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齿轮零件的热处理

时间:2010-08-23 10:47:14  来源:热加工行业论坛  作者:

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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: 40Cr40MnB42MnVB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: 40Cr40MnB(40MnVB42CrMo40CrMnMo40CrMnMoVBA)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: 152020Cr20MnVB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: 40Cr40MnB(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: 20Cr20Mn2B20MnVB渗碳,淬火,低温回火或渗碳后高频淬火,HRC56-62.
18CrMnTi20CrMnTi(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: 20Cr20Mn2B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: 18CrMnTi20SiMnVB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: 12Cr2Ni4A20Cr2Ni4A18Cr2Ni4WA20CrMnMoVBA(锻造退火粗加工去应力半精加工渗碳退火软化淬火冷处理低温回火精磨)渗碳层深度1.2-1.5mm,HRC59-62.
14.条件:载荷不高的大齿轮,如大型龙门刨齿轮
要求: 50Mn25065Mn淬火,空冷,HB≤241
15.条件:低速、载荷不大,精密传动齿轮.
要求: 35CrMO淬火,低温回火,HRC45-50|16.条件:精密传动、有一定耐磨性大齿轮.
要求: 35CrMo调质,HB255-302.
17.条件:要求抗磨蚀性的计量泵齿轮.
要求: 9Cr16Mo3VRE沉淀硬化
18.条件:要求高耐磨性的鼓风机齿轮.
要求: 45调质,尿素盐浴软氮化.
19.条件:要求耐、保持间隙精度的25L油泵齿轮。
要求:粉末治金(生产批量要大).
20.条件:拖拉机后桥齿轮(小模数)、内燃机车变速箱齿轮(m6-m8).
要求: 55DTi60D(均为低淬透性中碳结构钢)中频淬火,回火,HRC50-55,或中频加热全部淬火.可获得渗碳合金钢的质量,而工艺简化,材料便宜.
二、备注:
1.机床齿轮按工作条件可分三组:
(1).低速:转速2m/s,单位压力350-600N/mm^2.
(2).中速:转速2-6m/s,单位压力100-1000N/mm^2,冲击负荷不大.
(3).高速:转速4-12m/s,弯曲力矩大,单位压力200-700N/mm^2.
2.机床常用齿轮材料及热处理:
(1).45淬火,高温回火,HB200-250,用于圆周速度<1m/s中等压力,高频
淬火,表面硬度HRC52-58,用于表面硬度要求高、变形小的齿轮.
(2).20Cr渗碳、淬火、低温回火HRC56-62,用于高速、压力、中等、并有冲击的齿轮.
(3).40Cr调质,HB220-250,用于圆周速度不大,中等单位压力的齿轮,淬火,回火,HRC40-50,用于中等圆周速度、冲击负荷不大的齿轮.
(4)除上述条件外,如尚要求热处理时变形小,则用高频淬火、硬度HRC52-58.
3.汽车、拖拉机齿轮的工作条件比机床齿轮要繁重得多,要求耐磨性、疲劳强度、心部强度和冲击韧性等方面比机床齿轮高.因此,一般是载荷重、冲击大,多采用低碳合金钢(除左行列出的牌号以外,尚有20MnMoB20SiMnVB30CrMnTi30MnTiB20MnTiB),经渗碳、淬火、低温回火处理.拖拉机最终传动齿轮的传动扭矩较大,齿面单位压较高,密封性不好,砂土、灰土容易钻入,工作条件比较差,常采用20CrNi3A等渗碳。
4.一般机械齿轮最常用的材料是4540Cr,其热处理方法选择如下:
(1).整体淬火;强度、硬度(HRC50-55)提高,承载能力增大,但韧性减小,变形较大,淬火后须磨齿或研齿,只适用于载荷较大、无冲击的齿轮.应用较少.
(2).调质:由于硬度低,韧性也好不太高,不能用于大冲击载荷下工作,只适用于低速、中载的齿轮,一对调质齿轮的小齿轮面硬度要比大齿面硬度高出HB25-40.
(3).正火:受条件限制不适合淬火和调质的大直径齿轮用.
(4).表面淬火:4540Cr高频淬火机床齿轮广泛采用,直径较大用火焰表面淬火.但对受较大冲击载荷的齿轮因其韧性不够,须用低碳钢(有冲击、中小载荷)或低碳合金钢(有冲击、大载)渗碳.

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