齒輪熱處理工藝

一、 工作條件以及材料與熱處理要求
1.條件: 低速、輕載又不受沖擊
要求: HT200 HT250 HT300 去應力退火
2.條件: 低速(<1m/s)、輕載,如車床溜板齒輪等
要求: 45 調質,HB200-250
3.條件: 低速、中載,如標準系列減速器齒輪
要求: 45 40Cr 40MnB (5042MnVB) 調質,HB220-250 Y
4.條件: 低速、重載、無沖擊,如機床主軸箱齒輪
要求: 40Cr(42MnVB) 淬火 中溫回火 HRC40-45
5.條件: 中速、中載,無猛烈沖擊,如機床主軸箱齒輪
要求: 40Cr、40MnB、42MnVB 調質或正火,感應加熱表面淬火,低溫回火,時效,HRC50-55
6.條件: 中速、中載或低速、重載,如車床變速箱中的次要齒輪
要求: 45 高頻淬火,350-370℃回火,HRC40-45(無高頻設備時,可采用快速加熱齒面淬火)
7.條件: 中速、重載
要求: 40Cr、40MnB(40MnVB、42CrMo、40CrMnMo、40CrMnMoVBA)淬火,中溫回火,HRC45-50.
8.條件: 高速、輕載或高速、中載,有沖擊的小齒輪
要求: 15、20、20Cr、20MnVB滲碳,淬火,低溫回火,HRC56-62.38CrAl 38CrMoAl 滲氮,滲氮深度0.5mm,HV900
9.條件: 高速、中載,無猛烈沖擊,如機床主軸輪.
要求: 40Cr、40MnB、(40MnVB)高頻淬火,HRC50-55.
10.條件: 高速、中載、有沖擊、外形復雜和重要齒輪,如汽車變速箱齒輪(20CrMnTi淬透性較高,過熱敏感性小,滲碳速度快,過渡層均勻,滲碳后直接淬火變形較小,正火后切削加工性良好,低溫沖擊韌性也較好)
要求: 20Cr、20Mn2B、20MnVB滲碳,淬火,低溫回火或滲碳后高頻淬火,HRC56-62.
18CrMnTi、20CrMnTi(鍛造→正火→加工齒輪→局部鍍同→滲碳、預冷淬火、低溫回火→磨齒→噴丸)滲碳層深度1.2-1.6mm,齒輪硬度
HRC58-60,心部硬度HRC25-35.表面:回火馬氏體+殘余奧氏體+碳化物.中心:索氏體+細珠光體
11.條件: 高速、重載、有沖擊、模數
要求: 20Cr、20Mn2B 滲碳、淬火、低溫回火,HRG56-62.
12.條件: 高速、重載、或中載、模數>6,要求高強度、高耐磨性,如立車重要螺旋錐齒輪
要求: 18CrMnTi、20SiMnVB 滲碳、淬火、低溫回火,HRC56-62
13.條件: 高速、重載、有沖擊、外形復雜的重要齒輪,如高速柴油機、重型載重汽車,航空發動機等設備上的齒輪.
要求: 12Cr2Ni4A、20Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA、20CrMnMoVBA(鍛造→退火→粗加工→去應力→半精加工→滲碳→退火軟化→淬火→冷處理→低溫回火→精磨)滲碳層深度1.2-1.5mm,HRC59-62.
14.條件: 載荷不高的大齒輪,如大型龍門刨齒輪
要求: 50Mn2、50、65Mn 淬火,空冷,
15.條件: 低速、載荷不大,精密傳動齒輪.
要求: 35CrMO 淬火,低溫回火,HRC45-50
16.條件: 精密傳動、有一定耐磨性大齒輪.
要求: 35CrMo 調質,HB255-302.
17.條件: 要求抗磨蝕性的計量泵齒輪.
要求: 9Cr16Mo3VRE 沉淀硬化
18.條件: 要求高耐磨性的鼓風機齒輪.
要求: 45 調質,尿素鹽浴軟氮化.
19.條件: 要求耐、保持間隙精度的25L油泵齒輪。
要求: 粉末治金(生產批量要大).
20.條件: 拖拉機后橋齒輪(小模數)、內燃機車變速箱齒輪(m6-m8).
要求: 55DTi或60D(均為低淬透性中碳結構鋼)中頻淬火,回火,HRC50-55,或中頻加熱全部淬火.可獲得滲碳合金鋼的質量,而工藝簡化,材料便宜.
二、備注:
1.機床齒輪按工作條件可分三組:
(1).低速:轉速2m/s,單位壓力350-600N/mm^2.
(2).中速:轉速2-6m/s,單位壓力100-1000N/mm^2,沖擊負荷不大.
(3).高速:轉速4-12m/s,彎曲力矩大,單位壓力200-700N/mm^2.
2.機床常用齒輪材料及熱處理:
(1).45 淬火,高溫回火,HB200-250,用于圓周速度<1m/s中等壓力,高頻
淬火,表面硬度HRC52-58,用于表面硬度要求高、變形小的齒輪.
(2).20Cr滲碳、淬火、低溫回火HRC56-62,用于高速、壓力、中等、并有沖擊的齒輪. 1F_] C
(3).40Cr 調質,HB220-250,用于圓周速度不大,中等單位壓力的齒輪,淬火,回火,HRC40-50,用于中等圓周速度、沖擊負荷不大的齒輪.
(4)除上述條件外,如尚要求熱處理時變形小,則用高頻淬火、
硬度HRC52-58.
3.汽車、拖拉機齒輪的工作條件比機床齒輪要繁重得多,要求耐磨性、疲勞強度、心部強度和沖擊韌性等方面比機床齒輪高.因此,一般是載荷重、沖擊大,多采用低碳合金鋼(除左行列出的牌號以外,尚有20MnMoB、20SiMnVB、30CrMnTi、30MnTiB、20MnTiB等),經滲碳、淬火、低溫回火處理.拖拉機最終傳動齒輪的傳動扭矩較大,齒面單位壓較高,密封性不好,砂土、灰土容易鉆入,工作條件比較差,常采用20CrNi3A等滲碳。
4.一般機械齒輪最常用的材料是45和40Cr,其熱處理方法選擇如下:
(1).整體淬火;強度、硬度(HRC50-55)提高,承載能力增大,但韌性減小,變形較大,淬火后須磨齒或研齒,只適用于載荷較大、無沖擊的齒輪.應用較少.
(2).調質:由于硬度低,韌性也好不太高,不能用于大沖擊載荷下工作,只適用于低速、中載的齒輪,一對調質齒輪的小齒輪面硬度要比大齒面硬度高出HB25-40.
(3).正火:受條件限制不適合淬火和調質的大直徑齒輪用.
(4).表面淬火:45、40Cr高頻淬火機床齒輪廣泛采用,直徑較大用火焰表面淬火.但對受較大沖擊載荷的齒輪因其韌性不夠,須用低碳鋼(有沖擊、中小載荷)或低碳合金鋼(有沖擊、大載)滲碳.
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