成形花键中频淬火该方案的优点：

18、省料，在大量生产中花键可向钢厂订购管材；调质效果好，基本上与该种钢的临界直径相适应；感应加热淬火工艺单一，操作方便、质量稳定，因为直径90外圆高频淬火的目的是提高耐磨性，其与法兰盘连接处直径大，应力小，故强度足够。该方案的优点：增加了法兰盘拉削内花键孔的工艺，但省去了锻造拔制锥度及花键部分直径的工序，简化了花键轴的加工。所以采用第三种方案，制造陈本提高不多，而寿命大幅度提高，总的经济效果是良好的。图3-145Cr退火热处理曲线如图3-1所示45Cr调质热处理曲线如图3-2所示图3-2退火（或正火）作为预先热处理，是为了改善锻造组织，细化晶粒，有利于切削加工，并为随后的调质热处理做好组织准备。调

19、质热处理淬火：加热温度840±10，油冷，获得马氏体组织；回火：加热温度525±25，水冷（防止第二类回火脆性）。经过调质处理后金相组织应为回火索氏体，不允许有块状铁素体出现，否则会降低强度和韧性。3.3调质处理及设备淬火+高温回火=调质 ，调质是淬火加高温回火的双重热处理，其目的是使工件具有良好的综合机械性能。 随着回火温度的增加，碳化物的颗粒就增大，屈服点和拉伸强度就下降，降低硬度和脆性，延伸率和收缩率就升高。其目的是消除淬火产生的内应力，以取得预期的力学性能。 回火分高温回火、中温回火和低温回火三类。 3.4调质处理的特点调质可以使钢的性能，材质得到很大程度的调整，其

20、强度、塑性和韧性都较好，具有良好的综合机械性能。调质处理后得到回火索氏体。回火索氏体是马氏体于回火时形成的，在在光学金相显微镜下放大500600倍以上才能分辨出来，其为铁素体基体内分布着碳化物（包括渗碳体）球粒的复合组织。它也是马氏体的一种回火组织，是铁素体与粒状碳化物的混合物。此时的铁素体已基本无碳的过饱和度，碳化物也为稳定型碳化物。常温下是一种平衡组织。 3.5淬火目的及设备 : 常用的淬火设备是箱式热处理炉。钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上某一温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行

21、马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。 淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。也可以通过淬火满足某些特种钢材的的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。淬火能使钢强化的根本原因是相变，即奥氏体组织通过相变而成为马氏体组织（或贝氏体组织）。回火缺陷及其预防和补救常见的回火有硬度过高或过低，硬度不均匀，以及回火产生变形及脆性的等。回火硬度过高，过低或不均匀，只要由于回火温度过低，过高或炉温不均匀造成。回火后硬度过高还可能由于回火时间过短。这些问题可

22、以采用调整回火温度等措施来控制。硬度不均匀的原因，可能由于装炉量过多，或选用加热炉不当所致。如果回火在气体介质炉中进行，炉内应有气扇，否则炉内温度不可能均匀。回火后工件发生变形，常由于回火前工件内应力不平衡，回火时应力松弛或产生应力重分布所致。回火后脆性的出现，主要由于所选回火温度不当，或回火后冷却速度不够所致。因此防止脆性的出现，应正确选择回火温度和冷却方式。一旦出现回火脆性，可以采取重新加热回火，然后加速回火后冷却速度的方法消除。3.6调质处理规范 淬火温度850 ±10，油冷；回火温度520±10，水、油空冷。 45Cr调质以后的硬度大概在HRC32-36之间 45C

23、r-830-860C油淬->55HRC 150C回火-57HRC 200C回火-56HRC 300C回火-50HRC 400C回火-43HRC 500C回火-34HRC 550C回火-32HRC 600C回火-28HRC 650C回火-24HRC3.7 硬度试验把经常规热处理和亚温淬火处理后的试样制成样品,在洛氏硬度试验机上进行硬度测试。3.8拉伸试验经热处理后的棒材按GB22821987加工成标准短试样,室温下在WE260型液压式万能材料试验机上进行拉伸试验。3.9热处理后的力学性能淬火加热温度（）：840；冷却剂：油 回火加热温度（）：520；冷却剂：水、油 抗拉强度 b (MPa)

24、：1030(105) 屈服强度 s (MPa)：835(85) 伸长率 5 ()：9 断面收缩率 ()：40 冲击功 Akv (J)：39 冲击韧性值 kv (J/cm2)：49(5) 布氏硬度（HBS100/3000）（退火或高温回火状态）：217 4.1钢的表面热处理 定义：仅对工件表层进行热处理以改变其组织和性能的工艺称为表面热处理。分类： 表面淬火和化学热处理 目的： 生产中常常采用表面热处理的方法，以达到强化工件表面的目的。应用：1.某些在冲击载荷、交变载荷及摩擦条件下工作的机械零件，如主轴、齿轮、曲轴等。2.某些工作表面要承受较高的应力，要求工件的这些表面层具有高的硬度、耐磨性及疲

25、劳强度，而工件的心部要求具有足够的塑性和韧性。4.2钢的表面淬火定义：将工件的表层迅速加热到淬火温度进行淬火的工艺方法称为表面淬火。性能：工件经表面淬火后，表层得到马氏体组织，具有高的硬度和耐磨性，而心部仍为淬火前的组织，具有足够的强度和韧性。分类：感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、激光加热表面淬火、电接触加热表面淬火 4.3感应加热表面淬火及设备定义：利用感应电流通过工件所产生的热效应，使工件表面迅速加热并进行快速冷却的淬火工艺称为感应加热表面淬火。4.3.1设备：高频淬火是指利用高频电流(30K-1000KHZ)使工件表面局部进行加热、冷却，获得表面硬化层的热处理方法。这种方法只是对工件

26、一定深度的表面强化，而心部基本上保持处理前的组织和性能，因而可获得高强度，高耐磨性和高韧性的综合。又因是局部加热，所以能显著减少淬火变形，降减能耗。正是因为高频淬火拥有上述这些特点，因而在机械加工行业中广泛被采用。 分类及应用：高频感应加热、中频感应加热和工频感应加热 高频感应加热表面淬火：常用频率为200300kHz，淬硬层深度为0.52.0mm。适用：中、小模数的齿轮及中、小尺寸的轴类零件的表面淬火中频感应加热表面淬火:常用频率为25008000Hz，淬硬层深度为210mm。适用：较大尺寸的轴类零件和大模数齿轮的表面淬火；工频感应加热表面淬火:电流频率为50Hz，淬硬层深度为1020mm。

27、适用：较大直径 机械零件的表面淬火，如轧辊、火车车轮等感应加热表面淬火的基本原理： 工件放入用空心紫铜管绕成的感应器内，给感应器通入一定频率的交流电，周围便存在同频率的交变磁场，于是在工件内部产生同频率的感应电流(涡流)，如图4-1所示。 由于感应电流的集肤效应(电流集中分布在工件表面)和热效应，使工件表层迅速加热到淬火温度，而心部则仍处于相变点温度以下，随即快速冷却，从而达到表面淬火的目的。 图4-14.4火焰加热表面淬火定义：火焰加热表面淬火是采用氧-乙炔(或其它可燃气体)火焰，喷射在工件的表面上，使其快速加热，当达到淬火温度时立即喷水冷却，从而获得预期的硬度和有效淬硬层深度的一种表面淬火

28、方法 。应用： 中碳钢（如35、40、45钢等）和中碳低合金钢（如40Cr、45Cr等）。 还可用于对铸铁件（如灰铸铁、合金铸铁等）进行表面淬火。适用于单件或小批量生产的大型工件，以及需要局部淬火的工具或工件，如大型轴类、大模数齿轮、锤子等。4.5激光加热表面淬火方法：激光加热表面淬火是将激光束照射到工件表面上，在激光束能量的作用下，使工件表面迅速加热到奥氏体化状态，当激光束移开后，由于基体金属的大量吸热而使工件表面获得急速冷却，以实现工件表面自冷淬火的工艺方法。特点：激光是一种高能量密度的光源，能有效地改善材料表面的性能。激光能量集中，加热点准确，热影响区小，热应力小。4.6 45Cr钢的化

29、学热处理定义：化学热处理是将工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。方法分类：渗碳、渗氮、碳氮共渗以及渗金属等。 45Cr 属于中碳钢，不需要进行渗碳处理，渗氮的目的是提高工件的表面硬度、耐磨性以及疲劳强度和耐蚀性。考虑到驱动轴的经济性，在其轴承颈直径90处及花键部分使用高频淬火，硬度HRC53，淬硬层深度1.5mm,马氏体56级。所以不需要进行渗氮处理。合金调质钢的最终性能决定于回火温度。一般采用500-650回火。通过选择回火温度，可以获得所要求的性能。为防止第二类回火脆性，回火后快冷（水冷或油冷），有利于韧性的提高。 合金

30、调质钢常规热处理后的组织是回火索氏体。对于表面要求耐磨的零件（如齿轮、主轴），再进行感应加热表面淬火及低温回火，表面组织为回火马氏体。表面硬度可达55HRC58HRC。合金调质钢淬透调质后的屈服强度约为800MPa, 冲击韧性在800kJ/m2心部硬度可达22HRC25HRC。若截面尺寸大而未淬透时，性能显著降低。 4.7 45Cr 热处理过程中的缺陷及防止钢加热时的主要固态相变是非奥氏体相向奥氏体相的转变，即奥氏体化的过程。整个过程都和碳的扩散有关。合金元素中，非碳化物形成元素如镍、钴等，降低碳在奥氏体中的激活能，增加奥氏形成的速度；而强碳化物形成元素如钒、钛、钨等，强烈妨碍碳在钢中的扩散，

31、显著减慢奥氏体化的过程。钢冷却时的相变是指过冷奥氏体的分解，包括珠光体转变（共析分解）、贝氏体相变及马氏体相变。由于钢中大都存在几种合金元素的相互作用，致使对钢冷却时相变的影响也复杂得多。仅举合金元素对过冷奥氏体等温转变曲线的影响为例，大多数合金元素，除钴和铝外，均起减缓奥氏体等温分解的作用，但各类元素所起的作用有所不同。不形成碳化物的（如硅、磷、镍、铜）和少量的碳化物形成元素（如钒、钛、钼、钨），对奥氏体到向珠光体的转变和向贝氏体的转变的影响差异不大，因而使转变曲线向右推移。 碳化物形成元素（如钒、钛、铬、钼、钨）如果含量较多，将使奥氏体向珠光体的转变显著推迟，但对奥氏体向贝氏体的转变的推迟

32、并不显著，因而使这两种转变的等温转变曲线从“鼻子”处分离，而形成两个 C形。当这类元素增加到一定程度时，在这两个转变区域的中间还将出现过冷奥氏体的亚稳定区。合金元素对马氏体转变温度Ms (起始转变温度)和Mn (终了转变温度)的影响也很显著，大部分元素均使Ms和Mn点降低，其中以碳的影响最大,其次为锰、钒、铬等；但钴和铝则使Ms和Mn点升高。 对钢的晶粒度和淬透性的影响 影响奥氏体晶粒度的因素很多。钢的脱氧和合金化情况均与“奥氏体本质晶粒度”有关。一般来说,一些不形成碳化物的元素,如镍、硅、铜、钴等,阻止奥氏体晶粒长大的作用较弱,而锰、磷则有促进晶粒长大的倾向。碳化物形成元素如钨、钼、铬等，对

33、阻止奥氏体晶粒长大起中等作用。强碳化物形成元素如钒、钛、铌、锆等，强烈地阻止奥氏体晶粒长大，起细化晶粒作用。铝虽然属于不形成碳化物元素，但却是细化晶粒和控制晶粒开始粗化温度的最常用的元素。 钢的淬透性（见淬火）高低主要取决于化学成分和晶粒度。除钴和铝等元素外，大部分合金元素溶入固溶体后都不同程度地抑制过冷奥氏体向珠光体和贝氏体的相变，增加获得马氏体组织的数量，即提高钢的淬透性。一些碳化物形成元素，如钒、钛、锆、钨等，如果形成碳化物而固定了钢中的碳，反而会降低淬透性，易使晶粒粗化的元素如锰，能提高淬透性；使晶粒细化的元素如铝，则降低淬透性。硼是显著影响淬透性的元素，合金钢中即使只含十万分之一的硼

34、，也能显著提高钢的淬透性。但硼的这种影响仅对低、中碳钢有效，对高碳钢完全无效。 对钢的力学性能和回火性能的影响 钢的性能取决于铁的固溶体和碳化物各自性能以及它们相对分布的状态。合金元素对钢的力学性能的影响也与此有关。固溶于铁素体中的合金元素，起固溶强化作用，使强度和硬度提高，但同时使韧性和塑性相对地降低。其中以磷和硅的固溶强化作用最显著，而硅对韧性的影响也最严重。少量的锰、铬或镍，反而对铁素体的韧性有一定提高。质 钢 的韧性脆性转变温度是评价力学性能的一项重要指标。提高转变温度的元素有 B、P、C、Si、Cu、Mo、Cr；降低转变温度的元素有Ni、Mn；少量时提高、多量时降低转变温度的元素有T

35、i、V;少量时降低、多量时提高转变温度的元素有Al。合金钢的回火稳定性比碳素钢好，这是由于合金元素在回火时阻碍了钢中原子的扩散，因而在同样温度下，起到延迟马氏体分解和抗回火软化的作用。对合金钢的回火稳定性影响比较显著的为：钒、钨、钛、铬、钼、钴、硅等元素；影响不明显的为：铝、锰、镍等元素。可以看到，碳化物形成元素，对回火软化的延迟作用特别显著。钴和硅虽属不形成碳化物元素，但它们对渗碳体晶核的形成和长大，有强烈的延迟作用，因此，也有延迟回火软化的作用。各种合金元素对回火脆性影响的程度是不同的。定性地说，锰、铬、氮、磷、钒、铜、镍等均有促进回火脆性的倾向。钼的作用较特殊，它加入已有回火脆性的合金钢

36、（例如含锰、铬等）中，能显著地降低回火脆性倾向；若单独加入普通碳素钢中，则成为促进回火脆性倾向的元素。钨的作用与钼相似，但对回火脆性的影响尚未十分确定。5.1热处理后组织分析热处理后正火的金相组织图5-1珠光体和铁素体从驱动轴的疲劳区分别取样，制成金相试样，经组织观察，其组织分别为均匀的马氏体，无异常现象，符合技术要求。显微组织中相组成物及组织组成物（组织组分），正火处理后的的室温组织为F块+P片，750时，其高温加热区处于铁素铁和奥氏体两相区（图1）铁素体及奥氏体晶粒细小，冷却后，由于晶粒得到细化，钢材的塑性性能就好。45Cr钢在奥氏体状态下缓冷，先共析铁素体的金相组织形态分为：网状、块状及

37、针状（魏氏组织）网状铁素体与针状铁素体的钢，疲劳性能均有不利的影响。具有网状铁素体的钢，疲劳性能很差，而具有针状铁素体的钢，其塑性与冲击韧性显著降低。凡成分均匀化的奥氏体，冷却后均形成片状珠光体。 图5-2 调制热处理后的金相组织图5-2回火索式体显微组织特点：显微组织中相组成物及组织组成物（组织组分）组织分析表明，在700800范围内，随淬火温度升高，淬火组织中铁素体含量逐步减少，回火索式体量增加，780淬火组织中有较多的铁素体，因此刚的强度硬度较低。当淬火温度达到840后，组织中的铁素体已经很少。淬火温度不同，淬火组织中铁素体不仅含量发生变化，其分布形态发生较大的改变（700淬火铁素体的形态以块状为主）。零件变形应小于其加工余量（直径或厚度）的1/3。轴、杆类零件外圆热处理后允许变曲量及轴、套和环类零件内孔热处理后的允许变形量参。6.1课程总计在课程设计时我查阅了大量资料，用45Cr做为驱动轴材料进行热处理时，使我巩固了正火、退火、淬火、回火四把火的基本应用和特性。对感应热