变速箱齿轮热处理的变形与控制

2017热处理工艺复习题填空题1. 钢的热处理工艺由、、三个阶段所组成。

2. 热处理工艺基本参数：。

3. 钢完全退火的正常温度范围是，它只适应于钢。

4. 球化退火的主要目的是，它主要适用于钢。

5. 钢的正常淬火温度范围，对亚共析钢是，对过共析钢6. 当钢中发生奥氏体向马氏体的转变时，原奥氏体中碳含量越高，则M S点越，转变后的残余奥氏体量就越。

7. 改变钢整体组织的热处理工艺有、、、四种。

8. 淬火钢进行回火的目的是，回火温度越高，钢的强度与硬度越。

9. 化学热处理的基本过程包括、、等三个阶段。

10. 欲消除过共析钢中大量的网状渗碳体应采用，欲消除铸件中枝晶偏析应采用。

11. 低碳钢为了便于切削，常预先进行处理；高碳钢为了便于切削，常预先进行处理；12. 感应加热表面淬火，按电流频率的不同，可分为、、和三种。

而且感应加热电流频率越高，淬硬层越。

13. 钢的淬透性主要取决于————————————，马氏体的硬度主要取决于————————————，钢的表层淬火，只能改变表层的————————————，而化学热处理既能改变表层的————————————，又能改变表层的————————————。

14. 钢在一定条件下淬火后，获得一定深度的淬透层的能力，称为钢的淬透性。

淬透层通常以的深度来表示。

15. 中温回火主要用于处理__ ___ 零件，回火后得到组织。

16.45 钢正火后渗碳体呈呈状。

状，调质处理后渗碳体17. 形变热处理是将塑性变形的强化与热处理时的强化结合，使成型工艺与获得最终性能统一起来的一种综合工艺。

二、单选题1. 电阻炉空载功率小，说明炉子热损失：A）小；B）大；C）厉害；D）可忽略不计。

2. 检测氮碳共渗零件的硬度时应选用：A）洛式硬度计；B）维氏硬度计；C）布氏硬度计；D）肖氏硬度计。

3. 可控气氛炉渗碳时排出的废气：A）必须燃烧后排放；B）不燃烧直接排放；C）通入水中排放； D ）通入碱水中排放。

编号：本科毕业论文论文题目：汽车齿轮常用材料热处理方法及性能分析系（院）：电子科学与工程系******学号：**********专业：汽车服务工程年级：0701指导教师：***职称：副教授完成日期：2011-5摘要本文通过分析采用传统热处理工艺的汽车齿轮容易出现的失效形式，对选取齿轮材料提出合理要求。

通过对常用齿轮材料的讨论，性能较好的20CrMo、20CrNi2Mo 和17CrNiMo6三种渗碳钢成为首选。

针对传统的热处理工艺中部分不符合技术发展要求的过程进行改进，其中对预备热处理中正火与等温退火的比较，证明等温退火工艺是合理的预备热处理方案。

同时在参考日本等国的高温渗碳技术、渗碳新技术及催渗技术的基础上，重点讨论了真空渗碳的优缺点及应用实例。

最后，给出了作者认为比较好的热处理工艺路线。

关键词：渗碳齿轮；热处理工艺；性能分析格式请严格按照新上传的模板修订，表格格式要求做成三线表（表4.3和4.4已经调好，其他能做成三线表的请做成三线表，个别表格做不成的按原格式），其余修改见文中标记。

改完后全文多通读几遍，不要再留下一些低级错误。

AbstractThis paper through analyzing the car with traditional heat treatment technology of the failure forms of gear is easy to appear in the selection of gear materials, put forward reasonable requirement. Through the discussion to commonly used gear material, performance is good 20CrMo, 20CrNi2Mo and 17CrNiMo6 three carburizing steels become preferred. In traditional heat treatment process part does not meet the technical requirements for the development process, including heat to prepare improvement of zhongzheng fire and the isothermal annealing, it is demonstrated that the isothermal annealing process is reasonable prepare heat treatment plan. In reference to Japan and other countries of the high temperature carburizing technology, carburizing new technologies and urge permeability technology foundation, mainly discussed the advantages and disadvantages of the vacuum carburizing.Keywords:carburized gear；Heat treatment process；Performance analysis目录1汽车齿轮及其失效形式 ------------------------------------------------------------------------------------------- 11.1齿轮作用简述 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 11.2齿轮的主要失效形式的讨论 --------------------------------------------------------------------------- 11.3齿轮应满足的性能要求 ---------------------------------------------------------------------------------- 21.4齿轮材料选取 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 21.4.1齿轮类零件的选材 -------------------------------------------------------------------------------- 21.4.2汽车齿轮选材应满足的条件及需要考虑的因素 -------------------------------------- 3 2齿轮渗碳钢简介------------------------------------------------------------------------------------------------------ 42.1渗碳钢的分类 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 42.2合金渗碳钢淬透性的讨论------------------------------------------------------------------------------- 42.3合金渗碳钢应具有的性能及常用热处理工艺 -------------------------------------------------- 5 3国内汽车齿轮用钢现状 ------------------------------------------------------------------------------------------- 73.1通用齿轮用钢 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 73.2商用车齿轮用钢--------------------------------------------------------------------------------------------- 73.3对轮齿材料的讨论 ----------------------------------------------------------------------------------------- 83.3.1传统汽车用钢 --------------------------------------------------------------------------------------- 83.3.2优质齿轮用钢 --------------------------------------------------------------------------------------- 9 4汽车齿轮材料的热处理工艺分析--------------------------------------------------------------------------- 104.1传统的汽车齿轮热处理工艺 ------------------------------------------------------------------------- 104.2对预处理工艺的改进讨论----------------------------------------------------------------------------- 104.2.1预备热处理综述----------------------------------------------------------------------------------- 104.2.2对通用齿轮的改进讨论 ----------------------------------------------------------------------- 114.2.3重载齿轮改进讨论 ------------------------------------------------------------------------------ 124.3渗碳淬火工艺的改进------------------------------------------------------------------------------------- 154.3.1日本等国公司对传统渗碳工艺的改进--------------------------------------------------- 154.3.2部分新的渗碳技术简述 ------------------------------------------------------------------------ 164.3.3 BH催渗技术简介 --------------------------------------------------------------------------------- 174.3.4对真空渗碳工艺的讨论 ----------------------------------------------------------------------- 184.3.5真空高压气淬技术的发展-------------------------------------------------------------------- 21 5总结---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 221汽车齿轮及其失效形式1.1汽车齿轮作用简述汽车中的各种齿轮，主要用于传递动力和运动，并通过它们来改变发动机、曲轴和主轴齿轮的速比[1]。

变速箱齿轮的热处理常见缺陷及其防止措施变速箱齿轮是汽车传动系统中的重要组成部分，其质量和性能直接影响到汽车的驾驶稳定性和可靠性。

热处理是提高变速箱齿轮性能的关键步骤之一，然而在热处理过程中常会出现一些缺陷，影响齿轮的质量。

本文将介绍变速箱齿轮热处理常见缺陷以及相应的防止措施。

一、热处理常见缺陷1. 软化现象：在热处理过程中，如果温度过高或保温时间过长，会导致齿轮表面过度软化，从而使齿轮硬度降低。

软化现象会导致齿轮的强度和耐磨性下降，影响其使用寿命。

2. 淬火裂纹：淬火过程中，如果齿轮表面温度不均匀或冷却速度过快，会产生裂纹。

这些裂纹会降低齿轮的强度和韧性，甚至引发断裂。

3. 淬火变形：淬火过程中，由于齿轮的不均匀加热或冷却不均匀，容易导致齿轮发生变形。

变形会影响齿轮的精度和配合性能，导致传动噪声和振动增加。

4. 残余应力：热处理后，齿轮内部会产生残余应力。

过大的残余应力会引起齿轮变形和裂纹，影响齿轮的使用寿命。

二、防止措施1. 控制热处理参数：合理控制热处理温度和保温时间，避免齿轮表面软化现象的发生。

同时，要保证齿轮表面温度均匀，避免淬火裂纹的产生。

2. 优化冷却方式：选择适当的淬火介质和冷却方式，确保齿轮冷却均匀，避免淬火变形的发生。

可以采用喷水冷却或油浸冷却等方式，以提高冷却效果。

3. 适当回火处理：在淬火后进行适当的回火处理，可以降低齿轮的硬度，减少残余应力的产生。

回火温度和时间的选择要根据齿轮的具体材料和要求进行调整。

4. 采用预应力技术：通过在热处理过程中施加预应力，可以减小齿轮的残余应力，提高其承载能力和抗疲劳性能。

5. 严格控制热处理工艺：热处理工艺参数的控制非常重要，要严格按照工艺规范进行操作，避免因操作不当而引起的缺陷。

6. 定期检测和评估：对热处理后的齿轮进行定期的质量检测和性能评估，及时发现并处理问题，确保齿轮的质量和性能稳定。

总结：变速箱齿轮的热处理是确保其质量和性能的关键环节，然而在热处理过程中常会出现软化现象、淬火裂纹、淬火变形和残余应力等缺陷。

热处理装炉方式对行星齿轮变形的影响摘要：风电发电机组因其严苛的服役环境和高的可靠性要求，对齿轮箱寿命提出了较高的要求，齿轮、行星齿轮、高速齿轮轴等关键零部件，必须要有较高的耐磨性、接触疲劳强度、弯曲疲劳强度、冲击韧度及高的尺寸精度。

为了获得优良的综合性能，这类零件材料一般选用18CrNiMo7-6钢，热处理方式为渗碳淬火。

但是该钢作为一种高淬透性钢，在渗碳淬火过程中会产生严重的变形，行星齿轮由于壁薄，内孔变形问题尤为突出。

严重的内孔变形不仅增加了车削量，降低车削效率，而且使内孔车削加工后表面硬度下降，影响行星齿轮的承载能力和服役寿命。

关键词：行星齿轮；装炉方式；热处理变形引言改革开放40年来，我国实现了硬齿面技术从无到有的转变和发展，也促进了热处理技术装备的进步。

迈入新世纪，借力风电行业的迅猛发展，以南高齿为代表的国内齿轮制造商，以满足国际高端用户为宗旨，引领热处理及装备技术的发展，奠定了参与国际竞争的坚实基础。

尽管我国风电齿轮热处理技术有了长足的进步，然而，在自主的风电装备特别是核心零部件增速箱齿轮的研制方面，国内普遍水平与国外先进水平还存在较大的差距，如技术标准体系不够完善、核心技术指标落后、原材料质量分散性大、普遍缺乏对齿轮疲劳强度基础研究，使得产品研发和制造缺少数据支撑。

1.齿轮渗碳淬火工艺技术齿轮通常根据工件的性能要求，决定要选择的材料和要使用哪些工艺来满足这些要求。

大部分齿轮使用渗碳淬火热处理工艺的原因是，当齿轮移动时，当驱动齿轮向从动齿轮传递动力时，传递力矩会改变运动方向，通过速度比的变化来改变运动速度。

齿轮在循环冲击摩擦振动中，两个齿面相交并滑动，因此在接触中受到交变接触压力应力，齿根受到交变弯曲应力，齿轮受到额外的动力载荷。

这些服役条件决定齿轮的性能，齿侧应具有高耐磨性和高接触疲劳极限，齿根应具有高弯曲强度和充分的冲击韧性，并相应地对材料的选择提出合理的要求。

另外，必须通过适当的热处理修改技术满足相应的要求。

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轿车变速箱齿轮热处理常见的缺陷
轿车变速箱齿轮热处理是制造过程中非常重要的一环，它能够增强齿轮的强度和耐磨性。

然而，在制造过程中，常常会出现一些缺陷，导致齿轮的品质下降，甚至影响整个变速箱的性能。

常见的缺陷包括：
1. 脆性断裂：这种情况通常是由于齿轮在淬火过程中过度冷却导致的。

当齿轮受到冲击或负载时，容易发生脆性断裂，影响齿轮的寿命和可靠性。

2. 淬火裂纹：这种缺陷通常是由于淬火过程中齿轮表面温度过高，造成表面热应力过大，导致齿轮出现裂纹。

这种裂纹通常在使用过程中不易发现，但会导致齿轮的寿命明显缩短。

3. 淬火变形：这种缺陷通常是由于淬火过程中齿轮表面温度不均匀，造成齿轮变形。

这种变形会导致齿轮啮合不良，影响变速箱的性能。

4. 渗碳层薄：渗碳是热处理过程中非常重要的一步，它能够增强齿轮的表面硬度。

然而，如果渗碳层薄，就会导致齿轮表面硬度不足，容易磨损和损坏。

以上是轿车变速箱齿轮热处理常见的缺陷，需要制造厂家在制造过程中认真对待，确保齿轮的品质和可靠性。

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1. 齿轮热处理概述 (1)2. 零件图 (2)3. 零件的服役条件、性能要求及技术指标 (3)4. 材料选择 (4)4.1零件用途 (4)4.2材料比较 (4)4.3 材料化学成分及合金元素的作用 (5)4.4 材料的相变点 (5)5. 齿轮加工制作工艺 (6)5.1传统的齿轮材料的工艺路线： (6)5.2 淬火工艺设计 (6)5.3 其他热处理工艺 (8)6. 参考文献 (15)1. 齿轮热处理概述众所周知，齿轮是机械设备中关键的零部件，它广泛的用于汽车、飞机、坦克、轮船等工业领域。

它具有传动准确、结构紧凑使用寿命长等优点。

齿轮传动是近代机器中最常见的一种机械振动是传递机械动力和运动的一种重要形式、是机械产品重要基础零件。

它与带、链、摩擦、液压等机械相比具有功率范围大，传动效率高、圆周速度高、传动比准确、使用寿命长、尺寸结构小等一系列优点。

因此它已成为许多机械产品不可缺少的传动部件，也是机器中所占比例最大的传动形式。

由于齿轮在工业发展中的突出地位，使齿轮被公认为工业化的一种象征. 得益于近年来汽车、风电、核电行业的拉动，汽车齿轮加工机床、大规格齿轮加工机床的需求增长十分耀眼。

据了解，随着齿轮加工机床需求的增加，近年来涉及齿轮加工机床制造的企业也日益增多。

无论是传统的汽车、船舶、航空航天、军工等行业，还是近年来新兴的高铁、铁路、电子等行业，都对机床工具行业的快速发展提出了紧迫需求，对齿轮加工机床制造商提出了新的要求。

据权威部门预测2012 年将达到200 万吨。

但我国齿轮的质量与其他发达国家的同类产品相较还是具有一定的差距，主要表现在齿轮的平均使用寿命、单位产品能耗、生产率这几方面上。

本设计是在课堂学习热处理知识后的探索和尝试，其内容讨论如何设计齿轮的热处理工艺，重点是制定合理的热处理规程，并按此设计齿轮的热处理方法。

零件图3. 零件的服役条件、性能要求及技术指标齿轮是机械工业中应用最广泛的重要零件之一。

20CrMnTi汽车变速箱齿轮的热处理工艺一、学习目标知识目标：·熟悉感应加热表面淬火原理、特点及应用；·了解火焰表面淬火原理、特点及应用；·了解化学热处理过程；·掌握渗碳、渗氮和碳氮共渗原理、特点、常用方法及应用。

能力目标：·能根据零件的化学成分、性能要求和技术条件，合理选择表面淬火和化学热处理方法。

二、任务引入变速箱齿轮位于汽车传动部分，用于传递扭矩与动力、调整速度。

由于传递扭矩，齿根要承受较大的弯曲应力和交变应力；由于变速箱齿轮转速变化范围广，齿轮表面承受较大的接触应力，并在高速下承受强烈的磨擦力；由于工作时不断换档，轮齿之间经常要承受换档造成的冲击与碰撞。

这就要求齿轮表面有高硬度和高耐磨性；齿面有高的接触疲劳强度；心部有较高的强度和高韧性。

图2-25所示20CrMnTi汽车变速箱齿轮的热处理技术要求如下：1.渗碳层表面含碳量为0.80~1.05％；2.渗碳层深度为0.80~1.3mm；3.淬火回火后齿面硬度为58~62HRC，心部硬度为33~48HRC。

图2-25 汽车变速箱齿轮简图三、相关知识在机械设备中，有许多零件（如齿轮、曲轴、活塞销等）是在冲击载荷及表面摩擦条件下工作的，这类零件表面需具有高硬度和高耐磨性，而心部需要足够的塑性和韧性。

为满足这类零件的性能要求，须进行表面热处理。

常用的表面热处理方法有表面淬火及化学热处理两种。

（一）钢的表面淬火表面淬火是通过快速加热，使钢件表层奥氏体化，然后迅速冷却，使表层形成一定深度的淬硬组织——马氏体，而心部仍保持原来塑性、韧度较好的组织的热处理工艺。

在钢的表面淬火法中，感应加热淬火应用最广。

1.感应加热表面淬火感应加热表面淬火时，将工件放在铜管制成的感应器内，即图2-26所示装置中，感应器中通入一定频率的交流电，以产生交变磁场，于是工件内部就会产生频率相同、方向相反的感应电流（涡流）。

由于涡流的趋肤效应，使涡流在工件截面上的分布是不均匀的，表面电流密度大，心部电流密度小。

汽车变速箱齿轮加工工艺流程英文回答：Automotive Transmission Gear Manufacturing Process.The manufacturing process of automotive transmission gears involves several key steps to ensure precision and durability. Here's a detailed overview of the typical process:1. Material Selection:The first step involves selecting the appropriate material for the gears, typically high-strength steelalloys like carburized steel or nitriding steel. The material selection considers factors such as strength, wear resistance, and manufacturability.2. Forging:The selected material is heated to a high temperature and forged into the desired shape of the gear blank. Forging involves applying high pressure to deform the material and refine its grain structure, enhancing its strength and toughness.3. Annealing:After forging, the gear blanks undergo annealing, a heat treatment process that involves heating them and slowly cooling them. Annealing reduces internal stresses and improves machinability, making them easier to work with in subsequent processes.4. Machining:The gear blanks are then subjected to various machining operations, including turning, milling, and drilling, to achieve the precise dimensions and tolerances required. High-precision CNC machines are typically used to ensure accuracy and repeatability.5. Heat Treatment:To enhance the gears' surface hardness and wear resistance, heat treatment processes are applied. This may involve carburizing, nitriding, or induction hardening. These processes alter the chemical composition and crystal structure of the gear surface, making it harder and more durable.6. Grinding:After heat treatment, the gears are ground to achieve the final desired tooth profile and surface finish. Specialized grinding machines are used to precisely form the gear teeth, ensuring optimal meshing with other gears in the transmission.7. Inspection and Testing:Throughout the manufacturing process, rigorous inspections and tests are conducted to verify the dimensions, tolerances, and performance of the gears. Thisincludes visual inspections, dimensional measurements, and gear testing machines to assess characteristics such as noise levels and load-bearing capacity.中文回答：汽车变速箱齿轮加工工艺流程。

齿轮热处理工艺一、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,HB200-2503.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 Y4.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 HRC40-455.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,HRC50-556.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,HV9009.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,HRC56-6213.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→粗加工→去应力→半精加工→渗碳→退火软化→淬火→冷处理→低温回火→精磨)渗碳层深度1.2-1.5mm,HRC59-62.14.条件: 载荷不高的大齿轮,如大型龙门刨齿轮要求: 50Mn2、50、65Mn 淬火,空冷,15.条件: 低速、载荷不大,精密传动齿轮.要求: 35CrMO 淬火,低温回火,HRC45-5016.条件: 精密传动、有一定耐磨性大齿轮.要求: 35CrMo 调质,HB255-302.17.条件: 要求抗磨蚀性的计量泵齿轮.要求: 9Cr16Mo3VRE 沉淀硬化18.条件: 要求高耐磨性的鼓风机齿轮.要求: 45 调质,尿素盐浴软氮化.19.条件: 要求耐、保持间隙精度的25L油泵齿轮。