熱處理畢業(yè)設計.doc

沈陽職業(yè)技術學院 專業(yè)綜合能力考核（論文）目 錄1.1矯直機錐柄立銑刀工藝.31.1.1立銑刀的服役條件及性能要求.31.1.2立銑刀的主要失效形式.31.2.1錐柄立銑刀的最后熱處理方式及選擇的鋼材.41.3.1矯直機的錐柄立銑刀的加工路線.41.4矯直機立銑刀的最后熱處理.41.4.1下面對上表各不同溫度區(qū)域內(nèi)組織轉(zhuǎn)變加以分析。.51.4.2淬火介質(zhì)與冷卻方式.61.4.3錐柄立銑刀的回火.6-81.5矯直機錐柄立銑刀在熱處理時可能產(chǎn)生的缺陷成因及補救辦法.81.6設備的選擇.9-102.1鏜桿套的工藝設計.112.1.1工作條件及受力分析、失效形式和金相組織及失效形式和金相組織.112.2最終熱處理方式和選材.122.2.1熱處理方式.122.2.2鋼材的選擇.122.3熱處理工藝過程.132.3.1預先熱處理.132.3.2調(diào)質(zhì)處理.142.3.3回火.142.3.4最終熱處理：淬火+低溫回火.152.4熱處理過程中的缺陷及防止.162.5淬火和回火的質(zhì)量檢驗.173.1鏜床傳動軸的設計.183.1.1軸的服役條件和性能要求.183.1.2傳動軸的失效形式.183.1.3傳動軸的服役條件損壞形式的分析傳動軸應是具備以下一些性能要求.183.1.4對傳動軸提出具體的技術要求.183.2主軸及傳動軸鋼材選擇及熱處理方案的確定.193.2.1確定傳動軸全廠加工路線；.193.2.2高涉淬火.203.2.3回火.213.3熱處理最終檢查檢查：.223.4感應器設計.233.4.1感應器的基本參數(shù)選擇.233.42感應器與零件的間隙.233.4.3感應器的形狀和尺寸.234.1齒輪滲碳的熱處理工藝規(guī)程.254.1.1齒輪的工作條件.254.1.2齒輪的主要失效形式.254.1.3齒輪的性能要求和技術條件.264.2齒輪的選材和熱處理方案的選擇.264.2.1齒輪的加工過程.264.2.2齒輪的預先熱處理.264.2.3設備的選擇.274.2.4滲碳工藝的確定及設備情況.27-284.2.5氣體滲碳應注意的幾個問題.294.2.6滲碳工藝的設備.29-304.3齒輪的檢查.314.3.1中間檢查.314.3.2最后檢查.314.3.2最后檢查.314.4分析齒輪熱處理中的缺陷.31-364.5齒輪淬火的輔助工具.36-37矯直機錐柄立銑刀工藝卡片.38鏜桿套的工藝卡片.39鏜床傳動軸的工藝卡片.40齒輪滲碳的熱處理工藝卡片.41致謝.42參考文獻.43第一章矯直機的錐柄立銑刀工藝1.1、矯直機錐柄立銑刀工藝1.1.1 立銑刀的服役條件及性能要求由于立銑刀是一種用來對金屬材料進行銑孔的刀具其結(jié)構(gòu)如上圖油刃部和柄部組成，銑刀工作時刃部深入金屬內(nèi)部進行銑削，被金屬包圍散熱困難，升溫快，尤其是切削速度很高（400rad/min）刃部溫度很快達到600左右。因此要求刃部要有高的硬度、耐磨性和紅硬性要高。由于銑刀在很大的軸向壓力下鉆削，受大的壓應力和扭轉(zhuǎn)應力。因此要求具有一定的韌性和高的強度，由于刃部不斷磨損，為了使銑刀能長久的使用，要求刃部應淬透。對于柄部來說，它不承擔切削工作過程中擠壓扭轉(zhuǎn)。要求具有一定的韌度、強度和一定的硬度（一般為hrc3045）為保證銑刀良好的銑削要求立銑刀應有良好的幾何形狀，所以熱處理時防止刀具的變形綜上所述，矯直機的錐柄立銑刀的熱處理技術條件是：1. 熱處理硬度工作部分hrc6366。柄部為hrc3045。 2.金相組織中銑刀刃部應該是高碳，高合金度的網(wǎng)狀馬氏體基體其上分布著細小均勻穩(wěn)定的合金碳化物組織。3.紅硬性在600時的硬度在hrc60以上4. 圓周刃外錐錐度允差0.025.刻標距為503606.圓周刃對中心線徑向跳動相鄰齒允差0.031.1.2主要失效形式1刀具的磨粒磨損：磨粒磨損是因為工件材料磨擦劃過刀具的主后刀面而造成的2月牙洼磨損：月牙洼磨損是由鋼制工件與銑刀之間的化學作用(即刀具前刀面滲出的碳溶入切屑中)引起的。不過，月牙洼磨損也有可能是由高速切削鑄鐵時切屑劃過刀具前刀面的磨蝕作用所引起。3溝槽磨損：刀具產(chǎn)生溝槽磨損的原因通常是在全切深情況下被加工工件表面某處的切削條件與其余部分相比發(fā)生惡化造成的。導致工件表面切削條件出現(xiàn)差異的原因可能與工件表面剝落有關；也可能由冷作應力或加工硬化所引起；還有可能與某些似乎無關緊要的因素例如油漆有關，工件表面的油漆有可能對切入工件不太深的切削刃起到一種淬火作用。4變形：刀具的變形是指刀片在切削熱和切削壓力的作用下發(fā)生軟化和扭曲變形。5崩刃和碎裂：因為切削刃的脆性過大，難以承受切削沖擊而發(fā)生碎片崩裂。6熱裂紋與冷卻液有關當傾注到切削刃上的冷卻液不均勻時，切削刃的溫度就會發(fā)生波動，引起刀片膨脹和收縮，從而導致切削刃出現(xiàn)裂紋。1.2.1錐柄立銑刀的最后熱處理方式及選擇的鋼材根據(jù)上述的性能要求和技術要求。故立銑刀應采用高速鋼w18gr4v作為銑刀的工作部分。柄部采用45鋼制造就可滿足性能要求。刀頭和刃部可用接刃的方法。刀具的最后熱處理方式選用刃部淬火并經(jīng)回火處理滿足零件的技術要求和性能要求。鋼材的入廠檢查高速鋼的原材料可標準yb1259技術條件驗收，主要的項目及要求如下： 鋼材的表面質(zhì)量，不應有裂紋，折疊、結(jié)疤和發(fā)紋。斷口或侵酸檢查斷口晶粒應均勻細致。低倍組織中不應有縮孔，氣泡，夾雜，白點等。退火狀態(tài)鋼的硬度。鍛造用鋼：hbs285207.切削用鋼：hbs225207。化學成分應符合刀具熱處理中表1-3的要求。脫碳層深度。單邊總脫碳層0.70mm。碳化物不均勻性，直徑50mm的立銑刀為5級。1.3.1矯直機的錐柄立銑刀的加工路線鋼材的入廠檢查下料鍛造焊接與退火機械加工成型最后熱處理刃磨立銑刀的焊接與退火在最終熱處理之前要進行預先輔助熱處理時柄部與刃部的焊接與退火。刃部和柄部的焊接在對焊機上進行焊接后，焊縫與熱影響區(qū)的熱應力很大，組織也不均勻，性能較差，為了消除應力，改善組織性能， 焊接后進行退火，把棒料投入已升溫至700800的退火爐中，待爐料集中后，在加熱至退火溫度870880，經(jīng)保溫后冷至730740進行等溫轉(zhuǎn)變。以獲得等溫轉(zhuǎn)變組織。w18gr4v鋼在電爐中的退火工藝曲線如下圖退火后的硬度標準為：hb207255.1.4矯直機立銑刀的最后熱處理錐柄立銑刀加工成型后的熱處理器路線是刃部柄部淬火清洗中間檢查回火清洗檢驗噴砂、交檢高速鋼的淬火主要是通過加熱是盡可能多的碳及合金元素溶入奧氏體中冷卻后得到合金度很高的馬氏體組織從而獲得高的紅硬性和耐磨性打下基礎。淬火預熱由于高速鋼的導熱性很差，而淬火溫度卻很高，為減少加熱時產(chǎn)生的內(nèi)應力，同時也為避免因冷卻工件放入熱爐時影響爐溫，因此要進行兩次預熱處理。a第一次預熱溫度為500600低溫預熱設備為y-45型低溫鹽爐。預熱時間按0.8分/min計算，故為500.840min(鹽爐)。、b第二次預熱（中溫預熱）溫度為800850預熱時間按0.40.6分/min計算，故取20min鹽爐這次預熱保溫時間不應該太長，以防止碳化物的穩(wěn)定。高溫加熱淬火，當溫度達到840后應立即將銑刀柄部放入水中冷卻，然后馬上拿出放在高溫爐中對刃部進行加熱，加熱時為避免熱量上傳影響刀柄部的性能應使鹽浴面低于焊縫10mm。為防止刃具在加熱時的變形在鹽浴爐中加熱時，應采用鐵絲吊掛垂直的加熱。 淬火溫度的選擇，為了使高速鋼獲得高的硬度和紅硬性，較好的韌性應將淬火加熱溫度取在碳化物最大限度的溶入奧氏體而同時又不致使晶粒過分長大的溫度區(qū)內(nèi)。若加熱溫度過高，會導致過熱，甚至發(fā)生晶界局部溶化。嚴重的過熱過燒會是鋼變得極脆，故高速鋼的最佳加熱溫度為12701280范圍內(nèi)，加熱時要經(jīng)常注意脫氧和撈渣高溫爐的成分見表 淬火加熱時間高溫加熱時間的選擇應保證刃具熱透并使合金碳化物充分溶解，又不引起晶粒粗大為原則。加熱時間過長會引起晶粒粗大和脫碳等傾向。一般高速鋼刃具的加熱時間系數(shù)取鹽爐加熱為6-5秒/毫米按有效厚度計算50300秒故為5分鐘。淬火冷卻 高速鋼冷卻時的組織轉(zhuǎn)變，冷卻時的組織轉(zhuǎn)變?nèi)Q于高溫加熱時所造成的奧氏體的合金度又取決于隨后的冷卻條件下圖是w18gr4v鋼在1280奧氏體化后的奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線：1.4.1下面對上表各不同溫度區(qū)域內(nèi)組織轉(zhuǎn)變加以分析。1) 臨界點以上區(qū)域（珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)以上），高速鋼從淬火溫度冷卻下來由于碳合金元素在奧氏體中的溶解度隨溫度的下降而下降，二次碳化物有自奧氏體中析出的傾向。如果在這個溫度范圍內(nèi)，冷卻速度較慢或停留過長，就會戲出兒次碳化物而次碳化物的析出，會降低奧氏體的合金度，從而影響鋼的紅硬性。因此應該控制在這段范圍內(nèi)的冷卻速度和冷卻時間。2) 珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)（800650）在此范圍內(nèi)奧氏體發(fā)生珠光體型轉(zhuǎn)變，并伴有二次碳化物的析出，為避免二次碳化物的析出，在675以上停留的時間不能太長。3) 過冷奧氏體的穩(wěn)定區(qū)(650350)早此溫度范圍內(nèi)即使長時間等溫停留，奧氏體也不會分解，但在這個溫度的上限600650之間停留時間過長，仍會發(fā)生而次碳化物析出，應予注意。4) 貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)（350175），在此溫度范圍內(nèi)等溫停留，將發(fā)生貝氏體的轉(zhuǎn)變。貝氏體等溫轉(zhuǎn)變開始較慢，之后逐漸加快，例如在停留36小時后才看到貝氏體顯著出現(xiàn)，但轉(zhuǎn)變一段時間以后又重新變慢，并逐漸衰減，轉(zhuǎn)變不能進行到底。在貝氏體的轉(zhuǎn)變過程中，由于析出的碳化物是滲碳體型碳化物，所以基本上不影響奧氏體的合金度，因而也不降低剛的紅硬性，貝氏體等溫轉(zhuǎn)變的最大特點是引起奧氏體的穩(wěn)定化，并降低馬氏體轉(zhuǎn)變點ms。因此轉(zhuǎn)變后鋼中有大量的殘余奧實體存在。5) 馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)（ms點以下）高速鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變點（ms和mf）與鋼的化學成分、奧氏體化溫度和冷卻條件有關。大多數(shù)高速鋼在正常溫度淬火的ms點約為200左右，油淬后的奧氏體量在20%25%范圍內(nèi)，若經(jīng)-70-80冷處理后尚有5%8%的殘余奧實體。1.4.2淬火介質(zhì)與冷卻方式從奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變曲線看高速鋼的奧氏體穩(wěn)定性很大，因此采用分級淬火和等溫淬火a 第一次分級淬火即加熱后的工件在580620的低溫中性鹽浴爐中進行保溫一段時間（保溫時間與加熱時間相同）。b （二次分級淬火，即從580620鹽浴爐中后再與350400硝鹽爐中保溫一段時間約20分鐘左右分級淬火的優(yōu)點是可以防止二次碳化物的析出，并減少矯直機錐柄立銑 刀的變形和開裂。c 等溫淬火，為了進一步減少變形并提高韌性因此要進行等溫淬火，常采用的等溫溫度為200280加熱時間為1.52h淬火后約獲得50%的貝氏體和大量的殘余奧氏體因此淬火后的硬度比普通淬火稍低淬火變形開裂傾向很低。下表是高速鋼的立銑刀熱處理鹽浴成分的配比用途鹽浴成分（%按重量計算）熔點（）使用溫度范圍（）中溫預熱78bacl2+22nacl640675900高溫鹽浴100bacl296010001350分級冷卻50 bacl2+30kcl+20 nacl560580650等溫冷卻50kcl+50nano2140150350回火100nacl或（100nano3）再加24%的naoh317350600清洗刀具的表面，立銑刀淬火后要進行硬度檢查，要求硬度值在hrc6163之間，并檢查晶粒度碳化物均勻性，以及脫碳情況。然后清洗工件表面，用砂布鐵刷等工具去除表面的油污。1.4.3錐柄立銑刀的回火w18gr4v鋼的淬火后組織處于不穩(wěn)定狀態(tài)，內(nèi)應力大，殘余奧氏體多，硬度及紅硬性降低。若不及時回火容易崩刃折斷等現(xiàn)象。為了為消除內(nèi)應力，穩(wěn)定組織減少殘余奧氏體量，提高硬度，刃磨性和紅硬性需要淬火后及時回火?；鼗鹂稍谙觖}爐中進行，加熱溫度在550570之間，因為在此溫度范圍內(nèi)回火一方面自馬氏體及殘余奧氏體中析出彌散度很高，極不容易聚集的鎢和礬的碳化物出現(xiàn)出現(xiàn)明顯的彌散硬化現(xiàn)象。另一方面殘余奧氏體由于在回火過程中不斷析出碳化物，其中的含碳量和合金元素的含量都降低從而提高了馬氏體轉(zhuǎn)變溫度的ms和mf點造成。在此溫度回火的冷卻過程中轉(zhuǎn)變馬士體出現(xiàn)“二次淬火”現(xiàn)象上述兩方面的作用都大大的提高了鋼的硬度。即產(chǎn)生了所謂的二次硬化效應，咋550570溫度范圍內(nèi)這種效應達到最大值，故選用550570我為回火溫度回火工藝科選用三次回火工藝且回火時必須注意清洗去除工件表面的鹽漬，并進行硬度和金相組織的檢查要求硬度再hrc6366之間（1） 第一次回火 由于回火后殘余奧氏體量多第一次回火僅有15%左右的殘余奧氏體量發(fā)生轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。同時新生成的馬氏體有必然有新的內(nèi)應力。所以要進行第二次回火。（2） 第二次回火 殘余奧氏體量轉(zhuǎn)變更少，由于同樣原因，所以要進行第三次回火。（3） 第三次回火 這次回火之后性能達到了刃具的要求回火后的組織為回火馬氏體。下表為w18gr4v鋼立銑刀回火工藝工藝方法回火規(guī)范備注溫度（）時間（h）次數(shù)冷卻回火55057011.53空至室溫下圖為w18gr4v鋼性能及殘余奧氏體量的影響（4） 回火設備的選用就爐溫的均勻性和加熱速度來內(nèi)熱式電極鹽浴爐最好，可選用rtj-36-6型的爐子回火，回火時必須注意以下幾點：a 裝爐時工件應50b 嚴防硝鹽腐蝕工件而產(chǎn)生麻點，為此在硝鹽中加入24%naoh并且盡量減少氯離子的含量我們知道在高溫時（520）硝鹽會發(fā)生分解2nano3na2o+2n+5o其中na2o會沉入爐底，額氧原子會把工件表面氧化成黑色，隨著溫度的升高nano3 的分解更加激烈，若高于600刃具表面就會產(chǎn)生大塊腐蝕的麻點。一般硝鹽回火溫度不高于600，硝鹽在回火的另一個反應是nano3 +h2o(吸收水分)naoh+hno3因為硝酸是氧化性極強的酸，它使工件表面的氧化大量增加，加入適加入量的24%naoh促使反應向左移動，減少硝鹽中的hno3。如果硝鹽中存在大量的氯離，子，將使高速鋼刀具的表面的回火后產(chǎn)生強烈的化學腐蝕，溫度越高腐蝕越嚴重，有的刀具表面有大量大塊麻點存在，這是由于刀具表面氯化鹽沒有洗凈，而在硝鹽回火時存在大量的氯離子所引起的為了減少回火硝酸鹽中的氯離子必須嚴防氯化鹽的大量融入，刀具表面氯化鹽必須清理干凈，并且定時扒渣。（扒渣時定時降溫使渣沉淀，而后慢慢的扒出）。c 必須注意安全濕的工件要烘干入爐，防止硝鹽飛濺傷人。油污木炭及氯化物不能大量排入爐內(nèi)，否則易燃燒甚至引起爆炸，硝鹽爐溫度應控制在600以下溫度過高硝鹽會燃燒甚至發(fā)生爆炸）。w18gr4v鋼的熱處理工藝曲線1.5矯直機錐柄立銑刀在熱處理時可能產(chǎn)生的缺陷成因及補救辦。1過熱：原因：由于加熱溫度過高，使晶粒明顯長大，以致冷卻后工件的組織粗化，力學性能變壞，特別是沖擊韌性，塑性顯著下降，鋼的屈服點降低，鋼的脆性增加。防止：可以采取完全退火或正火的方法糾正，使晶粒重新細化。2過燒：原因：晶界局部熔化，加熱溫度接近開始熔化的溫度，加熱過程中從鋼材里冒出火花，在晶界氧化和開始部分熔化，過燒一旦出現(xiàn)則無法補救。3變形、開裂：原因：淬火加熱速度太快；冷卻速度太快，加熱溫度過高、過長原材料碳化物偏析嚴重、夾雜物超標、淬火后未及時回火或回火不均勻，淬火后清洗過早表面脫碳或切削加工冷卻不當。防止：正確選擇加熱溫度、時間和介質(zhì)，加強原材料檢查正確執(zhí)行各工藝流程。4腐蝕：原因：鹽浴中含有過多的雜質(zhì)如硫酸鈉、碳酸鈉等，鹽浴加熱過程中混入硝酸，其分解出的氧與零件的表面作用產(chǎn)生麻點，鹽夜面存在腐蝕性的介質(zhì)。防止：嚴格控制淬火和回火用鹽的純度防止雜質(zhì)的混入；杜絕硝鹽和淬火鹽的接觸；清理鹽浴表面的浮渣等氧化性雜質(zhì)；分級介質(zhì)采用氯鹽，但不宜用吸水性強、難于清洗的氯化鈣。5硬度不足：原因：零件加熱不足或欠熱；零件的過程；零件的冷卻速度不夠，零件按表面脫碳；熱處理過程中操作不當。防止：嚴格執(zhí)行熱處理工藝，確保淬火溫度和時間符合要求，必要時進行金相檢查。選擇合理的預熱溫度和時間；合理裝爐，避免造成淬火硬度的不均。采用鹽浴或油回火，并加以攪拌使其流動，確保回火溫度的均勻一致。6淬火脫碳：原因：在鹽浴加熱過程中，水分氧化及雜質(zhì)含量超標標；加劇或電極上的氧化皮，鐵銹等帶入爐膛內(nèi)；爐內(nèi)硝鹽的帶入、脫氧不良或撈渣不徹底。防止：經(jīng)常進行鹽爐脫氧和撈渣；保證工件表面清潔。7萘狀斷口：加熱工時停鍛或停軋溫度太高，變形接近臨界變形度重新淬火前未進行退火。1.6設備的選擇淬火加熱錐柄立銑刀用高溫鹽浴爐其規(guī)格如及性能下表ryd埋入型電極鹽浴爐型號數(shù)量功率爐膛尺寸使用溫度用途ryd-100-9111003003506001300cuijuo淬火加熱ryd-100-9(改)用zusg-100-3型變壓器drz-100型控溫儀表經(jīng)鹽浴處理的工件一律在80100 c的熱水中煮洗干凈。柄部1、 正火所用設備：rj409爐膛尺寸600 800mm加熱區(qū)：1個最大一次裝載量350kg。溫度控制：鎳鉻鎳硅熱電偶和xct101動圈式儀表各12、 調(diào)質(zhì)所用設備：45kw的中溫鹽爐，介質(zhì)為50bacl250nacl。裝爐量：6件儀表：wy14型控溫儀表回火所用設備：rj356爐膛尺寸500650mm，最大一次裝載量250kg裝爐量：17件控溫儀表：drz100型圓筒圖控溫儀表刃部1、 預熱設備：第一次預熱采用rdm456型低溫鹽浴爐第二次預熱采用工作溫度950的中溫鹽浴爐功率為70kw溫度控制：用drz100型控溫儀表2回火設備：采用rj366控溫儀表：drz100型圓筒圖控溫儀表第二章鏜桿套的熱處理工藝設計2.1鏜桿套的工藝設計2.1.1工作條件及受力分析、失效形式和金相組織1工作條件及受力分析 鏜桿套的作用是套在鏜桿的外部，是為了防止鏜桿磨損，以提高鏜桿的尺寸精度。這樣才能使加工的工件尺寸精度得到保證，在工作過程中，鏜桿套內(nèi)孔過盈配合。使外緣與配合外直徑較大的滑動磨損，且當鏜桿鏜孔時，受力不均勻，還會對鏜桿套有沖擊作用。2.失效形式和金相組織 外緣磨損嚴重：滾體與內(nèi)、外套圈之間除滾動外，還有相對滑動，因而產(chǎn)生滾 動摩擦和滑動摩擦，軸承因磨損嚴重而喪失精度。 疲勞斷裂：滾動軸承的內(nèi)外套圈及滾動體都是在交變的接觸應力下工作的。在 交變接觸載荷長期作用下。在套圈和滾動體表面因疲勞而產(chǎn)生疲勞 破壞，即表面出現(xiàn)小塊金屬剝落。形成空洞（麻點）。疲勞剝落出 現(xiàn)后，軸承噪音和振動增大，磨損加劇，工作溫度上升，最后導致 軸承破壞。 金相組織：滾動軸承在使用狀態(tài)下的金相組織最好是在高碳隱晶馬氏體基體上均勻 分布著細小分散的碳化物顆粒。為保證軸承尺寸的穩(wěn)定性，顯微組織中 的殘余奧氏體數(shù)量盡量減少。3性能要求 根據(jù)工作條件和失效形式對材料提出以下要求 高的淬硬性和足夠的淬透性。 高的接觸疲勞強度和抗壓強度 足夠的尺寸穩(wěn)定性。 一定的抗蝕能力和沖擊韌度。 足夠的耐磨性和良好的工藝性能4技術要求 調(diào)質(zhì)硬度：hb299285 淬火硬度：hrc5862 淬火后內(nèi)孔最大直徑1090.32.2最終熱處理方式和選材2.2.1熱處理方式：由于鏜桿套在工作過程中要求硬度低，耐磨性較高，應采用高碳鋼，調(diào)質(zhì)在淬火加熱回火得到較高的硬度，耐磨性和良好的機械性能。如用 滲碳鋼淬火后，制成鏜桿套，硬度和耐磨性好，但生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)效率低，因套壁較薄，工藝控制不當，如用高速鋼或刃具鋼淬火后低溫回火，性能好但價格貴，不經(jīng)濟。用調(diào)質(zhì)鋼高頻淬火后，硬度高但耐磨性差，所以用高碳鋼加入合金元素，提高淬透性，碳化物均勻性與性能。調(diào)質(zhì)以后淬火+低溫回火，熱處理工藝為了避免在淬火過程中氧化脫碳，采用鹽浴爐。2.2.2鋼材的選擇 若先用高碳，碳素，結(jié)構(gòu)鋼和t10、t12作為鏜桿套的材料，雖然能夠得到 高的硬度和耐磨性，但它的韌性和抗疲勞裂紋能力差，工作中易斷裂。從工藝 上考慮，碳素鋼容易晶粒長大，淬火時變形量差，尺寸穩(wěn)定性差，所以碳素結(jié) 構(gòu)鋼不宜做鏜桿套。所選材料的加工工藝性能好，要得到穩(wěn)定的組織和高的硬 度、耐磨性、接觸疲勞強度較高，在潤滑條件下，具有一定的防銹性能，沖擊 也滿足服役條件，且經(jīng)濟性也好?？梢娺x用軸承鋼可以滿足性能要求，又便于 加工，所以用滾動軸承鋼做鏜桿套合適，滾動軸承鋼gcr15最常用，gcr6和gcr9 兩號因其含鉻量低，淬透性差，淬火容易出現(xiàn)托氏體，造成硬度不均勻及產(chǎn)生 軟點，故選用gcr15。gcr15化學成分鋼號化學成分wc100wsi100wmn100wcr100wni100wcu100gcr150.951.050.150.350.200.401.301.600.300.25高碳：為了鏜桿套在淬火和低溫回火后得到高硬度高耐磨性和高的接觸疲勞性能。一般將此控制在0.70.8以上，含碳量太低無法形成足夠數(shù)量的碳化物，含碳量過高，會增加碳化物分布的不均勻性，容易生成網(wǎng)狀碳化物。影響疲勞壽命。故鉻軸承鋼中wc一般為0.951.15。鉻： w、cr小于1.65鉻除了可以增加淬透性外，部分溶于滲碳體。形成較穩(wěn)定的合金滲碳體。熱處理后得到細小均勻的碳化物。對鋼的耐磨性，尤其是接觸疲勞強度十分有利。鉻還能提高m的低溫回火穩(wěn)定性。熱處理后得到均勻的組織及高的硬度。從而有效的提高鋼的耐磨性。但如果鋼中wcr超過1.65則會使淬火后殘余a量增加使硬度和尺寸穩(wěn)定性降低。硅、錳： 進一步提高淬透性。但是mn會增加鋼的過熱傾向。含量過高會引起殘余a量增加。si元素會增加鋼中的氧化夾雜，故需要加以限制。一般wmn控制在0.901.20。wsi控制在0.400.70之間。gcr15鋼的臨界點：鋼號ac1ar1acmgcr157357657009002.3熱處理工藝過程全廠加工過程：備料鍛造退火粗車調(diào)質(zhì)檢查（布氏硬度）精加工淬火 清洗回火檢查（洛氏硬度）精磨防銹裝配1鍛造：鍛造是零件初步成形的過程之一。這樣還可減少加工余量，達到節(jié)約金屬，降低成本。鍛造的另一個作用是：減少或降低組織的方向性，減少網(wǎng)狀碳化物量，鍛造后的組織為細片狀珠光體。始鍛溫度： (1)1150(1120)終緞溫度：850(800)度。 (2)鍛造前清除表面缺陷，盡量預熱后在快速加熱。 (3)溫加工時，應避免200400度的藍脆區(qū)。熱加工時，應避免進入高溫脆 區(qū)(大于1250)。應盡量避免進入熱脆區(qū)(800950度)。2.3.1預先熱處理：a球化退火：gcr15鋼按正常工藝規(guī)范鍛造后得到的是細片狀珠光體組織，硬度較高達225340hbs難于切削加工，淬火溫度波動范圍較窄，容易過熱。故需進行球化退火。 組織：細球狀珠光體組織 目的：退火后得到的組織硬度較低180207hbs易于切削加工，表面光潔程度較高；球狀太話務不易溶入奧氏體，故淬火加熱溫度范圍較寬，過熱傾向小。 工藝參數(shù) ：加熱溫度： 球化退火溫度一般采用ac1(2050) ,780810而790被認為最適宜的溫度，在此溫度加熱， 部分碳化物溶解，細鏈狀碳化物也可以消除，如果加熱度 過高，奧氏體成分均勻，未溶解碳化物量過少，冷卻時結(jié) 晶核心減少，形成的珠光體將呈片狀，如果退火溫度過低， 片狀珠光體溶解得不充分，奧氏體成分很不均勻，則冷過 程中，碳化物沿原片層析出或呈細小的鏈狀。 保溫時間：正常鍛造組織的gcr15鋼在780時，珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變在510min內(nèi)可完成。適當延長時間，可降低網(wǎng)狀碳化物的級別，由于裝爐量較大，退火時間一般在生產(chǎn)上常用3 6h保溫。 退火冷卻：球化退火冷卻速度決定了碳化物的分散度，冷卻速度大時，珠光體轉(zhuǎn)變的形核概率增加，會形成大量極細密的碳化物， 硬度較高； 冷卻速度低時，則形成的顆粒較大的碳化物，硬度低，在實際生產(chǎn)中速度控制在1030h范圍內(nèi)，冷到600一下時?？梢猿鰻t空冷硬度低于210hbs設備：中溫箱式電阻爐夾具設計：退火質(zhì)量檢驗:退火后應在爐子的不同位置上選取試樣，根據(jù)jb125581，滾鉻鋼滾動軸 零件熱處理質(zhì)量標準進行顯微組織、硬度及脫碳層的檢查。 顯微組織。按第一級別圖對球化組織進行評級，24級為合格。 硬度。gcr15鋼為170207hbs。 碳化物網(wǎng)。按第三級別圖評定，2.5級為合格。 脫碳層深度。不得超過車削加工余量的2/3。2.3.2調(diào)質(zhì)處理：目的：提高工件的綜合機械性能，為最終熱處理做準備，減少鹽浴爐淬火時的 變形，調(diào)質(zhì)后工件具有一定的強韌性。 組織：均勻回火索氏體淬火：目的是為了得到細小的馬氏體。 工藝參數(shù)：淬火溫度：840860 gcr15的淬火溫度在ac1accm之間,由gcr15中碳含 量和鉻量較多，生成碳化物多，為此加熱溫度應選稍 微高些，溫度太高時工件中碳和合金元素過多，使冷 卻后殘余奧氏體量增多，產(chǎn)生硬度不足和軟點；溫度 低則淬硬性和淬透性低，由實踐經(jīng)驗，淬火加熱溫度 在840860之間。 加熱溫度：i=dkd由鋼鐵熱處理表（1-7）d=15,k=20，d=c d27.5mm,i=1.52.07.522.5min。為了保證零件充分熱透，使組織轉(zhuǎn)變更均勻奧氏體化更完全。實際加熱時間，應稍長，取4050min。 加熱介質(zhì)：由于調(diào)質(zhì)后要精加工，可去除表層一層金屬，所以空氣為加熱介質(zhì)合適。 設備：中溫箱式電阻爐。 冷卻：油冷。一般用二十號機油，溫度在2080之間。 淬火后硬度不低于hb229。淬火后要對工件進行檢查抽查5%2.3.3回火：是調(diào)質(zhì)的第二步，目的是清除應力，提高塑性和韌性，獲得良好的綜合力學性能，獲得均勻穩(wěn)定的索氏體組織，為最終熱處理做準備。 工藝參數(shù)：溫度：650700?；鼗饻囟戎饕罁?jù)回火后的硬度要求而定的 由于調(diào)質(zhì)主要是為了最終熱處理做組織準備工作，硬度 要求在229285之間，所以選擇高溫回火。 保溫時間：2.53.0h 冷卻方式：為了防止回火脆性產(chǎn)生零件隨爐冷至500時，出爐空冷，為防止第二類回火脆性產(chǎn)生，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)率。2.3.4最終熱處理：淬火+低溫回火目的：為了獲得高的硬度，硬度，耐磨性及足夠的韌性。獲得回火馬氏體及其 上均勻分布的細小顆粒，碳化物和少量殘余奧氏體組織，以便達到服役 條件。 a淬火：組織：金相組織為隱晶馬氏體未溶碳化物和殘余奧氏體。 硬度：63hrc 工藝參數(shù)：加熱溫度：830860。淬火溫度在840左右最好。在840淬火加熱時，奧氏體中溶解的約wc=0.5%0.6%,wcr=0.8%,尚有7%9%未溶碳化物，這些溶于奧氏體的鉻和碳量保證鋼具有一定的淬透性和零件淬火后的硬度。未溶碳化物能阻礙奧氏體晶粒長大。淬火溫度過低，碳化物溶解少，奧氏體中碳和鉻量低，淬透性和淬硬性均不能保證，淬火組織中可能出現(xiàn)非馬氏體組織托氏體，同時未溶碳化物較多，致使韌性和疲勞性能降低。若溫度過高，碳化物溶解過多，會引起過熱，奧氏體晶粒粗大，淬火后馬氏體針粗大，殘余奧氏體量也增多，從而使鋼的綜合力學性能變壞因此加熱溫度采用830860。 保溫時間：78min,保溫0.81.6min/mm。淬火加熱時應盡量減少其氧化脫碳。 冷卻設備：用lan10，或lan22號全損耗系統(tǒng)用油冷卻，油溫控制在3060。 淬火介質(zhì)：油。gcr15淬透性好，可采用比較緩和的介質(zhì)油來淬火，以減少淬火內(nèi)應力，防止用水淬而引起的變形開裂，對易畸變的套圈應自動下落油槽，不得來動液壓泵。清洗設備：清洗機。目的：清洗工作表面油及其他污物。工序位置：在淬火及回火前都要清洗。清洗劑：3%5%（質(zhì)量分數(shù)）的碳酸鈉水溶液清洗，冷熱均可。 b低溫回火：目的：保持高硬度，穩(wěn)定組織，消除應力和提高韌性。淬火組織 中的馬氏體和殘余奧氏體是不穩(wěn)定組織，在室溫長期停留，會產(chǎn) 生組織漸變而導致零件尺寸的變化，使軸承零件的沖擊韌度，疲 勞強度降低，因此軸承零件在淬火后必須及時的進行回火處理。 組織：回火馬氏體。均勻分布的細粒狀碳化物和殘余奧氏體。 硬度：6066hrc 工藝參數(shù)：回火溫度：1605。gcr15鋼的回火溫度，硬度，沖擊韌度以及耐久性，160回火可兼顧強度，硬度和韌度。 回火時間：36h。由于回火溫度較低，回火過程進行比較緩慢，短時間回火得不到較穩(wěn)定的組織和性能，而且內(nèi)應力的消除也比較緩慢，故取較長的回火時間。 回火設備：rx3756,爐膛尺寸：1220914760，最高溫度：650。ggr15低溫回火工藝曲線2.4熱處理過程中的缺陷及防止檢查項目缺陷名稱生產(chǎn)原因防治辦法顯微組織過熱針狀馬氏體組織淬火溫度過高或在較高的溫度下保溫時間長。原材料碳化物帶狀嚴重。退火組織中碳化物大小分布不均勻或部分存在細片狀珠光體。降低淬火溫度。按材料標準控制碳化物不均勻程度。提高退火質(zhì)量使退火組織為均勻細粒狀珠光體。6-7級托氏體組織淬火溫度偏低或淬火溫度正常而保溫時間不足。冷卻太慢。提高淬火溫度和延長保溫時間增加冷卻能力。硬度硬度偏低淬火保溫時間太短。表面脫碳嚴重。淬火溫度偏低。油冷慢，出油溫度高。延長保溫時間。適當提高淬火510。在保護氣體爐涂3%5%硼酸酒精（質(zhì)量分數(shù)）溶液加熱。硬度偏低顯微組織出現(xiàn)塊狀或網(wǎng)狀托氏體淬火溫度偏低或冷卻不良。適當提高淬火溫度或延長斑紋時間。強化冷卻。裂紋淬火裂紋組織過熱，淬火溫度過高或在淬火溫度上限保溫時間過長。冷卻太快，油溫低，淬火油中含水分超過025%。表面脫碳。淬火后及時回火。降低淬火溫度，提高零件出油溫度或提高淬火油的溫度，增加去應力工序，減少表面的脫碳，貧碳及從設計和加工時避免零件產(chǎn)生集中2.5淬火和回火的質(zhì)量檢驗：1套圈hrc63，回火硬度應為6165，硬度均勻性規(guī)定同零件各部位硬度差不得超過2hrc。2 淬火和回火后的顯微組織應按標準的第二級別圖進行評級，具有隱晶狀，細小結(jié)晶狀的馬氏體，均勻分布的細粒狀碳化物和少量殘余奧氏體組成的組織，相當于標準13級者為合格。3不允許有過熱針狀馬氏體和大于6、7級屈氏體組織。4回火穩(wěn)定性的檢查是將已回火的軸承套圈用原來回火溫度重新在油浴爐中回火。第三章鏜床傳動軸的設計3.1鏜床傳動軸的設計3.1.1軸的服役條件和性能要求傳動軸是鏜床的重要零件之一傳動軸上安裝了一個蝸桿套，在渦輪帶動下使蝸桿傳動。從而帶動主軸箱上下運動，蝸桿套在傳動軸上通過鍵鏈接的，在傳動軸下端，有軸承使軸傳動自如，渦輪和蝸桿傳動時產(chǎn)生自鎖，傳動軸與蝸桿套配合處及在傳動軸與主軸箱上孔接觸處均產(chǎn)生摩擦，特別在傳動軸與蝸桿套配合處，有相對運動，所以磨損較大，在進行運轉(zhuǎn)時，傳動軸要受到扭轉(zhuǎn)摩擦一定是沖擊，沖擊載荷較小，沖擊是由于啟動，停轉(zhuǎn)過程中引起的，沖擊不大，傳動軸在傳動時，要傳遞一定的扭矩。且，當扭矩較大時，主軸還要承受一定得疲勞應力，當延長軸的使用壽命，保證配合及傳動的精度，軸必須有足夠的剛度和良好的加工性，和光潔度及一定的強度，耐磨性，耐疲勞及精度穩(wěn)定性，工藝和經(jīng)濟性等性能。傳動軸時主摩擦，磨損條件工作傳動軸的損壞形式，一般是磨損或是由于內(nèi)應力重新分布，而使主軸變形，造成精度不良造成傳動不良，而工件報廢或主軸表面硬度不足，拒不磨損嚴重，使渦輪蝸桿咬合。3.1.2傳動軸的失效形式：1. 磨損：由于經(jīng)常傳動，傳動軸某些p位磨損嚴重，一般用熱處理方法來提高工件表面耐磨性。2. 咬痕或裂紋：由于載荷過大，使傳動時超載，產(chǎn)生咬合，產(chǎn)生變形裂紋或咬痕或是經(jīng)常接觸摩擦嚴重，產(chǎn)生疲勞損壞，產(chǎn)生裂紋。3. 傳動軸變形:由于熱處理不當，又工件較長，較細，產(chǎn)生變形或是傳動軸在工作時內(nèi)應力重新分布，使傳動軸變形。3.1.3依照對傳動軸的服役條