20CrMnTi钢制造汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计

攀枝花学院

学生课程设计（论文）

题目20CrMnTi钢制造汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计学生姓名：

学号：

所在院(系)：材料工程学院

专业：材料成型及控制工程

班级：

指导教师：职称：讲师

2013年12月18日

攀枝花学院教务处制

攀枝花学院本科学生课程设计任务书

课程设计（论文）指导教师成绩评定表

摘要

本课设计了20CrMnTi钢制造汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计。主要的工艺过程包括锻造、预备热处理（完全退火）、渗碳、淬火+低温回火等过程。通过各种不同的工艺过程进行恰当的处理可以获得各种性能良好的材料并且满足各项性能的要求。20CrMnTi钢其塑性、低温冲击韧性高，但强度、硬度较低，锻造、焊接和冷冲压性能良好，冷变形塑性高，但切削加工变形小。用于制造受力不大、韧性要求高的零件和渗碳件，紧固件和冲模锻件以及不经热处理的低负荷零件。

汽车曲轴齿轮是汽车中重要的传动部件。其将汽车发动机和汽车主轴联结起来，将动力和扭矩由电机传递到主轴，从而使主轴转动汽车轮。其主要作用是通过变速装置调节主轴转速和扭矩，从而使发动机运行在最佳的状态[1]。

关键词：汽车曲轴正时齿轮、20CrMnTi钢、预备热处理、完全退火、低温回火+淬火。

目录

摘要 (Ⅰ)

1、设计任务 (1)

1.1设计任务 (1)

1.2设计的技术要求 (1)

2、热处理零件图 (2)

3、设计方案 (2)

3.1 汽车曲轴正时齿轮设计的分析 (2)

3.1.1工作条件 (2)

3.1.2失效形式 (2)

3.1.3性能要求 (2)

3.2钢种材料 (3)

4、设计说明 (4)

4.1加工工艺流程 (4)

4.2具体热处理工艺 (4)

4.2.1预备热处理工艺 (5)

4.2.2渗碳工艺 (5)

4.2.3淬火+低温回火热处理工艺 (6)

4.2.4渗氮工艺 (6)

5、分析与讨论 (8)

6、结束语 (9)

7、热处理工艺卡片 (10)

8、汽车曲轴正时齿轮的热处理缺陷及预防或补救措施 (10)

参考文献 (19)

1 设计任务

1.1设计任务

20CrMnTi制造汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计

1.2设计的技术要求

20CrMnTi钢是一种低碳钢材料，它的延展性、可塑性都是比较好的，由于它的含碳量低(在0.17-0.23%之间)所以，硬度比较低。因此，为满足其在制造汽车曲轴正时齿轮上的寿命要求，应提高其硬度。由于汽车曲轴齿轮是属于闭式齿轮，那么它的主要失效形式为齿面点蚀和轮齿的弯曲疲劳折断。当采用软齿面（齿面硬度≤350HBS）时，其齿面接触疲劳强度相对较低。因此，一般应首先按齿面接触疲劳强度条件，计算齿轮的分度圆直径及其主要几何参数（如中心距、齿宽等），然后再对其轮齿的抗弯曲疲劳强度进行校核。当采用硬齿面（齿面硬度＞350HBS）时，则一般应首先按齿轮的抗弯曲疲劳强度条件，确定齿轮的模数及其主要几何参数，然后再校核其齿面接触疲劳强度[2]。

在对20CrMnTi钢进行热处理时，即去应力退火，淬火和高温回火时应严格按照卡片所列出的时间进行保温以及其它操作的要求。

2 热处理零件图

汽车曲轴正时齿轮零件图：

3 设计方案

3.1汽车曲轴正时齿轮设计的分析

3.1.1工作条件

由于是汽车曲轴正时齿轮，因此其工作强度很高并且环境恶劣，首先为密闭状态；其次为齿轮啮合，并且周围环境中充满这润滑液体。而且20CrMnTi钢的硬度不怎么高，虽然通过热处理改善其性能，但终究是有限的，因此在使用中需注意不要超过最大荷载，以免损伤齿轮。

3.1.2失效形式

主要失效形式为齿面点蚀和轮齿折断。

齿面点蚀。齿轮传动过程中，齿轮接触面上各点的接触应力呈脉动循环变化，经过一段时间后，会由于接触面上金属的疲劳而形成细小的疲劳裂纹，裂纹的扩展造成金属剥落，形成点蚀。

轮齿折断。最常见的是弯曲疲劳折断、过载折断。轮齿受力后,在齿根部产生的弯曲应力最大,且在齿根过渡圆角处有应力集中。如果轮齿的交变应力超过了材料的疲劳极限,在齿根圆角处将产生疲劳裂纹,随着裂纹不断扩展。

3.1.3性能要求

○1汽车曲轴正时齿轮疲劳耐久性试验。此项目考核齿轮的疲劳耐久性, 是曲轴齿轮试验的必做项目。试验时间长、试验效果明显是其主要特点。疲劳耐久性试验的加载方式是试验的关键, 一般采用机械封闭式齿轮加载试验台或电封闭式齿轮加载试验台。

○2汽车曲轴正时齿轮同步器性能试验。该项目适用于通过在一定油温、一定输出转速下测量齿轮转速、输出扭矩, 分析整理得到汽车曲轴齿轮的各个力学性能，试验后汽车曲轴正时齿轮无损伤。

○3汽车曲轴正时齿轮静扭强度试验。将曲轴齿轮安装在试验台上, 固定其输出端, 利用减速机带动输入端慢慢运转, 同时记录曲轴齿轮输入端扭矩、输出端扭矩、输入轴扭转角度, 直到达到某设定扭矩或直到齿轮损坏而停止加载。分析记录数据的变化规律, 判断曲轴齿轮的静态扭转强度性能。此项目试验时间短, 直接反映曲轴齿轮的静态强度性能。

汽车曲轴正时齿轮润滑性能和温升试验。测量汽车曲轴正时齿轮在不同的爬坡角度、不同的

转速下空载温度升高规律。由于是空载下运行, 汽车发动机输入功率小、消耗功率少, 运转时间不长, 故不损坏曲轴齿轮。虽然试验成本低, 但汽车曲轴正时齿轮设计上的缺陷、制造过程中的多种故障都能从温升中反映出来, 故在试验及日常质量评价试验中得到普遍应用。

20CrMnTi钢其塑性、韧性高，但强度、硬度较低，锻造、焊接和冷冲压性能良好，冷变形塑性高，但切削加变形小。用于制造受力大、韧性要求高的零件和渗碳件，紧固件和冲模锻件以及不经热处理的低负荷零件。

20CrMnTi钢力学性能：抗拉强度σb (MPa)：≥1085，屈服强度σs (MPa)：≥850，伸长率δ5/（%）：≥10，断面收缩率ψ/（%）：≥45。

3.2钢种材料

20CrMnTi是渗碳钢，渗碳钢通常为含碳量为0.17%-0.24%的低碳钢。汽车上多用其制造传动齿轮，是中淬透性渗碳钢中Cr Mn Ti 钢，其淬透性较高，在保证淬透情况下，具有较高的强度和韧性，特别是具有较高的低温冲击韧性。20CrMnTi表面渗碳硬化处理用钢。良好的加工性，加工变微小，抗疲劳性能相当好。是性能良好的渗碳钢，淬透性较高，经渗碳淬火后具有硬而耐磨的表面与坚韧的心部，具有较高的低温冲击韧性，焊接性中等，正火后可切削性良好。用于制造截面<30mm的承受高速、中等或重载荷、冲击及摩擦的重要零件，如齿轮、齿圈、齿轮轴十字头等。是18CrMnTi的代用钢，广泛用作渗碳零件，在汽车.拖拉机工业用于截面在30mm以下，承受高速.中或重负荷以及受冲击.摩擦的重要渗碳零件。

4 设计说明

4.1加工工艺流程

20CrMnTi钢制造汽车曲轴齿轮热处理工艺设计的热加工工艺流程经过许多次改进形成如下的工艺流程: 下料→锻造→预备热处理(完全退火)→机械加工→渗碳→淬火+低温回火→平磨→组装。

20CrMnTi钢属于低碳钢，其成分[1]如下表3.1.

表3.120CrMnTi钢的化学成分（质量分数，%）

C Mn P S Cr Ni Cu Si

0.17～0.23 0.80～1.10≤0.035≤0.035≤1.3≤0.030≤0.250.17～0.37

成分分析：Mn是良好的脱氧剂和脱硫剂。它能消除或减弱由于硫所引起的钢的热脆性，从而改善钢的热加工性能。Mn和Fe形成固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度，经固溶处理后有良好的韧性，当受到冲击而变形时，表面层将因变形而强化，具有高的耐磨性；同时又是碳化物形成元素，进入渗碳体中取代一部分铁原子。

Si能溶于铁素体和奥氏体中提高钢的硬度和强度。硅能提高钢的弹性极限、屈服强度和屈服比(σs/σb),以及疲劳强度和疲劳比(σ-1/σb)等。硅能促使铁素体晶粒粗化，降低矫顽力。

4.2具体热处理

20CrMnTi钢的热处理包括初期的锻造和预先热处理，以减少坯料的硬度为方便后面的机加工，也为后续渗碳、淬火、回火提供优良的原始组织。

20CrMnTi钢的热处理工艺分析：

①由于20CrMnTi钢的含碳量较低，对于齿轮这种要求刚强度和高耐磨的特性，那么20CrMnTi钢的最重要的就是提高其硬度和耐磨性。

②通过锻造和随后的退火，形成硬度较低的原始坯料，为后续的切削加工提供有利的方便和减少对于车床的磨损。

③渗碳是通过对其表面更加的硬度能够更大程度的提升，保证质量。

④为了碎化、细化共晶碳化物，把粗大的枝晶状共晶碳化物打碎、提高碳化物分布的均匀性，细化碳化物的粒度，一般20CrMnTi钢使用时都需要进行锻造和预先热处理, 以减少碳化物的不均匀分布, 为后续淬火、回火提供优良的原始组织[4]。

4.2.1预备热处理工艺

退火是将偏离平衡状态的金属坯料或零件加热至较高温度，保持一定的时间后通常以相当缓慢的速度冷却，以得到接近于平衡状态组织的各种工艺方法。

退火的目的是：

a消除钢锭的成分偏析，使成分均匀化。

b消除因铸、锻、焊引起的组织缺陷。

c降低硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工。

d细化晶粒，均匀组织，为后续热处理做组织准备。

e[5]

3

Ac1

图3.2 A钢完全退火工艺曲线

加热温度：Ac3843℃；加热速度：小于200℃/h；保温时间：2min/mm[8]

上进行加工。

4.2.2渗碳工艺

渗碳是将工件放入渗碳气氛中，并在900~950℃的温度下加热、保温，使其表面层增碳的一种工艺操作。

渗碳的目的在于使工件在继续经过相应热处理后表面具有高硬度和耐磨性，而心部任保持一定的强度和较高的任性。

固体渗碳工艺如图3.3[6]所示。

4.2.3淬火+低温回火热处理工艺

①淬火

淬火是将钢加热至临界温度点Ac3或Ac1以上一定的度，保温后以大于临界冷却速度的速度冷却得到马氏体（或下贝氏体）的热处理工艺叫做淬火。

其目的是使奥氏体化后的工件获得尽量多的马氏体，然后配以不同温度回火获得各种需要的性能。

钢的理想淬火冷却曲线如图3.4[7]所示

图3.4

②低温回火

回火是将淬火钢加热到A1以下某一温度，经过保温，然后以一定的冷却方法冷至室温的热处理操作。

其目的在于：

a.降低脆性，消除内应力。工件淬火后存在着很大的内应力和脆性，若不及时回火，零件会产生变形或开裂。

b.得到对工件所要求的力学性能。工件淬火后，硬度高，脆性大，为了了获得对工件要求的性能，可以用回火温度调整硬度，减小脆性，得到所需要的塑性、强度和硬度。

c.稳定工件尺寸。淬火后的组织是马氏体和残余奥氏体，这两种组织都是不稳定的，会自发地逐渐地发生组织转变，因而引起工件尺寸和形状的改变。通过回火，可以促使这些组织转变。达到较稳定状态，以便在以后的使用过程中不发生变形[8]。

4.2.4渗氮工艺

渗氮工艺可以提高齿轮的表面强度，提高齿轮表面的耐腐蚀及耐磨，是齿轮的力学性能达到最好，下面是20CrMnTi齿轮的渗氮工艺图：

回火规范如表3.2 [9]。

方案淬火温度/℃

回火

用途加热温度/℃介质硬度HRC

ⅠⅡ

Ⅲ820~850

消除应力

去除应力，降低

硬度

去除应力，降低

硬度

150~170

200~275

400~425

油或硝盐

—

—

61~63

57~59

55~57

ⅣⅤ

Ⅵ1115~1130

去除应力及形

成二次硬化

去除应力及形

成二次硬化

去除应力及形

成二次硬化

510~520℃多次回火

-78℃冷处理加510~520℃一

次回火

-78℃冷处理加一次

510~520℃回火，再-78℃冷

处理

—

—

—

60~61

60~61

61~62

4.2.5物理性能

经过上述各种热处理后20CrMnTi钢的韧性、硬度、耐磨性都有所甚至很大的提升。锻造毛坯产生的粒状贝氏体引起硬度增高，导致了齿型加工困难，使刀具早期磨损。于车辆齿轮或大批量对的小型齿轮越来越多采用等温正火工艺。对于模数、径较大的质量要求高的工业直齿轮通常采用调质作为预备热处理1．2 调质对于重要的齿轮用调质来改善钢的性能。在切削加工时，为了不致发生“粘刀” 现象和使刀具严重磨损，通过改善金相组织控制钢的硬度。实践证明，为了防止锻造毛坯在预备热处理中产生粒状贝氏体影响钢的力学性能，工艺可采用淬火后680℃～700℃高温回火（即调质）来替代原来的正火。高温回火后得到回火索氏体组织，即粒状渗碳体均匀的分布在铁素体基体上，应力集中倾向小，硬度降低至200HB～330HB，切削性能较好。质钢与正火钢相比不仅强度调较高，而且塑性、性远高于后者，同时锻韧造应力得到充分的消除，满足了机械加工要求，在生产中已取得了良好的经济效益〔2〕〔5〕形，要严格控制渗碳齿轮的表面碳浓度和渗层深度。它们会对渗层组织的膨胀系因数产生影响，渗碳后若表面形成不良碳化物分布，将增加齿形、向及孔的变齿形，因此必须控制渗碳时的碳势，以防止表面碳浓度过高和碳量不均匀。碳层深度渗越厚，也将使畸变加大。表面含碳量影响渗碳淬火齿轮的淬透性，而材料的淬透性对组织、性能、畸变有直接的影响〔 5 〕。因

此应使渗碳层深度及其表面含碳量控制在合理适宜的范围内。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。 1．1 正火正火是将钢加热到Ac 3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、度都较高，力学硬性能较好。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A 1－ 5 5 0 ℃温度范围内分解为珠光体，在550 ℃－Ms 温度范。 2 渗碳处理工艺 2 ． 1 钢的化学成分 20CrMnTi 的含碳量为0．20％属于低碳钢，渗碳时保证了碳元素的正常渗入。火淬热处理后心部获得低碳马氏体，以保证心部具有足够的塑性和韧性，抵抗冲击载荷。钢中合金元素为Cr＜1．5％、 Mn＜1．5 ％、 i T ＜1．5％。 r、 n合金元素能提高钢铁索体 C M 的强度，同时提高钢的淬透性。元素能阻 Ti 止钢的奥氏体晶粒的长大，提高钢的回火稳定性。 20CrMnTi齿轮根据使用性能要求表面耐磨，心部又要求有良好的强韧性，所以要对2 0 C r M n T i钢进行表面渗碳处理，渗碳淬火后表面得到高碳马氏体，具有较高的硬度和耐磨性。 2 ． 2 渗碳工艺渗碳淬火工艺过程中，要防止齿轮变，并从表面到心部逐渐减小，心部仍保持原来低碳钢的含碳量。渗碳的温度越高，时间越长，奥氏体晶粒越大，齿轮的畸变越大，把加热温度控制 900 ℃左右，目的是控制奥氏体晶粒长大，获得细小的奥氏体晶粒，淬火后获得细小的马氏体组织。于渗由碳只改变工件表面的含碳量，要使渗碳齿轮表面具有高的硬度、的耐磨性和心部高良好韧性渗碳后必须进行热处理。用的常是淬火后低温回火。 3 淬火低温回火 3．1 淬火钢的加热温度一般可根据 F e －F e 3C相图选择，亚共析钢淬火加热温度选择Ac3以上 30 ℃～5 0 ℃，过共析钢淬火加热温。

5 分析与讨论

20CrMnTi钢制造汽车正时齿轮热处理工艺设计已经在前面展示，单就其性能以及热处理的过程想必是没多大问题，若放入实际生产中有很多不可预知的问题，因此，不能纸上谈兵须得到工厂或者实验室中反复的通过实验数据进行分析，然后在得出最重要的结论用于实践中，从而在生产中减低成本、提高效率并且减少工时，降低能源消耗。

6 结束语

这次20CrMnTi钢制造起汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计的完成，让我不仅通过自己的努力大致了解了20CrMnTi钢制造汽车曲轴正时齿轮的制作流程，还学会了把自己书本上学到的知识运用到实际物体上去。

20CrMnTi钢制造汽车曲轴正时齿轮是协助发动机完成对曲轴的转动提供

动力，所以20CrMnTi钢必须具有强的硬度和高的耐磨性。

前段时间在没有认真学习金属学时，我觉得这个课程设计很难很难，但现在经过我对金属学的充分认识，我重新设计完成了一遍，使我从中吸取了精华部分。金属学都是理论上的成型工艺，在实际生产中肯定还有许多细节问题需要我们去解决和改进。在这次的课程设计中，发挥出了自己单独设计20CrMnTi钢制造汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计能力和综合运用书本知识，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，尤其是热处理加工工艺，是自己很有成就感。同时各科相关的课程都有了全面的复习与运用，独立思考的能力也有所提高，更为重要的是：在这次20CrMnTi钢制造汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计中，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，进而加以弥补。

·

7 热处理工艺卡片

8 汽车曲轴正时齿轮的热处理缺陷及预防或补救措施

汽车曲轴齿轮在热处理过程中会出现以下缺陷：

a.直径变化，

b.内孔胀缩不均，c平面弯曲齿有锥度，d齿形变化，e齿向变化，

补救措施：合理设计夹具、薄壁件在淬火压床上淬火。对齿轮的公法线长度变化影响齿侧间隙，其主要预防措施是冷加工预留变形尺寸公差。选择设计适合工装，修正切齿刀具齿形、冷热加工配合，齿宽方向加工成鼓形，应重新制定正火工艺，检查控温仪表，校准温度，控制正火冷却速度。加强冷却，其次更换材料，提高碳优势，延长渗碳时间，调整淬火工艺。以保证齿轮的强度。

参考文献

[1] 百度百科

[2] 黎正科.机床变速箱的结构特性分析[J].2009,5

[3] 张熹, 崔京玉, 章军.浅析齿轮钢及热处理工艺对汽车用齿轮性能的影响[J].北京,首钢技术研究.2009,10.

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[5] 樊新民.热处理工实用技术手册（第2版）[M].江苏,江苏科学技术出版社,2010,1.

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[10]张玉庭.热处理技师手册（第1班）[M].北京，机械工业出版社.2006.1

[11] https://www.wendangku.net/doc/281825618.html,/buyer/offerdetail/1039205862.html#mod-detail-description

16

货车汽车后桥差速器的设计计算说明书

货车汽车后桥差速器的设计计算说明书

第一章驱动桥结构方案分析 由于要求设计的是货车的后驱动桥，一般选用非断开式结构以与非独立悬架相适应，该种形式的驱动桥的桥壳是一根支撑在左右驱动车轮的刚性空心梁，一般是铸造或钢板冲压而成，主减速器，差速器和半轴等所有传动件都装在其中，此时驱动桥，驱动车轮都属于簧下质量。 驱动桥的结构形式有多种，基本形式有三种如下： 1)中央单级减速驱动桥。此是驱动桥结构中最为简单的一种，是驱动桥的基本形式，在载重汽车中占主导地位。一般在主传动比小于6的情况下，应尽量采用中央单级减速驱动桥。目前的中央单级减速器趋于采用双曲线螺旋伞齿轮，主动小齿轮采用骑马式支承，有差速锁装置供选用。 2)中央双级驱动桥。在国内目前的市场上，中央双级驱动桥主要有2种类型：一类如伊顿系列产品，事先就在单级减速器中预留好空间，当要求增大牵引力与速比时，可装入圆柱行星齿轮减速机构，将原中央单级改成中央双级驱动桥，这种改制“三化”（即系列化，通用化，标准化）程度高，桥壳、主减速器等均可通用，锥齿轮直径不变；另一类如洛克威尔系列产品，当要增大牵引力与速比时，需要改制第一级伞齿轮后，再装入第二级圆柱直齿轮或斜齿轮，变成要求的中央双级驱动桥，这时桥壳可通用，主减速器不通用，锥齿轮有2个规格。 由于上述中央双级减速桥均是在中央单级桥的速比超出一定数值或牵引总质量较大时，作为系列产品而派生出来的一种型号，它们很难变型为前驱动桥，使用受到一定限制；因此，综合来说，双级减速桥一般均不作为一种基本型驱动桥来发展，而是作为某一特殊考虑而派生出来的驱动桥存在。 3)中央单级、轮边减速驱动桥。轮边减速驱动桥较为广泛地用于油田、建筑工地、矿山等非公路车与军用车上。当前轮边减速桥可分为2类：一类为圆锥行星齿轮式轮边减速桥；另一类为圆柱行星齿轮式轮边减速驱动桥。 ①圆锥行星齿轮式轮边减速桥。由圆锥行星齿轮式传动构成的轮边减速器，轮边减速比为固定值2，它一般均与中央单级桥组成为一系列。在该系列中，中央单级桥仍具有独立性，可单独使用，需要增大桥的输出转矩，使牵引力增大或速比增大时，可不改变中央主减速器而在两轴端加上圆锥行星齿轮式减速器即可变成双级桥。这类桥与中央双级减速桥的区别在于：降低半轴传递的转矩，把增大的转矩直接增加到两轴端的轮边

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齿轮热处理工艺【详细介绍】 内容来源网络，由深圳机械展收集整理！ 一、工作条件以及材料与热处理要求 1.条件: 低速、轻载又不受冲击 要求: HT200 HT250 HT300 去应力退火 2.条件: 低速(＜1m/s)、轻载,如车床溜板齿轮等 要求: 45 调质,HB200-250 3.条件: 低速、中载,如标准系列减速器齿轮 要求: 45 40Cr 40MnB (5042MnVB) 调质,HB220-250 4.条件: 低速、重载、无冲击,如机床主轴箱齿轮 要求: 40Cr(42MnVB) 淬火中温回火HRC40-45 5.条件: 中速、中载,无猛烈冲击,如机床主轴箱齿轮 要求: 40Cr、40MnB、42MnVB 调质或正火,感应加热表面淬火,低温回火,时效,HRC50-55 6.条件: 中速、中载或低速、重载,如车床变速箱中的次要齿轮 要求: 45 高频淬火,350-370℃回火,HRC40-45(无高频设备时,可采用快速加热齿面淬火) 7.条件: 中速、重载 要求: 40Cr、40MnB(40MnVB、42CrMo、40CrMnMo、40CrMnMoVBA)淬火,中温回火,HRC45-50.

8.条件: 高速、轻载或高速、中载,有冲击的小齿轮 要求: 15、20、20Cr、20MnVB渗碳,淬火,低温回火,HRC56-62.38CrAl 38CrMoAl 渗氮,渗氮深度0.5mm,HV900 9.条件: 高速、中载,无猛烈冲击,如机床主轴轮. 要求: 40Cr、40MnB、(40MnVB)高频淬火,HRC50-55. 10.条件: 高速、中载、有冲击、外形复杂和重要齿轮,如汽车变速箱齿轮 (20CrMnTi淬透性较高,过热敏感性小,渗碳速度快,过渡层均匀,渗碳后直接淬火变形较小,正火后切削加工性良好,低温冲击韧性也较好) 要求: 20Cr、20Mn2B、20MnVB渗碳,淬火,低温回火或渗碳后高频淬 火,HRC56-62.18CrMnTi、20CrMnTi(锻造→正火→加工齿轮→局部镀同→渗碳、 预冷淬火、低温回火→磨齿→喷丸)渗碳层深度1.2-1.6mm,齿轮硬度HRC58-60,心部硬度HRC25-35.表面:回火马氏体+残余奥氏体+碳化物.中心:索氏体+细珠光体 11.条件: 高速、重载、有冲击、模数＜5 要求: 20Cr、20Mn2B 渗碳、淬火、低温回火,HRG56-62. 12.条件: 高速、重载、或中载、模数＞6,要求高强度、高耐磨性,如立车重要螺旋锥齿轮 要求: 18CrMnTi、20SiMnVB 渗碳、淬火、低温回火,HRC56-62 13.条件: 高速、重载、有冲击、外形复杂的重要齿轮,如高速柴油机、重型载重汽车,航空发动机等设备上的齿轮. 要求: 12Cr2Ni4A、20Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA、20CrMnMoVBA(锻造→退火

常用齿轮材料的选择及其热处理工艺设计

齿轮材料的选择及其热处理工艺 1、齿轮材料的选择原则 齿轮材料的种类很多，在选择时应考虑的因素也很多，下述几点可供选择材料时参考： 1）齿轮材料必须满足工作条件的要求。例如，用于飞行器上的齿轮，要满足质量小、传递功率大和可靠性高的要求，因此必须选择机械性能高的合金银；矿山机械中的齿轮传动，一般功率很大、工作速度较低、周围环境中粉尘含量极高，因此往往选择铸钢或铸铁等材料；家用及办公用机械的功率很小，但要求传动平稳、低噪声或无噪声、以及能在少润滑或无润滑状态下正常工作，因此常选用工程塑料作为齿轮材料。总之，工作条件的要求是选择齿轮材料时首先应考虑的因素。 2）应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法及热处理和制造工艺。大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯，可选用铸钢或铸铁作为齿轮材料。中等或中等以下尺寸要求较高的齿轮常选用锻造毛坯，可选择锻钢制作。尺寸较小而又要求不高时，可选用圆钢作毛坯。 齿轮表面硬化的方法有：渗碳、氨化和表面淬火。采用渗碳上艺时，应选用低碳钢或低碳含金钢作齿轮材料；氨化钢和调质钢能采用氮化工艺；采用表面淬火时，对材料没有特别的要求。 3）正火碳钢，不论毛坯的制作方法如何，只能用于制作在载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮，不能承受大的冲击载荷；调质碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮。 4）合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。 5）飞行器中的齿轮传动，要求齿轮尺寸尽可能小，应采用表面硬化处理的高强度合金钢。 6）金属制的软齿面齿轮，配对两轮齿面的硬度差应保持为30～50HBS或更多。当小齿轮与大齿轮的齿面具有较大的硬度差（如小齿轮齿面为淬火并磨制，大齿轮齿面为常化或调质）；且速度又较高时，较硬的小齿轮齿面对较软的大齿轮齿面会起较显著的冷作硬化效应，从而提高了大齿轮齿面的疲劳极限。因此，当配对的两齿轮齿面具有较大的硬度差时，大齿轮的接触疲劳许用应力可提高约 20％，但应注意硬度高的齿面，粗糙度值也要相应地减小。 2、齿轮材料的选择 齿轮齿条是现代机械中应用最广泛的一种机械传动零件。齿轮传动通过轮齿互相啮合来传递空间任意两轴间的运动和动力，并可以改变运动的形式和速度。齿轮传动使用范围广，传动比恒定，效率较高，使用寿命。在机械零件产品的设计与制造过程中，不仅要考虑材料的性能能够适应零件的工作条件，使零件经久耐用，而且要求材料有较好的加工工艺性能和经济性，以便提高零件的生产率，降低成本，减少消耗。如果齿轮材料选择不当，则会出现零件的过早损伤，甚至失效。因此如何合理地选择和使用金属材料是一项十分重要的工作。 满足材料的机械性能，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。 例如，在确定大、小齿轮硬度时应注意使小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高30-50HBS，是因为小齿轮受载荷次数比大齿轮多，且小齿轮齿根较薄，强度低于大齿轮。为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些。 另一方面，根据材料的使用性能确定了材料牌号后。要明确材料的机械性能或材料硬度，然后我们可以通过不同的热处理工艺达到所要求的硬度范围，从而赋予材料不同的机械性能。如材料为40Cr合金钢的齿轮，当840-860℃油淬，540-620℃回火时，调质硬度可达28-32HRC，可改善组织、提高综合机械性能；当860-880℃油淬，240—280℃回火时，硬度可达46-51HRC，则钢的表面耐磨性能好，芯部韧性好，变形小；当500-560℃氮化处理，氮化层0.15 -0.6mm时，硬度可达52-54HRC，则钢具有高的表面硬度、高的耐磨性、高的疲劳强度，较高的抗蚀性和抗胶合性能且变形极小；当通过电镀或表面合金化处里后，则可改善齿轮工作表面摩擦性能，提高抗腐蚀性能 3、齿轮常用材料 齿轮常用材料摘要：齿轮依靠结构尺寸材料强度承受载荷要求材料具有强度韧性耐磨性齿轮形状复杂齿轮精度要求要求材料工艺常用材料锻钢铸钢铸铁锻钢硬度分为大类HB称为软齿称为硬度HB工艺过程锻造毛坯正火粗车调质加工常用材料SiMnCr 液体动静压轴承常用轴壳配轴承轴承的密封类型精密轴承工序间防锈新工艺轴承寿命强化

曲轴的热处理工艺.

曲轴的热处理工艺 曲轴是引擎的主要旋转机件,装上连杆后,可承接连杆的上下(往复运动变成循 环(旋转运动。是发动机上的一个重要的机件,其材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的。曲轴的性能在很大程度上影响着汽车发动机的可靠性与寿命。曲轴在发动机中承担着最大的负荷和全部的功率, 承担着强大的方向不断变化的弯矩和扭矩, 同时承受着长时间的高速运转的磨损, 圆角过渡处处于薄弱环节,主轴颈与圆角的过渡处更为严重。因而,需要合适的热处理工艺,以保证其达到所要求的各项性能指标。 在曲轴工作的过程中,往复的惯性力和离心力使之承受很大的弯曲 ---扭转应力, 轴颈表面容易磨损, 且轴颈与曲臂的过渡圆角处最为薄弱。除曲轴的材质, 加工因素外,曲轴的工作条件(温度、环境介质、负荷特性等都是影响曲轴服役的。 曲轴的主要失效形式有(1疲劳断裂:多数断裂时曲柄与轴颈的圆角处产生疲劳裂纹, 随后向曲柄深处发展, 造成曲柄的断裂, 其次是曲柄中部的油道内壁产生裂纹,发展为曲柄处的断裂。 (2轴颈表面的严重磨损。 因此, 曲轴的选材十分重要, 既需要满足曲轴的力学性能, 也需要考虑强度和耐磨性。由于曲轴需要承受交变的弯曲 ---扭转载荷以及发动机的大的功率, 因此,要求其具有高的强度,良好的耐磨、耐疲劳性以及循环韧性等。因而,根据曲轴材料的要求,各项技术要求,及材料的成分,机械性能,淬透性,同时需考虑成本的经济性,最终可以选择 40Cr 作为汽车发动机的材料。 所以曲轴的大致加工路线是, 锻造→正火→机械加工→去应力退火→调质处理→表面热处理 (高频淬火 +低温回火 , 其中预备热处理为正火, 然后可能有必要进行去应力退火,最终热处理为调质处理和表面热处理的高频淬火和低温回火。 40Cr 的显微组织不均匀,且晶粒粗大,需要进行预备热处理来细化晶粒和改善其内部组织。翻阅书籍后我决定采用正火的方法来作为预备热处理。正火温度为Ac3或 Acm 以上 40到 60℃,故取正火温度为 880℃,来改善晶粒大小,使晶粒细化,

汽车发动机曲轴材料的选择及工艺的设计说明

专业课程设计任务书 学生：班级： 设计题目：汽车发动机曲轴材料的选择及工艺设计 设计容： 1、根据零件工作原理，服役条件，提出机械性能要求和技术要求。 2、选材，并分析选材依据。 3、制订零件加工工艺路线，分析各热加工工序的作用。 4、制订热处理工艺卡，画出热处理工艺曲线，对各种热处理工艺进行分 析，并分析所得到的组织，说明组织及性能的检测方法与使用的仪器设备。 5、分析热处理过程中可能产生的缺陷及补救措施。 6、分析零件在使用过程中可能出现的失效方式及修复措施。

目录 0 前言 (1) 1 汽车发动机曲轴的工作条件及性能要求 (2) 1.1 汽车发动机曲轴的工作条件 (3) 1.2 汽车发动机曲轴的性能要求及技术要求 (3) 2 汽车发动机曲轴的材料选择及分析 (4) 2.1 零件材料选择的基本原则 (4) 2.2 曲轴常用材料简介 (5) 2.3 汽车发动机曲轴材料的确定 (5) 3 曲轴的加工工艺路线及热处理工艺的制定 (6) 3.1 35CrMo曲轴热处理要求 (6) 3.2 汽车曲轴的热处理工艺的制定 (6) 3.2.1 调质处理 (7) 3.2.2 去应力退火 (8) 3.2.3 圆角高频淬火和低温回

火 (9) 4 曲轴热处理过程中可能产生的缺陷及预防措施 (11) 4.1 校直过程引起材料原始裂纹 (11) 4.2 曲轴圆角淬火不当引起裂纹源 (12) 4.3 淬火畸变与淬火裂纹 (12) 4.4 淬火导致氧化、脱碳、过热、过烧 (13) 4.5 淬火硬度不足............................................................. (13) 5 曲轴在使用过程中可能产生的失效形式及分析 (13) 6 课程设计的收获与体会 (14) 7 参考文献……………………………………....................... 15 8 工艺卡................................................................. . (16)

汽车后桥主减速器及差速器总成

汽车后桥主减速器及差速器总成 发展概况： 03年中旬，为开拓生产经营，齿轮厂的产品结构发生了重大变革，由原来的齿轮加工专业厂，向齿轮变速箱和汽车后桥等总成产品发展。特别是随着汽车产品和农用汽车的迅猛发展，给齿轮厂发展汽车后桥主减速器总成提供了商机，具有广泛的销售市场，另外主减速器总成的开发又可拉动齿轮厂汽车盆角齿轮的生产销售。因此厂部决策引进东风型汽车后桥主减速器及差速器总成技术，大力发展汽车后桥主减速器总成产品，通过几年来的努力，我们先后开发了8大系列近40个品种的主减速器总成，形成了大规模系列化生产。并取得了显著的成绩，现年均产销量两万多台，产值3000万元左右。 一、汽车后桥主减速器的功用： 汽车后桥（也叫驱动桥），是汽车传动系的最末端（如下图示）。它一般由主减速器、差速器、半轴和驱动桥壳等零件部件组成。驱动桥的基本功用是增扭、降速，驱动桥不仅是汽车的动力传递机构，而且也是汽车的行走机构，还起着支承汽车荷重的作用。 其中主减速器又称主传动器，它是汽车驱动桥的核心部分，其基本功用是将发动机发出的扭矩传给驱动轮，实现降速增扭，以保证汽车行驶时具有足够的驱动力和适当的速度。由于绝大多数汽车的发动机是纵向布置的，主减速器

还具有改变扭矩90°（因主、从动锥齿轮的夹角为90°）的作用，使之与驱动轮的旋转方向一致。

二、汽车后桥主减速器的分类 1）按减速齿轮副数可分为单级主减速器（采用螺旋锥齿轮，如EQ140、EQ1061）和双级主减速器（第一级采用螺旋锥齿轮，第二级采用圆柱齿轮，如CA141、Fiat682N2）。 2）按主减速比的变化分为速比不变的单速主减速器和速比变化的双速主减速器。 3）按位置分为中央主减速器和轮边减速器。 如装载机桥、压路机桥和斯太尔桥都带有轮边减速器。增加轮边减速器的目的是：在不加大主减速器尺寸的情况下获得较大的传动比和较大的扭距。 三、主减速器用锥齿轮的类型： 1、主减速器的齿轮是弧齿锥齿轮（又叫“螺旋锥齿轮”）。弧齿锥齿轮(螺旋锥齿轮)传动的特点：主、从动齿轮的轴线垂直相交于一点（如ZL50桥减总的锥齿轮、工推中央传动用锥齿轮等）。由于轮齿端面重叠的影响，至少有两对以上的轮齿同时啮合，因此可以承受较大的负荷。又因轮齿不是在齿的全长上同时啮合，而是逐渐由齿的一端连续、平稳地转向另一端，所以工作平稳，噪音和振动较小。 螺旋方向：从锥齿轮锥顶看，轮齿从齿面中点到大端向左倾斜的为左旋，向右倾斜的为右旋。主、从动锥齿轮的螺旋方向是相反的。螺旋方向与锥齿轮的旋转方向影响它所受轴向力的方向。当变速器挂前进挡时，应使主动锥齿轮的轴向力离开锥顶方向，这样可使方向有分离趋势，防止轮齿因卡死而损坏。 四、下面以EQ140主减速器为例，讲一下主减速器的结构（如图1）： 1、EQ140主减速器属单级主减速器，它主要靠一对锥齿轮传递扭矩，具有结构简单、传动效率高、体积小、重量轻等特点，适应中型以下载货汽车。

齿轮传动轴的热处理工艺

渤海船舶职业学院 毕业设计（论文）题目：42CrMo齿轮传动轴的热处理工艺 系：材料工程系专业：金属材料与热处理姓名：吴超指导教师：王学武 班级：11G541 评阅教师： 学号：17 完成日期：

42CrMo齿轮传动轴的热处理工艺 摘要：本文阐明42CrMo齿轮传动轴热处理工艺路线的选用及工艺参数的确定，具体包括，材料的选择、正火、调制处理、低温回火及齿轮的感应淬火等工艺内容。满足轧机齿轮传动轴的基本技术要求。热处理工艺的制定有利于提高传动轴的质量及加工效率。 关键词：42CrMo齿轮传动轴；调制处理；感应淬火

目录 2 42CrMo齿轮传动轴热处理工艺设计 (5) 2.1 齿轮传动轴的服役条件、失效形式及性能要求 (5) 2.1.1 服役条件、失效形式 (5) 2.1.2 性能要求 (5) 2.2 齿轮轴材料的选择 (5) 2.3 42CrMo齿轮传动轴的热处理工艺设计 (6) 2.3.1 42CrMo的工艺流程 (6) 2.3.2 42CrMo钢的热处理工艺设计 (7) （1）预备热处理工序--正火 (7) 感应加热淬火工艺原理 (9) 2.4选择设备 (10) 2.6 42CrMo齿轮传动轴热处理质量检验项目、内容及要求 (12) 2.8 42CrMo齿轮传动轴热处理常见缺陷的预防和补救方法 (13) 2.8.1加热时常见的缺陷的预防及补救方法 (13) （1）过热现象及其预防、补救 (13) 2.8.2调质时常见的缺陷的预防及补救方法 (14) 2.8.3感应加热淬火缺陷与预防、补救 (15) 3.结论 (16) 4.致谢 (17) 5.参考文献 (19)

20CrMnTi钢制造汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计

攀枝花学院 学生课程设计（论文） 题目20CrMnTi钢制造汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计学生姓名： 学号： 所在院(系)：材料工程学院 专业：材料成型及控制工程 班级： 指导教师：职称：讲师 2013年12月18日 攀枝花学院教务处制

攀枝花学院本科学生课程设计任务书

课程设计（论文）指导教师成绩评定表

摘要 本课设计了20CrMnTi钢制造汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计。主要的工艺过程包括锻造、预备热处理（完全退火）、渗碳、淬火+低温回火等过程。通过各种不同的工艺过程进行恰当的处理可以获得各种性能良好的材料并且满足各项性能的要求。20CrMnTi钢其塑性、低温冲击韧性高，但强度、硬度较低，锻造、焊接和冷冲压性能良好，冷变形塑性高，但切削加工变形小。用于制造受力不大、韧性要求高的零件和渗碳件，紧固件和冲模锻件以及不经热处理的低负荷零件。 汽车曲轴齿轮是汽车中重要的传动部件。其将汽车发动机和汽车主轴联结起来，将动力和扭矩由电机传递到主轴，从而使主轴转动汽车轮。其主要作用是通过变速装置调节主轴转速和扭矩，从而使发动机运行在最佳的状态[1]。 关键词：汽车曲轴正时齿轮、20CrMnTi钢、预备热处理、完全退火、低温回火+淬火。

目录 摘要 (Ⅰ) 1、设计任务 (1) 1.1设计任务 (1) 1.2设计的技术要求 (1) 2、热处理零件图 (2) 3、设计方案 (2) 3.1 汽车曲轴正时齿轮设计的分析 (2) 3.1.1工作条件 (2) 3.1.2失效形式 (2) 3.1.3性能要求 (2) 3.2钢种材料 (3) 4、设计说明 (4) 4.1加工工艺流程 (4) 4.2具体热处理工艺 (4) 4.2.1预备热处理工艺 (5) 4.2.2渗碳工艺 (5) 4.2.3淬火+低温回火热处理工艺 (6) 4.2.4渗氮工艺 (6) 5、分析与讨论 (8) 6、结束语 (9) 7、热处理工艺卡片 (10) 8、汽车曲轴正时齿轮的热处理缺陷及预防或补救措施 (10) 参考文献 (19)

曲轴热处理工艺

汽车发动机曲轴的热处理工艺设计 ●摘要 通过对12缸、四冲程、水冷高速大功率柴油机曲轴材质及调质后各项性能指标的分析，可知通过选用优质合金结构钢40Cr，加合适的热处理工艺，可以最大限度地提高高速大功率柴油机曲轴性能。 ·关键字：发动机；曲轴；选材；热处理工艺

目录 1.绪论 (3) 2.曲轴服役条件和性能指标 (3) 2.1 服役条件 (3) 2.2 技术要求 (4) 2.2.1 调质技术要求 (4) 2.2.2 渗氮技术要求 (4) 3.原材料状态和加工工序 (4) 3.1材料原始状态 (4) 3.1.1材料 (4) 3.1.2 锻造工艺 (5) 3.2 加工工序 (5) 4.热处理工艺 (5) 4.1 调质工艺 (5) 4.2 去应力回火工艺 (5) 5. 选材用材分析 (6) 6. 结论 (10)

1.绪论 发动机是汽车的“心脏”，而曲轴是发动机的关键部位。现代化的发动机对曲轴毛坯提出了有6拐、呈120°分布、带12个整体平衡块的要求。在机型改造的过程中，首先遇到的问题就是曲轴强度不足，一般是通过加粗轴颈、优选材质和表面强化等方法来增大曲轴强度，从而满足功率提高的要求。加粗轴颈在生产实践中受到各方面条件的限制，应用范围较窄，所以选择合适的材料和适宜的表面强化方法是解决曲轴强度的主要途径。曲轴在工作中承受交变载荷，圆角过渡处属于薄弱环节，主轴颈和连杆颈的过渡处更为严重。如果机械加工不当，润滑保养不好或柴油机运行受力不当，圆角部位的附加应力超过了界限值，就会在此部位产生疲劳源，逐渐扩展形成裂纹，最终发生疲劳断裂。所以曲轴表面强化处理主要是通过对曲轴圆角的强化来提高曲轴的疲劳强度[1]。。曲轴在发动机中承担最大负荷和全部功率，承受着强大的、方向不断变化的弯矩及扭矩，同时经受着长时间高速运转的磨损，因此要求曲轴材质具有较高的刚性、疲劳强度和良好的耐磨性能。 2.曲轴服役条件和性能指标 2.1 服役条件 曲轴工作过程中，往复的惯性力和离心力使之承受很大的弯曲和扭转应力，轴颈表面容易磨损。疲劳断裂是曲轴的主要破坏形式，

齿轮材料选择及其热处理

齿轮材料选择及其热处理 摘要：齿轮是轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元件，是能互相啮合的有齿的机械零件，是机械传动中应用最广泛的零件之一。在齿轮的制造过程中,合理选择材料与热处理工艺,是提高承载能力和延长使用寿命的必要保证。常用齿轮材料锻钢、铸钢、铸铁、有色金属、非金属材料等的选择及热处理工艺进行了分析。 关键词：齿轮材料热处理工艺 一、齿轮结构： 二、齿轮的分类： 按其外形分为：圆柱齿轮、锥齿轮、非圆齿轮、齿条、蜗杆蜗轮

按齿线形状分为：直齿轮、斜齿轮、人字齿轮、曲线齿轮 按轮齿所在的表面分为：外齿轮、内齿轮 按制造方法可分为：铸造齿轮、切制齿轮、轧制齿轮、烧结齿轮 三、常用齿轮材料及热处理工艺的选择: 1)高承载能力的重要齿轮，如汽车、拖拉机、矿山机械及航空 发动机等齿轮 汽车、拖拉机等齿轮主要分装在变速箱和差速器中，推动汽车、拖拉机运行,所以传递功率、冲击力及摩擦压力都很大, 工作条件比较差。因此在耐磨性、疲劳强度、心部强度和冲击韧性等方面的要求均比较高，因此选用渗碳钢经渗碳、淬火及低温回火后使用最为合适。小模数齿轮一般采用20Cr和20CrMnTi,而较大模数齿轮采用

30CrMnTi 钢。 工艺路线一般为:备料——锻造——正火——机械粗加工、半精加工——渗碳+ 淬火+ 低温回火——喷丸——校正——精加工 2)中等承载能力的齿轮，主要用于切削机床齿轮 机床齿轮大多用于齿轮箱,传递动力,改变运动速度和方向,工作条件相对较好,载荷不大,工作平稳无强烈冲击,转速也不高,属工作条件较好的齿轮。因此,要求综合力学性能好,一般选用调质钢制造, 如40 钢、45 钢、40Cr、40SiMn 等。 工艺路线一般为:备料——锻造——正火——机械粗加工——调质——机械半精加工——高频感应淬火+ 低温回火——磨削 3)较低承载能力的齿轮 较低承载能力的齿轮一般选用中碳钢(40、45)或低合金中碳钢(40Cr、40Mn、40MnB等)制造,进行调质处理,调质后硬度约为200～300HB。相互配对使用的小齿轮硬度稍高(相差大约在70～120HB),对齿轮的使用寿命有利。 工艺路线一般为:备料——锻造——正火——机械粗加工——调质——机械精加工 四、齿轮在热处理后应满足下列性能要求： 1)高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度（抗疲劳点蚀）。 2)齿面具有较高的硬度和耐磨性。

齿轮热处理

1 齿轮热处理概述众所周知，齿轮是机械设备中关键的零部件，它广泛的 用于汽车、飞机、坦克、齿轮传动是近代机它具有传动准确、结构紧凑使用寿命长等优点。轮船等工业领域。是机械产品重要器中最常见的一种机械振动是传递机械动力和运动的一种重要形式、基础零件。它与带、链、摩擦、液压等机械相比具有功率范围大，传动效率高、圆周速度高、传动比准确、使用寿命长、尺寸结构小等一系列优点。因此它已成为许多机由于齿轮在工业械产品不可缺少的传 动部件，也是机器中所占比例最大的传动形式。得益于近年来汽车、风电、. 发 展中的突出地位，使齿轮被公认为工业化的一种象征据大规格齿轮加工机床的需求增长十分耀眼。核电行业的拉动，汽车齿轮加工机床、近年来涉及齿轮加工机床制造的企业也日益增随着齿轮加工机床需求的增加，了解，多。无论是传统的汽车、船舶、航空航天、军工等行业，还是近年来新兴的高铁、铁对齿轮加工机床制都对机床工具行业的快速发展提出了紧迫需求，路、电子等行业，万吨。但 我国齿轮的质量年将达到200 2012 造商提出了新的要求。据权威部门预测主要 表现在齿轮的平均使用寿与其他发达国家的同类产品相较还是具有一定的差距，本设计是在课堂学习热处理知识后的探索和单位产品能耗、生产率这几方面上。命、并按重点是制定合理的热处理规程，尝试，其内容讨论如何设计齿轮的热处理工艺，此设计齿轮的热处理方法。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，(1)在齿根部位受因此，齿轮 表面受到很大的接触疲劳应力和摩擦力的作用。又有滑动。到很大的弯曲应力作用；word 编辑版． ⑵高速齿轮在运转过程中的过载产生振动，承受一定的冲击力或过载；⑶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。因此，齿轮的表面有高的硬度和耐磨性，高接触疲劳强度，有较高的齿根抗弯强度，高的心部 抗冲击能力。齿轮常用材料有。20Cr ，20CrMnTi, 18Cr2Ni4WA①20Cr降温直接淬火对渗碳时有晶粒长大倾向，有较高的强度及淬透性，但韧性较差。可切削性良好，冲击韧性影响较大，因而渗碳后进行二次淬火提高零件心部韧性；20Cr 为珠光体，焊接性较好，焊后一般不需热处理。但退火后较差；②20CrMnTi 20CrMnTi是性能良好的渗碳钢，淬透性较高，经渗碳淬火后具有高的强度和 韧性，特别是具有较高的低温冲击韧性，切削加工性良好，加工变形小，抗疲劳性能好。 ③18Cr2Ni4WA

曲轴的加工工艺、设计步骤、流程

引擎的主要旋转机件，装上连杆后，可承接连杆的上下(往复)运动变成循环(旋转)运动。 是发动机上的一个重要的机件，其材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，有两个重要部位：主轴颈，连杆颈，（还有其他）。主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。曲轴的润滑主要是指与摇臂间轴瓦的润滑和两头固定点的润滑．这个一般都是压力润滑的，曲轴中间会有油道和各个轴瓦相通，发动机运转以后靠机油泵提供压力供油进行润滑、降温。发动机工作过程就是，活塞经过混合压缩气的燃爆，推动活塞做直线运动，并通过连杆将力传给曲轴，由曲轴将直线运动转变为旋转运动。曲轴的旋转是发动机的动力源。也是整个船的源动力。 曲轴制造技术/工艺的进展 1、球墨铸铁曲轴毛坯铸造技术 （1）熔炼 高温低硫纯净铁水的获得是生产高质量球墨铸铁的关键。国内主要是以冲天炉为主的生产设备，铁水未进行预脱硫处理；其次是高纯生铁少、焦炭质量差。目前已采用双联外加预脱硫的熔炼方法，采用冲天炉熔化铁水，经炉外脱硫，然后在感应电炉中升温并调整成分。目前，在国内铁水成分的检测已普遍采用真空直读光谱仪来进行。 （2）造型 气流冲击造型工艺明显优于粘土砂型工艺，可获得高精度的曲轴铸件，该工艺制作的砂型具有无反弹变形量等特点，这对于多拐曲轴尤为重要。目前，国内已有一些曲轴生产厂家从德国、意大利、西班牙等国引进气流冲击造型工艺，不过，引进整条生产线的只有极少数厂家，如文登天润曲轴有限公司引进了德国KW铸造生产线。 2、钢曲轴毛坯的锻造技术 近几年来，国内已引进了一批先进的锻造设备，但由于数量少，加之模具制造技术和其他一些设施跟不上，使一部分先进设备未发挥应有的作用。从总体上来讲，需改造和更新的陈旧的普通锻造设备多，同时，落后的工艺和设备仍占据主导地位，先进技术有所应用但还不普遍。 3、机械加工技术 目前国内曲轴生产线多数由普通机床和专用机床组成，生产效率和自动化程度相对较低。粗加工设备多采用多刀车床车削曲轴主轴颈及拐颈，工序的质量稳定性差，容易产生较大的内应力，难以达到合理的加工余量。一般精加工采用 MQ8260等曲轴磨床粗磨-半精磨-精磨-抛光，通常靠手工操作，加工质量不稳定。随着贸易全球化的到来，各厂家已意识到了形势的严峻性，纷纷进行技术改造，全力提升企业的竞争力，近年来引进了许多先进设备和技术，进展速度很快。就目前状况来讲，这些设备和技术基本依赖进口。下面就哈尔滨东安动力、一汽大柴、文登天润曲轴、滨州海得曲轴等公司的情况作以介绍。 哈尔滨东安集团曲轴生产线为全自动柔性流水生产线，粗加工生产线由德国的专机自动线（LINDENMAIER）、数控车-车拉、数控高速随动外铣（BOEHRINGER）、圆角滚压机（HEGENSCHEIDT-MFD）和止推面车滚专机、淬火机（EMA）等组成；精加工生产线由日本的数控高速CBN磨床

汽车后桥齿轮热处理

汽车后桥齿轮热处理 学院：化工装备学院 专业/班级：材料成型及控制工程1301班 学号： 1201312XX 学生姓名：XXX 指导教师：王红梅 时间： 2015年12月

前言 金属材料是人类文明发展的产物,石器时代之后的铜器时代、铁器时代都是具有非常明显的金属材料使用的时代。近年来我国的基础设施，汽车行业发展迅速。通常汽车零部件的受力情况复杂，那么汽车零件就需要更高的工艺。 汽车后桥齿轮一般是指后驱汽车齿轮差速器。在差速器中，通过齿轮来增加扭转力矩，调节左右两车轮的转速，并通过齿轮将发动机的动力传递到主动轮，驱动汽车运行。因此对齿轮耐磨性、疲劳强度、心部强度和冲击韧性等方面要求比一般齿轮高。 热处理是一项广泛应用的一项重要的基础工艺之一。金属材料在严格控制的加热和冷却条件下进行处理，通过改变材料的内部组织来达到人们所要求的的使用性能或使用寿命。在充分发挥材料潜能，节约能源，进行清洁生产和人类社会可持续发展上，热处理技术的拓展是不可忽视的。

目录 前言 题目 (1) 1.汽车后桥从动圆柱斜齿轮的工作条件和性能要求 (2) 1.1汽车后桥从动圆柱斜齿轮的工作条件 (2) 1.2 性能要求 (2) 2.选择材料 (2) 2.1 材料使用性能 (2) 2.2 材料的工艺性能 (2) 2.3 材料的经济性 (2) 3.汽车后桥齿轮的工艺路线 (3) 3.1 备料 (3) 3.2 下料 (3) 3.3 锻造 (3) 3.4正火 (5) 3.5 机械加工 (5) 3.6渗碳、淬火及低温回火 (5) 3.7喷丸 (6) 3.8精加工 (6) 3.9校直、检验 (6) 参考文献 (6)

汽车发动机曲轴材料的选择及工艺设计

专业课程设计任务书 学生姓名：班级： 设计题目：汽车发动机曲轴材料的选择及工艺设计 设计内容： 1、根据零件工作原理，服役条件，提出机械性能要求和技术要求。 2、选材，并分析选材依据。 3、制订零件加工工艺路线，分析各热加工工序的作用。 4、制订热处理工艺卡，画出热处理工艺曲线，对各种热处理工艺进行分 析，并分析所得到的组织，说明组织及性能的检测方法与使用的仪器设备。 5、分析热处理过程中可能产生的缺陷及补救措施。 6、分析零件在使用过程中可能出现的失效方式及修复措施。

目录 0 前言 (1) 1 汽车发动机曲轴的工作条件及性能要求 (2) 1.1 汽车发动机曲轴的工作条件 (3) 1.2 汽车发动机曲轴的性能要求及技术要求 (3) 2 汽车发动机曲轴的材料选择及分析 (4) 2.1 零件材料选择的基本原则 (4) 2.2 曲轴常用材料简介 (5) 2.3 汽车发动机曲轴材料的确定 (5) 3 曲轴的加工工艺路线及热处理工艺的制定 (6) 3.1 35CrMo曲轴热处理要求 (6) 3.2 汽车曲轴的热处理工艺的制定 (6) 3.2.1 调质处理 (7) 3.2.2 去应力退火 (8) 3.2.3 圆角高频淬火和低温回火 (9) 4 曲轴热处理过程中可能产生的缺陷及预防措施 (11) 4.1 校直过程引起材料原始裂纹 (11) 4.2 曲轴圆角淬火不当引起裂纹源 (12) 4.3 淬火畸变与淬火裂纹 (12) 4.4 淬火导致氧化、脱碳、过热、过烧 (13) 4.5 淬火硬度不足 (13) 5 曲轴在使用过程中可能产生的失效形式及分析 (13) 6 课程设计的收获与体会 (14) 7 参考文献 (15) 8 工艺卡 (16)

常见零件的热处理方式

一、齿轮 1.渗碳及碳氮共渗齿轮的工艺流程 毛坯成型→预备热处理→切削加工→渗碳（碳、氮共渗）、淬火及回火→（喷丸）→精加工2.感应加热和火焰加热淬火齿轮用钢及制造工艺流程 配料→锻造→正火→粗加工→精加工→感应或火焰加热淬火→回火→珩磨或直接使用调质 3.高频预热和随后的高频淬火工艺流程 锻坯→正火→粗车→高频预热→精车（内孔、端面、外圆）滚齿、剃齿→高频淬火→回火→珩齿 二、滚动轴承 1.套圈工艺流程 棒料→锻制→正火→球化退火 棒料→钢管退火磨→补加回火→精磨→成品 2.滚动体工艺流程 （1）冷冲及半热冲钢球 钢丝或条钢退火→冷冲或半热冲→低温退火→锉削加工→软磨→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→补加回火→精磨→成品 （2）热冲及模锻钢球 棒料→热冲或模锻→球化退火→锉削加工→软磨→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→补加回火→精磨→成品 （3）滚子滚针 钢丝或条钢（退火）→冷冲、冷轧或车削→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→附加回火→精磨→成品 三、弹簧 1.板簧的工艺流程

切割→弯制主片卷耳→加热→弯曲→余热淬火→回火→喷丸→检查→装配→试验验收 2.热卷螺旋弹簧工艺流程 下料→锻尖→加热→卷簧及校正→淬火→回火→喷丸→磨端面→试验验收 3.冷卷螺旋弹簧工艺流程 下料→锻尖→加热→卷簧及校正→去应力回火→淬火→回火→喷丸→磨端面→试验验收 四、汽车、拖拉机零件的热处理 1.铸铁活塞环的工艺流程 （1）单体铸造→机加工→消除应力退火→半精加工→表面处理→精加工→成品 （2）简体铸造→机加工→热定型→内外圆加工→表面处理→精加工→成品 2.活塞销的工艺流程 棒料→粗车外圆→渗碳→钻内孔→淬火、回火→精加工→成品 棒料→退火→冷挤压→渗碳→淬火、回火→精加工→成品 热轧管→粗车外圆→渗碳→淬火、回火→精加工→成品 冷拔管→下料→渗碳→淬火、回火→精加工→成品 3.连杆的工艺流程 锻造→调质→酸洗→硬度和表面检验→探伤→校正→精压→机加工→成品 4.渗碳钢气门挺杆的工艺流程 棒料→热镦→机加工成型→渗碳→淬火、回火→精加工→磷化→成品 5.合金铸铁气门挺杆的工艺流程 合金铸铁整体铸造（间接端部冷激）→机械加工→淬火、回火→精加工→表面处理→成品合金铸铁整体铸造（端部冷激）→机械加工→消除应力退火→精加工→表面处理→成品钢制杆体→堆焊端部（冷激）→回火→精加工→成品 钢制杆体→对焊→热处理→精加工→表面处理→成品 6.马氏体型耐热钢排气阀的工艺流程 马氏体耐热钢棒料→锻造成型→调质→校直→机加工→尾部淬火→抛光→成品 7.半马氏体半奥氏体型耐热钢（Gr13Ni7Si2）排气阀的工艺流程

齿轮选材与热处理

齿轮材料与热处理 一、工作条件以及材料与热处理要求 1.条件: 低速、轻载又不受冲击 要求: HT200 HT250 HT300 去应力退火 2.条件: 低速(＜1m/s)、轻载,如车床溜板齿轮等 要求: 45 调质,HB200-250 3.条件: 低速、中载,如标准系列减速器齿轮 要求: 45 40Cr 40MnB (5042MnVB) 调质,HB220-250 Y 4.条件: 低速、重载、无冲击,如机床主轴箱齿轮 要求: 40Cr(42MnVB) 淬火中温回火 HRC40-45 5.条件: 中速、中载,无猛烈冲击,如机床主轴箱齿轮 要求: 40Cr、40MnB、42MnVB 调质或正火,感应加热表面淬火,低温回火,时效,HRC50-55 6.条件: 中速、中载或低速、重载,如车床变速箱中的次要齿轮 要求: 45 高频淬火,350-370℃回火,HRC40-45(无高频设备时,可采用快速加热齿面淬火) 7.条件: 中速、重载 要求: 40Cr、40MnB(40MnVB、42CrMo、40CrMnMo、40CrMnMoVBA)淬火,中温回 火,HRC45-50. 8.条件: 高速、轻载或高速、中载,有冲击的小齿轮 要求: 15、20、20Cr、20MnVB渗碳,淬火,低温回火,HRC56-62.38CrAl 38CrMoAl 渗氮,渗氮深度0.5mm,HV900 9.条件: 高速、中载,无猛烈冲击,如机床主轴轮. 要求: 40Cr、40MnB、(40MnVB)高频淬火,HRC50-55. 10.条件: 高速、中载、有冲击、外形复杂和重要齿轮,如汽车变速箱齿轮(20CrMnTi淬透性较高,过热敏感性小,渗碳速度快,过渡层均匀,渗碳后直接淬火变形较小,正火后切削加工性良好,低温冲击韧性也较好)

40Cr机床齿轮热处理工艺

40Cr机床齿轮热处理工艺 目录 1.毕业设计任务书--------------------------------------------------------------4 2.毕业设计说明书--------------------------------------------------------------4 1 概述-----------------------------------------------------------------------------4 1.1 齿轮的工作条件分析-----------------------------------------------------4 1.2 齿轮的选材要求-----------------------------------------------------------4 1.3齿轮的材料选择-------------------------------------------------------------6 2 热处理工艺--------------------------------------------------------------------6 2.1 齿轮钢常用热处理工艺---------------------------------------------------6 2.2 齿轮材料的主要热处理特性----------------------------------------------6 3热处理工艺的设计-------------------------------------------------------------7 3.1 热处理变形---------------------------------------------------------------7 3.2 淬火变形的原因分析---------------------------------------------------7 3.3 最终热处理工艺-----------------------------------------------------------8 4 40cr介绍----------------------------------------------------------------------8 4.1 40cr特性及用途----------------------------------------------------------8 4.2 热处理工艺---------------------------------------------------------------9 4.3 40Cr的化学成分及临界温度--------------------------------------------9 4.4 40Cr的性质--------------------------------------------------------------9 5 40Cr热处理工艺特性介绍---------------------------------------------------9

汽车发动机连杆螺栓热处理工艺设计分析解析

金属材料热处理原理与工艺课程设计40Mn发动机连杆螺栓热处理工艺设计 院、部： 学生姓名： 学号： 指导教师：职称 专业： 班级： 完成时间：

摘要 综述了发动机连杆螺栓的工作环境，使用性能，失效形式，连杆螺栓材料的选择，热处理工艺等。主要就连杆螺栓的热处理工艺做了详细的分析，通过大量的实验得出了连杆螺栓材料热处理后的金相组织图等资料。分别对球化退火、淬火、回火过程中组织、硬度的的变化做了分析。并就实验中出现的问题作了分析，以供参考。 关键词：连杆螺栓热处理；等温退火；淬火；回火；问题分析

目录 摘要............................................................................................................................................. I 前言. (1) 1 连杆螺栓的使用性能 (1) 2 材料选择及技术要求 (1) 2.1.螺栓的热处理工艺规范 (2) 2.2材料的选择 (2) 3 热处理工艺及目的 (3) 3.1退火 (3) 3.2正火 (3) 3.3淬火 (4) 3.4回火 (4) 4 设计说明 (4) 4.1失效形式 (4) 4.2工作要求 (4) 4.3结构钢40M N的化学成分 (5) 4.3.1 主要特性 (5) 4.3.2 材料分析 (5) 4.3.3 力学性能要求 (6) 4.3.4 基于材料的零件设计 (6) 4.5热处理工艺说明 (7) 5 设计方案 (8) 5.1正火 (8) 5.2调质处理 (8) 5.3回火的制定 (9) 6 螺栓的热处理质量检测 (9) 6.1硬度计 (9) 6.2外观检测与金相组织检验 (9) 7 螺栓热处理回火缺陷的原因及解决方案 (10) 参考文献 (11)