42crmo齿轮轴的热处理工艺设计

42crmo齿轮轴的热处理工艺设计内容摘要：

CrMo 的正火 工艺 理论基础 、原则 （ 1） ． 正火加热温度 通常 对于 亚 共析钢正火的加热温度通常为 Ac3以上 30～ 50℃ ,而对于 中 碳合金钢的正火温度正火温度通常为 Ac3以上 50～ 100℃ 、 保温一定时间后取出喷雾冷却这种冷却方式称为高温正火。 由 铁碳合金相图 如 图 6可知 42CrMo的加热温度 范围 为 850～ 900℃。 加热温度过低先共析铁素体未能全部溶解而达不到细化晶粒的作用 、 加热温度过高会造成晶粒粗化恶化钢的力学性 能 、 所以我们可以选着 870℃。 图 5 42CrMo钢感应加热淬火加回火工艺曲线 900℃ 150~180℃ 空冷 乳化液 温度 /℃ 时间 约 35s 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） 8 图 6 FeC合金 相 图 （ 2） ． 正火加热保温时间 保温时间 ,这个问题比较复杂 ,一般由试验确定 ,但也有个经验公式 :t = αKD t— 保温时间 (min) α— 加热系数 (min/mm) K— 工件加热是的修正系数 D— 工件的有效厚度 (mm) 工件有效厚度的计算原则是 :薄板工件的厚度即为其有效厚度。 长的圆棒料直径为其有效 厚度。 正方体工件的边长为其有效厚度。 长方体工件的高和宽小者为其有效厚度。 带锥度的圆柱形工件的有效厚度是距小端 2L/3(L为工件的长度 )处的直径。 带有通孔的工件 ,其壁厚为有效厚度 . 一般情况下 、 碳钢可以按工件有效厚度每 25毫米为一小时来计算 、 合金钢可以按工件的有效厚度每 20毫米一小时来计算保温时间 、 加热时间应为 2～ 3小时左右。 （ 3） ． 正火的目的 正火的主要目的是消除 锻造 缺陷 、 使其成分均匀 ,硬度和韧性好 、 并 改善材料的切削性 ,也 为 调质 做好 了 组织准备。 42CrMo 调质 工艺 理论 基础 、原则 （ 1） ．淬火 温度的选择。 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） 9 42CrMo钢 、 含碳量为 %、 属于亚共析钢 、 由图 6可得含碳量为 %钢的 Ac3为800℃ 、 由亚共析钢淬火温度要求 T=Ac3+30~50（ ℃ ）可得 、 淬火温度 T=830~850（ ℃ ） 、我们可以设定在 840℃。 （ 2） ． 淬火保温时间的确定。 根据有效长度 Φ /2=80/2=40mm、 可 查 知 、 保温时间要大于 56min、 为保证获得理想组织 可选 1h。 （ 3） ．确定淬火介质。 根据 零件使用 要求 、 根据图 7 可知 要求淬火后心部硬度大于 HRC23 时 、 至水冷端距离小于 33mm 方可达到要求 、 在图 8中可查出 之水冷 端距离小于 33mm 的油中淬火约最大直径为 87mm、 符合要求（ 42CrMo钢的淬透性高 、 所以应 尽量选择油淬 、 可增加奥氏体的稳定性）。 （ 4） ．确定回火温度。 在图 10 不同含碳量与回火温度的曲线中 （《钢的热处理》胡 光立、谢希文 西北工业大学出版社。 ） 查出含碳量为 ~%的曲线带 、 再在纵坐标上查出 HRC=35~ 取中值36其曲线带相交的点即为加热温度 、 大约为 480℃。 （ 5） ．确定回火保温时间。 由于回火保温时间为 480℃ 、 根据经验公式可知回火保温时间大约为 1~。 回火后空冷即可。 （ 6） ．调质的目的。 调质 使工件 具有优良的综合力学性能 、 即高强度和高韧性的适当配合 、 还可提高一定的耐磨性 、 以保证零件长期顺利工作。 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） 10 图 7 42CrMo 钢的淬透性曲线 图 8 沿末端淬火试样的长度、圆棒直径、圆棒内不同位置与冷却速度之间的关系 （ a）圆棒静水中淬火 （ b）圆棒静油中淬火 42CrMo 感应加热 淬火 工艺原理 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） 11 感应加热淬火加热速度快 、 淬火质量好 、 较一般淬火硬度高 、 得到极细马氏体 、 且淬硬层深度易于控制 、 易实现机械化和自动化。 其过程如下： 感应加热淬火的 原理 如图 9所示 、 电磁感应产生同频率的感应电流即涡流。 涡流在工件截面上的分布是不均匀的 、 心部几乎等于零 、 而表面电流密度极大 、 称为 “ 集肤效应 ” 、频率愈高 、 电流密度极大的表面层愈薄。 依靠这种电流和工件本身的电阻 、 使工件表面迅速加热到淬火温度 、 而心部温度仍接近室温 、 然后立即喷水冷却 、 使工件表面淬硬。 图 9 感应加热淬火示意图 （ 1） ． 感应加热淬火加频率的选择 感应加热可分为三类： (1)高频加热 常用频率为（ 200～ 300） KHZ、 淬硬层深度为（ ～ ） mm。 (2)中频加热 常用频率为（ 2500～ 8000） HZ、 淬硬层深度为（ 2～ 10） mm。 交变电场 交变磁 场 感应电流 涡流 表层加热 淬火冷却 集肤效应 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） 12 (3)工频加热 电流频率为 50HZ、 不需要频设备 、 城市用交流电即可 、 硬层深度为（ 10～ 20）mm以上 、 城市用交流电即。 根据工件尺寸可知 、 一般硬化层深 δ ＝（ 10～ 20）％ Φ 较为合适 、 其中 Φ 为工件的有效直径 、 Φ =80mm可得 δ≈ 所以我们选择中频感应加热表面淬火。 （ 2） ． 淬火加热温度的确定 加热温度及加热速度是感应加热的最基本的工艺参数 ,它直接决定钢的相变过程和淬火后的组织 ,是提高和稳定表面淬火工艺质量的重要保证 、 根据所要求的性能 、 可设定温度 T=900℃。 （ 3） ． 淬火冷却方式 的 选择 根据所加工的工件尺寸性能 、 由 42CrMo 钢 的 图 7和 图 可知 42CrMo 钢轧机齿 轮轴 用 油 淬火可满足使用要求。 但考虑经济等综合因素 、 且 42CrMo 的淬透性高 、 易于 淬透 、在工业上常用 选择乳化液作淬火介质。 （ 4） ． 感应加热淬火的目的 表面感应加热淬火是为了使 钢件 达到所要求的 表面 高 硬度 、 高耐磨性 、 而 心部保持较好的塑性和韧性 、 且 呈现低的缺口敏感性 、 高的 冲击韧性 和 疲劳强度 、 已达到最优的使用性能和工艺性能。 42CrMo 回火 工艺理论基础、原则 （ 1） ． 回火温度 确定 原则 42CrMo 钢 轧机齿轴 要有较高的力学性能 ,在调质 、 感应加热 淬火加 低温回火后 ,表面硬度需要 达 HRC50 以上 ,心部硬度 HRC35～ 45。 由不同钢含碳量的硬度与回火温度关系曲线图 可知其在 150~180℃ 回火可满足使用要求。 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） 13 图 10 不同含碳量钢硬度与回火温度关系曲线 （ 2） ． 回火温度时间确定原则 回火时间从工件入炉后炉温升至回火温度时间开始计算回火时间一般为 1～ 3h、 可参考经验公式加以确定： tn=Kn+AnD 式中 tn回火时间 （ min） ； Kn回火时间基数； An回火系数； D工件有效厚度 （ mm） 、 当回火温度 低于 300℃ 时 、 Kn 为 120min 和 An 为 1由此工件回火时间为 2～ 3h。 （ 3） ． 回火的目的。