几种典型零件的热处理工艺
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表面淬火
低温回火 磨削加工
内燃机曲轴选材
● 工作条件：受弯曲、扭转、剪切、拉压、冲击等交变应力，曲轴受扭转和弯 曲振动而产生附加应力；应力分布不均匀；曲轴颈与轴承有滑动摩擦。 ● 失效形式：疲劳断裂和轴颈严重磨损。 ● 性能要求：材料有高强度，一定冲击韧性，足够弯曲、扭转疲劳强度和刚度， 轴颈表面有高硬度和耐磨性。 ● 选材原则：根据内燃机类型、功率大小、转速高低和相应轴承材料等定，也
回火次数多：回火三次
高速钢回火后的组织：
回火马氏体、细粒状碳化物及少量残余奥氏体
总
结
1.齿轮——主要要求疲劳强度，特别是弯曲疲劳强度和接触疲劳强度。根据受 力分析，齿轮类零件选用低、中碳钢或其合金钢，如机床齿轮用中碳钢或中碳 合金钢，汽车齿轮用合金渗碳钢。
2.轴类零件——要求强度并兼顾冲击韧性和表面耐磨性。轴一般用锻造或轧制 的低、中碳钢或合金钢制造，如机床主轴可选用45钢，内燃机曲轴主要用优 质中碳钢或中碳合金钢制造。 3.弹簧——主要要求高的弹性极限、高的屈强比和高的疲劳强度。弹簧一般选 用碳素钢、合金弹簧钢和铜合金等金属材料制造，如汽车弹簧用65Mn、 60Si2Mn钢制造，气门弹簧用50CrMn、55SiMnMoV等钢制造。 4.刃具——主要要求硬度、耐磨性和红硬性。可根据不同的使用条件选用碳素 工具钢、低合金刃具钢、高速钢、硬质合金和陶瓷等，如手动刃具可用T8、 T10等碳素工具钢，低速切削刃具可用低合金刃具钢9SiCr、CrWMn制造， 高速切削刃具需选用高速钢W18Cr4V、W6M源自文库5Cr4V2制造等。
工艺路线
热轧钢带(板)冲裁下料—压力成型—淬火—中温回 火—喷丸强化
淬火
回火
温度为850 ºC～860 ºC(60Si2Mn钢为870 ºC), 采 用油冷, 淬火后组织为马氏体。
温度为420 ºC～500 ºC, 组织为回火屈氏体。屈服强 度б 0.2不低于1100MPa, 硬度为HRC42～47, 冲击韧 性ak为250～300KJ/m2。
几种典型零件的热处理工艺
齿轮、轴、弹簧、车刀
20CrMnTi钢的汽车变速箱齿轮热处理工艺曲线
表面：高碳M回+A/+碳化物 中心：F+S+低碳M回
磨齿
渗碳工艺
受交变弯曲和扭转复合应力，载荷和转速不高，冲击载荷 不大，一般综合机械性能即可；大端轴颈、锥孔与卡盘、顶尖 间有摩擦，要有较高硬度和耐磨性；
需考虑加工条件, 生产批量和热处理工艺及制造成本等。
175A型柴油机曲轴简图
● 曲轴材料：
锻钢曲轴--优质中碳钢和中碳合金钢，如35、40、45、35Mn2、40Cr, 35CrMo钢等； 铸造曲轴--铸钢、球墨铸铁、珠光体可锻铸铁及合金铸铁等, 如ZG230450、QT600-3、QT700-2 、KTZ450-5、KTZ500-4等。
齿轮滚刀
用途： 生产齿轮的常用刃具, 用于加工外啮合的直齿和斜齿渐开线圆柱 齿轮。其形状复杂, 精度要求高。 材料： 高速钢 W18Cr4V钢 工艺路线： 热轧棒材下料—锻造—球化退火—粗加工—淬火—回火—精加工—表面处理
主要工艺说明
锻造： W18Cr4V钢的始锻温度为1150 ºC～1200 ºC, 终锻温 度为900 ºC～950 ºC。锻造的目的一是成形, 二是破碎、细化碳 化物, 使碳化物均匀分布, 防止成品刀具崩刃和掉齿。由于高速钢 淬透性很好, 锻后在空气中冷却即可得到淬火组织, 因此锻后应慢 冷。 球化退化 淬火、回火 高速钢的淬火、回火工艺较为复杂。
典型弹簧选材——汽车板簧
用途及性能要求
用于缓冲和吸振，承受很大的交变应力和冲击载荷的 作用，需要高的屈服强度和疲劳强度。
材料
轻型汽车选用65Mn、60Si2Mn钢制造。中型或重型 汽车, 板簧用50CrMn, 55SiMnVB钢,重型载重汽车 大截面板簧用55SiMnMoV,55SiMnMoVNb钢制造。
● 175A型农用柴油机曲轴选材：
农用柴油机曲轴功率不大, 承受载荷也不大；但滑动轴承中工作轴颈部要 有较高硬度及耐磨；性能要求：σb≥750MPa, 整体硬度：240HBS～260HBS, 轴颈表面硬度≥625HV, δ≥2%, ak≥150kJ/m2 曲轴材料：QT700-2 工艺路线: 铸造－高温正火－高温回火－切削加工－轴颈气体渗氮 汽车发动机曲轴 也可用45、40Cr钢制造，经过模锻、调质、切削加 工后, 在轴颈部位进行表面淬火。
精加工： 包括磨孔、磨端面、磨齿等磨削加工。精加工后刀具 可直接使用。
表面处理： 为了提高其使用寿命，可进行表面处理，如：硫化 处理、硫氮共渗、离子氮碳共渗—离子渗硫复合处理，表面涂覆 TiN、TiC涂层等。
高速钢热处理特点 淬火温度高：一般为1220℃～1280℃ 回火温度高：550℃～570℃
机床主轴
C 620车床主轴简 图 主轴用45钢制造。 载荷较大的主轴用40Cr钢制造。 较大冲击载荷和疲劳载荷用合金渗碳钢（20Cr或20CrMnTi）制造。。
车床主轴用45钢制造，整体硬度要求:220HB～250HB； 轴颈和锥孔硬度要求为52HRC。请设计工艺路线。
锻造 正火 粗加工
精加工
调质
低温回火 磨削加工
内燃机曲轴选材
● 工作条件：受弯曲、扭转、剪切、拉压、冲击等交变应力，曲轴受扭转和弯 曲振动而产生附加应力；应力分布不均匀；曲轴颈与轴承有滑动摩擦。 ● 失效形式：疲劳断裂和轴颈严重磨损。 ● 性能要求：材料有高强度，一定冲击韧性，足够弯曲、扭转疲劳强度和刚度， 轴颈表面有高硬度和耐磨性。 ● 选材原则：根据内燃机类型、功率大小、转速高低和相应轴承材料等定，也
回火次数多：回火三次
高速钢回火后的组织：
回火马氏体、细粒状碳化物及少量残余奥氏体
总
结
1.齿轮——主要要求疲劳强度，特别是弯曲疲劳强度和接触疲劳强度。根据受 力分析，齿轮类零件选用低、中碳钢或其合金钢，如机床齿轮用中碳钢或中碳 合金钢，汽车齿轮用合金渗碳钢。
2.轴类零件——要求强度并兼顾冲击韧性和表面耐磨性。轴一般用锻造或轧制 的低、中碳钢或合金钢制造，如机床主轴可选用45钢，内燃机曲轴主要用优 质中碳钢或中碳合金钢制造。 3.弹簧——主要要求高的弹性极限、高的屈强比和高的疲劳强度。弹簧一般选 用碳素钢、合金弹簧钢和铜合金等金属材料制造，如汽车弹簧用65Mn、 60Si2Mn钢制造，气门弹簧用50CrMn、55SiMnMoV等钢制造。 4.刃具——主要要求硬度、耐磨性和红硬性。可根据不同的使用条件选用碳素 工具钢、低合金刃具钢、高速钢、硬质合金和陶瓷等，如手动刃具可用T8、 T10等碳素工具钢，低速切削刃具可用低合金刃具钢9SiCr、CrWMn制造， 高速切削刃具需选用高速钢W18Cr4V、W6M源自文库5Cr4V2制造等。
工艺路线
热轧钢带(板)冲裁下料—压力成型—淬火—中温回 火—喷丸强化
淬火
回火
温度为850 ºC～860 ºC(60Si2Mn钢为870 ºC), 采 用油冷, 淬火后组织为马氏体。
温度为420 ºC～500 ºC, 组织为回火屈氏体。屈服强 度б 0.2不低于1100MPa, 硬度为HRC42～47, 冲击韧 性ak为250～300KJ/m2。
几种典型零件的热处理工艺
齿轮、轴、弹簧、车刀
20CrMnTi钢的汽车变速箱齿轮热处理工艺曲线
表面：高碳M回+A/+碳化物 中心：F+S+低碳M回
磨齿
渗碳工艺
受交变弯曲和扭转复合应力，载荷和转速不高，冲击载荷 不大，一般综合机械性能即可；大端轴颈、锥孔与卡盘、顶尖 间有摩擦，要有较高硬度和耐磨性；
需考虑加工条件, 生产批量和热处理工艺及制造成本等。
175A型柴油机曲轴简图
● 曲轴材料：
锻钢曲轴--优质中碳钢和中碳合金钢，如35、40、45、35Mn2、40Cr, 35CrMo钢等； 铸造曲轴--铸钢、球墨铸铁、珠光体可锻铸铁及合金铸铁等, 如ZG230450、QT600-3、QT700-2 、KTZ450-5、KTZ500-4等。
齿轮滚刀
用途： 生产齿轮的常用刃具, 用于加工外啮合的直齿和斜齿渐开线圆柱 齿轮。其形状复杂, 精度要求高。 材料： 高速钢 W18Cr4V钢 工艺路线： 热轧棒材下料—锻造—球化退火—粗加工—淬火—回火—精加工—表面处理
主要工艺说明
锻造： W18Cr4V钢的始锻温度为1150 ºC～1200 ºC, 终锻温 度为900 ºC～950 ºC。锻造的目的一是成形, 二是破碎、细化碳 化物, 使碳化物均匀分布, 防止成品刀具崩刃和掉齿。由于高速钢 淬透性很好, 锻后在空气中冷却即可得到淬火组织, 因此锻后应慢 冷。 球化退化 淬火、回火 高速钢的淬火、回火工艺较为复杂。
典型弹簧选材——汽车板簧
用途及性能要求
用于缓冲和吸振，承受很大的交变应力和冲击载荷的 作用，需要高的屈服强度和疲劳强度。
材料
轻型汽车选用65Mn、60Si2Mn钢制造。中型或重型 汽车, 板簧用50CrMn, 55SiMnVB钢,重型载重汽车 大截面板簧用55SiMnMoV,55SiMnMoVNb钢制造。
● 175A型农用柴油机曲轴选材：
农用柴油机曲轴功率不大, 承受载荷也不大；但滑动轴承中工作轴颈部要 有较高硬度及耐磨；性能要求：σb≥750MPa, 整体硬度：240HBS～260HBS, 轴颈表面硬度≥625HV, δ≥2%, ak≥150kJ/m2 曲轴材料：QT700-2 工艺路线: 铸造－高温正火－高温回火－切削加工－轴颈气体渗氮 汽车发动机曲轴 也可用45、40Cr钢制造，经过模锻、调质、切削加 工后, 在轴颈部位进行表面淬火。
精加工： 包括磨孔、磨端面、磨齿等磨削加工。精加工后刀具 可直接使用。
表面处理： 为了提高其使用寿命，可进行表面处理，如：硫化 处理、硫氮共渗、离子氮碳共渗—离子渗硫复合处理，表面涂覆 TiN、TiC涂层等。
高速钢热处理特点 淬火温度高：一般为1220℃～1280℃ 回火温度高：550℃～570℃
机床主轴
C 620车床主轴简 图 主轴用45钢制造。 载荷较大的主轴用40Cr钢制造。 较大冲击载荷和疲劳载荷用合金渗碳钢（20Cr或20CrMnTi）制造。。
车床主轴用45钢制造，整体硬度要求:220HB～250HB； 轴颈和锥孔硬度要求为52HRC。请设计工艺路线。
锻造 正火 粗加工
精加工
调质