热处理过程控制 热处理过程中的质量控制，实际上是贯彻热处理相关标准的过程，包括热处理设备及仪表哦那个之、工艺材料及槽液控制、工艺过程控制等，只有严格执行标准，加强工艺纪律，才能将热处理缺陷消灭在质量的形成过程中，获得高质量的热处理零件。 1、相关热处理工艺及质量控制要求标准 GB/T16923－1997 钢的正火与退火处理；GB/T16924－1997 钢的淬火和回火处理；GB/T18177－1997 钢的气体渗氮；JB/T3999-1999 钢件的渗碳与碳氮共渗淬火回火；JB/T4155—1999 气体氮碳共渗；JB/T9201—1999 钢铁件的感应淬火回火处理 JB/T6048—1992 盐浴热处理；JB/T10175—2000 热处理质量控制要求 2、加热设备及仪表要求： 2.1、加热设备要求： 2.1.1加热炉需按有效加热区保温精度（炉温均与性）要求分为六类，其控温精度、仪表精度和 允许用修改量程的方法提高分辨力 温仪表。其中一个仪表应具有报警的功能。 2.1.3 每台加热炉必须定期检测有效加热区，检测方法按GB/T9452和JB/T6049的规定，其保温精度应符合表7要求。应在明显位置悬挂带有有效加热区示意图的检验合格证。加热炉只能 记录表热电偶的热距离应靠近。校验应在加热炉处于热稳定状态下进行，当超过上述允许温度
2.1.5保护气氛炉和化学热处理炉的炉内气氛应能控制和调节。进入加热炉的气氛不允许直接冲刷零件。 2.1.6 对气体渗碳（含碳氮共渗）炉，渗氮（含氮碳共渗（软氮化））炉，在有效加热区检验合格后还应进行渗层深度均匀性检验，试样放置位置参照有效加热区保温精度检测热电偶布点位置，检验方法按GB/T9450和GB/T11354的规定。气体渗碳炉、渗氮炉中有效硬化层深度偏差，见表11和表12： 2.1.7 炉内的加热介质不应使被加热工件表面产生超过技术文件规定深度的脱碳、增碳、增氮和腐蚀等现象。 2.1.8 感应热处理加热电源及淬火机床： 2.1.8.1 感应加热电源输出功率及频率必须满足热处理要求，输出功率控制在±5%，或输出电压在±2.5%范围内。感应热处理机床和限时装置应满足工艺要求。 2.1.8.3限时装置：感应加热电源或淬火机床应根据需要装有控制加热、延迟、冷却时间的限时 2.2 淬火槽要求： 2.2.1 淬火槽的设置应满足技术文件条件对工件淬火转移时间的规定。 2.2.2淬火槽的容积要适应连续淬火和工件在槽中移动的需求。 2.2.3淬火过程中，油温一般保持在10——80℃，水温一般保持在10——40℃。 2.2.4 淬火槽一般应有循环搅拌和冷却装置，可选用循环泵、机械搅拌或喷射对流装置。必要时，淬火槽可配备加热装置。 2.2.5 淬火槽应装有分辨力不大于5℃的测温。 2.3 仪表要求： 2.3.1 现场使用的控温和记录仪表等级应符合表7要求，检定周期按表9执行。 2.3.2 现场系统校验用的标准电位差计精度应不低于0.05级，分辨力不低于1Uv，检定周期为6个月。
内容提要 在热处理过程中，工件变形是一种不可避免的现象。变形量保持在一定的要求范围内不影响工件的使用，但变形过大、以至于超出公差要求范围则工件报废，不能使用，造成浪费。 本文通过对多年实际操作经验的总结，从理论上阐述了工件热处理产生变形的原因，并联系生产实际，介绍了在热处理各个环节中产生变形的因素并极具针对性的介绍了控制各种产生变形的因素，诸如：分级淬火、等温淬火、预冷淬火等热处理控制变形方法及其他确实有效的变形控制方法。并以实际生产中的产品为例，对比证明了相关控制并减小热处理变形的方法。以及实际生产过程中，在产生较大变形的情况下，针对不同的产品特性所采取的校型方法。
1、热处理变形产生的原理及危害 工件淬火中引起的变形（宏观或微观）是操作中一种常见庛病，碳素钢薄板类工件在淬火前采用综合工艺可以在不同程度控制变形，对于模具钢、高速钢、量具钢可以结合分级淬火、等温淬火、预冷淬火减小变形量。 热处理的各个环节，都存在导致产生变形的因素。物体的“热胀冷缩”是众所周知的一种现象，钢材同样也是如此，淬火时当高温工件放入淬火冷却剂时，遇冷工件必然会产生收缩。工件截面上各部分的冷却是有先后的，因此各部分发生收缩也就有了先后，工件表面先冷却、先发生收缩，工件中心后冷却，还没有发生收缩。这样表面的收缩就必然要受到中心部分的牵制。这种由于工件表里热胀冷缩的不一致（即有温差）而造成的内应力称热应力。钢在淬火冷却过程中还要发生奥氏体向马氏体组织的转变过程，由于奥氏体的比容较马氏体小得多，所以在奥氏体向马氏体转变的同时，也就伴随着发生体积的膨胀。由于工件截面上各部分的冷却速度不一致，因此发生组织的转变和体积的膨胀也就不一致。工件表面先冷到Ms点，先发生转变和膨胀，而此时中心部分却尚未（或正在）开始发生转变和膨胀，这样表面的体积必然要受到中心部分的约束。这种由于工件表里组织转变的不一致而造成的内应力称组织应力。对每一个淬火工件来讲，既有热应力，又有组织应力，问题在于这两种应力综合的结果如何。当这两种应力的综合结果超过了钢材的屈服强度（δs）时，则引起变形，当这两种内应力综合的结果超过了钢材的强度极限（δb）时，则将引起钢材发生开裂的危险。 2、变形的控制方法 2.1 热处理过程中控制变形的方法 2.1.1 加热控制法 2.1.1.1 对于形状复杂的重要零件及薄板件或工具，可在加热淬火前进行一次或两次预热，这样可以减少工件表里的温差所造成的热应力。 2.1.1.2 在保证硬度的前提下选正常淬火温度下限和采用冷却能力较为缓慢的淬火冷却剂。
齿轮材料的选择原则 齿轮是现代机械中应用最广泛的一种机械传动零件。齿轮传动通过轮齿互相啮合来传递空间任意两轴间的运动和动力，并可以改变运动的形式和速度。齿轮传动使用范围广，传动比恒定，效率较高，使用寿命长。在机械零件产品的设计与制造过程中，不仅要考虑材料的性能能够适应零件的工作条件，使零件经久耐用，而且要求材料有较好的加工工艺性能和经济性，以便提高零件的生产率，降低成本，减少消耗。如果齿轮材料选择不当，则会出现零件的过早损伤，甚至失效。因此如何合理地选择和使用金属材料是一项十分重要的工作。 满足材料的机械性能 材料的机械性能包括强度、硬度、塑性及韧性等，反映材料在使用过程中所表现出来的特性。齿轮在啮合时齿面接触处有接触应力，齿根部有最大弯曲应力，可能产生齿面或齿体强度失效。齿面各点都有相对滑动，会产生磨损。齿轮主要的失效形式有齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断等。因此要求齿轮材料有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，齿面要有足够的硬度和耐磨性，芯部要有一定的强度和韧性。 例如，在确定大、小齿轮硬度时应注意使小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高30-50HBS，这是因为小齿轮受载荷次数比大齿轮多，且小齿轮齿根较薄，强度低于大齿轮。为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些。 另一方面，根据材料的使用性能确定了材料牌号后。要明确材料的机械性能或材料硬度，然后我们可以通过不同的热处理工艺达到所要求的硬度范围，从而赋予材料不同的机械性能。如材料为40Cr合金钢的齿轮，当840-860℃油淬，540-620℃回火时，调质硬度可达28-32HRC，可改善组织、提高综合机械性能；当860-880℃油淬，240—280℃回火时，硬度可达46-51HRC，则钢的表面耐磨性能好，芯部韧性好，变形小；当500-560℃氮化处理，氮化层0.15-0.6mm时，硬度可达52-54HRC，则钢具有高的表面硬度、高的耐磨性、高的疲劳强度，较高的抗蚀性和抗胶合性能且变形极小；当通过电镀或表面合金化处里后，则可改善齿轮工作表面摩擦性能，提高抗腐蚀性能。 满足材料的工艺性能 材料的工艺性能是指材料本身能够适应各种加工工艺要求的能力。齿轮的制造要经过锻造、切削加工和热处理等几种加工，因此选材时要对材料的工艺性能加以注意。一般来说，碳钢的锻造、切削加工等工艺性能较好，其机械性能可以满足一般工作条件的要求。但强度不够高，淬透性较差。而合金钢淬透性好、强度高，但锻造、切削加工性能较差。我们可以通过改变工艺规程、热处理方法等途经来改善材料的工艺性能。 例如汽车变速箱中的齿轮选择20CrMnTi钢，该钢具有较高的机械性能，在渗碳淬火低温回火后，表面硬度为58-62HRC，芯部硬度为30-45HRC。20CrMnTi的工艺性能较好，锻造后以正火来改善其切削加工性。此外，20 CrMnTi还具有较好的淬透性，由于合金元素钛的影响，对过热不敏感，故在渗碳后可直接降温淬火。且渗碳速度较快，过渡层较均匀，渗碳淬火后变形小。适合于制造承受高速中载及冲击、摩擦的重要零件，因此根据齿轮的工作条
科技研究 2013年第10期Science and technology research□机械与设备 114 变速箱齿轮热处理的变形与控制 刘奇 （唐山通力齿轮有限公司河北唐山063000） 【摘要】在汽车结构中重要的组成部件其中就有变速箱，在变速箱中齿轮是比较重要的零部件。在变速箱中的齿轮一般都不需要进行热处理之后进行加工，因此在热处理之后的齿轮齿的尺寸就是最后成品的尺寸。这也就需要齿轮的热处理要有较高的技术。对于热处理变形技术一方面应认真仔细地对理论进行研究，对热处理变形的过程进行准确地模拟，分析影响热处理的各种因素，准确地提供理论依据来解决热处理变形中存在的问题。另一方面，各个工厂应该仔细的研究对齿轮变形影响的各种因素，对齿轮热处理的变形进行很好的控制。 【关键词】变速器；齿轮热处理；变形；控制 在变速箱齿轮加工的环节中齿轮的热处理是非常重要的，通过齿轮的热处理来展现齿轮的各种特性。然而齿轮热处理引起的变形是必然的，这种变形会使企业的加工成本大大的增加。然而在现代社会上市场的竞争中降低生产成本决定了现在企业的生存和发展。所以必须要对齿轮的热处理变形进行控制。在汽车结构中重要的组成部件其中就有变速箱，在变速箱中齿轮是比较重要的零部件。因此汽车变速箱齿轮需要具备强度比较高、耐磨性高、抗疲劳强度大还需要具备高的韧性等一系列的机械性能。为了使齿轮能够具备以上的特性，因此齿轮热处理在齿轮加工过程中是必不可少的环节。 一、齿轮在热处理后出现变形的原因 齿轮的主要成分是钢，它被进行热处理之后，在温度不断的升高而钢的韧性也在不断的降低，当齿轮上的一些部位的残余应力无法再受热的影响，就会使齿轮出现变形，由于残余应力只在于齿轮的局部，所以使齿轮出现不规则的变形。齿轮在进行热处理时由于加热速度过快，使齿轮的表面升温过快，而齿轮内部的温度上升比较慢，表面和内部的温度不同形成很大的对应力，这样就会使齿轮出现不规则的变形，从而使齿轮的形状比较特别。 二、影响变速箱齿轮热处理变形的因素 齿轮经热处理后的出现变形的影响因素主要有齿轮的设计形状、制作齿轮时选用的材料、在热处理之前预热处理的整个过程、加工时选用的方法和工具、热处理的工艺流程等。选择合适的材料、加工的过程较精密、预热处理的过程较完整、对齿轮的冷热加工配合较好是控制热处理变形的关键。因此，如何控制变速箱齿轮热处理的变形应该从以上几点进行研究。 1.齿轮的设计形状 在热处理变形中设计的齿轮的形状是重要的影响因素，如齿轮设计结构是否对称、结构是否均匀，都会影响齿轮在淬火时往往不均匀的应力，使齿轮出现不规则的变形。其他国家的汽车企业曾经对这方面进行研究过，在最小热处理变形的影响下，设计的形状、使用的材料对齿轮热处理变形的影响力分别为50%～60%、20%～30%、5%～15%。所以，在进行齿轮设计的时候应尽量使壁厚且均匀对称的零件。如果设计出的零件中有壁厚较薄的地方，在热处理过程中因为壁薄的地方冷却的速度较快，这个地方容易发生卷曲。这样就应该设计成两个单独的零件，这样薄壁零件能够很好地控制热处理变形，同时也使机加工的过程变得简单。 2.原材料的品质对热处理的影响 原材料的品质不但对齿轮的热处理的工艺有一定的影响，还到决定着齿轮的使用寿命。原材料的最基本的特性也是齿轮热处理变形的一个重要影响因素。淬透性是指原材料在一定条件下淬火时，从奥氏体转变为马氏体，获得马氏体层的深度。淬透性越高的原材料对热处理变形的影响就越大，而淬透性的高低取决于原材料中合金元素含量。原材料中的合金元素主要通过影响钢的各种特性间接地影响了齿轮的热处理变形。以便能够很好地控制热处理的变形，这就需要原材料的淬透性的范围比较稳定。因此现在很多企业都是根据自己生产的产品的要求来制定淬透性的具体范围，以便能够很好地控制热处理的变形。在原材料中晶粒度也是重要的技术指标。所有的金属材料都是由许多的晶粒组成的多晶体。因为每个晶粒都有不同的异性，许多具有不同异性的晶粒组合在一起，互相抵消了它们之间的作用力，这样就使金属材料出现异向同性的特征。因此要想原材料的异向同性的特征比较明显就需要组成材料的晶粒比较细小，晶粒的个数较多，这样热处理的变形也就比较均匀性。 3.预热处理整个过程对热处理变形的影响 预热处理的主要是为了使晶粒变得细小，消除原材料中的残余应力。预热处理的过程就是为了使晶粒变得细小而且数量增加，这样就能够很好的控制热处理变形。目前我们国家的预热处理的工艺都是正火工艺，因为正火工艺的生产周期比较短、工艺较为简单、耗费的成本也比较低等优点；然而因为正火采用空气冷却，所以容易受到零件的结构和外界的气候和温度等因素的影响，冷却速度也不是很稳定。而现在我们国内的正火工艺都不能满足预热处理的要求，零件堆在一起进行加热的现象比较普遍，往往零件的表面加热的温度达到了，而零件的内部加热的温度还没有达到，这样就使晶粒度的大小不均匀，对热处理变形有很大的影响。零件在冷却的时候也是堆放在一起进行，这样使零件的硬度不均匀。不利于对其进行切削。因为正火工艺有许多的不足之处，所以我们国家许多企业都开始采用等温退火工艺进行预热处理提高预热处理的效果，等温退火是以较快的速度冷却到a1以下某一温度，保温一定时间使奥氏体转变为珠光体组织，然后空冷一种工艺。对某些奥氏体比较稳定的合金钢，采用等温退火可大大缩短退火周期，使热处理变形比较稳定。 4.加工时选用的工具和设备对热处理变形的影响 零件在预热处理之后会有很好的塑性，在加工的过程给零件带来的主要就是残余应力，如切削的力量太大或刀具的磨损都会使零件产生残余应力，在热处理过程中这些应力会被释放出来，使零件变形。在加工过程中出现残余应力虽然不能够避免，但是可以通过选择合适的加工工具和设备来降低残余应力的出现。加工过程比较稳定也是能够很好地控制热处理变形。不同的热处理设备有各自不同的特点，好的热处理设备对加热温度和炉温的控制都是比较精密的、加热也比价均匀等特性，齿轮热处理的变形也就能得到很好的控制。 5.热处理工艺流程对热处理变形的影响 现在我们国家变速箱齿轮热处理的方法主要是渗碳淬火，渗碳淬火工艺的优点是发展的已经很成熟、应用也比较广泛、成本相对较低等，渗碳淬火工艺中对齿轮热处理变形的影响主要有装夹方式、渗碳处理的温度、升温的速度、淬火的温度、淬火介质的选择等，装夹方式要保证零件在热处理过程中受力比较均匀，热处理的变形才能够控制。装夹方式的选择是热处理工作者的重要工作。渗碳处理的温度决定了渗碳淬火工艺能否顺利进行，零件渗碳的速度取决于渗碳处理的温度，渗碳处理的温度越高，零件中的晶体膨胀的也就越大，渗碳的速度也就越快；但是渗碳温度越高零件也就越容易变形。同时渗碳温度越高，零件的晶粒变得也就越大，大的晶粒不但会使零件产生严重的变形，也会使零件的使用寿命受到很严重的影响，这就要求热处理工作者能够很好地协调生产并达到生产的要求。 总之，影响齿轮热处理的变形有以上几个因素，因为齿轮的变形主要是在热处理的过程中发生，因此在热处理环节的工作者就需要仔细的了解齿轮的整个加工工艺，掌握所有对热处理变形的影响因素，严格控制热处理工作，才能有效地控制齿轮的变形，提高齿轮的质量，增加企业在市场上竞争能力。 参考文献： [1]陈园华.叉车变速箱输入齿轮的热处理工艺[j].起重运输机械，2010（8）. [2]黄逸云.变速箱齿轮用钢及热处理[j].现代营销，2012（1）. [3]黄勇.大轮幅非对称齿轮热处理变形的控制[j].热处理技术与装备，2011（4）. [4]杨金花，李建设，王勇兵.拖拉机二轴齿轮热处理工艺的改进[j].机械工程材料，2007（11）.
热处理变形的原因 在实际生产中，热处理变形给后续工序，特别是机械加工增加了很多困难，影响了生产效率，因变形过大而导致报废，增加了成本。变形是热处理比较难以解决的问题，要完全不变形是不可能的，一般是把变形量控制在一定范围内。 一、热处理变形产生的原因 钢在热处理的加热、冷却过程中可能会产生变形，甚至开裂，其原因是由于淬火应力的存在。淬火应力分为热应力和组织应力两种。由于热应力和组织应力作用，使热处理后零件产生不同残留应力，可能引起变形。当应力大于材料的屈服强度时变形就会产生，因此，淬火变形还与钢的屈服强度有关，材料塑性变形抗力越大，其变形程度越小。 1.热应力 在加热和冷却时由于零件表里有温差存在造成热胀冷缩的不一致而产生热应力。零件由高温冷却时表面散热快，温度低于心部，因此表面比心部有更大的体积收缩倾向，但受心部阻碍而使表面受拉应力，而心部则受压应力。表里温差增大应力也增大。 2.组织应力 组织应力是因为奥氏体与其转变产物的比容不同，零件的表面和心部或零件各部分之间的组织转变时间不同而产生的。由于奥氏体比容最小，淬火冷却时必然发生体积增加。淬火时表面先开始马氏体转变，体积增大，心部仍为奥氏体体积不变。由于心部阻碍表面体积增大，表面产生压应力，心部产生拉应力。 二、减少和控制热处理变形的方法 1.合理选材和提高硬度要求 对于形状复杂，截面尺寸相差较大而又要求变形较小的零件，应选择淬透性较好的材料，以便使用较缓和的淬火冷却介质淬火。对于薄板状精密零件，应选用双向轧制板材，使零件纤维方向对称。对零件的硬度要求，在满足使用要求前提下，尽量选择下限硬度。 2.正确设计零件 零件外形应尽量简单、均匀、结构对称，以免因冷却不均匀，使变形开裂倾向增大。尽量避免截面尺寸突然变化，减少沟槽和薄边，不要有尖锐棱角。避免较深的不通孔。长形零件避免截面呈横梯形。 3.合理安排生产路线，协调冷热加工与热处理的关系
齿轮材料的选择及其热处理工艺 1、齿轮材料的选择原则 齿轮材料的种类很多，在选择时应考虑的因素也很多，下述几点可供选择材料时参考： 1）齿轮材料必须满足工作条件的要求。例如，用于飞行器上的齿轮，要满足质量小、传递功率大和可靠性高的要求，因此必须选择机械性能高的合金银；矿山机械中的齿轮传动，一般功率很大、工作速度较低、周围环境中粉尘含量极高，因此往往选择铸钢或铸铁等材料；家用及办公用机械的功率很小，但要求传动平稳、低噪声或无噪声、以及能在少润滑或无润滑状态下正常工作，因此常选用工程塑料作为齿轮材料。总之，工作条件的要求是选择齿轮材料时首先应考虑的因素。 2）应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法及热处理和制造工艺。大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯，可选用铸钢或铸铁作为齿轮材料。中等或中等以下尺寸要求较高的齿轮常选用锻造毛坯，可选择锻钢制作。尺寸较小而又要求不高时，可选用圆钢作毛坯。 齿轮表面硬化的方法有：渗碳、氨化和表面淬火。采用渗碳上艺时，应选用低碳钢或低碳含金钢作齿轮材料；氨化钢和调质钢能采用氮化工艺；采用表面淬火时，对材料没有特别的要求。 3）正火碳钢，不论毛坯的制作方法如何，只能用于制作在载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮，不能承受大的冲击载荷；调质碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮。 4）合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。 5）飞行器中的齿轮传动，要求齿轮尺寸尽可能小，应采用表面硬化处理的高强度合金钢。 6）金属制的软齿面齿轮，配对两轮齿面的硬度差应保持为30～50HBS或更多。当小齿轮与大齿轮的齿面具有较大的硬度差（如小齿轮齿面为淬火并磨制，大齿轮齿面为常化或调质）；且速度又较高时，较硬的小齿轮齿面对较软的大齿轮齿面会起较显著的冷作硬化效应，从而提高了大齿轮齿面的疲劳极限。因此，当配对的两齿轮齿面具有较大的硬度差时，大齿轮的接触疲劳许用应力可提高约 20％，但应注意硬度高的齿面，粗糙度值也要相应地减小。 2、齿轮材料的选择 齿轮齿条是现代机械中应用最广泛的一种机械传动零件。齿轮传动通过轮齿互相啮合来传递空间任意两轴间的运动和动力，并可以改变运动的形式和速度。齿轮传动使用范围广，传动比恒定，效率较高，使用寿命。在机械零件产品的设计与制造过程中，不仅要考虑材料的性能能够适应零件的工作条件，使零件经久耐用，而且要求材料有较好的加工工艺性能和经济性，以便提高零件的生产率，降低成本，减少消耗。如果齿轮材料选择不当，则会出现零件的过早损伤，甚至失效。因此如何合理地选择和使用金属材料是一项十分重要的工作。 满足材料的机械性能，材料的机械性能包括强度、硬度、塑性及韧性等，反映材料在使用过程中所表现出来的特性。齿轮在啮合时齿面接触处有接触应力，齿根部有最大弯曲应力，可能产生齿面或齿体强度失效。齿面各点都有相对滑动，会产生磨损。齿轮主要的失效形式有齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断等。因此要求齿轮材料有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，齿面要有足够的硬度和耐磨性，芯部要有一定的强度和韧性。 例如，在确定大、小齿轮硬度时应注意使小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高30-50HBS，是因为小齿轮受载荷次数比大齿轮多，且小齿轮齿根较薄，强度低于大齿轮。为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些。 另一方面，根据材料的使用性能确定了材料牌号后。要明确材料的机械性能或材料硬度，然后我们可以通过不同的热处理工艺达到所要求的硬度范围，从而赋予材料不同的机械性能。如材料为40Cr合金钢的齿轮，当840-860℃油淬，540-620℃回火时，调质硬度可达28-32HRC，可改善组织、提高综合机械性能；当860-880℃油淬，240—280℃回火时，硬度可达46-51HRC，则钢的表面耐磨性能好，芯部韧性好，变形小；当500-560℃氮化处理，氮化层0.15 -0.6mm时，硬度可达52-54HRC，则钢具有高的表面硬度、高的耐磨性、高的疲劳强度，较高的抗蚀性和抗胶合性能且变形极小；当通过电镀或表面合金化处里后，则可改善齿轮工作表面摩擦性能，提高抗腐蚀性能 3、齿轮常用材料 齿轮常用材料摘要：齿轮依靠结构尺寸材料强度承受载荷要求材料具有强度韧性耐磨性齿轮形状复杂齿轮精度要求要求材料工艺常用材料锻钢铸钢铸铁锻钢硬度分为大类HB称为软齿称为硬度HB工艺过程锻造毛坯正火粗车调质加工常用材料SiMnCr 液体动静压轴承常用轴壳配轴承轴承的密封类型精密轴承工序间防锈新工艺轴承寿命强化
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/ab17985210.html, 搅拌轴热处理变形的控制 作者：苟选祥 来源：《科技创新与应用》2013年第21期 摘要：反应罐中的搅拌轴具有自身特点，加工工艺也比较特殊，对此，文章根据搅拌轴 的热处理问题，并且运用在生产加工，现已经取得良好加工效果。 关键词：搅拌轴；热处理；变形控制；加工 在生产加工过程中使用的长轴是指工件长度和直径的比值在20-25范围之上的轴类零部件，我们称之为细长轴。并且在切削力，重力以及顶紧力三个方向力的作用下，横放置的细长轴会出现弯曲现象。所以做好细长轴的精加工问题，在精确度方面打好坚实的基础，对于控制工艺加工中细长轴的受热变形有很大的帮助。反应罐的搅拌轴就是同样的原理，本文根据实际经验，工艺生产着手，对搅拌轴的热处理其弯曲变形的对应措施进行简要的分析。 1 控制在搅拌轴变形的措施 1.1 搅拌轴的工序尺寸的控制，以及余量的合理应用 搅拌轴的材质一般是2CR13或者是3CR13，由于搅拌轴作为反应罐的主要配件，机械运转对于其要求比较高，因此锻钢作为普遍选择的材料，正确合理的选择毛坯料会在很大程度上减少工艺中的粗加工的工作量。生产中的工序加工的余量是指在某一表面上的工序操作对金属所进行切割的金属层的厚度。工序加工的余量是前道工序和后道工序的差额数，前道工序的尺寸如果偏大，就会引起后道工序的余量超出，切削力也就会增大，此时的工件就会产生弯曲；但是前道工序的尺寸过小，就会引起后道工序就会有生产缺陷和误差。对此，各个工序的日常监管工作显得尤为重要，对工序的尺寸监督要谨慎严格，避免细长轴的弯曲。 1.2 搅拌轴的传统工艺和热处理 搅拌轴的硬度应该控制在850之内，渗透度的深度应该大于0.50mm，其脆性级别指数应该在1-2级范围内，这是搅拌轴在热处理的氮化工艺要求，并且格外规定搅拌轴的全长的变形量应该控制在0.05mm范围内。 我国在搅拌轴的初期应用上，按照传统的加工制造方式和流程有着独自的工艺线路以及热处理的方法。工艺线路是：锻坯，退火，调质，粗车，稳定回火，精车等直至精磨后成为成品工艺产品。传统的热处理采用的二段氮化的工艺方法，氮化后按照标准进行工艺检验，有以下的检验结果： 第一，维式的表面硬度为HV150g-945，离表面的距离是0.05mm，硬度是HV150g-910，离表面相距0.60mm处的硬度为HV150g-348。
齿轮材料的选择原则 齿轮的材料及其选择原则 由轮齿的失效形式可知，设计齿轮传动时，应使齿面具有较高的抗磨损、抗点蚀、抗胶合及抗塑性变形的能力，而齿根要有较高的抗折断能力。因此，对齿轮材料性能的基本要求为齿面要硬、齿芯要韧。 (一)常用的齿轮材料 1(钢 钢材的韧性好，耐冲击，还可通过热处理或化学热处理改善其力学性能及提高齿面的硬度，故最适于用来制造齿轮。 (1)锻钢 除尺寸过大或者是结构形状复杂只宜铸造者外，一般都用锻钢制造齿轮，常用的是含碳量在0. 15%~0.6%的碳钢或合金钢。 制造齿轮的锻钢可分为: 1)经热处理后切齿的齿轮所用的锻钢。、 对于强度、速度及精度都要求不高的齿轮，应采用软齿面(硬度?350 HBS)以便于切齿，并使刀具不致迅速磨损变钝。因此，应将齿轮毛坯经过常化(正火)或调质处理后切齿。切制后即为成品。其精度一般为8级，精切时可达7级。这类齿轮制造简便、经济、生产率高。 2)需进行精加工的齿轮所用的锻钢。 高速、重载及精密机器(如精密机床、航空发动机)所用的主要齿轮传动，除要求材料性能优良，轮齿具有高强度及齿面具有高硬度(如58~ 65 HRC)外，还应进行磨齿等精加工。需精加工的齿轮目前多是先切齿，再做表面硬化处理，最后进行
精加工，精度可达5级或4级。这类齿轮精度高，价格较贵，所用热处理方法有表面淬火、渗碳、氮化、软氮化及氰化等。所用材料视具体要求及热处理方法而定。 合金钢材根据所含金属的成分及性能，可分别使材料的韧性、耐冲击、耐磨及抗胶合的性能等获得提高，也可通过热处理或化学热处理改善材料的力学性能及提高齿面的硬度。所以对于既是高速、重载，又要求尺寸小、质量小的航空用齿轮，就都用性能优良的合金钢(如20CrMnTi、20Cr2Ni4A等)来制造。 由于硬齿面齿轮具有力学性能高、结构尺寸小等优点，因而一些工业发达的国家在一般机械中也普遍采用了中、硬齿面的齿轮传动。 (2)铸钢 铸钢的耐磨性及强度均较好，但应经退火及常化处理，必要时也可进行调质。铸钢常用于尺寸较大的齿轮。 2(铸铁 灰铸铁性质较脆，抗冲击及耐磨性都较差，但抗胶合及抗点蚀的能力较好。灰铸铁齿轮常用于工作平稳，速度较低，功率不大的场合。 3(非金属材料 对高速、轻载及精度不高的齿轮传动，为了降低噪声，常用非金属材料(如夹布塑胶、尼龙等)做小齿轮，大齿轮仍用钢或铸铁制造。为使大齿轮具有足够的抗磨损及抗点蚀的能力，齿面的硬度应为250—350 HBS。 常用的齿轮材料及其力学性能列于表10 -1。
热加工 浙江双环传动机械股份有限公司技术中心 （玉环 317600） 史天振 吴思良 齿轮热处理变形及预防 变速箱齿轮在渗碳淬火过程中的变形问题一直是困扰和阻挠热处理生产的一大障碍，有效地控制热处理变形是降低成本和提高生产效率的有效手段。 为了控制变形，一般企业都会严格控制原材料淬透性带宽、等温正火质量、渗碳淬火冷却，以及校直等工序质量，来保证渗碳淬火后变形规律性。本文主要探讨渗碳淬火工序及校直工序对产品变形的影响。 1. 轴齿类零件变形预防及控制 轴齿类的变形主要表现在两个方面：一方面是齿跳；另一方面是齿形、齿向变化。轴类产品渗碳淬火后要进行校直才能进行齿形齿向的检测，在实际生产中齿跳检测比较麻烦、效率低，因此一般厂家均采用测量相邻近部位轴向跳动来间接反映齿跳的大小。 在实际生产中我们也发现，变形的原因各不相同，有些是真正变形，有些是因为测量基准变化或遭到破坏而造成测量误差，后者往往表现为校直后齿跳检查合格，但齿向检测不合格。因此，在实际生产中要依据不同的情况进行分析解决和预防。 案例一：某电动工具轴在多用炉渗碳淬火后变形不规律，造成后续校直工序难度很大。为了解决这个问题，我们更换了不同的装卡方式（见图1、图2），但实际效果不够理想。 图1 网格定位下支撑热后需要校直约40% 图2 卡环定位悬挂热后需要 校直约36%从装卡方式变换后的测量结果看，如果造成变形的主要原因不是装卡方式，那一定就是与淬火冷却有直接关系。为了验证这一设想，将图3所示的整炉产品从最外层到里层逐根进行跳动检测，发现最外层变形比例 最高，且具有方向性；到第三层以后变形明显降低。到现最大跳动量均在0.02m m以下，这说明变形不是由于加热产生。那问题的关键就是淬火冷却过程的影响，结合该产品的装料方式和工装情况，加上前面试验结果综合分析，最大可能就是淬火台下降开始淬火时，由于工件太小、装料密集，淬火油从下向上流动受阻，大量淬火油是从侧面向料盘中央流动，这实际上就相当于外侧面的轴是“横着入油”淬火，必然在轴的两侧面因相变不同时性而造成宏观变形。 确认变形的主要原因后，在装料后四周加上挡板，保证淬火时淬火油强制由底部向上部流动，问题得到解决。渗碳淬火后84%工件不需要校直，12%工件跳动在0.02～0.05m m，仅有4%工件跳动在0.05～0.10m m，校直后100%符合技术要求。同时也大大地降低了校直工作量，提高了生产效率。 案例二：某变速箱输入、输出轴，工艺试验时热前、热后变形规律很好，但成品发货抽检时，齿形、齿向检测结果很差，尤其是齿向交叉。 底是加热影响、冷却影响还是加热和冷却双重影响？我们又进一步取小批量滚齿后产品加热到渗碳温度后保温30m i n拉到前室缓冷至室温，出炉后100%检测跳动，发 图3 改进前装炉方式
金属材料热处理变形原因及防止变形的技术措施 摘要：在金属加工制造行业中，对热处理技术进行应用，能够从根本上实现对金属物理性质、化学性质的提升，满足了当前各项工业生产、制造事宜。在调查中发现，当前金属材料的热处理工作，主要山金属加热、保温和冷却等儿项工作流程所构成，但山于金属热处理工艺对于整体的工作环境、技术应用有着较高标准的要求，所以在实际操作的过程中，材料时常会发生变形的问题，这就需要相关工作人员在传统金属加工制造的基础上，实现热处理工艺技术的高效化应用，提升我国金属材料加工制造的整体质量与水平，进而推动社会的发展。 关键词：金属材料；热处理变形原因；防止变形 对于金属工件而言，基本的变形问题主要集中在尺寸变形以及形状变形两方面，但是，无论是哪种变形情况，都和热处理过程导致的工件内部应力息息相关。结合内应力的相关因素对问题因素进行分析，从而制定具有针对性的监督和管控措施，就能从根本上减少金属材料热处理变形和开裂导致的工件质量缺失性问题。 1金属材料性能分析 在当前的社会生产生活中，金属材料的应用范圉十分的广泛。曲于金属材料具有韧性强、塑性好以及高强度的特点，因此其在诸多行业中均有所应用。当前常用的金属材料主要包括两种：即多孔金属材料以及纳米金属材料。纳米金属材料：一般情况下，只有物质的尺寸达到了纳米的级别，那么该物质的物理性质和化学性质均会发生改变。在分析与研究金属材料性能的过程中，主要分析金属材料的如下两种性能：其一，硬度。一般情况下，金属材料的硬度主要指的是金属材料的抗击能力。其二，耐久性。耐久性能和腐蚀性是金属材料需要着重考虑的一对因素。在应用金属材料的过程中不可避免的会受到各种物质的腐蚀，山此就会导致金属材料出现缝隙等问题。 2金属材料热处理变形的影响因素 在对金属材料热处理变形的影响因素进行探究时，工作人员需要对金属材料热处理过程中各项工艺技术特点，进行全面化的掌握，并在此基础上，釆取一些具有针对性的改善措施，进而才能实现对金属材料变形的有效控制，也为金属材料热处理过程中变形控制工作的开展，起到了一定的促进作用。在对金属材料进行热处理的过程中，山于材料自身的密度构成、结构特点，以及在外界因素的影响下，材料本身可能会出现不等时性、冷热分布不均匀的问题。在金属材料受热的过程中，温度会发生较为明显的变化，这就会使金属材料内部结构的受力情况发生改变，金属材料变形的儿率增大，而这种山于内部应力分布所导致的变形，被称之为是内应力塑性变形。这种变形的特征性较为明显，会表现岀一定的方向性，且发生的频率较高，每一次对金属材料进行热加工，都会对其内部应力结构造成改变，进行热处理的频率越高，内部应力的变化情况越明显。在一般情况下, 金属材料的内应力一般被分成热应力和组织应力变形着两类，在相应的温度条件下，对金属材料展开加热、冷却操作后，可以获得纯热应力变形，组织应力变形和金属材料自身的性能、形状，以及加热冷却方式有着紧密的关联。从实际的操作流程中可以了解到，要想对金属材料的使用性能进行高效化的提升，整个热处理工序将会包含较多的工艺内容，并且在操作过程中，需要根据金属材料的种类、操作规范展开适当的调整，收集各项参数内容。但是在实际执行过程中，山于我国在温度控制、监测精度方面具备局限性，所以温度监测精度难以得到有效的把控，一旦在热处理过程中对温度的控制未能合理实现，那么就会导致比容变形的问题发生，增加金属材料变形儿率。 3金属材料热处理变形控制时需要遵循的原则
齿轮热处理工艺【详细介绍】 内容来源网络，由深圳机械展收集整理！ 一、工作条件以及材料与热处理要求 1.条件: 低速、轻载又不受冲击 要求: HT200 HT250 HT300 去应力退火 2.条件: 低速(＜1m/s)、轻载,如车床溜板齿轮等 要求: 45 调质,HB200-250 3.条件: 低速、中载,如标准系列减速器齿轮 要求: 45 40Cr 40MnB (5042MnVB) 调质,HB220-250 4.条件: 低速、重载、无冲击,如机床主轴箱齿轮 要求: 40Cr(42MnVB) 淬火中温回火HRC40-45 5.条件: 中速、中载,无猛烈冲击,如机床主轴箱齿轮 要求: 40Cr、40MnB、42MnVB 调质或正火,感应加热表面淬火,低温回火,时效,HRC50-55 6.条件: 中速、中载或低速、重载,如车床变速箱中的次要齿轮 要求: 45 高频淬火,350-370℃回火,HRC40-45(无高频设备时,可采用快速加热齿面淬火) 7.条件: 中速、重载 要求: 40Cr、40MnB(40MnVB、42CrMo、40CrMnMo、40CrMnMoVBA)淬火,中温回火,HRC45-50.
8.条件: 高速、轻载或高速、中载,有冲击的小齿轮 要求: 15、20、20Cr、20MnVB渗碳,淬火,低温回火,HRC56-62.38CrAl 38CrMoAl 渗氮,渗氮深度0.5mm,HV900 9.条件: 高速、中载,无猛烈冲击,如机床主轴轮. 要求: 40Cr、40MnB、(40MnVB)高频淬火,HRC50-55. 10.条件: 高速、中载、有冲击、外形复杂和重要齿轮,如汽车变速箱齿轮 (20CrMnTi淬透性较高,过热敏感性小,渗碳速度快,过渡层均匀,渗碳后直接淬火变形较小,正火后切削加工性良好,低温冲击韧性也较好) 要求: 20Cr、20Mn2B、20MnVB渗碳,淬火,低温回火或渗碳后高频淬 火,HRC56-62.18CrMnTi、20CrMnTi(锻造→正火→加工齿轮→局部镀同→渗碳、 预冷淬火、低温回火→磨齿→喷丸)渗碳层深度1.2-1.6mm,齿轮硬度HRC58-60,心部硬度HRC25-35.表面:回火马氏体+残余奥氏体+碳化物.中心:索氏体+细珠光体 11.条件: 高速、重载、有冲击、模数＜5 要求: 20Cr、20Mn2B 渗碳、淬火、低温回火,HRG56-62. 12.条件: 高速、重载、或中载、模数＞6,要求高强度、高耐磨性,如立车重要螺旋锥齿轮 要求: 18CrMnTi、20SiMnVB 渗碳、淬火、低温回火,HRC56-62 13.条件: 高速、重载、有冲击、外形复杂的重要齿轮,如高速柴油机、重型载重汽车,航空发动机等设备上的齿轮. 要求: 12Cr2Ni4A、20Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA、20CrMnMoVBA(锻造→退火
热处理变形产生的原因及控制方法 学院：化学化工学院班级：09材料化学姓名：张怡群学号：090908050 摘要：热处理变形是热处理过程中的主要缺陷之一，对于一些精密零件和工具、模具，常常会因为热处理变形超差而报废。为此，本文对热处理变形产生的原因进行了阐述，并总结了减少和控制热处理变形的几种方法。 关键词：热处理变形、产生原因、控制方法 前言：金属热处理是将金属工件在适当的温度下通过加热、保温和冷却等过程，使金属工件内部组织结构发生改变，从而改善材料力学、物理、化学性能的工艺。热处理是改善金属工件性能的一种重要手段。在工件制造中选取合适的材料后，为了达到工艺要求而经常采用热处理工艺，但是热处理除了具有积极作用外，在处理过程中也不可避免地会产生形变。在实际生产中，热处理产生的变形，对后续工序的影响是至关重要的，有些贵重材料和一些机器中的重要零部件，因变形过大而导致报废。钢件在热处理过程中由于钢中组织转变时比容变化所造成的体积膨胀，以及热处理所引起的塑性变形，使钢件体积及形状发生不同程度改变。变形是热处理较难解决的问题，要完全不变形是不可能的，一般是把变形量控制在一定范围内。 正文：1热处理变形的原因在生产实际中，热处理变形的表现形式多种多样，有体积和尺寸的增大和收缩变形，也有弯曲、歪扭、翘曲等变形，就其产生的根源来说, 可分为内应力造成的应力塑性变形和比容变化引起的体积变形两大类。 (1) 内应力塑性变形 热处理过程中加热冷却的不均匀和相变的不等时性, 都会产生内应力, 在一定塑性条件的配合下, 就会产生内应力塑性变形。在加热和冷却过程中, 零件的内外层加热和冷却速度不同造成各处温度不一致,致使热胀冷缩的程度不同, 这样产生的应力变形叫热应力塑性变形。在加热和冷却过程中, 零件的内部组织转变而发生的时间不同, 这样产生的应力变形叫组织应力变形塑性变形。 (2) 比容变形在热处理过程中, 各种相结构的组织比容不同,在相变时发生的体积和尺寸变化为比容变形。比容变形一般只与奥氏体中碳和金元素的含量、游离相碳化物、铁素体的多少、淬火前后组织比容变化差和残余奥氏体的多少和钢的
常用变形铝合金退火热处理工艺规 1 主题容与适用围 本规规定了公司变形铝合金零件退火热处理的设备、种类、准备工作、工艺控制、技术要求、质量检验、技术安全。 2 引用文件 GJB1694变形铝合金热处理规 YST 591-2006变形铝及铝合金热处理规 《热处理手册》91版 3 概念、种类 3.1 概念：将变形铝合金材料放在一定的介质加热、保温、冷却，通过改变材料表面或部晶相组织结构，来改变其性能的一种金属热加工工艺。 3.2 种类 车间铝合金零件热处理种类：去应力退火、不完全退火、完全退火、时效处理。 4 准备工作 4.1 检查设备、仪表是否正常，接地是否良好，并应事先将炉膛清理干净； 4.2 抽检零件的加工余量，其数值应大于允许的变形量； 4.3工艺文件及工装夹具齐全，选择好合适的工夹具，并考虑好装炉、出炉的方法； 4.4 核对材料与图样是否相符，了解零件的技术要求和工艺规定； 4.5在零件的尖角、锐边、孔眼等易开裂的部位，应采用防护措施，如包扎铁皮、石棉绳、堵塞螺钉等； 5 一般要求 5.1 人员： 热处理操作工及相关检验人员必须经过专业知识考核和操作培训，成绩合格后持证上岗5.2 设备 5.2.1 设备应按标准规要求进行检查和鉴定，并挂有合格标记，各类加热炉的指示记录的仪表刻度应能正确的反映出温度波动围； 5.2.2 热电温度测定仪表的读数总偏差不应超过如下指标： 当给定温度t≤400℃时，温度总偏差为±5℃； 当给定温度t＞400℃时，温度总偏差为±(t/10)℃。 5.2.3 加热炉的热电偶和仪表选配、温度测量、检测周期及炉温均匀性均应符合QJ 1428的Ⅲ类及Ⅲ类以上炉的规定。 5.3 装炉 5.3.1 装炉量一般以装炉零件体积计算，每炉零件装炉的有效体积不超过炉体积一半为准。 5.3.2 零件装炉时，必须轻拿轻放，防止零件划伤及变形。 5.3.3堆放要求： a.厚板零件允许结合零件结构特点，允许装箱入炉进行热处理，叠放时允许点及较少的线接触，避免面接触，叠放间隙不小于10mm. b.厚度t≤3mm的板料以夹板装夹，叠放厚度≤25mm，零件及夹板面无污垢、凸点，零件间、零件与夹板间应垫一层雪花纸，以防止零件夹伤。 5.3.4 装炉后需检查零件与电热原件，确定无接触时，方可送电升温，在操作过程中，不得随意打开炉门； 5.3.5 加热速度：变形铝合金退火的加热速度约13℃～15℃/秒，例如加热到410℃设定时间为0.5小时。
常用齿轮材料及热处理： 为了保证齿轮工作的可靠性，提高其使用寿命，齿轮的材料及其热处理应根据工作条件和材料的特点来选取。 对齿轮材料的基本要求是：应使齿面具有足够的硬度和耐磨性，齿心具有足够的韧性，以防止齿面的各种失效，同时应具有良好的冷、热加工的工艺性，以达到齿轮的各种技术要求。 常用的齿轮材料为各种牌号的优质碳素结构钢、合金结构钢、铸钢、铸铁和非金属材料等。一般多采用锻件或轧制钢材。当齿轮结构尺寸较大，轮坯不易锻造时，可采用铸钢。开式低速传动时，可采用灰铸铁或球墨铸铁。低速重载的齿轮易产生齿面塑性变形，轮齿也易折断，宜选用综合性能较好的钢材。高速齿轮易产生齿面点蚀，宜选用齿面硬度高的材料。受冲击载荷的齿轮，宜选用韧性好的材料。对高速、轻载而又要求低噪声的齿轮传动，也可采用非金属材料、如夹布胶木、尼龙等。 钢制齿轮的热处理方法主要有以下几种： 1．表面淬火常用于中碳钢和中碳合金钢，如45、40Cr钢等。表面淬火后，齿面硬度一般为40～55HRC。特点是抗疲劳点蚀、抗胶合能力高，耐磨性好。由于齿心部末淬硬，齿轮仍有足够的韧性，能承受不大的冲击载荷。 2．渗碳淬火常用于低碳钢和低碳合金钢，如20、20Cr钢等。渗碳淬火后齿面硬度可达56～62HRC，而齿心部仍保持较高的韧性，轮齿的执弯强度和齿面接触强度高，耐磨性较好，常用于受冲击载荷的重要齿轮传动。齿轮经渗碳淬火后，轮齿变形较大，应进行磨齿。 3．渗氮渗氮是一种表面化学热处理。渗氮后不需要进行其他热处理，齿面硬度可达700～900HV。由于渗氮处理后的齿轮硬度高，工艺温度低，变形小，故适用于内齿轮和难以磨削的齿轮，常用于含铬、铜、铅等合金元素的渗氮钢，如38CrMoAlA。 4．调质调质一般用于中碳钢和中碳合金钢，如45、40Cr、35SiMn钢等。调质处理后齿面硬度一般为220～280HBS。因硬度不高，轮齿精加工可在热处理后进行。 5．正火正火能消除内应力，细化晶粒，改善力学性能和切削性能。机械强度要求不高的齿轮可采用中碳钢正火处理，大直径的齿轮可采用铸钢正火处理。 一般要求的齿轮传动可采用软齿面齿轮。为了减小胶合的可能性，并使配对的大小齿轮寿命相当，通常使小齿轮齿面硬度比大齿轮齿面硬度高出30-50HBS。对于高速、重载或重要的齿轮传动，可采用硬齿面齿轮组合，齿面硬度可大致相同。 来源：https://www.doczj.com/doc/ab17985210.html,