热处理综合实验方案.docVIP

热处理综合实验方案

PAGE1

PAGE1

TOC\o1-3\h\z\u11727汽车变速箱齿轮固体渗碳工艺设计的实验方案 1

13911变速箱齿轮的材料选择 1

109291.1汽车变速齿轮的服役条件 1

159911.2汽车变速齿轮常见的失效形式 2

83681.3汽车变速齿轮的性能要求 3

268381.4汽车变速齿轮的材料的选择 3

116872渗碳工艺的确定 7

26472.2渗碳温度 7

107642.3渗碳保温时间 9

174252.4渗碳过程 10

315582.5渗碳后的淬火、回火处理 11

132633渗碳热处理后的检测 12

汽车变速箱齿轮固体渗碳工艺设计的实验方案

1变速箱齿轮的材料选择

1.1汽车变速齿轮的服役条件

齿轮是机械工业中应用最广泛的重要零件之一。其主要作用是传递动力,改变运动速度和方向。其服役条件如下:

1）齿轮工作时，通过齿面的接触来传递动力。两齿轮在相对运动过程中，既有滚动，又有滑动。因此，齿轮表面受到很大的接触疲劳应力和摩擦力的作用。在齿根部位受到很大的弯曲应力作用；

2）在运转过程中的过载产生振动，承受一定的冲击力或过载;

3）变速齿轮在换档时，端部受冲击，承受一定冲击力;

4）在一些特殊环境下，受介质环境的影响而承受其它特殊的力的作用。

62HRC，心部硬度达35～45HRC。σb≥835MPa，σS≥540MPaδS≥10％ψ≥40％Ak≥47J。

对于20CrMnTi钢

成分

钢种

C％

Si％

Mn％

Cr％

Ti％

S、P％

20CrMnTi

0.17～0.24

0.20～0.40

0.80～1.10

1.10～1.30

0.06～0.12

≤0.040

临界点：Ac1＝750℃Ac3＝835℃

主要性能

20CrMnTi是典型的中淬透性钢，该钢由于Cr、Mn多元复合合金化的作用，淬透性好，油淬临界直径为40mm左右。渗碳后淬火回火具有较高耐磨性和抗弯强度以及高的强韧性，特别是良好的低温冲击韧性，钢在加热时过热敏感性小,渗碳速度快,过渡层均匀,渗碳后可以降温直接淬火,淬火变形小。钢的渗碳工艺性较好，晶粒长大倾向小，热处理工艺简单。

20CrMnTi的热加工和冷加工性能较好，正火后硬度为HB180～230，相对切削性能好，并可获得光洁的表面。

一般可用于制造截面在30mm以下的承受高速、中速及重载荷以及冲击和摩擦的重要渗碳零件，如齿轮、齿轮圈、离合器轴、液压马达转子等。

由以上分析可得：汽车变速箱齿轮从服役条件、失效形式、性能综合考虑，故选用20CrMnTi作为汽车变速齿轮的材料。其含碳量及合金元素的作用如下：

C＝0.17～0.24是为了保证心部得到低碳马氏体，具有足够的强韧性；

Cr、Mn、Si的作用：增加钢的淬透性；

Ti的作用：细化晶粒，防止渗碳温度下奥氏体晶粒粗化，以便实现渗碳预冷直淬工艺，同时还可形成合金碳化物渗层耐磨性。

试验设备为固体渗碳炉、回火炉等。

2渗碳工艺的确定

2.1齿轮的生产工艺流程:

锻造-正火-粗制齿-渗碳-半精制齿-淬回火-精制齿。

正火工艺曲线

2.2渗碳温度

渗碳温度对渗碳过程及结果有如下几方面的影响:

1)影响渗碳速度,提高温度可显著加速扩散过程,加速渗碳速度,缩短渗碳时间;

2)影响渗碳层的碳浓度,表层含碳量并非越高越好,一般控制在0.8%~1.1%之间比较理想;

3)温度过高,容易引起钢的晶粒长大,降低韧性,零件翘曲变形的可能性增加;

4)如果采用渗碳后直接淬火工艺,渗碳温度的升高容易导致渗层中残余奥氏体量增加及渗碳温度冷到淬火温度的时间相应延长;综合考虑了以上各种影响后,多数选择900~950℃渗碳,以920~930℃用得最多。

临界温度和渗碳淬火温度

钢种

Ac1/℃

Ac3/℃

Ar3/℃

Ar1/℃

Ms/℃

渗碳/℃

淬火/℃

20CrMnTi

740

825

775

680

374

920~940

830~870

2.3渗碳保温时间

渗碳温度与保温时间对渗碳层深度的影响

渗碳层深(mm)

保温时间

（h）

渗碳温度

（℃）

880

900

920

940

960

980

0.4

3.5

3.0

2.75

2.5

2.0

1.5

0.8

6.5

6.0

5.0

4.5

4.0

1.5

1.