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技術文章
齒輪熱處理工藝
作者:上海川奇機電設備有限公司 | 發布時間:2022-02-22 | 載入中...

通常制作齒輪的毛坯材料需要經過鍛造,以消除鋼中的碳化物偏析,有利于得到合格的金相組織和性能,確保齒輪在復雜載荷下工作所需要的強度和沖擊韌性,一般的流程為:剪切下料—鍛造—正火或調質—車外圓和拉孔—去應力退火—精加工(拉、插、銑、刨等)—滲碳、低溫氮碳共滲。

齒輪的預備熱處理是指對成形的齒坯進行常用的熱處理,即退火或正火處理與調質處理。正火或退火一般是安排在鑄造或鍛造之后,即粗加工前進行,目的是獲得良好的切削加工性、消除鋼件鍛造時產生的殘余應力、細化晶粒和改善組織等,減少淬火時變形和開裂的傾向。正火溫度為900~970℃,硬度為156-269HBW。調質處理的目的也是為了細化晶粒和組織的均勻。由于獲得了回火索氏體組織,因此齒坯的韌性更高,該工序一般安排在粗加工后(如低碳鋼)。另外對部分齒輪進行去應力處理,可起到穩定組織和減少變形的作用。

齒輪毛坯的預備熱處理工藝見表1-1。

材料牌號 正火工藝規范 硬度(HBM) 顯微組織 備注
20Cr 正火900-960℃空冷或風冷 156-179 均勻分布的片狀P+F (1)推薦采用高于滲碳溫度30-50℃加熱
(2)為了改善切削加工性和提高加工質量,采用下列措施
2.1提高正火溫度,快速冷卻2.2采用等溫退火工藝
20CrMo
20CrMnTi
20SiMnVb
正火920-1000℃(常用920-970℃) 156-207 粒狀或細片狀P+少量F
20CrMnMo
20CrNi3
20Cr4Ni2Mo
20Cr2Ni4A
18Cr2Ni4WA
正火880-940℃
回火650-700℃
171-229
其余為207-269
20CrNi4A
18Cr4Ni4WA
回火640℃(6-24h)空冷
回火880-940℃空冷
回火650-700℃
207-269
40Cr
40Mn2
回火860-900℃空冷 179-229 均勻分布的片狀P+F


對于滲碳齒輪而言,通常的熱處理工序為:清理零件表面—裝爐—滲碳、淬火—中間檢驗—清洗—回火—校花鍵孔。

通常,調質齒輪的特點是尺寸與重量大,設計、加工以及熱處理比較容易,在工作過程中易跑合,要求齒根強度高和抗沖擊能力強,因此在要求不嚴格的重型齒輪傳動中,該類齒輪有比較大的比例。常見調質齒輪材料和熱處理工藝如下:

1.預先熱處理

調質齒輪的坯料熱加工變形后,需要進行預先熱處理以降低硬度、改善切削加工性以及因鍛、軋等不當而產生的晶粒粗大與帶狀組織,消除熱加工時造成的組織缺陷、細化晶粒,從而為齒輪的熱處理做好準備。

通常的預備熱處理包括正火或退火處理,對于碳鋼以及低合金鋼,則采用正火或退火處理;對于合金鋼或淬透性較高的鋼,則采用正火+高溫回火或正火+高溫退火。

2.調質處理

為了獲得所要求的組織與性能,需要對調質齒輪進行淬火+高溫回火處理,以獲得具有良好綜合力學性能的索氏體組織。齒輪加熱完畢,應考慮鋼的淬透性、變形與開裂傾向等,在確保淬透、有效控制變形與避免開裂的前提下,來選擇的淬火冷卻介質。

高溫回火時需要考慮鋼的第二類回火脆性問題,對于無此脆性的碳素鋼采用高冷時,而針對合金鋼齒輪則要回火結束后在水中或油中快速冷卻。

表1-2 常用調質齒輪的熱處理工藝

鋼號 淬火溫度 硬度要求(HBM) 有無回火脆性
回火溫度/攝氏度
180-220 220-260 260-300
35 850-870℃ 水淬 550-570 540-560 -
40 840-860℃ 水淬 560-580 550-570 -
45 830-850℃ 水淬 570-590 560-580 -
50 820-840℃ 水淬 600-620 570-590 510-530
55 810-830℃ 水淬 - 590-610 530-550
40Cr 840-860℃ 油淬 - 590-610 560-580
50Cr 830-850℃ 油淬 - 580-600 550-570
55Cr 820-840℃ 油淬 - 590-610 560-580
35CrMo 850-870℃ 油淬 - 580-600 540-560
35SrMn 860-880℃ 油淬 - 580-600 540-560
34CrMoA 850-870℃ 油淬 - 610-630 570-590
42CrMo 840-860℃ 油淬 - 590-610 550-570
42SiMn 840-860℃ 油淬 - 590-610 550-570


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