20CrMnMo齿轮热处理

目录

1 绪论 (1)

1.1 热处理工艺课程设计的目的 (1)

1.2 课程设计的任务 (1)

1.3 热处理工艺设计的方法 (1)

2 热处理工艺课程设计内容和步骤 (1)

2.1 课题工件简图 (1)

2.2 技术要求： (2)

2.3 特点 (2)

2.4 适用范围 (2)

2.5 齿轮的性能要求及为何选用20CrMnMo (3)

2.6 化学成分作用 (3)

2.7 20CrMnMo钢的淬透性曲线 (4)

2.8 淬透性 (5)

2.9 渗碳热处理工艺规范 (5)

2.10 钢的等温转变和连续冷却转变 (5)

3 热处理工艺方案以及参数论述 (6)

3.1 热处理工艺流程 (6)

3.2 热处理工艺方案论证 (6)

3.2.1 20CrMnMo处理温度以及冷却方式 (6)

3.2.2 热处理方案制定 (6)

3.3 热处理方案 (7)

3.3.1 正火 (7)

3.3.2 正火工艺曲线 (8)

3.3.3 正火冷却 (8)

3.4 20CrMnMo的渗碳工艺 (8)

3.4.1 渗碳的目的 (8)

3.4.2 渗碳过程 (9)

3.5 20CrMnMo的淬火工艺 (10)

3.5.1 渗碳后一次重新加热淬火的目的 (10)

3.5.2 淬火事项 (10)

3.6 低温回火工艺 (11)

3.6.1 回火的目的 (11)

3.6.2 回火温度 (12)

3.6.3 加热介质 (12)

3.6.4 保温时间 (12)

3.6.5 回火工艺曲线 (12)

3.6.6 冷却方式 (12)

4 总的热处理工艺曲线 (13)

4.1 热处理总工艺曲线 (13)

4.2 选择加热设备 (13)

4.2.1 装置选择：井式电阻炉 (13)

4.2.2井式炉示意图 (14)

4.3.1 井式气体渗碳炉型号规格及技术数据 (14)

5 工装图 (15)

5.1 工装图及装件 (15)

6 工序质量检验 (16)

7 热处理工艺过程中常见缺陷分析 (16)

7.1 常见的淬火及防护措施 (16)

7.2 常见的渗碳缺陷及防护措施 (17)

8 心得体会 (18)

9 参考文献 (18)

20CrMnMo齿轮热处理工艺设计

1 绪论

1.1 热处理工艺课程设计的目的

热处理工艺课程设计是高等工业学校金属材料工程专业一次专业课设计练习，是热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节。其目的是：

（1）培养学生综合运用所学的热处理课程的知识去解决工程问题的能力，并使其所学知识得到巩固和发展。

（2）学习热处理工艺设计的一般方法、热处理设备选用和装夹具设计等。

（3）进行热处理设计的基本技能训练，如计算、工艺图绘制和学习使用设计资料、手册、标准和规范。

因此，本课程设计要求我们综合运用所学来的知识解决生产实践中的热处理文艺，包括工艺设计中的细节问题，如设备的选用，为何选用该设备温度调节，。要求我们设计工艺流程，并且需要我们翻阅大量文献。灵活运用书籍中的资料，精简知识，精要描绘并且完整体现出来，不能一蹴而就。

1.2 课程设计的任务

进行零件的加工路线中有关热处理工序和热处理辅助工序的设计。根据零件的技术要求，选定能实现技术要求的热处理方法，制定工艺参数，画出热处理工艺曲线图，选择热处理设备，设计或选定装夹具，作出热处理工艺卡。最后，写出设计说明书，说明书中要求对各热处理工序的工艺参数的选择依据和各热处理后的显微组织作出说明。

1.3 热处理工艺设计的方法

热处理工艺的最佳方案是在能够保证达到根据零件使用性能和由产品设计者提出的热处理技术要求的基础上，设计的一种高质量、低成本、低能耗、清洁、高效、精确的热处理工艺方法，通过综合经济技术分析，确定最佳热处理工艺方案。最后，编写主要热处理工序的操作守则。

2 热处理工艺课程设计内容和步骤

2.1 课题工件简图

课题工件简图如图2.1

图2.1 工件示意图（单位：mm）

材料：20CrMnMo

2.2 技术要求：

1.由于齿面硬度很高，具有很强的抗点蚀和耐磨损性能；心部具有很好的韧性，表面经硬化后产生的残余应力，大大提高了齿根强度；一半齿面硬度范围56～63HRC。

2.简要流程：下料-锻造-正火-粗加工-渗碳-淬火-低温回火-精磨-成品。

2.3 特点

1.加工性能好。

2.热处理畸变较大，热处理后应磨齿，可以获得高的精度。

2.4 适用范围

广泛用于要求承载能力高，抗冲击性能好，精度高，体积小的中型一下齿轮，多出应用于汽车变速器，分动箱，起动机及驱动桥的各类齿轮以及拖拉机的动力

传送装置的各类齿轮，20CrMnMo的性能要比20CrMnTi的性能相对较硬。

2.5 齿轮的性能要求及为何选用20CrMnMo

为保证齿轮的正常工作,齿轮应具备以下主要性能:

1.高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强。除材料本身性能外，还可以依靠齿轮的表面强化处理来实现。

2.齿面具有高的硬度和耐磨性，以防止黏着磨损和应力磨损。耐磨性的提高，主要依靠提高表面硬度和降低摩擦因数来实现。

3.齿轮心部具有足够的强度和韧性，以提高承载能力。

常用的渗碳钢有20CrMnMo，20CrMnTi。本次设计我用的是20CrMnMo。20CrMnMo淬火温度850℃，只需要一次，冷却方式与20CrMnTi一样，都采用油冷，一般可制造小雨300mm的高速，中载，受冲击和磨损的重要零件，适用于拖拉机变速箱齿轮，离合器轴和车辆上的主动轴，但某些方面优于20CrMnTi。

表2.1 20CrMnMo的化学成分[1]

C Si Mn Cr Mo P,S Ni C

0.17～0.23 0.17～

0.37

0.90～

1.20

1.10～

1.40

0.20～

0.30

≤0.0.35 ≤0.30 ≤0.30

2.6 化学成分作用

铬（Cr的影响）

铬为碳化物形成元素。它能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性；阻止晶粒长大，增加钢的淬透性，降低钢的临界冷却速度。因而，使钢在热处理时，退火、正火、淬火的加热温度有所提高。并使它在油中便能淬硬。但它降低了钢的马氏体点，因而增加了钢残余奥氏体量。使钢的奥氏体不稳定区域变为700-500℃和400-250℃。提高了钢的硬度和强度，增加了钢在高温回火时强度降低的抗力。

钼（Mo的影响）

提高钢的淬透性，热强性，有二次硬化的作用，能降低回火脆性。

锰（Mn）

降低钢的Ac1和Ac3而使钢在热处理时的温度有所降低。增加奥氏体的稳定