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20CrMnTi是渗碳钢,渗碳钢通常为含碳量为0.17%-0.24%的低碳钢.汽车上多用其制造传动齿轮.是中淬透性渗碳钢中Cr Mn Ti 钢.,在保证淬透情况下,具有较高的强度和韧性,特别是具有较高的低温冲击韧性.经渗碳淬火后具有硬而耐磨的表面与坚韧的心部，具有较高的低温冲击韧性，焊接性中等，正火后可切削性良好.广泛用于截面小于30mm承受高速、中等或重载及受冲击载荷和摩擦的重要渗碳零件,如汽车、拖拉机中的变速齿轮、凸轮、矿山机械使用的重载齿轮等,但往往由于齿轮热处理质量不过关,会造成加工困难、齿轮磨削中存在裂纹、组织和力学性能不合格等。
20CrMnTi齿轮钢要达到加工、使用所需性能必须进行热处理,目的是提高表面的硬度、耐磨性和疲劳强度,心部具有足够的强度和韧性。
一般齿轮加工的工艺路线如下。
锻造→正火→齿形加工→渗碳→淬火、低温回火→喷丸→校正花键孔→磨齿[1]。
一般齿轮毛坯采用锻造毛坯,经锻造以后晶粒大小形状发生了变化,改变了钢的组织,增加了锻造应力,提高了硬度,在机械加工前需预备热处理。
1预备热处理通常20CrMnTi选用正火或调质处理作为预备热处理,其目的是降低钢的硬度,提高塑性,以利于切削加工;细化晶粒,均匀钢的组织及成分,改善钢的性能,为以后的热处理作准备;消除锻造应力,防止变形和开裂,保证齿形合格。
1.1正火正火是将钢加热到Ac3以上30℃～50℃,保温足够的时间后出炉在空气中冷却到室温。
对于一般的齿轮采用正火,正火可以减少碳和其他合金元素的成分偏析;使奥氏体晶粒细化和碳化物的弥散分布,以便在随后的热处理中增加碳化物的溶解量。
由于正火的冷却速度较快,获得细小的片层状渗碳体珠光体,强度、硬度都较高,力学性能较好。
然而正火工艺是空冷,对于尺寸较大零件,内外温差大冷却速度不稳定,在连续冷却时,过冷奥氏体在A1-550℃温度范围内分解为珠光体,在550℃-Ms温度范围内,因转变温度较低转变为贝氏体组织(即含碳量具有一定过饱和度的铁素体和分散的渗碳体(或碳化物)的混合物),其特征是过饱和碳的铁素体中分布粒状或长条状的碳化物[1]。
渗碳淬火工艺1、钢的淬火钢的淬火与回火是热处理工艺中最重要，也是用途最广泛的工序。
淬火可以显著提高钢的强度和硬度。
为了消除淬火钢的残余应力，得到不同强度，硬度和韧性配合的性能，需要配以不同温度的回火。
所以淬火和回火又是不可分割的、紧密衔接在一起的两种热处理工艺。
淬火、回火作为各种机器零件及工、模具的最终热处理是赋予钢件最终性能的关键工序，也是钢件热处理强化的重要手段之一。
1.1 淬火的定义和目的把钢加热到奥氏体化温度，保温一定时间，然后以大于临界冷却速度进行冷却，这种热处理操作称为淬火。
钢件淬火后获得马氏体或下贝氏体组织。
图4为渗碳齿轮20CrNi2Mo材料淬火、回火工艺。
度200℃8 空冷时间h图4 渗碳齿轮20CrNi2Mo材料淬火、回火工艺淬火的目的一般有：1.1.1 提高工具、渗碳工件和其他高强度耐磨机器零件等的强度、硬度和耐磨性。
例如高速工具钢通过淬火回火后，硬度可达63HRC，且具有良好的红硬性。
渗碳工件通过淬火回火后，硬度可达58~63HRC。
1.1.2 结构钢通过淬火和高温回火（又称调质）之后获得良好综合力学性能。
例如汽车半轴经淬火和高温回火（280~320HB）及外圆中频淬火后，不仅提高了花键耐磨性，而且使汽车半轴承受扭转、弯曲和冲击载荷能力（尤其是疲劳强度和韧性）大为提高。
淬火时，最常用的冷却介质是水、盐水、碱水和油等。
通常碳素钢用水冷却，水价廉易得，合金钢用油来冷却，但对要求高硬度的轧辊采用盐水或碱水冷却，辊面经淬火后硬度高而均匀，但对操作要求非常严格，否则容易产生开裂。
1.2 钢的淬透性2.2.1 淬透性的基本概念所谓钢材的淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层深度大小的能力（即钢材淬透能力），其大小用钢在一定条件下（顶端淬火法）淬火获得的有效淬硬层深度来表示，淬透性是每种钢材所固有的属性，淬硬层愈深，就表明钢的淬透性愈好,例如45、40Cr 、42CrMo钢三种试样，按相同条件淬火后（油冷却），经检测45钢能被淬透的最大直径（称临界直径）φ10mm；40Cr钢能被淬透的最大直径φ22mm;42CrMo钢能被淬透的最大直径φ40mm。
薄壁齿轮热处理变形机制及控制措施研究摘要：薄壁齿轮是目前工业装备中的主要零部件之一，其经过渗碳淬火处理后强度大幅度提升，是薄壁齿轮加工中的重要环节。
但渗碳淬火热处理同时也极易引发薄壁齿轮产生变形，增大其报废的概率。
本文基于多角度探讨了薄壁齿轮在渗碳淬火热处理过程中产生变形的机制，并提出薄壁齿轮制造的各个阶段影响其热处理变形的因素，同时详细地给出了薄壁齿轮热处理过程中变形控制的措施。
关键词：薄壁齿轮；强度；渗碳淬火；变形控制引言薄壁齿轮是一些相对自身尺寸壁厚较薄的环形齿轮和轮幅宽度较小的盘形齿轮，是目前工业装备制造中主要零件之一，齿轮经过渗碳淬火处理后，齿轮的接触应力得到很大限度的提升，一般是原有的3倍左右，允许的弯曲应力相当于原有的1.5倍左右，对于齿轮的耐用性能和寿命将会起到极为关键的作用。
但是薄壁齿轮在渗碳淬火过程中，由于壁薄容易发生严重椭圆、翘曲、涨大等变形，齿轮在进行磨齿时由于齿面上的余量分配不均，容易产生齿面黑皮及磨削台阶，造成左右齿面硬化层不均，表面硬度下降，在加工过程中报废率较高，如何解决薄壁齿轮渗碳淬火变形问题一直是齿轮热处理加工的研究热点。
本文对齿轮在渗碳淬火过程中变形的机制以及控制措施进行研究。
1.薄壁齿轮热处理变形机制薄壁齿轮在热处理过程中，温度从室温首先加热到高温，进行强渗、扩散、降温、升温淬火、回火等工艺流程，其工艺流程见图1所示。
齿轮在热处理过程中的这种温度变化导致热胀冷缩现象，从而产生了齿轮内部应力的产生和变形的出现。
齿轮内部应力可以分为热应力和组织应力，薄壁齿轮的变形是内部热应力和组织应力共同作用的结果。
薄壁齿轮部件加热或冷却时，由于部件表层和心部温度变化不同时，造成热胀冷缩不均，这种热胀冷缩不同而产生的应力叫热应力。
钢加热到临界点以上及冷却到临界点以下时，发生了组织转变，由于部件内部组织转变不同期，又因不同组织的比容也不同，因此就产生了应力。
由于组织转变的不等时性而产生的应力叫做组织应力[1]。
齿轮热处理变形及预防史天振;吴思良【期刊名称】《金属加工：热加工》【年(卷),期】2010(000)017【总页数】2页(P12-13)【作者】史天振;吴思良【作者单位】浙江双环传动机械股份有限公司技术中心,玉环,317600;浙江双环传动机械股份有限公司技术中心,玉环,317600【正文语种】中文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。
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。
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30min拉到前室缓冷至室温，出炉后100%检测跳动，发现最大跳动量均在0.02mm以下，这说明变形不是由于加热产生。
齿轮渗碳淬火工艺培训讲义一、齿轮受力状态及失效形式：1、受力状态：齿面摩擦力、齿面接触应力和齿根弯曲应力。
2、失效形式：齿面剥落：表面网状碳化物和渗碳过渡区拉应力是造成齿面剥落的原因。
麻点：齿面金属的塑性变形和齿面的摩擦力导到齿面产生疲劳裂纹，润滑油挤入加速裂纹扩展，由此而产生麻点。
断裂：表现为断齿或断轴，原因为齿轮基体强度不夠。
二、齿轮渗碳淬火通用技术要求：1、对原材料的要求要：根据不同使用要求对材料疏松、成份偏析、非金属夹物、带状组织、原始晶粒度和材料淬透性等均有不同级别要求。
2、对预备热处理组织状态和热处理硬度的要求：包括组织状态、基体硬度、晶粒度等。
3、对最终热处理质量的要求：包括渗碳淬火表面硬度、渗碳层深度和渗层金相组织、工件基体组织及硬度、强度等。
三、齿轮渗碳淬火工艺规程：1、渗碳淬火齿轮(低速重载和高速齿轮) 选材：2、渗碳齿轮工艺流程：锻造---正火---机加工---渗碳淬火---精加工---强力喷丸。
3、齿轮渗碳淬火技术要求：4、正火热处理：5、齿轮渗碳工艺：渗碳淬火工艺曲线温度时间6、使用设备： 可控气氛多用炉。
7、装炉工装及装料方式：详见附图。
（1）使用工装：工装料架应为抗渗碳、抗热疲劳、高温具有高强度的高Ni-Cr 含量材质的工装。
工装结构视工件大小、结构特征而定。
工装的结构应保证工件加热、冷却均匀，有利于减小工件淬火变形。
（2）、装料方式：一般齿轮类工件垂直挂装，套类齿轮多层碼放。
工件间应留有一定间隙，以保证不同工件和相同工件不同部位加热和冷却均匀。
滚动件均匀、薄层应平摊于料筛底部，采用多层料筛叠放装料的形式较好。
8、淬火介质及淬火冷却方式：（1）、淬火介质采用德润宝或好富顿淬火油较好。
因为这类淬火油蒸气膜持续时间短，蒸气薄且厚度均匀，奥氏体不稳定区冷速较高，有利于避免其产生非马转变；马氏体转变温度下的冷却速度较慢，有利于减小工件淬火应力和淬火变形。
（2）、淬火介质的搅拌强度和循环方向：选择强力向下搅拌为宜，但最终应根据工件淬火效果确定。
常州机电职业技术学院毕业设计（论文）作者：王慧学号：20921209系部：模具技术系专业：材料成型与控制技术（热处理）题目：20CrMnTi减速机齿轮的渗碳淬火指导者：陈宁评阅者：2013年 3 月毕业设计（论文）中文摘要热处理工艺是金属材料工程的重要组成部分。
现代工业的飞速发展对机械零部件的要求愈来愈高，因此通过热处理可以改变材料的加工艺性能，充分发挥材料的潜力，提高工件的使用寿命。
为获得理想组织性能，保证零件在生产过程中的质量，稳定性和使用寿命，就必须从工件的特点、要求和技术条件，正确选择材料；再根据生产规模、现场条件、热处理设备提出几种可行的热处理方案，最后确定出一种最佳方案。
20CrMnTi钢具有晶粒细、渗碳淬火性能良好、工艺性能成熟可靠且成本低廉等优点，目前生产量大致占渗碳齿轮钢的70% ，齿轮在使用过程中，担负着传递动力的任务，在冲击、交变应力等作用下以齿根断裂和齿面接触疲劳为主要失效形式，因此齿轮钢应有良好的强韧性、耐磨性以承受冲击、弯曲和接触应力；此外，还要求变形小、精度高，噪声低。
本设计便是对20CrMnTi减速机齿轮热处理工艺进行详细的说明，从选材下料到热处理工艺路线，以及最后的质量检验、可能产生的缺陷及预防措施等，都进行逐一分析，尽可能的将整个过程详尽的展现出来，从而对大家有所帮助。
关键词：20CrMnTi；减速机齿轮；渗碳淬火；缺陷毕业设计（论文）外文摘要Title: 20CrMnTi Reducer Gear Carburizing and QuenchingAbstract：Heat treatment technology of metallic materials is an important part of the project. The rapid development of modern industry of machinery parts and components of the increasingly high demand, so the heat treatment can change the material and process performance, give full play to the potential, improve the service life of the workpiece. In order to obtain the ideal organizational performance, guarantee the components in the production process quality, stability and service life, must from the characteristics of the workpiece, requirements and technical conditions, proper selection of materials; then according to the scale of production, site conditions, heat treatment equipment and puts forward several feasible heat treatment scheme, finally determine a kind of optimum scheme.20CrMnTi steel has fine grain size, good performance, carburizing and quenching process is mature and reliable performance and low cost, the current production capacity accounted for roughly70% of carburized gear steel, gear during use, charged with the transmission of dynamic task, in shock, alternating stress under the action of taking root fracture and tooth surface contact fatigue as the main the failure forms of gear steel, therefore, should have good strength and toughness, abrasion resistance to withstand impact, bending and contact stress; in addition, also called little deformation, high precision, low noise.This is designed for20CrMnTi reducer gear heat treatment process in detail, from material selection under the expected heat treatment technology route, as well as the final quality inspection, the possible defects and preventive measures and so on, are analyzed and explained, as far as possible the whole process detailed show hill, thus all of you to help.Keywords：20CrMnTi; Reducer gear;carburizing and quenching; defect目录毕业设计（论文）中文摘要 (I)毕业设计（论文）外文摘要 ................................................................... I I 目录 (IV)第一章绪论 (1)1.1 减速机齿轮的应用 (1)1.2 减速机齿轮的作用 (4)1.3 齿轮用钢的分类与生产 (5)1.4 国内外汽车齿轮发展现状 (6)1.5 减速机齿轮的性能要求 (9)1.6 加工工艺性能要求 (9)1.7 材料的选择 (10)第2章热处理工艺选择 (11)2.1 预备热处理的工序位置 (11)2.2 最终热处理的工序位置 (11)2.3 最终热处理工艺方法选择 (11)第三章热处理工艺特性对齿轮质量和寿命的影响 (12)3.1 淬透性 (12)3.2 变形开裂倾向 (12)3.3 淬硬性 (12)第四章20CrMnTi钢的基本性质 (13)4.1 钢的化学成分和力学性能 (13)4.2 含碳量及合金元素作用 (14)4.3汽车变速箱变速齿轮的热处理工艺设计 (16)4.3.1 服役条件 (16)4.3.2 失效形式 (16)4.3.3 性能要求 (17)第五章20CrMnTi变速齿轮加工工艺 (18)5.1 减速机齿轮常用的加工工艺路线 (18)5.2 各种工艺路线的分析 (18)5.2.1 等温正火 (18)5.2.2 渗碳+淬火+回火 (18)5.2.3 喷丸处理 (20)5.2.4 检验 (20)第六章热处理后的金相组织 (21)6.1 20CrMnTi等温正火后金相组织 (21)6.2 20CrMnTi经渗碳后淬火、回火处理金相组织 (21)第七章质量控制与检验方法 (23)7.1 随炉试样检验 (23)7.1.1 表面硬度 (23)7.1.2 心部硬度 (23)7.1.3 有效硬化层深度 (23)7.1.4 表层组织 (24)7.2 齿轮热处理质量检验 (25)7.2.1 外观 (25)7.2.2 齿面硬度 (25)7.2.3 有效硬化层深度 (25)7.2.4 畸变 (26)第八章热处理工艺过程中的质量检验 (27)8.1 渗碳淬火后齿轮的检验项目、内容和要求 (27)8.2 渗碳齿轮的常见缺陷及防止措施 (28)8.3 渗碳淬火后畸变原因分析及解决措施 (29)8.3.1 渗碳淬火后畸变原因分析 (29)8.3.2 减小渗碳淬火齿轮畸变的措施 (32)结论 (35)致谢 (36)参考文献 (37)第一章绪论随着科学技术和工业生产的飞速发展，经济各个部门迫切需要各种各样质量优、性能好、效率高、能耗低、价格廉的机械产品。
渗碳淬火工艺1、钢的淬火钢的淬火与回火是热办理工艺中最重要，也是用途最广泛的工为了除去淬火钢的剩余应力，淬火能够明显提升钢的强度和硬度。
序。
获取不一样强度，硬度和韧性配合的性能，需要配以不一样温度的回火。
所以淬火和回火又是不行切割的、密切连接在一同的两种热办理工艺。
淬火、回火作为各样机器部件及工、模具的最后热办理是给予钢件最后性能的重点工序，也是钢件热办理增强的重要手段之一。
淬火的定义和目的而后以大于临界冷却保温一准时间，把钢加热到奥氏体化温度，钢件淬火后获取马氏体或这类热办理操作称为淬火。
速度进行冷却，20CrNiMo 资料淬火、回火工艺。
下贝氏体组织。
图 4 为渗碳齿轮2温830℃度℃油冷200℃8 空冷时间 h资料淬火、回火工艺Mo 渗碳齿轮20CrNi 图 42淬火的目的一般有：提升工具、渗碳工件和其余高强度耐磨机器部件等的强度、硬度和耐磨性。
比如高速工具钢经过淬火回火后，硬度可达63HRC，且拥有优秀的红硬性。
渗碳工件经过淬火回火后，硬度可达58~63HRC。
构造钢经过淬火和高温回火（又称调质）以后获取优秀综协力学性能。
比如汽车半轴经淬火和高温回火（280~320HB）及外圆中频淬火后，不单提升了花键耐磨性，并且使汽车半轴蒙受扭转、曲折和冲击载荷能力（特别是疲惫强度和韧性）大为提升。
淬火时，最常用的冷却介质是水、盐水、碱水和油等。
往常碳素钢用水冷却，水价廉易得，合金钢用油来冷却，但对要求高硬度的轧辊采用盐水或碱水冷却，辊面经淬火后硬度高而均匀，但对操作要求特别严格，不然简单产生开裂。
钢的淬透性2.2.1 淬透性的基本观点所谓钢材的淬透性是指钢在淬火时获取淬硬层深度大小的能力（即钢材淬透能力），其大小用钢在必定条件下（顶端淬火法）淬火获取的有效淬硬层深度来表示，淬透性是每种钢材所固有的属性，淬硬层愈深，就表示钢的淬透性愈好,比如 45、40Cr 、42CrMo 钢三种试样，按同样条件淬火后（油冷却），经检测 45 钢能被淬透的最大直径（称临界直径）φ 10mm；40Cr 钢能被淬透的最大直径φ22mm;142CrMo 钢能被淬透的最大直径φ40mm。
我公司齿轮气体渗碳热处理工艺及其质量控制主要内容与使用范围本标准结合中国齿轮标准化技术委员会、机械工业部郑州机械研究所起草的《齿轮气体渗碳热处理工艺及其质量控制》，根据我公司齿轮材料及性能所编写的基本符合产品要求的一般规定。
本标准适用于钢制齿轮的气体渗碳、淬火和回火处理。
一、标准篇1、GB1818金属表面洛氏硬度试验方法2、GB1979结构钢低倍组织缺陷评级图3、GB3077合金结构钢技术条件4、GB5216保证淬透性结构钢技术条件5、GB6394金属平均晶粒度测定方法6、GB8539齿轮材料及热处理质量检验的一般规定7、GB9450钢件渗碳淬火有效硬化层深度的测定与校核8、GB9452热处理炉有效加热区测定方法9、GB10561钢中非金属夹杂物显微组织评定法10、GB/T230金属洛氏硬度试验方法11、GB/T13299钢的显微组织评定法12、GB/T225-88钢的末端淬透性试验方法13、ZB G51 108钢件在吸热式气氛中的热处理14、ZB J36 012 钢件在吸热式气氛中的热处理15、ZB T04 001汽车渗碳齿轮金相检验二、材料篇1、适合我公司齿轮产品的材料（见表一）（遵循我国齿轮行业车辆齿轮钢采购标准CGMA001－2004钢号淬透能力）表一2、齿轮材料的冶金质量1）化学成分合金结构钢化学成分应符合GB／T3077-88《合金结构钢技术条件》中的有关规定，保证淬透性结构钢化学成分应符合GB/5216-85《保证淬透性结构钢条件》中的有关规定。
检验标准执行GB223。
2）纯净度钢材氧含量≤20.0×10-6，含氢量为≤5.0×10-6 ，含硫量＜0.015%，当有特殊要求时，按双方协议规定。
3）低倍组织一般疏松≤2级，中心疏松≤2级，偏析≤2.5级。
检验标准执行GBl979-80《结构钢低倍组织缺陷评级图》。
4）非金属夹杂物非金属夹杂物按GB／T10561-89中Ⅸ级标准检验，A≤2，B≤2，C≤1，D≤1。
