热处理工艺设计课程设计

北华航天工业学院

《热处理工艺设计》

课程设计报告

报告题目：CA8480轧辊车床主轴

和淬火量块

热处理工艺的设计

作者所在系部：材料工程系

作者所在专业：金属材料工程

作者所在班级：B10821

作者学号：20104082104

作者姓名：倪新光

指导教师姓名：翟红雁

完成时间：2013.06.27

课程设计任务书

一、设计要求

1.要求学生在教师指导下独立完成零件的选材；

2.要求学生弄清零件的工作环境。

3.要求学生通过对比、讨论选择出最合理的预先热处理工艺和最终热处理工艺方法；

4.要求学生分别制定出预先热处理和最终热处理工艺的正确工艺参数，包括加热方式、加热温度、保温时间以及冷却方式；

5.要求学生写出热处理目的、热处理后组织以及性能。

内容摘要

CA8480轧辊车床主轴和淬火量块热处理工艺的设计

关键词

CA8480轧辊车床主轴、淬火量块、热处理、45钢、GCr15、工艺设计

目录

一、CA8480轧辊车床主轴热处理工艺的设计 (5)

1.工作环境 (5)

2.性能要求 (5)

3.选材 (5)

4.工艺方法选择和工艺路线的确定 (5)

5.工艺参数 (6)

6.工序说明 (6)

7.常见热处理缺陷 (7)

二、淬火量块热处理工艺的设计 (8)

1.工作环境 (8)

2.性能要求 (8)

3.选材 (8)

4.工艺方法选择和工艺路线的确定 (9)

5.工艺参数 (9)

6.工序说明 (10)

7.常见热处理缺陷 (11)

参考文献 (12)

总结 (13)

一、CA8480轧辊车床主轴热处理工艺的设计

1. 工作环境

1)与滑动轴承配合

2)中轻载荷

3)精度不高

4)低冲击、低疲劳

2. 性能要求

主轴是机床上传动力的重零件，切削加工时，高速旋转的主轴承受弯曲、扭转和冲击等多种载荷，同时受到在滑移和转动部位的摩擦作用。因此主轴的性能要求它具有足够的刚度、强度、耐疲劳、耐磨损以及精度稳定。

3. 选材

依据主轴的工作条件应选用调质钢。调质钢具有良好的综合力学性能，有较高的强度，良好的塑性和韧性。因而被广泛用于制造各种机械零件，如轴类、轴承和高强度结构。与合金调质钢相比，碳素结构钢价格便宜，来源广，综合考虑，在满足零件要求的前提下，应该选择材料为45钢。

4. 工艺方法选择和工艺路线的确定

方案一：毛胚—锻造—正火—粗加工—调质—中频感应加热淬火—低温回火—精加工

方案二：毛胚—锻造—正火—粗加工—中频感应加热淬火—低温回火—精加工

45钢调制处理后强度和韧性提高，具有良好的综合力学性能，正火后性能和调质接近，满足使用要求，但是正火更经济，所以从各方面考虑，应选着方案二。

5. 工艺参数

1)正火：锻后840~860°C×2~4h,空冷

2)表面淬火（中频感应加热淬火）：粗车后使用208 中频发电机和φ1000mm

×5000mm 卧式淬火机。淬后表面硬度48 ~52HRC

3)回火：井式炉160°C×4h，空冷

热处理工艺曲线如图CA8480轧辊车床主轴热处理工艺曲线。

6. 工序说明

1)正火：目的在于获得一定的硬度，细化晶粒，并获得比较均匀的组织和

性能。正火后其硬度接近于最佳切削加工的硬度。正火后获得珠光体组

织。珠光体的片间距及团直径较小，而且可以抑制先共析网状渗碳体的

析出。

2)表面淬火（中频感应淬火）：轴颈处进行感应淬火，以获得表面层硬而耐

磨，心部能保持原来的显微组织和性能不变，具有有足够塑性和韧性。

表面为M，往里为M+F,再往里为M+F+P，中心为P+F。

3)回火：减少或消除淬火应力，，稳定组织，获得硬度、强度、塑性和韧性

的适当配合，以满足不同工件的性能要求。回火后得到回火马氏体组织，

硬度大于60HRC，有较高硬度和强度以及耐磨性。

7. 常见热处理缺陷

1)变形开裂壁厚不均匀和有尖角的工件，淬火时易变形开裂，45钢的易

裂尺寸范围为5~11mm。同时，钢的化学成分也影响开裂。生产实践证明，当45钢工件处于易裂尺寸范围，且C、Cr、Mn等含量在规定含量的上限

时，就更容易开裂。

2)过烧由于加热温度过高，出现晶界氧化，甚至晶界局部熔化，造成工

件报废。

3)粗大魏氏组织退火或正火钢中出现粗大魏氏组织的主要原因是由于加

热温度过高所造成的。为了消除魏氏组织，可以采用稍高于Ac3的加热温

度，即使先共析相完全溶解，又不使奥氏体晶粒粗大，而根据钢的化学

成分采用较快或较慢的冷却速度冷却。

4)淬火裂缝

a)纵向裂缝：沿着工件轴向方向由表面裂向心部的深度较大的裂缝。

b)横向裂缝：常发生于大型轴类零件上。

c)表面裂缝：这是分布在工件表面的深度较小的裂缝。

二、淬火量块热处理工艺的设计

1. 工作环境

量具工作时受外加应力小，工作环境一般都较好。

2. 性能要求

硬度64~66HRC，60×30×9mm

量具工作面都要求高度光洁，因此量具用钢对于钢材的原始组织往往有一定要求。

3. 选材

选择量具用钢应着重考虑对量具耐磨性、尺寸稳定性、切削加工性和抗蚀性等方面的影响。

1)耐磨性量具工作面必需有高度耐磨性才能在长期使用中保

待精度，为此淬火硬度高、耐磨性好的过共析钢常在入选之列。

2)尺寸稳定性量具在使用和存放过程中应能保待最小的尺寸

变化，因此最具中应尽量减少残留奥民体量和残留应力值。一般认为含

Cr 、W 、Mn 等合金元素的钢对减小时效变形有良好作用.

3)切削加工性良好的切削加工性可保证批量生产中热处理的

高生产率；减少热处理后磨削加工时受损伤的可能性。为此应选用切削

加工性好、材质均匀、组织良好及退火硬度适当的钢材。

4)抗蚀性为提高量具对大气、手汗等的抗腐蚀能力，许多量具

采用镀铬等表面处理方法或采用马氏体不锈钢。在量具生产中，为保证

抗蚀性已越来越多地采用可淬硬的不锈钢。

GCrl5的特点：

1)碳化物颗粒均匀细小，退火及淬火硬度均匀

2)含硫量低，夹杂物少