链轮的材料及热处理

机械工程材料作业
1.所选零件：自行车链轮。

2.材料成分：
40#钢
材料名称：优质碳素结构钢
牌号：40
标准：GB/T 699-1999
●特性及适用范围：
具有较高的强度和良好的切削性，冷变形塑性中等，焊接性不好，经淬火回火后可焊接，热处理时无回火脆性，但淬透性低。

用作承受负荷较大的小截面调质件或应力较小的大型正火零件以及对心部强度要求不高，表面耐磨的表面淬火件，用于制造机器运动零件，如辊子、轴、连杆、圆盘等。

以及火车的车轴，还可用于冷拉丝、钢板、钢带、无缝管等。

●化学成份：
碳 C ：0.37～0.45
硅 Si：0.17～0.37
锰 Mn：0.50～0.80
硫 S ：≤0.035
磷 P ：≤0.035
铬 Cr：≤0.25
镍 Ni：≤0.25
铜 Cu：≤0.25
●力学性能：
抗拉强度σb (MPa)：≥570(58)
屈服强度σs (MPa)：≥335(34)
伸长率δ5 (%)：≥19
断面收缩率ψ (%)：≥45
冲击功 Akv (J)：≥47
冲击韧性值αkv (J/cm2)：≥59(6)
硬度：未热处理≤217HB;退火钢≤187HB
试样尺寸：试样尺寸为25mm
●热处理规范及金相组织：
热处理规范：正火,860℃;淬火,840℃;回火,600℃。

●交货状态：以不热处理或热处理（退火、正火或高温回火）状态交货。

要求热处理状态交货的应在合同中注明，未注明者按不热处理交货。

3.热处理工艺：
链轮是一种要求耐磨性很高的零件，如果只做调质处理，只能使其内部组织均匀、晶粒细密。

虽有一定的硬度（一般45#在HB225——250左右），但是，这样的硬度不能够满足链轮使用时的耐磨要求，必须要经过淬火、回火处理，如果耐磨要求高的话，还应进行碳氮共渗（氢化）、淬火、回火处理，以提高链轮的耐磨性。

所以，光把链轮进行调质处理而缺少表面处理是不对的。

我们要求链轮做整体淬火（表面渗碳），达到HRC38~42，但现在供应商提供齿部高频淬火，而且硬度范围变成38~48（齿根部），齿顶达到55左右，有三个问题：
第一，高频淬火达不到38~42的范围？难道中国的原材料的碳分布那么不均匀？
第二，做整体淬火，硬度范围能控制在38~42 之间吗？
第三，一般只作齿部热处理的话，硬度检测的地方是哪里？是齿根还是与链条接触的地方？因为我们用的链条是HRC50的，我们不希望看到链条比链轮先坏。

最好的热处理方式是整体正火+齿面淬火，中碳钢不需要表面渗碳也能达到38到42的硬度要求。

大件整体淬火会出现裂纹现象，而链轮齿轮之类一般来说轮齿以
外的其他地方不需要太高的硬度，却需要较好的韧性与抗冲击性能，淬火处理对以上两种要求没有好处。

4.用途及失效分析：
链轮的用途用于自行车的传动，进行变速，和其他功能，的实现。

失效分析：链轮螺栓发生脆性断裂属氢脆特征，电镀前酸洗过度是造成螺栓发生瞬间脆性断裂的主要原因，加上模具成型产生折叠缺陷，除氢不彻底等因素的综合影响，加速了螺栓的断裂。

提出了提高链轮固定螺栓综合强度的工艺改进方案。

5.课程作用，以及和其他课程的关系：
这门课程让我们能充分的了解材料学，了解材料学的基础，及对机械工程的作用，了解机械制造的基础，为以后的学习打下基础。

这门课与人文社科的关系，学科与学科之间都有关系，人文的发展离不开现实工业的进步。