CrMnTi汽车变速箱齿轮的热处理工艺

20CrMnTi汽车变速箱齿轮的热处理工艺一、学习目标学问目标：·生疏感应加热外表淬火原理、特点及应用；·了解火焰外表淬火原理、特点及应用；·了解化学热处理过程；·把握渗碳、渗氮和碳氮共渗原理、特点、常用方法及应用。力量目标：·能依据零件的化学成分、性能要求和技术条件，合理选择外表淬火和化学热处理方法。二、任务引入部有较高的强度和高韧性。2-2520CrMnTi汽车变速箱齿轮的热处理技术要求如下：10.80~1.05％；20.80~1.3mm；358~62HRC33~48HRC。图2-25 汽车变速箱齿轮简图三、相关学问在机械设备中，有很多零件〔如齿轮、曲轴、活塞销等〕是在冲击载荷及外表摩擦条件两种。〔一〕钢的外表淬火淬火法中，感应加热淬火应用最广。感应加热外表淬火2-26所示装置中，感应的感应电流〔涡流。由于涡流的趋肤效应，使涡流在工件截面上的分布是不均匀的，外表件外表涡流产生的热量，使工件外表快速加热到淬火温度〔心部温度仍接近室温，随即喷水快速冷却〔合金钢浸油冷却，从而到达了外表淬火的目的。图2-26 感应加热淬火示意图1-2-34-57-6-8-间隙1.5~3m9-工件f感应加热淬火外表淬硬层的厚度取决于沟通电的频率，一般频率高加热深度浅，淬硬f的关系承受下面近似阅历公式表示：f20/

〔20℃冷态〕f500/f式中：f的单位是Hz；δmm。

〔800℃热态〕2-3。表2-3 感应加热淬火的频率选择加热方法

／mm

应 用 举 例高频感应加热200~300kHz1~2在摩擦条件下工作的零件，如小齿轮、小轴等承受扭矩、压力载荷的零件,如曲轴、大齿轮、中频感应加热1~10kHz2~10主轴等工频感应加热50Hz10~15承受扭矩、压力载荷的大型零件，如冷轧辊等火焰加热外表淬火应用氧－乙炔或氧－煤气的混合气体燃烧的火焰对零件外表进展快速加热并随之快速冷却的工艺称为火焰加热外表淬火。如图2-27所示。火焰外表淬火的淬硬层深度一般为2~6mm。这种方法的特点是：加热温度及淬硬层深度不易掌握，淬火质量不稳定，常造成表层过热，甚至局部熔化。但不需要特别设备，故适用于单件或小批量生产。图2-27 火焰淬火示意图1-喷水管；2-淬硬层；3-工件；4-烧嘴〔二〕钢的化学热处理将工件置于肯定温度的活性介质中保温，使一种或几种化学元素的原子渗入它的表层，渗氮、碳氮共渗和渗金属等。渗碳适用于承受冲击载荷和猛烈摩擦的低碳钢或低碳合金钢工件0.5~2.0mwc=0.8%~1.1%，心部仍保持原来低碳钢的含碳量。渗碳后必需经淬火和回火处理后，才能到达外表高硬度、心部高韧性的要求。种，应用最广泛的是气体渗碳。〔1〕气体渗碳气体渗碳是将工件置于密封的加热炉(如井式渗碳炉)中,通入渗碳气体〔如煤气、自然气等〕或滴入易于分解和气化的液体〔如煤油、丙酮、甲醇等，并加热到渗碳温度~95℃2-28意图。2-28气体渗碳示意图1-风扇电动机；2-废气火焰；3-炉盖；4-电阻丝；5-耐热罐；6-工件；7-炉体气体渗碳过程中渗碳剂在高温下分解，产生活性碳原子，其反响式如下：2CO→〔C〕+CO24 2 CH→2H+〔C〕CO+H→HO+〔4 2 随后活性碳原子被工件外表吸取而溶于高温奥氏体中，并向内部集中形成肯定深度的渗碳层。气体渗碳的渗碳层质量好，渗碳过程简洁掌握，生产率高，劳动条件较好，易于实现机械化和自动化。但设备本钱较高，维护调试要求较高，因此不适宜单件和小批量生产。〔2〕固体渗碳固体渗碳是将工件置于四周填满固体渗碳剂的密封箱中，然后放入加热炉内，加热到90~95℃，保温肯定时间后出炉空冷的热处理工艺〔图2-2。体中进展的，故渗碳的根本原理和过程与气体渗碳相像。图2-29 固体渗碳装置1-泥封；2-盖；3-试棒；4-零件；5-渗碳剂；6-渗碳箱渗氮渗氮又称氮化，将工件置于含氮介质中加热至500℃~560℃时，介质中分解出的活性氮的渗氮层〔渗氮层深度一般为0.6~0.7m，以提高工件表层的硬度、耐磨、耐蚀和耐疲乏件，如周密机床丝杠、镗床主轴、汽轮机的阀门、阀杆等。渗氮的方法很多，目前应用最多的渗氮方法为气体渗氮和离子渗氮。气体渗氮气体渗氮是将工件放入密闭的炉内，加热到50~60℃，通入氨气〔NH，氨气分解出活性氮原子被工件外表吸取，与钢中的合金元素Al、Cr、Mo形成氮化物，并向心部集中，形成肯定厚度的渗层。气体渗氮适用于含有Al、Cr、•Mo•等合金元素的钢，最常用的渗氮用钢如38CrMoAl、35CrMo、18CrNiW等。渗氮的生产周期长，渗氮层薄而脆，不宜承受集中的重载荷，使渗氮的应用受到肯定限制。离子渗氮极之间加上500~800V的高压直流电，使氨气电离产生氮离子，在高压电场作用下，氮离子成氮原子，并向工件表层渗入集中，形成渗氮层。〔渗氮时间仅为气体渗氮的1/3~1/工件变形小、对材料的适应性强〔适用于各种钢、铸铁和钛等金属材料〕等优点，目前离子要求高的重要周密件。碳氮共渗渗。气体碳氮共渗又称氰化。高温〔820℃~880℃〕碳氮共渗，以渗碳为主，气氛中含有肯定〔520℃~580℃〕伤的性能。碳氮共渗与渗碳相比，具有加热温度低，零件变形小，生产周期短，渗层具有较高的硬度、耐磨性和疲乏强度等优点，广泛用于自行车、缝纫机、仪表零件，齿轮、轴类等机床、汽车的小型零件，以及模具、量具和刃具等外表处理。四、任务实施依据20CrMnTi变速箱齿轮的工作条件能，为淬火作好组织预备，可承受退火或正火作为预备热处理。由于变速箱齿轮尺寸较小，处理。在半精加工之后，磨削加工之前。承受的最终热处理工艺为：先渗碳，使外表碳含量增加，心部仍维持低的含碳量，保持心部较高的强度和冲击韧性；渗碳之后进展淬火和低温回火，变速箱齿轮的加工工艺路线为：下料→锻造→正火→粗、半精切削加工→渗碳→淬火、低温回火→喷丸处理→→→→最终检验五、力量训练C616车床主轴的热处理工艺主轴在机床上是传递动力的零件，常承受弯曲、扭转、疲乏、冲击载荷，同时在滑动与转动部位受摩擦作用，因此主轴性能要求具有高强度、硬度、足够的韧性及疲乏强度、变形要小。2-30所示的C61645钢制造。图2-30 C616车床主轴简图热处理工艺路线为：粗加工→正火→机加工→高频淬火→回火→磨削1.正火：840℃~860℃，1~1.5h2-31所示。图2-31机床主轴正火工艺曲线 图2-32 机床主轴高频感应淬火回火工艺曲线2.高频感应淬火：860℃~880℃水冷，220℃~250℃、1.5h回火，硬度为45~50HRC，2-32所示。六、阅历沟通常见热处理缺陷及对策过热与过烧氧化的现象称为过烧，过烧无法挽回，只能报废。氧化与脱碳氧化是指工件被加热介质