QJ410325-2015 S-20CrMnTiH合金渗碳齿轮钢技术规范

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转炉20CrMnTiH齿轮钢子钢号的研制

０前言
２ＣＭｎｉ我国自主开发的齿轮钢钢种，该０ｒＴＨ是钢种的主要元素价格低廉、晶粒长大倾向小、生产工艺成熟。莱钢是国内２ＣＭｎｉ齿轮钢的最大０ｒＴＨ生产厂家，曾连续多年位居国内市坊占有率第一，而且在电炉生产线按用户个性化要求成功开发了２ＣＭｎｉ０ｒＴＨ１一Ｈ６窄淬透性齿轮钢子钢号，实现了
≤３０． ≤２０ ≤ ２０．．
Ｄ细
Ｄ粗
≤１０．
晶粒度、显微组织等，其中窄淬透性带、非金属夹杂物、带状组织是最重要的指标，影响着用户加工使用性能和齿轮的使用寿命。冶炼时化学成分的控制是保证窄淬透性带的关键，钢的化学成分应符合
进行一定的调整，开发出２ＣＭｎｉ一Ｈ０ｒＴＨ１６齿轮钢
子钢号。
２２１末端淬透性控制．．
为保证淬透性控制的稳定性，采用窄成分控制技术：将碳含量控制在较窄的范围内，一．１ ≤ ００％
低倍组织按Ｇ／１７ＢＴ９９检验，酸浸横截面试片
炼渣系调整，连铸工艺全程保护浇注，电磁搅拌，轧后控冷等措施，钢材达到了成分稳定、淬透性带窄、晶粒细小均匀、表面优良的高质量水平。
关键词：转炉工艺流程；２ＣＭｎｉ齿轮钢；转炉终点控制０ｒＴＨ
．
莱钢科技
２１０２年６月

20CrMnTi钢齿轮热处理工艺

20CrMnTi钢齿轮热处理工艺佳木斯大学热处理工艺设计说明书热处理工艺设计说明书20CrMnTi钢变速箱齿轮热处理工设计题目艺材料科学与工程学院年级金属材料工程专业学生姓名学号指导教师佳木斯大学热处理工艺设计说明书目录1. 变速箱齿轮的热处理工艺设计……………………………1 1.1 变速齿轮的服役条件………………………………………1 1.2 变速齿轮常见的失效形式…………………………………1 1.3 变速齿轮的性能要求………………………………………1 1.4 变速齿轮备选材料分析…………………………………‥1 1.5 变速齿轮的加工工艺路线…………………………………2 1.6 热加工及热处理工艺规程…………………………………2 1.7 各热处理工艺后的金相组织分析…………………………4 1.8 热处理工艺过程中的质量检验项目...........................6 1.8.1 渗碳淬火后齿轮的检验项目、内容和要求..................6 1.8.2 渗碳齿轮的常见缺陷及防止措施 (6)2. 心得..................................................................8 3. 参考文献 (8)佳木斯大学热处理工艺设计说明书 1.变速箱齿轮的热处理工艺设计1.1变速齿轮的服役条件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，又有滑动。

因此，齿轮表面受到很大的接触疲劳应力和摩擦力的作用。

在齿根部位受到很大的弯曲应力作用;在运转过程中的过载产生振动，承受一定的冲击力或过载;变速齿轮在换档时，端部受冲击，承受一定冲击力;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。

20crmntih材料标准

20crmntih材料标准
20CrMnTiH是一种具有较高强度、韧性和耐磨性的合金钢材料，执行标准是GB/T 3077-2015《合金结构钢技术条件》。

以下是该材料的主要信息：
1.成分：包括碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）、铬（Cr）、
钛（Ti）和镍（Ni）等元素。

具体的化学成分范围请参考GB/T 3077-2015标准。

2.力学性能：屈服强度、抗拉强度、延伸率和冲击韧性等是
20CrMnTiH材料的主要力学性能指标。

3.用途：广泛用于汽车行业，特别是制造传动齿轮。

其淬透性较高，
在保证淬透情况下，特别是具有较高的低温冲击韧性。

4.处理：20CrMnTi表面渗碳硬化处理用钢，具有良好的加工性，加
工变形微小，抗疲劳性能相当好。

20CrMnTi齿轮渗碳和碳氮共渗工艺对比[1]

60～62 38～40 018～1 6 级合格合格合格合格
59～62 40～42 018～1 6 级合格不合格合格不合格
3 结束语
目前 ,工厂已采用此工艺进行正式生产 ,齿轮变形问题得到了解决。而且由此带来明显节能效果 ,每年可节电 5 万 kW·h, 也减少了原渗碳因温度高 ,电炉耐热材料寿命短 ,维修频繁的问题 ,降低了成本 ,提高了效益。
61～63 40～43 018～1 8 级合格合格合格不合格
60～63 39～42 018～1 8 级合格合格合格合格
渗碳 59～62 38～40 018～1 6 级合格合格合格合格
60～62 40～42 018～1 6 级合格合格合格合格
60～62 37～40 018～1 6 级合格合格不合格合格
摘要 :通过 20CrMnTi齿轮渗碳和碳氮共渗工艺对比试验 ,寻求减少齿轮变形 ,提高生产效率的方法。关键词 :齿轮 ,渗碳 ,碳氮共渗中图分类号 :TG15618 + 2 文献标识码 :A 文章编号 :1007-4414 (2000) 04-0060-01
农用车齿轮要求高硬度 ,高耐磨性 ,高冲击韧度和疲劳强度 ,一直采用 20CrMnTi材料 ,其常规热处理为渗碳工艺 ,但热处理过程中 ,变形控制是技术难题 , 废品率极高。我们采用碳氮共渗工艺与原工艺进行对比试验 ,以寻找减少变形 ,提高生产效率的途径。
醇 ,甲醇于 400～500 ℃裂解 ,反应如下 :CH3OH →CO +2H2, 气氛中 CO 含量为 33%,H2 为 6617% 。碳浓度约为 014%, 没有富化作用 ,只起保护作用。而根据铁2碳相图 ,在 727 ℃时发生珠光体向奥氏体转变 , 在 750 ℃时奥氏体中的碳含量达 0178%, 在时 ,通入适量煤油和氨气 ,一方面可以快速提高炉内碳势 ,缩短炉气回复时间 ;另一方面对齿轮表面进行碳氮共渗 ,缩短随后的共渗时间。当温度升到 860 ℃ 即调整煤油和氨气至正常工艺参数。这样 ,共渗时间比常规共渗工艺缩短 1h, 故生产效率与原渗碳工艺相比基本相同。但由于共渗温度低 ,齿轮变形大大减小 ,且晶粒得到细化 ,其力学性能提高了。齿轮共渗后经热处理表面获得含氮马氏体和少量氮化物 ,比渗碳热处理后的表层具有更高硬度 ,高耐磨性。

20crmnti渗碳淬火回火温度500

20crmnti是一种常见的合金结构钢，通过渗碳淬火处理可以得到理想的性能，而回火温度对其性能起着重要的影响。

本文将从20crmnti的性能特点、渗碳淬火工艺及回火温度对其影响等方面进行探讨。

一、20crmnti的性能特点1. 20crmnti的化学成分和机械性能20crmnti合金结构钢的化学成分主要包括碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、硒（S）、磷（P）、铬（Cr）、钼（Mo）、钛（Ti）等元素。

其机械性能表现为屈服强度σs≥835 MPa，抗拉强度σb≥940 MPa，断面收缩率δ5≥12，冲击韧性αk≥63J。

2. 20crmnti的应用20crmnti合金结构钢广泛应用于制造重载齿轮、传动轴等机械零部件，具有良好的强度和韧性，能满足复杂工况下的使用要求。

二、20crmnti的渗碳淬火工艺1. 渗碳淬火工艺流程（1）将20crmnti合金结构钢置于渗碳工装中。

（2）在高温高压环境下，将碳原子渗入钢表面，使其表面碳含量增加。

（3）经过渗碳处理后的20crmnti合金结构钢表面形成具有一定深度的硬度层。

（4）对渗碳后的20crmnti合金结构钢进行淬火处理，使其获得所需的组织和性能。

2. 渗碳淬火处理后的20crmnti经过渗碳淬火处理后的20crmnti合金结构钢表面硬度大幅提升，同时保持其内部的韧性，在满足使用强度要求的前提下能够提高其耐磨性和抗疲劳性能。

三、回火温度对20crmnti性能的影响1. 回火温度选择20crmnti合金结构钢在进行渗碳淬火处理后需要进行回火处理，回火温度的选择对其性能具有重要影响。

一般来说，20crmnti的回火温度为500℃。

2. 回火温度对20crmnti性能的影响（1）回火温度低于500℃时，20crmnti的硬度很大程度上得不到退火，导致其易产生脆性。

（2）回火温度高于500℃时，20crmnti的硬度能够得到合适的退火，同时保持强度和韧性的平衡，保证其在使用过程中不易产生变形和开裂。

20CrMnTi齿轮渗碳淬火

常州机电职业技术学院毕业设计（论文）作者：王慧学号：20921209系部：模具技术系专业：材料成型与控制技术（热处理）题目：20CrMnTi减速机齿轮的渗碳淬火指导者：陈宁评阅者：2013年 3 月毕业设计（论文）中文摘要热处理工艺是金属材料工程的重要组成部分。

现代工业的飞速发展对机械零部件的要求愈来愈高，因此通过热处理可以改变材料的加工艺性能，充分发挥材料的潜力，提高工件的使用寿命。

为获得理想组织性能，保证零件在生产过程中的质量，稳定性和使用寿命，就必须从工件的特点、要求和技术条件，正确选择材料；再根据生产规模、现场条件、热处理设备提出几种可行的热处理方案，最后确定出一种最佳方案。

20CrMnTi钢具有晶粒细、渗碳淬火性能良好、工艺性能成熟可靠且成本低廉等优点，目前生产量大致占渗碳齿轮钢的70% ，齿轮在使用过程中，担负着传递动力的任务，在冲击、交变应力等作用下以齿根断裂和齿面接触疲劳为主要失效形式，因此齿轮钢应有良好的强韧性、耐磨性以承受冲击、弯曲和接触应力；此外，还要求变形小、精度高，噪声低。

本设计便是对20CrMnTi减速机齿轮热处理工艺进行详细的说明，从选材下料到热处理工艺路线，以及最后的质量检验、可能产生的缺陷及预防措施等，都进行逐一分析，尽可能的将整个过程详尽的展现出来，从而对大家有所帮助。

关键词：20CrMnTi；减速机齿轮；渗碳淬火；缺陷毕业设计（论文）外文摘要Title: 20CrMnTi Reducer Gear Carburizing and QuenchingAbstract：Heat treatment technology of metallic materials is an important part of the project. The rapid development of modern industry of machinery parts and components of the increasingly high demand, so the heat treatment can change the material and process performance, give full play to the potential, improve the service life of the workpiece. In order to obtain the ideal organizational performance, guarantee the components in the production process quality, stability and service life, must from the characteristics of the workpiece, requirements and technical conditions, proper selection of materials; then according to the scale of production, site conditions, heat treatment equipment and puts forward several feasible heat treatment scheme, finally determine a kind of optimum scheme.20CrMnTi steel has fine grain size, good performance, carburizing and quenching process is mature and reliable performance and low cost, the current production capacity accounted for roughly70% of carburized gear steel, gear during use, charged with the transmission of dynamic task, in shock, alternating stress under the action of taking root fracture and tooth surface contact fatigue as the main the failure forms of gear steel, therefore, should have good strength and toughness, abrasion resistance to withstand impact, bending and contact stress; in addition, also called little deformation, high precision, low noise.This is designed for20CrMnTi reducer gear heat treatment process in detail, from material selection under the expected heat treatment technology route, as well as the final quality inspection, the possible defects and preventive measures and so on, are analyzed and explained, as far as possible the whole process detailed show hill, thus all of you to help.Keywords：20CrMnTi; Reducer gear;carburizing and quenching; defect目录毕业设计（论文）中文摘要 (I)毕业设计（论文）外文摘要 ................................................................... I I 目录 (IV)第一章绪论 (1)1.1 减速机齿轮的应用 (1)1.2 减速机齿轮的作用 (4)1.3 齿轮用钢的分类与生产 (5)1.4 国内外汽车齿轮发展现状 (6)1.5 减速机齿轮的性能要求 (9)1.6 加工工艺性能要求 (9)1.7 材料的选择 (10)第2章热处理工艺选择 (11)2.1 预备热处理的工序位置 (11)2.2 最终热处理的工序位置 (11)2.3 最终热处理工艺方法选择 (11)第三章热处理工艺特性对齿轮质量和寿命的影响 (12)3.1 淬透性 (12)3.2 变形开裂倾向 (12)3.3 淬硬性 (12)第四章20CrMnTi钢的基本性质 (13)4.1 钢的化学成分和力学性能 (13)4.2 含碳量及合金元素作用 (14)4.3汽车变速箱变速齿轮的热处理工艺设计 (16)4.3.1 服役条件 (16)4.3.2 失效形式 (16)4.3.3 性能要求 (17)第五章20CrMnTi变速齿轮加工工艺 (18)5.1 减速机齿轮常用的加工工艺路线 (18)5.2 各种工艺路线的分析 (18)5.2.1 等温正火 (18)5.2.2 渗碳+淬火+回火 (18)5.2.3 喷丸处理 (20)5.2.4 检验 (20)第六章热处理后的金相组织 (21)6.1 20CrMnTi等温正火后金相组织 (21)6.2 20CrMnTi经渗碳后淬火、回火处理金相组织 (21)第七章质量控制与检验方法 (23)7.1 随炉试样检验 (23)7.1.1 表面硬度 (23)7.1.2 心部硬度 (23)7.1.3 有效硬化层深度 (23)7.1.4 表层组织 (24)7.2 齿轮热处理质量检验 (25)7.2.1 外观 (25)7.2.2 齿面硬度 (25)7.2.3 有效硬化层深度 (25)7.2.4 畸变 (26)第八章热处理工艺过程中的质量检验 (27)8.1 渗碳淬火后齿轮的检验项目、内容和要求 (27)8.2 渗碳齿轮的常见缺陷及防止措施 (28)8.3 渗碳淬火后畸变原因分析及解决措施 (29)8.3.1 渗碳淬火后畸变原因分析 (29)8.3.2 减小渗碳淬火齿轮畸变的措施 (32)结论 (35)致谢 (36)参考文献 (37)第一章绪论随着科学技术和工业生产的飞速发展，经济各个部门迫切需要各种各样质量优、性能好、效率高、能耗低、价格廉的机械产品。

20crmnti齿轮的热处理_毕业设计[管理资料]

的工业齿轮通常采用调质作为预备热处理[5]。

图1（奥氏体晶粒）三、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。

调质钢与正火钢相比不仅强度较高, 而且塑性、韧性远高于后者, 同时锻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。

图2图3（20CrMnTi渗碳后淬火）五、淬火低温回火（一）、淬火钢的加热温度一般可根据Fe-Fe3C相图选择,亚共析钢淬火加热温度选择Ac3以上30℃～50℃,过共析钢淬火加热温度选择Ac1以上30℃～50℃。

根据渗碳后齿轮的表层含碳量的分布状况及实践经验从900℃预冷到820℃左右进行油冷[3]可以得到好的效果。

加热温度过高或保温时间过长,会引起奥氏体的晶粒粗大引起过热或晶界氧化并部分熔化的过烧现象。

过热时奥氏体的晶粒粗大不仅降低齿轮力学性能, 也容易引起齿轮的变形和开裂。

过烧后的工件只能报废。

加热温度过低、保温时间不足会引起硬度不足。

故可选择900℃温度渗碳,预冷8 2 0℃左右油冷淬火。

淬火冷却速度太快,奥氏体向马氏体组织转变剧烈、体积收缩,引起很大的内应力,容易造成齿轮的变形和开裂,由于20CrMnTi是合金钢,淬透性较好,故选择油冷减小冷却速度,防止淬火造成齿轮变形或开裂。

同时也能获得马氏体组织,达到较高的硬度。

齿轮渗碳及热处理工艺规程

表1:有效硬化层深度，节圆和齿根圆角-公制
表2:有效硬化层深度，节圆和齿根圆角-英制
4.52表面硬度
按照ASTM E 18，表面硬度应满足表3要求:
4.5.3心部硬度
按照ASTM E 18，心部硬度应为25~45HRC。

心部硬度应在齿面宽度的中部截面上的根圆与齿的中心线交叉部位测定。

（见图A2）4.6.微观组织
461.渗碳层应由具有少量均匀分布的碳化物的回火马氏体组成，不允许有网状碳化物，允许有少量均匀分布的球粒状碳化物。

462放大500倍观察，残余奥氏体含量应不超过15%。

4.6.3.表面晶界氧化层深应小于0.001英寸（0.025mm）。

附录A :图
图1:有效硬化层深度
图2:心部硬度。

20crmntih力学标准

20crmntih力学标准
20CrMnTiH是一种常用的合金结构钢，具有优良的机械性能
和热处理性能。

它被广泛应用于制造高强度、高韧性的机械零件，如齿轮、轴承、传动轴等。

本文将介绍20CrMnTiH的力
学标准。

首先是拉伸试验。

拉伸试验是一种常用的力学试验方法，用于测量材料的拉伸强度、屈服强度、延伸率等力学性能指标。

对于20CrMnTiH这种合金结构钢，其拉伸强度不低于835MPa，屈服强度不低于685MPa，延伸率不低于12%。

其次是冲击试验。

冲击试验是一种用于测量材料在低温或高速冲击下的韧性指标的试验方法。

对于20CrMnTiH这种合金结
构钢，在室温下的冲击韧性不低于54J/cm²，在-40℃下的冲击韧性不低于39J/cm²。

再次是硬度试验。

硬度试验是一种用于测量材料硬度的试验方法，常用的硬度试验方法有布氏硬度试验、洛氏硬度试验、维氏硬度试验等。

对于20CrMnTiH这种合金结构钢，其硬度不
低于217HBW。

最后是扭转试验。

扭转试验是一种用于测量材料在扭转载荷下的力学性能指标的试验方法。

对于20CrMnTiH这种合金结构
钢，在扭转载荷下的最大剪切应力不低于590MPa，扭转角度不低于15°。

总之，20CrMnTiH作为一种优良的合金结构钢，在机械制造领域有着广泛的应用前景。

了解其力学标准能够帮助我们更好地选择合适的材料，并保证产品的质量和性能。

20crmnti 齿轮热处理

题目：20crmnti 齿轮热处理一、20crmnti 齿轮的特性和用途20crmnti 钢是一种具有优良机械性能和热处理性能的中碳合金结构钢，常用于制造重载齿轮、轴、连杆、轴承和齿条等零部件。

其主要特点包括高强度、高硬度、耐磨性好、疲劳强度高、具有一定的韧性和可塑性等。

在重载、高速、高温和频繁启动等要求苛刻的工作条件下，20crmnti 齿轮表现出色，被广泛应用于工程机械、汽车、船舶、轨道交通等领域。

二、20crmnti 齿轮热处理工艺热处理是指通过控制材料的加热、保温和冷却等过程，改变材料的组织结构和性能。

对于20crmnti 钢制造的齿轮来说，合理的热处理工艺对其性能和使用寿命起着至关重要的作用。

一般的20crmnti 齿轮热处理工艺包括淬火和回火两个主要过程。

1. 淬火淬火是热处理的重要工艺环节之一。

通过高温加热至奥氏体区，然后迅速冷却至马氏体区，以获得高硬度和高强度的组织结构。

对于20crmnti 齿轮来说，淬火工艺的温度、保温时间和冷却介质的选择都会对最终的性能产生重要影响。

合理的淬火工艺能够使齿轮表面获得较高的硬度，提高其耐磨性和疲劳强度，同时保持一定的韧性。

2. 回火回火是淬火后的齿轮进行的第二次热处理工艺。

通过对淬火后的齿轮进行中温加热一段时间，然后再空冷或油冷，以调整其组织结构和性能。

合理的回火工艺能够降低淬火时产生的残余应力，提高齿轮的韧性和塑性，使其在工作过程中不易产生变形和开裂。

三、20crmnti 齿轮热处理的注意事项在进行20crmnti 齿轮热处理时，需要注意以下几点：1. 温度控制：热处理温度是影响齿轮性能的重要因素，需严格控制在设计要求的范围之内。

2. 冷却介质选择：不同的冷却介质会对齿轮的硬度和残余应力产生影响，需要根据具体情况选择合适的冷却介质。

3. 工艺参数优化：包括加热温度、保温时间、冷却速度等工艺参数需要根据齿轮的实际情况进行优化调整。

4. 试样取样：进行热处理前需要取样进行试验，以确定最佳的热处理工艺。

我公司20crmomn钢大型重载齿轮深层真空渗碳淬火实际热处理工艺研究及结果分析

我公司20CrMoMn钢大型重载齿轮深层真空渗碳淬火热处理工艺研究及结果分析1 工艺参数20CrMnMo钢大型重载齿轮基本参数和工艺要求如表1所示，为保证大型重载20CrMnMo钢齿轮渗碳质量，以渗扩比1:22执行真空渗碳工艺，进行完整热处理工艺过程。

具体热处理工艺流程如图1所示，齿轮实物如图2所示；升温阶段首先650℃保温1.5h进行一次预热，目的在于使齿轮受热均匀，减小工件内部热应力，然后加热至930℃进行真空渗碳；渗碳结束后对齿轮工件在高压N2下进行气冷正火，消除渗碳层中可能存在的网状碳化物；680℃高温回火目的在于使渗碳层析出含Cr的碳化物，进一步消除网状碳化物，并使碳化物球化。

为保证随炉试样更具有代表性，放置随炉齿形试样4个，均匀悬挂于齿轮上，工艺结束后对4个随炉试样进行分析，从而保证随炉试样更能真实反应实际齿轮工件真空渗碳结果。

2 试验结果及分析表1 20CrMnMo钢大型重载齿轮基本参数及渗碳工艺要求外径Φ法向模数M齿轮厚度h内孔单件重量齿轮参数1435mm20mm340mm440mm2800kg 工艺要求 1.渗碳层深度4.2～4.5mm；2.齿面硬度55～58HRC；3.碳化物级别小于3级。

图1 20CrMnMo钢大型重载齿轮深层真空渗碳淬火热处理工艺曲线图2 20CrMnMo钢大型重载齿轮实物和渗碳层组织(a)渗碳前(b)渗碳后(c)渗碳层金相组织(d)尖角处金相组织0.00.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0400500600700800900显微硬度/HV1距表面距离/mm图3 20CrMnMo钢大齿轮深层真空渗碳淬火随炉试样显微硬度随距表面距离变化表2 20CrMnMo钢大型重载齿轮深层真空渗碳淬火处理结果类别随炉试样1随炉试样2随炉试样3随炉试样4大齿轮表面碳浓度/wt%0.860.850.860.87渗层深度/mm 4.4 4.4 4.4 4.4淬火后硬度/HRC62.863.261.763.461.3 1次回火硬度/HRC60.660.959.761.160.5 2次回火硬度/HRC58.359.058.059.458.3 3次回火硬度/HRC57.858.156.558.057.5 20CrMnMo钢大型重载齿轮处理后如图2所示，从图2(a)、(b)可以看出，大齿轮真空渗碳淬火后表面状态良好，由于真空渗碳淬火过程中隔绝“氧”，所以处理后没有氧化层，呈金属银白色；从(c)和(d)可以看出20CrMnMo钢齿形试样处理后平面和尖角处碳化物均呈细小颗粒状，碳化物级别为1～2级。

齿轮用渗碳钢20CrMnTi渗碳畸变的研究_彭朝晖

下半月出版
Ｍａｔｅｒｉａｌ＆ＨｅａｔＴｒｅａｔｍｅｎｔ材料热处理技术
齿轮用渗碳钢２０ＣｒＭｎＴｉ渗碳畸变的研究
彭朝晖，赵燕，黄云奇
（广西交通职业技术学院机电工程系，广西南宁５３００２３）
摘要：用正交试验法研究了渗碳温度、碳势和淬火温度对汽车用２０ＣｒＭｎＴｉ钢渗碳变形的影响。结果表明，
由表２可知，渗碳温度的Ｆ＝３１＞Ｆ０．９５（２，２）＝１９．０，而且其Ｐ＝０．０３＜０．０５，由此可见，渗碳温度对渗碳畸变具有显著影响。
不同渗碳温度对渗碳畸变的影响如图２所示。可以看出，随渗碳温度的升高，渗碳过程中所产生的畸变也随之而升高。分析认为，渗碳温度是影响渗碳过程中奥氏体晶粒度的关键因素，随着渗碳温度的升高，奥氏体晶粒变大，从而使渗碳畸
３５．００
畸变量／（×０．０１ｍｍ）
３０．００
２５．００
８００
８２０
８４０
渗碳温度／℃
图２渗碳温度对渗碳畸变量的影响
Ｆｉｇ．２Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｃａｒｂｕｒｉｚｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎ
ｃａｒｂｕｒｉｚｅｄｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ
变量增加，渗碳温度升高，也会造成材料高温强度的下降，因此，尽量降低２０ＣｒＭｎＴｉ钢的渗碳温度，不但可以有效减少渗碳畸变，而且可以达到改善力学性能的目的。２．２．２碳势对２０ＣｒＭｎＴｉ钢渗碳畸变的影响
试验号
渗碳温度／℃
碳势（％）
淬火温度／℃
试样原始开口尺寸
／ｍｍ
处理后开口处
开口尺变形量寸／ｍｍ／（１０－２·ｍｍ－１）

齿轮的精密渗碳热处理控制技术

２温度仪表及控制系统．
热处理炉应配置合适的温度控制仪。采用２只或３热电偶进行 “ 联温度系统 ” （只双控温及记录
处理装备具有良好分布的温度场和流体场。要实现齿轮的精密渗碳，关键在于对炉膛温度、碳势实现精确控制（温精度 ≤ ±１ ℃ ，有效加热区控．５
温度差 ≤ ±５，碳势 ≤ ±００％，渗碳层深波动 ℃ ．５
二者独立）或 “ 三联温度系统 ” （控温、记录及报警三者独立）进行监控和报警。
温控仪表采用小型化、模块化和智能化技术，
≤ ±０１ｍ）。．ｍ
一
控温精度高，使用寿命长，如日本岛津公司的ｓＲ系列（Ｒ１Ｒ３Ｓ９、Ｓ９）智能温度调节仪等。
表２推荐炉温均匀性及温度仪表检测周期
类别
Ｉ
Ⅱ
炉温均匀性检测周期
１
６
温度仪表检测周期
６
６
力以及热畸变等技术指标的质量分散度，其分散度越小，热处理质量越高。齿轮精密热处理需要
的基本条件包括：① 齿轮原材料的均匀性。 ②热
控温精度／ ℃
≤ ± １Ｏ． ≤ ± １５．
仪表精度等级
０－５２Ｏ－３
Ｉ Ⅱ
炉温均匀性一般在空载条件下测定，测试按
ＧＢＴ９５ —２０进行。推荐精密渗碳热处理炉温／４２０３均匀性及温度仪表检测周期见表２．

20crmnti热处理

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.,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.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.广泛用于截面小于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,但往往由于齿轮热处理质量不过关,会造成加工困难、齿轮磨削中存在裂纹、组织和力学性能不合格等。

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。

1 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A1-550℃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),其特征是过饱和碳的铁素体中分布粒状或长条状的碳化物[1]。

20CrMnTi

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，加工变形微小，抗疲劳性能相当好。

主要用途有：用于齿轮，轴类，活塞类零配件以及汽车，飞机各种特殊零件部位。

牌号：20CrMnTi执行标准：GB/T 3077-1999[1]●特性及适用范围：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，如齿轮.轴.齿圈.齿轮轴.滑动轴承的主轴.十字头.爪形离合器.蜗杆等。

●化学成份碳C：0.17～0.23硅Si：0.17～0.3720CrMnTi锰Mn：0.80～1.10铬Cr：1.00～1.30硫S：允许残余含量≤0.035磷P：允许残余含量≤0.035镍Ni：允许残余含量≤0.030铜Cu：允许残余含量≤0.030钛Ti：0.04～0.10力学性能：20CrMnTi抗拉强度σb (MPa)：≥1080(110)屈服强度σs (MPa)：≥835(85)伸长率δ5 (%)：≥10断面收缩率ψ (%)：≥45齿轮钢成品图冲击功Akv (J)：≥55冲击韧性值αkv (J/cm2)：≥69(7)硬度：≤217HB试样尺寸：试样毛坯尺寸为15mm●20CrMnTi密度:7.8×103kg/m3弹性模量:207GPa泊松比:0.25导热率:1.26×10-51/℃●热处理规范及金相组织：热处理规范：淬火:第一次880℃,第二次870℃,油冷;回火200℃,水冷、空冷。

20CrMnTi钢材标准

Q/RT山东润通齿轮集团有限公司企业标准重型汽车变速箱及车桥齿轮钢材标准2014-03-14发布2014-03-14实施山东润通齿轮集团有限公司发布重型汽车变速箱及车桥齿轮钢材标准20CrMnTiH1、适用范围本标准适用于重型汽车变速箱轴类零件、齿轮类零件以及车桥齿轮零件加工用热轧圆钢。

钢号20CrMnTiH.本标准规定了热轧齿轮钢的尺寸、外形、重量及允许偏差、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志和质量证明书等。

2、引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准GB222-1984 钢的化学成分分析用试样取样法及成品化学成份允许偏差GB/T225 钢的淬透性末端淬火试验方法。

GB/T226 钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法GB/T228 金属材料温室拉伸试验方法GB/T229 金属夏比缺口冲击试验方法GB/T702 热轧圆钢和方钢尺寸、外形、重量及允许偏差GB1979 低倍组织评级图GB/T2101 型钢验收、包装、标志和质量证明书的一般规定GB5216 保证淬透性结构的技术条件GB/T3077 合金结构钢技术条件GB/T6394 金属平均晶粒度测定法GB/T10561 钢中非金属夹杂物显微评定方法GB/T13299 钢的显微组织评定方法GB/T17505 钢和钢产品交货一般技术条件3、尺寸、外形、重量热轧圆钢的尺寸、外形及允许偏差应符合GB/T702中第Ⅱ组的规定。

4、技术要求4.1 冶炼方法：电炉冶炼，并经过炉外精炼处理。

4.2 交货状态钢材以热轧状态交货，钢材的轧制比≥64.3 牌号及化学成份：钢的牌号及化学成份应符合表1的规定表1钢的化学成份（wt%）牌号 C Si Mn Cr Ti P S Cu Ni20CrMnTiH 0.17-0.23 0.17-0.37 0.8-1.1 1.0-1.3 0.04-0.10 ≤0.03 ≤0.03 ≤0.2 ≤0.30 20CrMnTiHD 0.14-0.20 0.17-0.37 0.8-1.1 1.0-1.3 0.04-0.10 ≤0.03 ≤0.03 ≤0.2 ≤0.30 钢材的化学成份允许偏差按GB/T222规定执行。

20CrMnTi齿轮用渗碳钢

20CrMnTi齿轮用渗碳钢
一、20CrMnTi钢的概述：20CrMnTi是低碳合金钢，该钢具有比较高的机械性能和较好的淬透性，有不错的低温冲击韧性以及正火后有比较好的切削性能。

因此，主要用于制造承受高负荷、承受高速和冲击以及摩擦的重要零件，如齿轮、蜗杆等零部件。

作者：wygt0376
二、交货状态：
以正火、高温回火、退火、淬火交货，具体的交货状态应在合同中注明。

三、钢板正火的目的：
20CrMnTi正火的目的是细化颗粒、消除组织缺陷，以此来获得珠光体+铁素体组织，并使加工硬度适中。

以此有利于切割。

四、20CrMnTi常见的热处理工艺：
五、20CrMnTi的特点：
1.具有较好的淬透性能
2.20CrMnTi钢淬火加热时，Cr、Mn、Si元素融入奥氏体中，提高了钢的淬透性
3.低温回火时有较好的强度、硬度、耐磨性，同时保持有比较良好的韧性。

六、20CrMnTi的机械性能：
七、20CrMnTi的应用前景：
20CrMnTi是渗碳钢，经常作为齿轮钢，主要用于制造汽车、各种矿山机械、工
程机械、摩托车等的转动齿轮，广泛应用于汽车、机械等行业。

一种20CrNiMo材质双联齿轮的热处理方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810665331.5(22)申请日 2018.06.25(71)申请人温岭市万泰热处理厂（普通合伙）地址 317500 浙江省台州市温岭市城南镇白溪工业区(72)发明人陈青夫　(74)专利代理机构北京维正专利代理有限公司11508代理人邢永(51)Int.Cl.C23C 8/22(2006.01)C23C 8/02(2006.01)(54)发明名称一种20CrNiMo材质双联齿轮的热处理方法(57)摘要本发明公开了一种20CrNiMo材质双联齿轮的热处理方法，涉及双联齿轮的热处理领域。

该热处理方法依次包括装炉、加热、强渗、扩散、冷却、拆炉。

本发明具有以下优点和效果：在工件渗碳前，先将工件浸入葡糖酸钡溶液内，当工件开始渗碳时，葡糖酸钡受热分解，此时葡糖酸钡分解后的离子和基团随着甲醇和丙烷气体一同渗入工件内，进而有效的提高了工件热处理后的硬度，增强了工件使用时的使用寿命。

又通过915-925℃的高温以及420min的强渗阶段，使得工件表面的含碳量恰好达到要求；再通过915-925℃的高温以及200min的第一扩散阶段和865-875℃的高温以及10min的第二扩散阶段，使得工件心部的含碳量恰好达到要求，进而避免工件工作时发生弯曲形变或断裂，增长工件的使用寿命。

权利要求书1页说明书5页CN 108866473 A 2018.11.23C N 108866473A1.一种20CrNiMo材质双联齿轮的热处理方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：装炉，将工件浸入葡糖酸钡溶液内1-2min后，将工件取出并沥干后，再将工件均匀的平放至安装架上，最后将安装架放置于渗碳炉内；S2：加热，将渗碳炉持续加热至915-925℃并保持25-35min；S3：强渗，维持温度不变，向渗碳炉内通入甲醇和丙烷，甲醇的滴加速度为45-50ml/min，丙烷的通入速度为7-8L/min，保持410-430min；S4：扩散，S41，维持温度不便，降低甲醇和丙烷的通入含量，甲醇的滴加速度为35-40ml/min，丙烷的通入速度为5-6L/min，保持190-210min；S42，再次降低甲醇和丙烷的通入含量，甲醇的滴加速度为25-30ml/min，丙烷的通入速度为3-4L/min，同时持续降温至865-875℃后，保持8-12min；S5：冷却，将渗碳炉内的温度持续降温至105-115℃；S6：拆炉，将所有工件从安装架上取下。