42crmo齒輪軸地?zé)崽幚韺?shí)用工藝(修改版)

1、<p>　　遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué)</p><p>　　工藝 課程設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　題目： 42CrMo軋機(jī)齒輪軸熱處理工藝設(shè)計(jì)</p><p>　　課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)</p><p>　　院（系）：材料科學(xué)與工程學(xué)院　　　　　　　 教研室：材料科學(xué)與工程教研室</p>&l

2、t;p>　院（系）：材料科學(xué)與工程學(xué)院</p><p>　專業(yè)班級(jí)：材料083</p><p>　學(xué)號(hào)：080208073</p><p>　學(xué)生姓名：夏茂生</p><p>　指導(dǎo)教師：劉興江</p><p>　起止時(shí)間：2011-7-4~2011-7-15</p><p><b&

3、gt;　　目 錄</b></p><p>　　1 齒輪軸熱處理概述1</p><p>　　2 42CrMo齒輪軸熱處理工藝設(shè)計(jì)2</p><p>　　2.1 齒輪軸的服役條件、失效形式及性能要求2</p><p>　　2.1.1 服役條件、失效形式2</p><p>　　2.1.2 性能要求2&

4、lt;/p><p>　　2.2 齒輪軸材料的選擇2</p><p>　　2.3 42CrMo鋼的C曲線3</p><p>　　2.4 42CrMo齒輪軸的熱處理工藝設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.4.1 42CrMo的工藝流程3</p><p>　　2.4.2 42CrMo鋼的熱處理工藝設(shè)計(jì)4</p>

5、<p>　　2.5 42CrMo鋼的熱處理工藝?yán)碚摶A(chǔ)、原則7</p><p>　　2.5.1 42CrMo的正火工藝?yán)碚摶A(chǔ)、原則7</p><p>　　2.5.2 42CrMo調(diào)質(zhì)工藝?yán)碚摶A(chǔ)、原則8</p><p>　　2.5.3 42CrMo感應(yīng)加熱淬火工藝原理10</p><p>　　2.5.4 42CrMo回

6、火工藝?yán)碚摶A(chǔ)、原則12</p><p>　　2.6選擇設(shè)備、儀表和工夾具13</p><p>　　2.6.1設(shè)備13</p><p>　　2.6.2儀表16</p><p>　　2.6.3設(shè)計(jì)工夾具16</p><p>　　2.7 42CrMo齒軸熱處理質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目、內(nèi)容及要求17</p>

7、<p>　　2.8 42CrMo齒輪軸熱處理常見缺陷的預(yù)防和補(bǔ)救方法18</p><p>　　2.8.1加熱時(shí)常見的缺陷的預(yù)防及補(bǔ)救方法18</p><p>　　2.8.2調(diào)質(zhì)時(shí)常見的缺陷的預(yù)防及補(bǔ)救方法19</p><p>　　2.8.3感應(yīng)加熱淬火缺陷與預(yù)防、補(bǔ)救21</p><p>　　2.9熱處理工藝卡21<

8、/p><p>　　2.9.1 42CrMo正火工藝卡22</p><p>　　2.9.2 42CrMo調(diào)質(zhì)工藝卡23</p><p>　　2.9.3 42CrMo感應(yīng)淬火工藝卡24</p><p>　　2.9.4 42CrMo低溫回火工藝卡25</p><p><b>　　3.參考文獻(xiàn)26</b&

9、gt;</p><p>　　1 齒輪軸熱處理概述</p><p>　　軋機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要機(jī)械，而軋機(jī)的齒輪軸是軋機(jī)中重要的傳動(dòng)部分,主要承受交變載荷，沖擊載荷，剪切應(yīng)力和接觸應(yīng)力大。軸部易產(chǎn)生裂紋，齒部易磨損。因此對(duì)齒輪軸的心部要求有一定的強(qiáng)度和韌性，有較高的疲勞極限和抗多次沖擊能力。表面還應(yīng)具有一定的硬度和耐磨性。為了滿足這些性能要求，材料要有很好的力學(xué)性能，常采用42CrMo鋼經(jīng)

10、正火，調(diào)質(zhì)，感應(yīng)加熱淬火加低溫回火已達(dá)到所要求的性能。</p><p>　　42CrMo為中碳合金鋼，預(yù)備熱處理是正火，主要目的是為了獲得一定的硬度，便于鋼坯的切削加工，為調(diào)質(zhì)做好組織準(zhǔn)備。調(diào)質(zhì)的目的是為了提高軋機(jī)齒輪軸的綜合力學(xué)性能。中頻感應(yīng)加熱表面淬火是使零件表面得到高的硬度和耐磨性，而心部仍保持一定的強(qiáng)度及較高的塑性、韌性。</p><p>　　通過(guò)對(duì)42CrMo鋼熱處理工藝的分析，

11、明確在執(zhí)行熱處理工藝過(guò)程中所需要注意的問(wèn)題。能夠正確確定加熱溫度、時(shí)間，保溫時(shí)間，冷卻方式，其目的就是通過(guò)正確的熱處理工藝，達(dá)到所需要的性能，保證質(zhì)量。</p><p>　　根據(jù)齒輪軸的工作條件，失效形式及性能要求，大部分材料選擇為合金中碳鋼，在設(shè)計(jì)正火-調(diào)質(zhì)-中頻感應(yīng)加熱淬火加低溫回火熱處理工藝中，本設(shè)計(jì)借鑒了《熱處理工程師手冊(cè)》，《熱處理實(shí)用數(shù)據(jù)速查手冊(cè)》，《鋼的熱處理》，《機(jī)床零件用鋼》，《金屬工藝學(xué)》等。

12、根據(jù)工藝設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)設(shè)定了完整的熱處理工藝流程，使熱處理的42CrMo中碳合金結(jié)構(gòu)鋼表面除具有高硬度，高耐磨性外，高的疲勞強(qiáng)度，在高溫下的強(qiáng)度，還要使心部具有高的的強(qiáng)度和韌性，從而滿足齒輪軸的質(zhì)量要求。</p><p>　　2 42CrMo齒輪軸熱處理工藝設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 齒輪軸的服役條件、失效形式及性能要求</p><p>　　2.1.1 服役條

13、件、失效形式</p><p>　　齒輪軸在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)主要承受剪切應(yīng)力，交變彎曲應(yīng)力，傳遞動(dòng)載荷等工作，受到多次沖擊應(yīng)力。在工作過(guò)程中，由于不同的應(yīng)力作用，導(dǎo)致不同的失效形式，主要有疲勞磨損，裂紋，表面點(diǎn)蝕，彎曲疲勞折斷，沖擊折斷等。</p><p>　　2.1.2 性能要求</p><p>　　1.具有高的疲勞極限；</p><p>　　2.具有

14、高的抗彎強(qiáng)度；</p><p>　　3.具有較高的韌性；</p><p>　　4.具有高的耐磨性；</p><p>　　5.具有抗多次沖擊能力；</p><p>　　6.具有高溫下的高強(qiáng)度；</p><p>　　7.具有一定的精度。</p><p>　　2.2 齒輪軸材料的選擇</p>

15、;<p>　　齒輪軸材料的選用根據(jù)齒輪軸的工作條件，要求以及性能來(lái)確定。主要是工作時(shí)載荷的大小,轉(zhuǎn)速的高低及齒輪的精度要求來(lái)確定的。載荷大小主要是指齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩的大小,通常以齒面上單位壓應(yīng)力作為衡量標(biāo)志。一般分為:輕載荷、中載荷、重載荷和超重載荷。</p><p>　　根據(jù)要求42CrMo鋼的性能符合度非常好，其經(jīng)過(guò)正火，調(diào)質(zhì)，感應(yīng)加熱淬火加低溫回火后表面硬度可達(dá)HRC50的高硬度，表面耐磨性好，心

16、部硬度可達(dá)HRC35~45。42CrMo鋼屬于超高強(qiáng)鋼，具有高強(qiáng)度和高韌性，淬透性好，調(diào)質(zhì)后有較高的疲勞極限和抗多次沖擊的能力。淬火時(shí)變形小，高溫時(shí)具有高的蠕變強(qiáng)度和持久強(qiáng)度，且無(wú)明顯的回火脆性。</p><p>　　42CrMo鋼中含有的合金元素Cr，Mo。其中鉻能增加鋼的淬透性并有二次硬化作用。可提高高碳鋼的硬度和耐磨性而不使鋼變脆；含量超過(guò)12%時(shí)。使鋼有良好的高溫抗氧化性和耐氧化性介質(zhì)腐蝕的作用。還增加鋼

17、的熱強(qiáng)性，鉻為不銹耐酸鋼及耐熱鋼的主要合金元素。鉻在調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼中的主要作用是提高淬透性。使鋼經(jīng)淬火回火后具有較好的綜合力學(xué)性能，在滲碳鋼中還可以形成含鉻的碳化物，從而提高材料表面的耐磨性。而鉬在鋼中能提高淬透性和熱強(qiáng)性。防止回火脆性，增加剩磁和矯頑力以及在某些介質(zhì)中的抗蝕性，在調(diào)質(zhì)鋼中，鉬能使較大斷面的零件淬深、淬透，提高鋼的抗回火性或回火穩(wěn)定性，使零件可以在較高溫度下回火，從而更有效地消除（或降低）殘余應(yīng)力，提高塑性。所以在生產(chǎn)中常常

18、選用42CrMo作為軋機(jī)齒輪軸的材料。其綜合力學(xué)性能優(yōu)良符合質(zhì)量要求。</p><p>　　2.3 42CrMo鋼的C曲線</p><p>　　通過(guò)查找《熱處理手冊(cè)》獲得42CrMo鋼的C曲線如下圖所示，成分如表1。</p><p>　　圖1. 42CrMo鋼連續(xù)轉(zhuǎn)變C曲線 </p><p>　　表1 42CrMo鋼的化學(xué)成分</

19、p><p>　　2.4 42CrMo齒輪軸的熱處理工藝設(shè)計(jì)</p><p>　　2.4.1 42CrMo的工藝流程</p><p><b>　　（1）.加工路線</b></p><p>　　備料→鍛造→正火→粗、半精加工→制齒→調(diào)質(zhì)→中頻感應(yīng)加熱淬火、低溫回火→精機(jī)加工磨齒（6級(jí)以上精度齒軸）。</p><

20、;p>　?。?）.鍛造工藝設(shè)計(jì)</p><p>　　鍛造齒輪軸的毛坯經(jīng)過(guò)鍛造后獲得基本的形狀。鍛造是利用鍛壓機(jī)械對(duì)金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，已獲得具有一定機(jī)械性能、一定形狀和尺寸的鍛件的加工方法。齒輪軸的鍛造工藝與齒輪相差不大，用棒料鐓經(jīng)切削加工制成的齒軸，其纖維組織彎曲呈放射狀，所有齒部的正應(yīng)力都平行于纖維組織的方向，力學(xué)性能得到很大的提高。查閱《熱處理工藝規(guī)范數(shù)據(jù)手冊(cè)》可以找出42CrMo鋼的

21、鍛造工藝的加熱溫度、始鍛溫度冷卻方式，本設(shè)計(jì)具體的鍛造工藝參數(shù)如表2所示。</p><p>　　表2 42CrMo鋼的熱加鍛造工藝規(guī)范</p><p>　　經(jīng)鍛造后其最大直徑約為80mm，采用緩冷。</p><p>　　圖2 42CrMo齒輪軸示意圖</p><p>　　2.4.2 42CrMo鋼的熱處理工藝設(shè)計(jì)</p><

22、;p>　?。?）．預(yù)備熱處理工序--正火</p><p>　　一般均安排在毛坯生產(chǎn)之后，切削加工之前，或粗加工之后，半精加工之前。正火的目的是為了細(xì)化晶粒、改善組織，提高切削加工性能，為淬火和最終熱處理做好準(zhǔn)備。正火工藝曲線如圖3所示。</p><p>　　圖3 42CrMo鋼熱處理正火工藝曲線</p><p>　?。?）．42CrMo鋼的調(diào)質(zhì)處理</

23、p><p>　　淬火后高溫回火的方法為調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)可以使鋼的性能，材質(zhì)得到很大程度的調(diào)整，其強(qiáng)度、塑性和韌性都較好，具有良好的綜合機(jī)械性能。調(diào)質(zhì)處理后得到回火索氏體，Cr能增加鋼的淬透性，提高鋼的強(qiáng)度和回火穩(wěn)定性，具有優(yōu)良的機(jī)械性能。截面尺寸大或重要的調(diào)質(zhì)工件，應(yīng)采用42CrMo鋼工件淬火后油冷，42CrMo鋼的淬透性較好，在油中冷卻能淬硬，而且工件的變形、開裂傾向小。所以42CrMo鋼采用840℃淬油，再480度回火

24、處理。硬度可達(dá)HRC35-45。圖4為調(diào)質(zhì)工藝曲線。</p><p>　　圖4 42CrMo調(diào)質(zhì)工藝曲線圖</p><p>　　（3）．最終熱處理工序—感應(yīng)加熱表面淬火、低溫回火</p><p>　　零件經(jīng)調(diào)質(zhì)后具有良好的綜合力學(xué)性能，但不滿足其工藝要求，所以要進(jìn)行感應(yīng)表面淬火已達(dá)到所要求的力學(xué)性能，感應(yīng)加熱淬火后硬度較高，除磨削外不宜再進(jìn)行其他切削加工，因此工序

25、位置一般安排在半精加工后，磨削加工前。經(jīng)淬火后表面獲得高硬度、高的耐磨性，而心部仍維持良好的綜合力學(xué)性能。為降低表面淬火的淬火應(yīng)力，保持高硬度、耐磨性，淬火后應(yīng)低溫回火。圖5為調(diào)質(zhì)后感應(yīng)淬火加低溫回火熱處理工藝曲線。</p><p>　　2.5 42CrMo鋼的熱處理工藝?yán)碚摶A(chǔ)、原則</p><p>　　2.5.1 42CrMo的正火工藝?yán)碚摶A(chǔ)、原則</p><p&

26、gt;　?。?）．正火加熱溫度</p><p>　　通常對(duì)于亞共析鋼正火的加熱溫度通常為Ac3以上30～50℃,而對(duì)于中碳合金鋼的正火溫度正火溫度通常為Ac3以上50～100℃，保溫一定時(shí)間后取出噴霧冷卻這種冷卻方式稱為高溫正火。由鐵碳合金相圖如圖6可知42CrMo的加熱溫度范圍為850～900℃。加熱溫度過(guò)低先共析鐵素體未能全部溶解而達(dá)不到細(xì)化晶粒的作用，加熱溫度過(guò)高會(huì)造成晶粒粗化惡化鋼的力學(xué)性能，所以我們可以

27、選著870℃。</p><p>　　圖6 Fe-C合金相圖</p><p>　　（2）．正火加熱保溫時(shí)間</p><p>　　保溫時(shí)間,這個(gè)問(wèn)題比較復(fù)雜,一般由試驗(yàn)確定,但也有個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式:t = αKD</p><p>　　t—保溫時(shí)間(min)α—加熱系數(shù)(min/mm)K—工件加熱是的修正系數(shù)D—工件的有效厚度(mm) 工件

28、有效厚度的計(jì)算原則是:薄板工件的厚度即為其有效厚度;長(zhǎng)的圓棒料直徑為其有效厚度;正方體工件的邊長(zhǎng)為其有效厚度;長(zhǎng)方體工件的高和寬小者為其有效厚度;帶錐度的圓柱形工件的有效厚度是距小端2L/3(L為工件的長(zhǎng)度)處的直徑;帶有通孔的工件,其壁厚為有效厚度. 一般情況下，碳鋼可以按工件有效厚度每25毫米為一小時(shí)來(lái)計(jì)算，合金鋼可以按工件的有效厚度每20毫米一小時(shí)來(lái)計(jì)算保溫時(shí)間，加熱時(shí)間應(yīng)為2～3小時(shí)左右。</p><p>

29、;<b>　?。?）．正火的目的</b></p><p>　　正火的主要目的是消除鍛造缺陷，使其成分均勻,硬度和韌性好，并改善材料的切削性,也為調(diào)質(zhì)做好了組織準(zhǔn)備。</p><p>　　2.5.2 42CrMo調(diào)質(zhì)工藝?yán)碚摶A(chǔ)、原則</p><p>　　（1）．淬火溫度的選擇。</p><p>　　42CrMo鋼，含碳量

30、為0.42%，屬于亞共析鋼，由圖6可得含碳量為0.42%鋼的Ac3為800℃，由亞共析鋼淬火溫度要求T=Ac3+30~50（℃）可得，淬火溫度T=830~850（℃），我們可以設(shè)定在840℃。</p><p>　?。?）．淬火保溫時(shí)間的確定。</p><p>　　根據(jù)有效長(zhǎng)度Φ/2=80/2=40mm，可查知，保溫時(shí)間要大于56min，為保證獲得理想組織可選1h。</p>&

31、lt;p>　　（3）．確定淬火介質(zhì)。</p><p>　　根據(jù)零件使用要求，根據(jù)圖7可知要求淬火后心部硬度大于HRC23時(shí)，至水冷端距離小于33mm方可達(dá)到要求，在圖8中可查出之水冷端距離小于33mm的油中淬火約最大直徑為87mm，符合要求（42CrMo鋼的淬透性高，所以應(yīng)盡量選擇油淬，可增加奧氏體的穩(wěn)定性）。</p><p>　?。?）．確定回火溫度。</p><

32、;p>　　在圖10不同含碳量與回火溫度的曲線中（《鋼的熱處理》胡光立、謝希文 西北工業(yè)大學(xué)出版社。）查出含碳量為0.4~0.5%的曲線帶，再在縱坐標(biāo)上查出HRC=35~40，取中值36其曲線帶相交的點(diǎn)即為加熱溫度，大約為480℃。</p><p>　?。?）．確定回火保溫時(shí)間。</p><p>　　由于回火保溫時(shí)間為480℃，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式可知回火保溫時(shí)間大約為1~1.5h。</

33、p><p><b>　　回火后空冷即可。</b></p><p>　?。?）．調(diào)質(zhì)的目的。</p><p>　　調(diào)質(zhì)使工件具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，即高強(qiáng)度和高韌性的適當(dāng)配合，還可提高一定的耐磨性，以保證零件長(zhǎng)期順利工作。</p><p>　　圖7 42CrMo鋼的淬透性曲線</p><p>　　圖8

34、沿末端淬火試樣的長(zhǎng)度、圓棒直徑、圓棒內(nèi)不同位置與冷卻速度之間的關(guān)系</p><p>　?。╝）圓棒靜水中淬火 （b）圓棒靜油中淬火</p><p>　　2.5.3 42CrMo感應(yīng)加熱淬火工藝原理</p><p>　　感應(yīng)加熱淬火加熱速度快，淬火質(zhì)量好，較一般淬火硬度高，得到極細(xì)馬氏體，且淬硬層深度易于控制，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。其過(guò)程如下：</p>

35、<p>　　感應(yīng)加熱淬火的原理如圖9所示，電磁感應(yīng)產(chǎn)生同頻率的感應(yīng)電流即渦流。渦流在工件截面上的分布是不均勻的，心部幾乎等于零，而表面電流密度極大，稱為“集膚效應(yīng)”，頻率愈高，電流密度極大的表面層愈薄。依靠這種電流和工件本身的電阻，使工件表面迅速加熱到淬火溫度，而心部溫度仍接近室溫，然后立即噴水冷卻，使工件表面淬硬。 </p><p>　　圖9 感應(yīng)加熱淬火示意圖</p><p>

36、;　　（1）．感應(yīng)加熱淬火加頻率的選擇</p><p>　　感應(yīng)加熱可分為三類： </p><p><b>　　(1)高頻加熱 </b></p><p>　　常用頻率為（200～300）KHZ，淬硬層深度為（0.5～2.5）mm。 </p><p><b>　　(2)中頻加熱 </b></p&

37、gt;<p>　　常用頻率為（2500～8000）HZ，淬硬層深度為（2～10）mm。 </p><p><b>　　(3)工頻加熱 </b></p><p>　　電流頻率為50HZ，不需要頻設(shè)備，城市用交流電即可，硬層深度為（10～20）mm以上，城市用交流電即。</p><p>　　根據(jù)工件尺寸可知，一般硬化層深δ＝（10～2

38、0）％Φ較為合適，其中Φ為工件的有效直徑，Φ=80mm可得δ≈8，所以我們選擇中頻感應(yīng)加熱表面淬火。</p><p>　　（2）．淬火加熱溫度的確定</p><p>　　加熱溫度及加熱速度是感應(yīng)加熱的最基本的工藝參數(shù),它直接決定鋼的相變過(guò)程和淬火后的組織,是提高和穩(wěn)定表面淬火工藝質(zhì)量的重要保證，根據(jù)所要求的性能，可設(shè)定溫度T=900℃。</p><p>　?。?）．

39、淬火冷卻方式的選擇</p><p>　　根據(jù)所加工的工件尺寸性能，由42CrMo鋼的圖7和圖8，可知42CrMo鋼軋機(jī)齒輪軸用油淬火可滿足使用要求。但考慮經(jīng)濟(jì)等綜合因素，且42CrMo的淬透性高，易于淬透，在工業(yè)上常用選擇乳化液作淬火介質(zhì)。</p><p>　?。?）．感應(yīng)加熱淬火的目的</p><p>　　表面感應(yīng)加熱淬火是為了使鋼件達(dá)到所要求的表面高硬度，高耐磨

40、性，而心部保持較好的塑性和韌性，且呈現(xiàn)低的缺口敏感性，高的沖擊韌性和疲勞強(qiáng)度，已達(dá)到最優(yōu)的使用性能和工藝性能。</p><p>　　2.5.4 42CrMo回火工藝?yán)碚摶A(chǔ)、原則</p><p>　?。?）．回火溫度確定原則</p><p>　　42CrMo鋼軋機(jī)齒軸要有較高的力學(xué)性能,在調(diào)質(zhì)、感應(yīng)加熱淬火加低溫回火后,表面硬度需要達(dá)HRC50以上 ,心部硬度HRC

41、35～45。由不同鋼含碳量的硬度與回火溫度關(guān)系曲線圖10，可知其在150~180℃回火可滿足使用要求。</p><p>　　圖10 不同含碳量鋼硬度與回火溫度關(guān)系曲線</p><p>　?。?）．回火溫度時(shí)間確定原則</p><p>　　回火時(shí)間從工件入爐后爐溫升至回火溫度時(shí)間開始計(jì)算回火時(shí)間一般為1～3h，可參考經(jīng)驗(yàn)公式加以確定：tn=Kn+AnD</p&g

42、t;<p>　　式中tn-回火時(shí)間（min）；</p><p>　　Kn-回火時(shí)間基數(shù)；</p><p><b>　　An-回火系數(shù)；</b></p><p>　　D-工件有效厚度（mm），當(dāng)回火溫度低于300℃時(shí)，Kn為120min和An為1由此工件回火時(shí)間為2～3h。</p><p><b>

43、;　?。?）．回火的目的</b></p><p>　　42CrMo鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)、感應(yīng)加熱淬火和低溫回火后獲得顯微組織表面為細(xì)馬氏體、殘余奧氏體和碳化物，心部組織為回火索氏體?；鼗鸷蟛粌H消除了淬火時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，降低了脆性，防止變形和開裂，調(diào)整了強(qiáng)度，硬度，塑性和韌性，而且穩(wěn)定了顯微組織和工件尺寸，使其達(dá)到了使用性能和工藝要求。</p><p>　　2.6選擇設(shè)備、儀表和工夾具&l

44、t;/p><p><b>　　2.6.1設(shè)備</b></p><p><b>　?。?）．正火設(shè)備</b></p><p>　　本次熱處理根據(jù)工藝參數(shù)溫度可選用中溫箱式電阻爐。RX-45-9中溫箱式電阻爐： 額定電壓45KW,額定電壓380V，額定溫度950℃。主要由爐殼、爐襯、爐門、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、電熱元件及電氣控制裝置組成。爐殼

45、由鋼板及型鋼焊接而成，爐襯一般由輕質(zhì)高鋁磚、輕質(zhì)黏土磚、耐火纖維、保溫磚以及填料組成。電熱元件多為鐵鉻鋁、鎳鉻合金絲繞成的螺旋體，分別安裝在爐膛側(cè)壁擱磚和爐底上。大型箱式爐還在爐膛后壁和爐門上安裝電熱元件，使?fàn)t膛溫度保持均勻。高中溫爐底部電熱元件用耐熱鋼爐底板覆蓋，工件置于爐底板上進(jìn)行加熱。</p><p>　　圖11 箱式電阻爐和控溫儀表</p><p><b>　?。?）．調(diào)

46、質(zhì)設(shè)備。</b></p><p>　　為方便操作也可選擇RX-45-9中溫箱式電阻爐淬火?；鼗饡r(shí)選用井式回火爐如圖12。</p><p><b>　　圖12 井式回火爐</b></p><p>　?。?）．感應(yīng)加熱淬火設(shè)備</p><p>　　GC-1205感應(yīng)淬火電爐。其上限溫度為1205℃。它是由電源，機(jī)

47、床，冷卻系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。</p><p>　　圖13 中頻感應(yīng)淬火電爐</p><p><b>　　圖14 感應(yīng)圈</b></p><p><b>　?。?）．回火設(shè)備</b></p><p><b>　　同樣，井式回火爐。</b></p><p>

48、<b>　　（5）．淬火設(shè)備</b></p><p><b>　　淬火油槽。</b></p><p><b>　　2.6.2儀表</b></p><p><b>　?。?）．溫度檢測(cè)表</b></p><p>　　熱電偶：鎳鉻—鎳硅（鎳鋁），溫度范圍40-

49、1200℃。</p><p>　　（2）．溫度顯示與調(diào)節(jié)儀表</p><p>　　TA—091電子調(diào)節(jié)器，規(guī)格參數(shù)：位式+報(bào)警，該系列儀表所配用執(zhí)行器：接觸器、電磁閥、ZAP（ZAJ）直行程電機(jī)+ZM薄膜閥，可控硅電壓調(diào)整器、DF-1伺服放大器+直行程電機(jī)+ZM薄膜閥，電氣轉(zhuǎn)換器+ZM氣動(dòng)薄膜閥。</p><p>　?。?）．?dāng)?shù)字式溫度顯示儀表：</p>

50、<p>　　面板是數(shù)字溫度儀表：RY2312，測(cè)量范圍：0-1300℃。</p><p>　　2.6.3設(shè)計(jì)工夾具</p><p>　　根據(jù)工藝要求，使用性能及批量和所選用的加熱爐型號(hào)，在熱處理過(guò)程中需要使用到一些吊具和工夾具以保證零件的熱處理能夠順利進(jìn)行。</p><p><b>　?。?）．夾具</b></p>

51、<p>　　圓錐臺(tái)的大端有用于螺栓連接的法蘭盤，在圓錐臺(tái)錐面中間圓周上均布若干軸線垂直于錐面的通孔，通孔內(nèi)有一臺(tái)階孔。</p><p><b>　?。?）．壓板</b></p><p><b>　?。?）．定位銷</b></p><p>　　頭部是球體，中間是軸，尾部加工一個(gè)臺(tái)階，臺(tái)階的頂部是球面。</p&

52、gt;<p><b>　　（4）．彈簧</b></p><p>　　套在定位銷上并一起安裝在夾具體錐面上的通孔內(nèi)。</p><p>　　2.7 42CrMo齒軸熱處理質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目、內(nèi)容及要求</p><p><b>　?。?）．外觀形檢查</b></p><p>　　檢查工件表面有無(wú)腐

53、蝕或氧化皮。不得有裂紋及碰傷，表面不得有銹蝕。</p><p>　?。?）．工件變形檢查</p><p>　　根據(jù)圖樣技術(shù)要求檢查工件的撓曲變形、尺寸及幾何形狀的變化。</p><p>　?。?）．淬硬層深度檢查</p><p>　　感應(yīng)加熱淬火后應(yīng)檢查淬硬層深度，42CrMo淬硬層深度應(yīng)在8mm左右?？刹捎糜捕确y(cè)量。硬度壓痕應(yīng)當(dāng)打在垂直于

54、表面的一條或多條平行線上，而且寬度為1.5mm區(qū)域內(nèi)，最靠近表面的壓痕中心與表面的距離為0.15mm，從表面到各逐次壓痕中心的距離應(yīng)每次增加0.1mm。當(dāng)表面硬化層深度大時(shí)，各壓痕中心的距離可以大一些，但在接近極限硬度區(qū)域附近，仍應(yīng)保持壓痕中心之間的距離為0.1mm。用垂直表面橫截面上的硬度變化曲線來(lái)確定有效硬化層深度。由繪制的硬度變化曲線，確定從零件表面到硬度值等于極限硬度的距離，這個(gè)距離就是感應(yīng)淬火后的有效硬化層深度（有效硬化層深度

55、(DS)：是指從零件表面到維氏硬度等于極限硬度那一層之間的距離。極限硬度(HVHL)：是指零件表面所要求的最低硬度(HVMS)乘以系數(shù)，通常HV1試驗(yàn)力系數(shù)可以選用0.8，也可以選用0.9或者更高。）。</p><p><b>　?。?）．硬度檢查 </b></p><p>　　在淬火后檢查包括淬硬層表面及心部硬度，一般用洛氏硬度HRC標(biāo)尺測(cè)量。42CrMo 鋼在調(diào)質(zhì)

56、,感應(yīng)淬火，低溫回火后，表面硬度可達(dá)HRC50以上，心部硬度可達(dá)35~45。</p><p>　　（5）．金相組織檢查</p><p>　　按技術(shù)要求及標(biāo)準(zhǔn)行檢查淬硬層的顯微組織：殘留奧氏體數(shù)量，有無(wú)反常組織，心部組織是否粗大及鐵素體是否超出技術(shù)要求等，一般在顯微鏡下放大400倍觀察。</p><p>　　2.8 42CrMo齒輪軸熱處理常見缺陷的預(yù)防和補(bǔ)救方法&l

57、t;/p><p>　　2.8.1加熱時(shí)常見的缺陷的預(yù)防及補(bǔ)救方法</p><p>　?。?）．過(guò)熱現(xiàn)象及其預(yù)防、補(bǔ)救</p><p>　　1）形成原因及防止措施</p><p>　　鋼在加熱過(guò)程中，由于加熱溫度過(guò)高或保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，引起奧氏體晶粒粗大，即為過(guò)熱。防止措施主要是嚴(yán)格控制加熱溫度和保溫時(shí)間。</p><p>&l

58、t;b>　　2）返修方法</b></p><p>　　可通過(guò)重新退火，正火或多次高溫回火來(lái)補(bǔ)救。</p><p>　?。?）．過(guò)燒缺陷及其預(yù)防、補(bǔ)救</p><p>　　1）形成原因及防止措施</p><p>　　鋼加熱時(shí)，由于加熱溫度過(guò)高，造成晶界氧化或局部熔化的組織缺陷。防止過(guò)燒主要措施也是嚴(yán)格控制加熱溫度和加熱時(shí)間。&

59、lt;/p><p><b>　　2）返修方法</b></p><p>　　工件過(guò)燒無(wú)法挽救只能報(bào)廢。</p><p>　　（3）．組織粗大缺陷及其預(yù)防、補(bǔ)救</p><p>　　1）形成原因及防止措施</p><p>　　鋼加熱時(shí)，由于加熱溫度過(guò)高，形成魏氏體，或者加熱緩慢同樣奧氏體粗大。預(yù)防方法主要

60、是采用適當(dāng)溫度和冷卻速度。</p><p><b>　　2）返修方法</b></p><p>　　魏氏體可通過(guò)雙重正火消除。粗大的奧氏體可通過(guò)多次高溫回火消除。</p><p>　?。?）．脫碳和氧化缺陷及其預(yù)防、補(bǔ)救</p><p>　　1）形成原因及防止措施</p><p>　　鋼加熱時(shí)，表層

61、的碳與介質(zhì)（或氣氛）中的氧、氫、二氧化碳和水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，降低了表層碳濃度成為脫碳。加熱時(shí)，鋼表層的鐵及合金與元素與介質(zhì)（或氣氛）中的氧、二氧化碳、水蒸氣等發(fā)生反應(yīng)生成氧化物膜的現(xiàn)象為氧化。</p><p>　　防止措施：工件表面涂料，用不銹鋼箔包裝密封加熱、采用鹽浴加熱、采用保護(hù)氣氛加熱等。</p><p><b>　　2）返修方法</b></p>

62、<p><b>　　只能加工前預(yù)防。</b></p><p>　　2.8.2調(diào)質(zhì)時(shí)常見的缺陷的預(yù)防及補(bǔ)救方法</p><p>　?。?）．淬火變形與裂紋缺陷及預(yù)防，補(bǔ)救</p><p>　　1）形成原因及防止措施</p><p>　　在淬火加熱時(shí)零件由于熱應(yīng)力以及高溫時(shí)材料強(qiáng)度降低延性增加會(huì)導(dǎo)致變形。對(duì)合金鋼

63、而言，由于其導(dǎo)熱性較差，若加熱速度太快，不僅零件變形大，甚至有開裂的危險(xiǎn)。在冷卻過(guò)程中由于熱應(yīng)力與組織應(yīng)力的共同作用，零件常出現(xiàn)變形，有的甚至出現(xiàn)表面裂紋。熱應(yīng)力是加熱或冷卻過(guò)程中，零件由表面至心部各層的加熱或冷卻速度不一樣造成的。淬火冷卻過(guò)程中零件表面存在的組織應(yīng)力常為拉應(yīng)力，所以其危害最大，它是在冷卻過(guò)程中零件由表層至心部各層奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體先后不一樣造成的。零件淬火后出現(xiàn)變形、開裂，熱處理工藝不當(dāng)是重要因素。如加熱溫度過(guò)高造成奧

64、氏體晶粒粗大，合金鋼加熱速度快造成熱應(yīng)力加大，加熱時(shí)工件氧化、脫碳嚴(yán)重，以及冷卻介質(zhì)選擇不當(dāng)，工件入冷卻介質(zhì)的方式不對(duì)等諸因素都會(huì)導(dǎo)致工件變形甚至開裂。但是在正常的淬火工藝下要從材質(zhì)本身及前序冷熱加工中尋找原因，諸如鋼材內(nèi)在夾雜物含量、化學(xué)成份、異常組織等超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)要求，淬火之前工件表面存在裂紋、有深的加工刀痕，以及零件形狀分布不合理等因素都會(huì)導(dǎo)致淬火過(guò)程中零件變形甚至開裂。</p><p>　　防止淬火工藝過(guò)程零

65、件變形、開裂的措施：a）正確選材和合理設(shè)計(jì)。對(duì)于形狀復(fù)雜、截面變化大的零件，應(yīng)選用淬透性好的鋼材，以便采用較緩和的淬火冷卻方式。在零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)注意熱處理結(jié)構(gòu)工藝性。b）淬火前進(jìn)行相應(yīng)的退火或正火，以細(xì)化晶粒并使組織均勻化，減少淬火內(nèi)應(yīng)力。c）嚴(yán)格控制淬火加熱溫度，防止過(guò)熱缺陷，同時(shí)也可減少淬火時(shí)的熱應(yīng)力。d）采用適當(dāng)?shù)睦鋮s方法，如雙液淬火、馬氏體分級(jí)淬火或貝氏體等溫淬火等。淬火時(shí)盡可能使零件均勻冷卻，對(duì)厚薄不均勻的零件，應(yīng)先將厚大

66、部分淬入介質(zhì)中。薄件、細(xì)長(zhǎng)桿和復(fù)雜件，可采用夾具或?qū)Ｓ么慊饓捍部刂拼慊饡r(shí)的變形。e）淬火后應(yīng)立即回火，以消除應(yīng)力，降低工件的脆性。</p><p><b>　　2）返修方法</b></p><p><b>　　無(wú)法補(bǔ)救。</b></p><p>　　（2）．硬度不足或出現(xiàn)軟點(diǎn)缺陷及其預(yù)防、補(bǔ)救</p><

67、;p>　　1）形成原因及防止措施</p><p>　　經(jīng)淬火后零件硬度偏低和出現(xiàn)軟點(diǎn)的主要原因是：亞共析鋼加熱溫度低或保溫時(shí)間不充分，淬火組織中有殘留鐵素體；加熱過(guò)程中鋼件表面發(fā)生氧化、脫碳，淬火后局部生成非馬氏體組織；淬火時(shí)，冷卻速度不足或冷卻不均勻，未全部得到馬氏體組織；淬火介質(zhì)不清潔，工作表面不干凈，影響了工件的冷卻速度，致使未能全部淬硬。</p><p>　　防治措施：為防止

68、淬火后零件硬度偏低最重要的是防止加熱時(shí)零件表面脫碳。其中最有效的辦法是采用鹽浴或可控氣氛或真空加熱。若在一般空氣電阻爐中加熱，在確保零件燒透及組織轉(zhuǎn)變的前提下力求盡量縮短加熱時(shí)間。</p><p><b>　　2）返修方法</b></p><p><b>　　回爐重新加熱回火。</b></p><p>　　（3）．回火變形

69、缺陷及其預(yù)防、補(bǔ)救</p><p><b>　　形成原因及防止措施</b></p><p>　　由于回火前工件內(nèi)應(yīng)力不平衡，回火是應(yīng)力松弛或產(chǎn)生應(yīng)力重新分布所致。要避免回火變形，或采用多次校直多次加熱，或采用壓具回火等。</p><p>　?。?）．回火脆性缺陷及其預(yù)防、補(bǔ)救</p><p>　　1）形成原因及防止措施&

70、lt;/p><p>　　主要原因是由于所選回火溫度不當(dāng)，或回火冷卻速度不夠（第二類回火脆性）所致。防止回火脆性的出現(xiàn)應(yīng)正確選擇回火溫度和冷卻方式。</p><p><b>　　2) 返修方法</b></p><p>　　一旦出現(xiàn)回火脆性，對(duì)于第一類回火脆性，只能通過(guò)加熱淬火，令選回火溫度回火：對(duì)于第二類回火脆性，可采取重新加熱回火，然后加速回火冷卻

71、速度的方法消除。</p><p>　　2.8.3感應(yīng)加熱淬火缺陷與預(yù)防、補(bǔ)救</p><p>　?。?）．表層大量殘余奧氏體缺陷及其預(yù)防、補(bǔ)救</p><p>　　1）形成原因及防止措施</p><p>　　淬火溫度過(guò)高，奧氏體中碳及合金元素含量較高，降低直接淬火或重新加熱榨火的溫度。</p><p><b>

72、;　　2) 返修方法</b></p><p><b>　　冷處理；</b></p><p>　　高溫回火后，重新加熱淬火。</p><p>　?。?）．硬化層過(guò)淺或過(guò)深缺陷及其防止措施</p><p><b>　　1）形成原因</b></p><p>　　a）頻率

73、選擇不合適。率過(guò)高，加熱深度越淺，則硬化層過(guò)淺。反之則硬化層過(guò)深。</p><p>　　b）加熱單位功率選擇不合適。位功率過(guò)高，加熱速度過(guò)快，表面熱量向里傳遞時(shí)間短，也會(huì)引起加熱深度淺，造成硬化層過(guò)；反之硬化層過(guò)深。</p><p>　　c)感應(yīng)器與工件間隙不合適。感應(yīng)器與工件間隙過(guò)小，渦流集中于表面，加熱深度過(guò)淺，則硬化層過(guò)淺；反之則硬化層過(guò)深。</p><p>

74、　　d）加熱時(shí)間過(guò)短。熱量傳遞不足，加熱深度過(guò)淺，則硬化層過(guò)淺；反之則硬化層過(guò)深。</p><p><b>　　2) 防治措施</b></p><p>　　合理選擇頻率、單位功率；合理選擇加熱時(shí)間；改進(jìn)感應(yīng)器設(shè)計(jì)，調(diào)整間隙。</p><p>　　（3）．硬化層不均勻及其預(yù)防</p><p><b>　　1）形成

75、原因</b></p><p>　　同時(shí)加熱淬火時(shí)，工件位置偏心；感應(yīng)器噴水孔不均勻；淬火機(jī)床不同心。</p><p><b>　　2) 防止方法</b></p><p>　　調(diào)整定位裝置，防止工件偏心；改善感應(yīng)器噴水孔分布，使其分布均勻；調(diào)整淬火機(jī)床上、下頂針，使其對(duì)中。</p><p><b>　

76、　2.9熱處理工藝卡</b></p><p>　　2.9.1 42CrMo正火工藝卡</p><p>　　2.9.2 42CrMo調(diào)質(zhì)工藝卡</p><p>　　2.9.3 42CrMo感應(yīng)淬火工藝卡</p><p>　　2.9.4 42CrMo低溫回火工藝卡</p><p><b>　　3.參考

77、文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 葉衛(wèi)平，張覃鐵.熱處理實(shí)用數(shù)據(jù)速查手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010,11.</p><p>　　[2] 趙忠，丁仁亮，周爾康.金屬材料及熱處理.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.</p><p>　　[3] 許德珠.機(jī)械工程材料.北京:高等教育出版社,2001.</p><p>　　[4

78、] 周鳳云.工程材料及應(yīng)用.武漢:華中科技大學(xué)出版社,2002.</p><p>　　[5] 董世柱,唐殿福.熱處理工實(shí)際操作手冊(cè).遼寧:遼寧科技出版社,2006,8.</p><p>　　[6] 張玉庭.熱處理技師手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005. </p><p>　　[7] 樊東黎.熱處理技術(shù)數(shù)據(jù)手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006,4. </p&g