20crmnti齿轮的热处理工艺研究

20crmnti齿轮的热处理工艺研究内容摘要：

于 30mm承受高速、中等或重载及受冲击载荷和摩擦的重要渗碳零件 ,如汽车、拖拉机中的变速齿 轮、凸轮、矿山机械使用的重载齿轮等 , 但因为齿轮材料的种类繁多，因此选择 20CrMnTi 作为研究对象。 二、齿轮的性能要求 齿轮是现代机械中应用最广泛的一种机械传动零件，合理地选择和使用金属材料尤为重要。 大致上讲，应主要满足齿轮材料所需的机械性能、工艺性能和经济性要求三个方面： （一）、满足齿轮材料的机械性能 材料的机械性能包括强度、硬度、塑性及韧性等，反映材料在使用过程中所表现出来的特性。 齿轮在啮合时齿面接触处有接触应力，齿根部有最大弯曲应力，可能产生齿面或齿体强度失效。 齿面各点都有相对滑动，会产 生磨损。 齿轮主要的失效形式有齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断等。 因此要求齿轮材料有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，齿面要有足够的硬度和耐磨性，芯部要有一定的强度和韧性。 （二）、满足齿轮材料的工艺性能 材料的工艺性能是指材料本身能够适应各种加工工艺要求的能力。 齿轮的制造要经过锻造、切削加工和热处理等几种加工，因此选材时要对材料的工艺性能加以注意。 一般来说，碳钢的锻造、切削加工等工艺性能较好，其机械性能可 7 以满足一般工作条件的要求。 但强度不够高，淬透性较差。 而合金钢淬透性好、强度高，但锻造、 切削加工性能较差。 我们可以通过改变工艺规程、热处理方法等途经来改善材料的工艺性能。 （三）、满足齿轮材料的经济性要求 所谓经济性是指最小的耗费取得最大的经济效益。 在满足使用性能的前提下，选用齿轮材料还应注意尽量降低零件的总成本。 我们可以从以下几方面考虑： 从材料本身价格来考虑。 碳钢和铸铁的价格是比较低廉的，因此在满足零件机械性能的前提下选用碳钢和铸铁，不仅具有较好的加工工艺性能，而且可降低成本。 从金属资源和供应情况来看，应尽可能减少材料的进口量及价格昂贵材料的使用量。 从齿轮生产过程的耗费来考虑 ： 采用 不同的热处理方法相对加工费用也不一样 ； 通过改进热处理工艺也可以降低成本 ； 所选钢种应尽量少而集中，以便采购和管理 ； 我们还可以通过改进工艺来提高经济效益。 8 第三章 热处理 20CrMnTi齿轮钢要达到加工、使用所需性能必须进行热处理 , 目的是提高表面的硬度、耐磨性和疲劳强度 ,心部具有足够的强度和韧性。 一般齿轮加工的工艺路线如下。 锻造→正火→齿形加工→渗碳→淬火、低温回火→喷丸→校正花键孔→磨齿 [1]。 一般齿轮毛坯采用锻造毛坯 , 经锻造以后晶粒大小形状发生了变化 , 改变了钢的组织 , 增加了锻造应力 , 提高了硬度 , 在机械加工前需预备热处理。 一、预备热处理 通常 20CrMnTi选用正火或调质处理作为预备热处理 ,其目的是降低钢的硬度 ,提高塑性 , 以利于切削加工。 细化晶粒 ,均匀钢的组织及成分 ,改善钢的性能 ,为以后的热处理作准备。 消除锻造应力 ,防止变形和开裂 , 保证齿形合格。 二、 正火 正火是将钢加热到 Ac3以上 30℃～ 50℃ ,保温足够的时间后出炉在空气中冷却到室温。 对于一般的齿轮采用正火 ,正火可以减少碳和其他合金元素的成分偏析。 使奥氏体晶粒细化和碳化物的弥散分布 , 以便在随后的热处理中增加碳 化物的溶解量。 由于正火的冷却速度较快 , 获得细小的片层状渗碳体珠光体 , 强度、硬度都较高 , 力学性能较好。 然而正火工艺是空冷 ,对于尺寸较大零件 ,内外温差大冷却速度不稳定 ,在连续冷却时 ,过冷奥氏体在 A1550℃温度范围内分解为珠光体 ,在 550℃ Ms温度范围内 , 因转变温度较低转变为贝氏体组织 (即含碳量具有一定过饱和度的铁素体和分散的渗碳体 (或碳化物 )的混合物 ),其特征是。