45钢ca6140卧式车床主轴热处理工艺设计

45钢ca6140卧式车床主轴热处理工艺设计内容摘要：

另外，工件入水宜动不宜静，应按照工件的几何形状，做规则运动。 静止的冷却介质加上静止的工件，导致硬度不均匀，应力不均匀而使工件变形大，甚至开裂。 45 钢调质件淬火后的硬度应该达到 HRC56～ 59，截面大的可能性低些，但不能低于 HRC48。 不然，就说明工件未得到完全淬火，组织中可能出现索氏体甚至铁素体组织，这种组织通过回火，仍然保留在基体中， 达不到 调 质热处理 的目的。 45钢淬火后的高温回火，加热温度通常为 600～ 650℃，硬度要求为 HRC22～ 34。 因为调质的目的是综合机械性能，所以硬度范围比较宽。 45 钢导热性良好，淬火时不需预热而直接放入炉内加热。 加热温度 820～ 860℃温度高低的选择；视工件具体情况确定，比如重要工件要求。 变形严格的选用下限温度， 硝盐浴分级选用时选用偏高温度，而较大工件调质时，为提高淬透深度和心部性能，选用840～ 860℃的温度等。 工件到温即随时出炉淬火冷却，不需保温，即所谓“零”保温，这是工厂普遍采用的方法，但对较大工件加热时，为方便操作，可给予一定的保温时间，工艺曲线如图 52。 陕西航空职业技术学院 金属材料与热处理技术 12 图 52 淬火工艺曲 线 45 钢的奥氏体稳定性差，加热后需快速淬火冷却才能获得高硬度的马氏体组织。 NaCl、 Na2CO3水溶液淬火，虽然变形大，裂纹倾向敏感，但仍是广泛使用的介质，且需双液淬火，严格控制在水中的冷却时间。 其方法是 ： ，即工件有效厚度 3～ 5mm 在水中冷却 1s，而后即刻转入油中继续冷却完成马氏体转变。 ，工件在水中沙沙声（约 200s）即将停止时转入油中冷却。 ，工件在水中传导给手 感，振动即将停止时转入油中冷却。 这些需要一定的实践经验，可 选用二硝或三硝水溶液淬火。 45 钢 的马氏体转变温度 (Ms=340℃ )较高，淬火后以组织应力为主，呈张大变形，故对直径或厚度小于 20mm 的工件，应采取措施防止过大的变形和裂纹。 45 钢锻轧件一般不作退火处理，一是长时间退火造成铁素体聚集，组织不均匀，二是周期长，生产率低， 常 采用高温回火和正火。 温 度 ℃ 时间 r/min 水淬 空冷 120～ 200 3～ 5 820～ 860 min/mm 陕西航空职业技术学院 金属材料与热处理技术 13 图 53 高温回火工艺曲线 高温回火的温度在 Ac1以下，所以没有重结晶过程；不能细化钢的晶粒和组织，但可以消除或降低因锻轧而存在的内应力，降低硬度，便于切削加工。 而且，高温回火时间短 、 成本低 、 钢材氧化脱碳少，在很多情况下可以取代完全退火，不完全退火和正火，工艺曲线如图 53所示。 表 51 整体淬火硬度值与工件截面尺寸关系 截面尺寸/mm 3 4～ 10 10～ 20 20～ 30 30～ 50 50～ 80 80～ 120 硬度HRC 水淬 54～ 59 50～ 8 50～ 55 48～ 52 45～ 50 40～ 45 25～ 35 油淬 40～ 45 30～ 35 — — — — — 表 52 钢 的最大淬透深度Ф 172mm 600～ 650 温度 ℃ 时间 r/h 1～ 2 空冷 陕西航空职业技术学院 金属材料与热处理技术 14 95%M 50%M 水淬 油淬 水淬 油淬 5～ 12 1～ 4 10～ 17 5～ 45钢 不要采用渗碳淬火 调制处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆，螺纹，齿轮及轴类等。 但表面硬度较低，不耐磨。 可用调制 +表面淬火提高零件便面硬度。 渗碳处理一般用于表面耐磨，芯部耐冲击的重载零件；其耐磨性比调质 +表面淬火高。 其表面含碳量 %～ %，芯部一般在%～ %（特殊情况下采用 %），经热处理后，表面可以获得很高的硬度（ HRC58～ 62） 心 部更低，耐冲击。 如果用 45 钢渗碳，淬火后芯部会出现硬脆的马 氏体，失去渗碳处理的有点。 现在采用渗碳工艺的材料，含碳量量都不高到%，芯部强度已经很高，应用上不多见。 可以采用调质 +高频表面淬火的工艺，耐磨性较渗碳略差。 GB/T6991999 标准规定 45 钢推荐热处理制度为 850℃正火。 840℃淬火， 600℃回火，达到的性能为屈服强度≥ 355MPa。 GB/T6991999标准规定 45 钢抗拉强度为 600MPa。 屈服强度为355MPa，伸长率为 16%，断面收缩率为 40%，冲击功为 39J。 表面淬火 +低温回 火 表面淬火概况 ： 表面淬火是仅对工件表层进行淬 火以改变表层组织和性能的陕西航空职业技术学院 金属材料与热处理技术 15 热处理工艺，它是通过快速加热与立即淬火冷却相结合的方法来实现的，即利用快速加热使工件表面很快地加热到淬火温度，在不等热量充分传到心部时，即迅速冷却，使表层得到马氏体而被淬硬，而心部仍保持为未淬火状态的组织，即原来塑性、韧性较好的退火、正火或调质状态的组织。 常用的表面淬火方法有感应加热淬火及火焰加热淬火等。 1)感应加热淬火 感应加热淬火是利用感应电流通过工件所产生的热效应，使工件表面、局部或整体加热并进行快速冷却的淬火工艺。 （ 1） 感应加热淬火的基本原理 感应加热的主要依据是电磁感 应、“集肤效应”和热传导三项基本原理。 感应线圈中通入一定频率的交流电时，在其内部和周围即产生与电流频率相同的交变磁场，将工件置于感应线圈内时，工件内就会产生频率相同、方向相反的感应电流，这种电流在工件内自成回路，成为“涡流”。 涡流在工件截面上的分布是不均匀的，表面密度大、而心部几乎为零，这种现象称为“集肤效应”。 可见，电流频率越高，涡流的集肤效应就越明显，电流透入的深度就越薄，得到的淬硬层就越浅。 由于钢本身具有电阻，集中于工件表面的涡流可使工件表面迅速被加热到淬火温度，而心部仍接近于常温，迅速喷水冷却即 达到了表面淬火的目的。 (2)感应加热淬火的分类与应用 根据电流频率的不同，感应加热淬火主要分为以下四类： 陕西航空职业技术学院 金属材料与热处理技术 16 ① 高频感应加热淬火： 常用工作频率为 200～ 300KHz，淬硬深度为 ～ 2mm。 适用于要求淬硬层深度较浅的中、小型零件，如中小模数齿轮、小型轴类零件等。 ②中频感应加热淬火。