45钢齿轮的热处理工艺制定_图文

45钢齿轮的热处理工艺制定_图文内容摘要：

脱落；磨损速度较大，一般为 10～15μ m/h；齿面有严重划痕，使齿顶变尖，齿根变薄。 齿面粗糙有沟槽和撕裂纹 低速度、重载荷齿轮 热胶和粘着磨损 高载荷、高滑动速度（一般 3～4m/s） 高的摩擦热使润滑油膜失效，金属间直接接触，发生粘着和脱落；磨损速 度一般为1～ 5μ m/h 齿面伤痕重使齿顶变尖，齿根出现二次淬火的白亮层。 层次为高温回火带 速度高、重载荷齿轮 磨粒磨损 各种大小载荷及各种滑动速度 各种灰尘、铁屑、磨粒进入啮合齿面，嵌入形成切刃或直接切割齿面有磨粒刮伤纹。 使齿顶变尖，齿根变薄 矿山、水泥、农机等齿轮，各类开式齿轮 （ 4）表面胶合 相互啮合的轮齿齿面，在一定的温度或压力作用下，发生粘着随着齿面的相 第 12 页 共 28 页 对运动，使金属从齿面上撕落而引起严重的粘着磨损现象这种现象就是胶合。 胶合有热胶和和冷胶合之分。 热胶和磨损，在重载高速齿轮传动中，由于啮合处产生很 大的摩擦热，导致局部温度过高，使齿面油膜破裂，产生两接触齿面金属熔焊而粘着，这种胶合称为热胶和。 热胶和是高速重载齿轮传动主要失效形式。 冷胶合磨损，载重低速齿轮传动中由于局部齿面啮合处压力很高且速度低不易形成油膜，使接触表面膜被刺破而粘着，这种胶和称为冷胶合。 降低齿高，采用角度变位齿轮以减小滑动系数，提高齿面硬度，采用抗胶合能力强的润滑油（极压油）等，均可缓解或防止齿面胶合。 （ 5）齿面塑性变形 产生机理：当齿轮材料较软，载荷及摩擦力又很大时，齿轮在啮合过程中齿面表层的材料就会沿着摩擦力的方向产生塑性变形。 现象：主动齿轮上所受摩擦力是背离节线，分别朝齿顶及齿根作用的，故产生塑性变形后，齿面沿节线处变成凹棱，从动齿轮上所受的摩擦力方向则相反塑性变形后，齿面沿节线处形成凸棱。 提高齿面硬度，采用粘度高的润滑油，可防止或减轻齿面产生塑性变形。 齿轮工作时所需要的性能 齿轮工作原理 齿轮被广泛应用于机械设备中 .它有一些非常重要的作用 ,但其中最重要的是他它在机械设备中提供齿轮减速功能 ,这种功能之所以重要是因为 ,通常情况下 ,虽然转速极高的小电动机能够为设备提供足够的力矩。 例如 ,电动螺丝刀具有非常大的齿 轮减速比 ,这是因为它需要巨大的力矩才能转动螺丝钉 ,但电动机在告诉旋转下只能深成小的力矩。 利用齿轮的减速装置 ,将可以减小输出速度 ,同时增大力矩。 齿轮的另一个作用是调整旋转方向，例如在汽车后轮两个后轮之间的差速器中，动力由汽车中心的传动轴传送而来，差速器需要将这一动力旋转90176。 ，然后才能将其施加给后轮。 图 21 展示了齿轮的尺寸及结构。 第 13 页 共 28 页 图 三、 45 钢材料分析 45 钢的化学成分 45钢的含碳量为 ～ %， 属于中碳钢， 45 钢的化学成分见表 31。 表 钢的化学成分 化学成分 (%) C Si Mn Cr Ni Cu P S ～ ～ ～ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ 、 45 钢杂质对其影响 45 钢中常有的杂质有： Si、 Mn、 S、 P、和 O H N 等气体。 ① Mn 的影响：炼钢时用锰铁给铁液脱氧这时少量的 Mn 会残留在钢中，Mn 的脱氧能力很强，而且大部分的 Mn 溶于与铁素体，使钢的性能强化，还能降低 S 对钢的危害， Mn 是对钢有益的元素， 45钢中的 Mn元素含量 一般控制在%～ %。 ② Si 的影响：钢中的 Si主要来自与生铁和硅铁脱氧剂中。 Si的脱氧能力较强， Si也溶于铁素体，能提高钢的强度和硬度，但是会使塑性和韧性降低 Si还能促进 Fe3C 分解成石墨，钢中出现石墨会使钢的韧性严重下降，简单来讲就 第 14 页 共 28 页 是黑脆。 ③ S 的影响： S 会使钢的热脆性增加，因为 S 不溶于 α Fe 而是以化合物的形态存在于钢中。 钢在焊接时，由于 S 的存在容易导致焊缝热裂。 所以 S 在钢中是有害杂质，其含量一般要求不大于 %。 但是 S能改善钢材的切削性能。 ④ P 的 影响： P 溶于铁素体，使其强度硬度提高，而塑 性、韧性降低，低温时影响更为严重，还降低钢的焊接性能，是有害杂质，其含量一般要求不大于%，但是 P 能够改善钢材切削性能和耐腐蚀性能。 ⑤ 气体的影响： O 以 FeO 或非金属夹杂物等形式存在于钢中，呈热脆性，会降低钢的力学性能，尤其是疲劳强度。 对钢无益越少越好。 ⑥ N 会以氮化物的形式析出。 增加钢的强度和硬度，但会降低钢的塑性和韧性，使钢变脆。 ⑦ H2 钢的脆性显著增加，还会使钢中产生裂纹。 、 45 钢的主要性能 45 钢是高强度的中碳调质钢，具有良好的塑性和韧性，较高的强度，切削性能良好，对 45 钢采用调质处理可获 得较好的综合力学性能， 45 钢的焊接性能较低，但是仍然可以进行焊接，不过在焊接前应该对它进行预热，而且在焊接后进行退火热处理以消除焊接应力。 另外， 45钢的脆透性较差，水淬容易产生裂纹，中、小型零件调质后可获得较好的韧性及较高的强度，大型零件（截面尺寸超过 80mm）以采用正火处理为宜。 、 45 钢的主要用途 45 钢适用于制造高强度的运动零件，例如低速低载的变速器齿轮、挂轮架齿轮、重型及通用机械中的的轧制轴、蜗杆、连杆销子等，通常在正火或调质状态下使用。 45钢渗碳后可代替渗碳刚使用，用来制造表面耐磨的零件 ，此时不需要经过高频或火焰淬火，如齿轮、曲轴机床主轴，传动轴等，还用于制造农机中等负荷的轴、脱粒滚筒、链轮、以及钳工工具等。 四、 45 钢制齿轮热处理 第 15 页 共 28 页 根据 45 钢齿轮的使用性能、材料的性能、企业条件、员工的能力等相关因素来制定优质、高效、低成本、易操作的热处理工艺。 预备热处理工艺方法 45钢齿轮的预备热处理是正火处理，其作用是均匀其组织，为之后的机加工做准备。 45钢齿轮的原始组织是铁素体 +珠光体。 普通正火后的组织是铁素体 +索氏体，如图 41所示。 由于钢在空气中冷却要比随炉冷却的冷却速度快，同时，空冷 时发生的珠光体转变温度也比炉冷时低，因此，正火后获得的珠光体比退火后的珠光体细小，正火后的钢铁件可获得优于退火状态的综合力学性能。 另外，正火炉外冷却不占用设备，生产率较高，所以我们对 45钢齿轮的热处理采用正火。 图 钢普通正火后的组织 正火工艺：加热温度 ,在实际的生产中实际正火温度要比理论的正火温度高 ,为了使奥氏体均匀化 ,查询相关资料选择的正火加热温度为 840～ 880℃。 加热 45钢时速度不能过快防止开裂应当控制加热速度，常用的保温时间公式计算 t=αk d,通过查找首册，工件加热的修正系数 k为 ～ ，确定加热系数α =，s=，齿顶圆直径 da=66mm，得出的保温时间约为 60min，在静止的空 气中冷却到室温。 45钢正火工艺参数见表 41， 45钢正火工艺曲线如图 42，零件装炉放式调整系数如图 43所示。 表 钢齿轮正火工艺参数 牌号 正火 加热温度 /℃ 保温温度/℃ 冷却方式 硬度 HBS 第 16 页 共 28 页 45 840～ 880 600～ 700 空冷 170～ 230 图 42 45 钢正火工艺曲线 最终热处理工艺方法 45钢的最终热处理有调质、高频感应 加热、回火。 45钢齿轮在机加工完成之后，对其进行调质处理，即淬火 +高温回火。 淬火后得到的是高硬度和高耐磨性的板条马氏体，淬火温度对淬火后的工件质量有重要的影响。 45钢淬火加热 均温 保温时间取决于钢的化学成分、加热用炉型、零件的有效厚度与加热介质、装炉量与转炉方式。 零件在保温阶段停留的时间，决定了零件热处理的质量。 用如下公式估算： t=a k H 式中 t保温时间（ min) a钢在不同介质中加热时的保温系数（ min/mm),见表 42 K零件装炉放式调整系数，见图 43 H零件的有效厚度（ mm) 表 （ mm/min) 钢材种类 直径 在 650℃空气中加热 780～ 900℃空气中加热 770～ 88。