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20CrMnTi钢齿轮热处理工艺
佳木斯大学热处理工艺设计说明书
热处理工艺设计
说明书
20CrMnTi钢变速箱齿轮热处理工设计题目
艺
材料科学与工程学院
年级
金属材料工程专业
学生姓名
学号
指导教师
佳木斯大学热处理工艺设计说明书
目录
1.变速箱齿轮的热处理工艺设计……………11.1变速齿轮的
服役条件………11.2变速齿轮常见的失效形
式…………………11.3变速齿轮的性能要
求………11.4变速齿轮备选材料分
析…………………‥11.5变速齿轮的加工工艺路
线…………………21.6热加工及热处理工艺规
程…………………21.7各热处理工艺后的金相组织分
析…………41.8热处理工艺过程中的质量检验项
目………61.8.1渗碳淬火后齿轮的检验项目、内容和要
求………………61.8.2渗碳齿轮的常见缺陷及防止措施…………6
2.心得…………83.参考文
献……………………8
佳木斯大学热处理工艺设计说明书1.变速箱齿轮的热处理工艺设计
1.1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。是主要零件。其服役条件如下:
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;在运转过程中的过载产生振动,承受一定的冲击力
或过载;变速齿轮在换档时,端部受冲击,承受一定冲击力;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。
1.2变速齿轮常见的失效形式
根据其服役条件,常见的失效形式为:
1)疲劳断裂
齿轮在交变应力和摩擦力的长期作用下,导致齿轮点面接疲劳断裂。其产生是
由于当齿轮受到弯曲应力超过其持久极限就出现疲劳破坏而超过材料抗弯强度时,
就造成断裂失效;
2)表面损伤
点蚀:是闭式齿轮传动中最常见的损坏形式,点蚀进一步发展,表现为蚀坑至
断裂;硬化层剥落:由于硬化层以下的过渡区金属在高接触应力作用下产生塑性变
形,使表面压应力降低,形成裂纹造成碳化层剥落;
3)磨损失效
摩擦磨损:汽车、拖拉机上变速齿轮属于主载荷齿轮,受力比较大,摩擦产生
热量较大,齿面因软化而造成塑性变形,在齿轮运转时粘结而后又被撕裂,造成齿
面摩擦磨损失效
磨粒磨损:外来质点进入相互啮合的齿面间,使齿面产生机械擦伤和磨损,比
正常磨损的速度来得更快。
另外,齿轮除上述失效形式外,还有在换档时,齿端相互撞击,而造成的齿端
磨损,或因换档过猛或过载造成断裂以及齿面塑性变形,崩角等失效形式。
1.3变速齿轮的性能要求
根据变速齿轮服役条件及失效形式,对齿轮的性能作如下要求:
有较高的弯曲疲劳强度;表面有高的硬度和耐磨性;具有高接触疲劳抗力;足够
的塑性和韧性;高的淬透性。
1.4变速齿轮的材料的分析
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
第1页
佳木斯大学热处理工艺设计说明书
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,钢的渗碳工艺性较好,晶粒长大
倾向小,热处理工艺简单,但高温回火时有回火脆性倾向,渗碳后可直接淬火,变
形比较小。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。
?化学成份
碳C:0.17,0.23硅Si:0.17,0.37锰Mn:0.80,1.10铬Cr:1.00,1.30硫S:允
许残余含量?0.035磷P:允许残余含量?0.035铬Cr:1.00,1.30
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