材料科学与工程专业金属热处理原理及工艺钢的热处理举例.pptx

1;齿轮热处理 轴承热处理 弹簧热处理 工具热处理 轴的热处理 ;第2页/共51页;1、工作条件－用于传递动力、改变方向或速度的重要零件，受力情况复杂。 2、常见失效形式 齿轮接触面磨损或齿面塑性变形（表面硬度不足）； 齿轮面剥落（疲劳损坏、点蚀）； 断齿（强度低 或超载）;一.齿轮热处理 3.齿轮的技术要求 齿面高的硬度、接触疲劳、耐磨损性能； 齿轮根部及齿轮具有高的强度和韧性。 4.齿轮用钢 低、中碳;1）渗碳齿轮材料：20CrMnTi、 20Cr、 30CrMnTiA等服役场合：高速重载（汽车齿轮）;(1)正火 细化晶粒；调整硬度，便于切削加工 加热至Ac3+30～50℃,空冷, 组织细珠光体+(少量铁素体) (2)渗碳 提高表面含碳量 920～930℃保温3～9h (3)渗碳后淬火 获得马氏体，提高表面硬度 直接淬火或一次淬火 表面：高碳M+Ar+碳化物,过渡层:M+Ar, 心部:低碳M+F（少量） (4)回火 消除淬火应力，低温200℃，M→M回;第7页/共51页; 20 CrMnTi 钢制造齿轮的 热处理工艺曲线;加工工艺路线:;(1)正火(或完全退火） 细化晶粒，调整硬度 加热至Ac3+30～50℃,空冷, 细珠光体+(少量铁素体) (2)调质热处理 使心部具有良好强韧性 加热至Ac3+30～50℃后淬火+500～600℃高温回火, 回火索氏体 (3)表面感应淬火(表面火焰淬火) 提高表面硬度 表面加热至Ac3+30～50℃，心部没有加热。 淬火后表面获得马氏体+残余奥氏体, 过渡层马氏体+F＋残余奥氏体, 心部回火索氏体 (4)低温回火 消除淬火应力，低温200℃，M→M回 ;轻载齿轮：45， 调质或正火 中载齿轮：45、40Cr， 调质，耐磨部位表面淬火 重载齿轮：20Cr、20CrMnTi， 渗碳淬火 高精度齿轮：38CrMoAlA， 调质渗氮 ;第12页/共51页;二、滚动轴承热处理; 接触疲劳破坏;塑性变形 ;磨损;3、性能要求: （内外圈和滚动体）;4、轴承用钢:;GCr15轴承钢制造轴承的工艺路线;5、热处理工艺 ①预备热处理: 正火：消除网状碳化物，细化晶粒 球化退火：降低硬度，提高韧性，为淬火组织准备 ②淬火:获得马氏体组织 810～860℃（温度偏高），让Cr尽量溶入A， 又不致于导致晶粒粗大，A含碳过高；油冷 ③冷处理:获得马氏体组织,减少Ar ④低温回火:消除残余应力，保持高硬度.;;三、弹簧热处理 1、工作条件 储存能量和减轻震动,主要承受拉力、压力、扭力、交变载荷； 2、失效形式： 疲劳断裂，永久变形 3、性能要求： 高的强度极限、弹性极限、疲劳极限、成型加工性能（塑性成型、热处理性能） 4、常用材料 65、65Mn、60Si2Mn等中碳钢及中碳合金钢;5、热处理工艺 （一）冷成形弹簧（小弹簧） 由强化过的钢丝（铅淬冷拔、冷拔、淬火+回火的钢丝）冷卷成弹簧， 只需进行去应力退火（加热温度250 ～300℃ ），以消除变形过程中或淬火中形成的残余应力，稳定尺寸。 （二）热成形弹簧 采用热轧钢丝或钢板制成（如汽车板簧） 淬火——提高强度， 中温回火——消除应力，提高弹性极限。 淬火温度Ac3以上，回火温度350 ～450℃ ， 组织：回火屈氏体;＊（三）沉淀硬化处理 对于17-7PH(0Cr17Ni7Al)沉淀硬化钢，在冷拉或固溶处理状态下成型的弹簧。主要工艺过程如下： （1）固溶处理：奥氏体化，获得均匀一致的奥氏体组织 （2）成型加工 （3）调整热处理（或淬火处理） 加热到奥氏体化稍低温度，冷却，获得低碳马氏体+残余奥氏体组织 （4）深冷处理：使淬火状态下残余奥氏体继续转变为低碳马氏体（根据需要确定） （5）沉淀硬化处理 在480 ～550℃ 保温1小时左右，使碳化物析出弥散强化。;（四）弹簧的其它强化处理 （1）形变热处理 对于60Si2Mn、55Si2Mn等中碳钢具有较高的形变强化效果，因此这类弹簧适合于热成型+淬火+回火 （2）化学热处理 对于在铁素体状态下能进行元素扩散渗的弹簧材料，可以不改变弹簧整体强度、韧性和弹性极限情况下，化学渗提高弹簧表面硬度和疲劳强度。典型工艺热成型加工+淬火+回火--化学渗处理