畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）20crmnti鋼制造汽車曲軸正時(shí)齒輪熱處理工藝設(shè)計(jì)

1、攀枝花學(xué)院學(xué)生課程設(shè)計(jì)（論文）題 目 20CrMnTi鋼制造汽車曲軸正時(shí)齒輪熱處理工藝設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 所在院(系)： 材料工程學(xué)院 專 業(yè)： 材料成型及控制工程 班 級(jí)： 指 導(dǎo) 教 師： 職稱： 講 師 2013年12月18日攀枝花學(xué)院教務(wù)處制攀枝花學(xué)院本科學(xué)生課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目20CrMnTi鋼制造汽車曲軸正時(shí)齒輪熱處理工藝設(shè)計(jì)1、課程設(shè)計(jì)的目的使學(xué)生了解、設(shè)計(jì)20CrMnTi鋼制汽車曲軸正時(shí)齒輪熱處理生產(chǎn)工藝，主要目的：（1）培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的熱處理課程的知識(shí)去解決工程問(wèn)題的能力，并使其所學(xué)知識(shí)得到鞏固和發(fā)展。（2）學(xué)習(xí)熱處理工藝設(shè)計(jì)的一般方法、熱處理設(shè)備選用和裝夾具設(shè)計(jì)

2、等。（3）進(jìn)行熱處理設(shè)計(jì)的基本技能訓(xùn)練，如計(jì)算、工藝圖繪制和學(xué)習(xí)使用設(shè)計(jì)資料、手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。2、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）內(nèi)容：進(jìn)行零件的加工路線中有關(guān)熱處理工序和熱處理輔助工序的設(shè)計(jì)。根據(jù)零件的技術(shù)要求，選定能實(shí)現(xiàn)技術(shù)要求的熱處理方法，制定工藝參數(shù)，畫出熱處理工藝曲線圖，選擇熱處理設(shè)備，設(shè)計(jì)或選定裝夾具，作出熱處理工藝卡。最后，寫出設(shè)計(jì)說(shuō)明書，說(shuō)明書中要求對(duì)各熱處理工序的工藝參數(shù)的選擇依據(jù)和各熱處理后的顯微組織作出說(shuō)明。要求：（1）分析生產(chǎn)加工及熱處理過(guò)程中可能出現(xiàn)的缺陷，針對(duì)這些缺陷提出預(yù)防措施或補(bǔ)救措施。（2）提交設(shè)計(jì)說(shuō)明書（或設(shè)計(jì)報(bào)告），35千字，提

3、交設(shè)計(jì)說(shuō)明書。3、主要參考文獻(xiàn)1 崔明擇主編.工程材料及其熱處理M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.7.3王建安. 金屬學(xué)與熱處理M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19804 5 M.4、課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃第16周：對(duì)給定題目進(jìn)行認(rèn)真分析，查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，做好原始記錄。 第17周：撰寫課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書，并進(jìn)行修改、完善，提交設(shè)計(jì)說(shuō)明書。指導(dǎo)教師（簽字）日期年 月 日教研室意見(jiàn)：年 月 日學(xué)生（簽字）： 接受任務(wù)時(shí)間： 年 月 日注：任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫。課程設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師成績(jī)?cè)u(píng)定表題目名稱評(píng)分項(xiàng)目分值得分評(píng)價(jià)內(nèi)涵工作表現(xiàn)20%01學(xué)習(xí)態(tài)度6遵守各項(xiàng)紀(jì)律，工作刻苦努力，具有良好的科學(xué)工作態(tài)度

4、。02科學(xué)實(shí)踐、調(diào)研7通過(guò)實(shí)驗(yàn)、試驗(yàn)、查閱文獻(xiàn)、深入生產(chǎn)實(shí)踐等渠道獲取與課程設(shè)計(jì)有關(guān)的材料。03課題工作量7按期圓滿完成規(guī)定的任務(wù)，工作量飽滿。能力水平35%04綜合運(yùn)用知識(shí)的能力10能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實(shí)際問(wèn)題，能正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能對(duì)課題進(jìn)行理論分析，得出有價(jià)值的結(jié)論。05應(yīng)用文獻(xiàn)的能力5能獨(dú)立查閱相關(guān)文獻(xiàn)和從事其他調(diào)研；能提出并較好地論述課題的實(shí)施方案；有收集、加工各種信息及獲取新知識(shí)的能力。06設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）能力，方案的設(shè)計(jì)能力5能正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，獨(dú)立進(jìn)行裝置安裝、調(diào)試、操作等實(shí)驗(yàn)工作，數(shù)據(jù)正確、可靠；研究思路清晰、完整。07計(jì)算及計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力5具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理能

5、力；能運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行資料搜集、加工、處理和輔助設(shè)計(jì)等。08對(duì)計(jì)算或?qū)嶒?yàn)結(jié)果的分析能力（綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析能力）10具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)收集、分析、處理、綜合的能力。成果質(zhì)量45%09插圖（或圖紙）質(zhì)量、篇幅、設(shè)計(jì)（論文）規(guī)范化程度5符合本專業(yè)相關(guān)規(guī)范或規(guī)定要求；規(guī)范化符合本文件第五條要求。10設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）質(zhì)量30綜述簡(jiǎn)練完整，有見(jiàn)解；立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)正確，分析處理科學(xué)。11創(chuàng)新10對(duì)前人工作有改進(jìn)或突破，或有獨(dú)特見(jiàn)解。成績(jī)指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)指導(dǎo)教師簽名： 年月日摘 要 本課設(shè)計(jì)了20CrMnTi鋼制造汽車曲軸正時(shí)齒輪熱處理工藝設(shè)計(jì)。主要的工藝過(guò)程包括鍛造、預(yù)備熱處理（完

6、全退火）、滲碳、淬火+低溫回火等過(guò)程。通過(guò)各種不同的工藝過(guò)程進(jìn)行恰當(dāng)?shù)奶幚砜梢垣@得各種性能良好的材料并且滿足各項(xiàng)性能的要求。20CrMnTi鋼其塑性、低溫沖擊韌性高，但強(qiáng)度、硬度較低，鍛造、焊接和冷沖壓性能良好，冷變形塑性高，但切削加工變形小。用于制造受力不大、韌性要求高的零件和滲碳件，緊固件和沖模鍛件以及不經(jīng)熱處理的低負(fù)荷零件。 汽車曲軸齒輪是汽車中重要的傳動(dòng)部件。其將汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車主軸聯(lián)結(jié)起來(lái)，將動(dòng)力和扭矩由電機(jī)傳遞到主軸，從而使主軸轉(zhuǎn)動(dòng)汽車輪。其主要作用是通過(guò)變速裝置調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速和扭矩，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在最佳的狀態(tài)1。關(guān)鍵詞：汽車曲軸正時(shí)齒輪、20CrMnTi鋼、預(yù)備熱處理、完全退火、

7、低溫回火+淬火。目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc5993 摘 要 HYPERLINK l _Toc29232 1、設(shè)計(jì)任務(wù)1 HYPERLINK l _Toc8146 1 HYPERLINK l _Toc17594 1 HYPERLINK l _Toc665 2、熱處理零件圖2 HYPERLINK l _Toc21897 3、設(shè)計(jì)方案2 HYPERLINK l _Toc18870 3.1 汽車曲軸正時(shí)齒輪設(shè)計(jì)的分析2 HYPERLINK l _Toc18899 3.2 HYPERLINK l _Toc577 32 HYPERLINK l _Toc665 32

8、HYPERLINK l _Toc18648 3.2鋼種材料3 HYPERLINK l _Toc5047 4、設(shè)計(jì)說(shuō)明4 HYPERLINK l _Toc16369 4.1加工工藝流程4 HYPERLINK l _Toc9134 4.2具體熱處理工藝4 HYPERLINK l _Toc21095 4預(yù)備熱處理工藝5 HYPERLINK l _Toc15421 4.2.2滲碳工藝5 HYPERLINK l _Toc13763 4.2.3淬火+低溫回火熱處理工藝6 HYPERLINK l _Toc13763 4.2.4滲氮工藝6 HYPERLINK l _Toc1667 5、分析與討論8 HYPER

9、LINK l _Toc26041 6、結(jié)束語(yǔ)9 HYPERLINK l _Toc30567 7、熱處理工藝卡片10 HYPERLINK l _Toc30567 8、汽車曲軸正時(shí)齒輪的熱處理缺陷及預(yù)防或補(bǔ)救措施10 HYPERLINK l _Toc2396 參 考 文 獻(xiàn)191 設(shè)計(jì)任務(wù)20CrMnTi制造汽車曲軸正時(shí)齒輪熱處理工藝設(shè)計(jì) 20CrMnTi鋼是一種低碳鋼材料，它的延展性、可塑性都是比較好的，由于它的含碳量低(在7-0.23%之間)所以，硬度比較低。因此，為滿足其在制造汽車曲軸正時(shí)齒輪上的壽命要求，應(yīng)提高其硬度。由于汽車曲軸齒輪是屬于閉式齒輪，那么它的主要失效形式為齒面點(diǎn)蝕和輪齒的彎

10、曲疲勞折斷。當(dāng)采用軟齒面（齒面硬度350HBS）時(shí)，其齒面接觸疲勞強(qiáng)度相對(duì)較低。因此，一般應(yīng)首先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件，計(jì)算齒輪的分度圓直徑及其主要幾何參數(shù)（如中心距、齒寬等），然后再對(duì)其輪齒的抗彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。當(dāng)采用硬齒面（齒面硬度350HBS）時(shí)，則一般應(yīng)首先按齒輪的抗彎曲疲勞強(qiáng)度條件，確定齒輪的模數(shù)及其主要幾何參數(shù)，然后再校核其齒面接觸疲勞強(qiáng)度2。 在對(duì)20CrMnTi鋼進(jìn)行熱處理時(shí)，即去應(yīng)力退火，淬火和高溫回火時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照卡片所列出的時(shí)間進(jìn)行保溫以及其它操作的要求。2 熱處理零件圖汽車曲軸正時(shí)齒輪零件圖：3 設(shè)計(jì)方案由于是汽車曲軸正時(shí)齒輪，因此其工作強(qiáng)度很高并且環(huán)境惡劣，首先為密

11、閉狀態(tài)；其次為齒輪嚙合，并且周圍環(huán)境中充滿這潤(rùn)滑液體。而且20CrMnTi鋼的硬度不怎么高，雖然通過(guò)熱處理改善其性能，但終究是有限的，因此在使用中需注意不要超過(guò)最大荷載，以免損傷齒輪。主要失效形式為齒面點(diǎn)蝕和輪齒折斷。齒面點(diǎn)蝕。齒輪傳動(dòng)過(guò)程中，齒輪接觸面上各點(diǎn)的接觸應(yīng)力呈脈動(dòng)循環(huán)變化，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，會(huì)由于接觸面上金屬的疲勞而形成細(xì)小的疲勞裂紋，裂紋的擴(kuò)展造成金屬剝落，形成點(diǎn)蝕。輪齒折斷。最常見(jiàn)的是彎曲疲勞折斷、過(guò)載折斷。輪齒受力后,在齒根部產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力最大,且在齒根過(guò)渡圓角處有應(yīng)力集中。如果輪齒的交變應(yīng)力超過(guò)了材料的疲勞極限,在齒根圓角處將產(chǎn)生疲勞裂紋,隨著裂紋不斷擴(kuò)展。 eq oac(,

12、1)汽車曲軸正時(shí)齒輪疲勞耐久性試驗(yàn)。此項(xiàng)目考核齒輪的疲勞耐久性, 是曲軸齒輪試驗(yàn)的必做項(xiàng)目。試驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)、試驗(yàn)效果明顯是其主要特點(diǎn)。疲勞耐久性試驗(yàn)的加載方式是試驗(yàn)的關(guān)鍵, 一般采用機(jī)械封閉式齒輪加載試驗(yàn)臺(tái)或電封閉式齒輪加載試驗(yàn)臺(tái)。 eq oac(,2)汽車曲軸正時(shí)齒輪同步器性能試驗(yàn)。該項(xiàng)目適用于通過(guò)在一定油溫、一定輸出轉(zhuǎn)速下測(cè)量齒輪轉(zhuǎn)速、輸出扭矩, 分析整理得到汽車曲軸齒輪的各個(gè)力學(xué)性能，試驗(yàn)后汽車曲軸正時(shí)齒輪無(wú)損傷。 eq oac(,3)汽車曲軸正時(shí)齒輪靜扭強(qiáng)度試驗(yàn)。將曲軸齒輪安裝在試驗(yàn)臺(tái)上, 固定其輸出端, 利用減速機(jī)帶動(dòng)輸入端慢慢運(yùn)轉(zhuǎn), 同時(shí)記錄曲軸齒輪輸入端扭矩、輸出端扭矩、輸入軸扭轉(zhuǎn)角

13、度, 直到達(dá)到某設(shè)定扭矩或直到齒輪損壞而停止加載。分析記錄數(shù)據(jù)的變化規(guī)律, 判斷曲軸齒輪的靜態(tài)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度性能。此項(xiàng)目試驗(yàn)時(shí)間短, 直接反映曲軸齒輪的靜態(tài)強(qiáng)度性能。汽車曲軸正時(shí)齒輪潤(rùn)滑性能和溫升試驗(yàn)。測(cè)量汽車曲軸正時(shí)齒輪在不同的爬坡角度、不同的轉(zhuǎn)速下空載溫度升高規(guī)律。由于是空載下運(yùn)行, 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)輸入功率小、消耗功率少, 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不長(zhǎng), 故不損壞曲軸齒輪。雖然試驗(yàn)成本低, 但汽車曲軸正時(shí)齒輪設(shè)計(jì)上的缺陷、制造過(guò)程中的多種故障都能從溫升中反映出來(lái), 故在試驗(yàn)及日常質(zhì)量評(píng)價(jià)試驗(yàn)中得到普遍應(yīng)用。 20CrMnTi鋼其塑性、韌性高，但強(qiáng)度、硬度較低，鍛造、焊接和冷沖壓性能良好，冷變形塑性高，但切削加變形小

14、。用于制造受力大、韌性要求高的零件和滲碳件，緊固件和沖模鍛件以及不經(jīng)熱處理的低負(fù)荷零件。20CrMnTi鋼力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度 b (MPa)：1085，屈服強(qiáng)度 s (MPa)：850，伸長(zhǎng)率 5/（%）：10，斷面收縮率 /（%）：45。20CrMnTi是滲碳鋼，滲碳鋼通常為含碳量為0.17%-0.24%的低碳鋼。汽車上多用其制造傳動(dòng)齒輪，是中淬透性滲碳鋼中Cr Mn Ti 鋼，其淬透性較高，在保證淬透情況下，具有較高的強(qiáng)度和韌性，特別是具有較高的低溫沖擊韌性。20CrMnTi表面滲碳硬化處理用鋼。良好的加工性，加工變微小，抗疲勞性能相當(dāng)好。是性能良好的滲碳鋼，淬透性較高，經(jīng)滲碳淬火后具有硬

15、而耐磨的表面與堅(jiān)韌的心部，具有較高的低溫沖擊韌性，焊接性中等，正火后可切削性良好。用于制造截面30mm的承受高速、中等或重載荷、沖擊及摩擦的重要零件，如齒輪、齒圈、齒輪軸十字頭等。是18CrMnTi的代用鋼，廣泛用作滲碳零件，在汽車.拖拉機(jī)工業(yè)用于截面在30mm以下，承受高速.中或重負(fù)荷 以及受沖擊.摩擦的重要滲碳零件。4 設(shè)計(jì)說(shuō)明20CrMnTi鋼制造汽車曲軸齒輪熱處理工藝設(shè)計(jì)的熱加工工藝流程經(jīng)過(guò)許多次改進(jìn)形成如下的工藝流程: 下料鍛造預(yù)備熱處理(完全退火)機(jī)械加工滲碳淬火+低溫回火平磨組裝。20CrMnTi鋼屬于低碳鋼，其成分1如下表3.1. 20CrMnTi鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）C

16、MnPSCrNiCuSi70.230.800.030成分分析：Mn是良好的脫氧劑和脫硫劑。它能消除或減弱由于硫所引起的鋼的熱脆性，從而改善鋼的熱加工性能。Mn和Fe形成固溶體，提高鋼中鐵素體和奧氏體的硬度和強(qiáng)度，經(jīng)固溶處理后有良好的韌性，當(dāng)受到?jīng)_擊而變形時(shí)，表面層將因變形而強(qiáng)化，具有高的耐磨性；同時(shí)又是碳化物形成元素，進(jìn)入滲碳體中取代一部分鐵原子。Si能溶于鐵素體和奧氏體中提高鋼的硬度和強(qiáng)度。硅能提高鋼的彈性極限、屈服強(qiáng)度和屈服比(s/b),以及疲勞強(qiáng)度和疲勞比(-1/b)等。 硅能促使鐵素體晶粒粗化，降低矯頑力。20CrMnTi鋼的熱處理包括初期的鍛造和預(yù)先熱處理，以減少坯料的硬度為方便后面

17、的機(jī)加工，也為后續(xù)滲碳、淬火、回火提供優(yōu)良的原始組織。20CrMnTi鋼的熱處理工藝分析：由于20CrMnTi鋼的含碳量較低，對(duì)于齒輪這種要求剛強(qiáng)度和高耐磨的特性，那么20CrMnTi鋼的最重要的就是提高其硬度和耐磨性。通過(guò)鍛造和隨后的退火，形成硬度較低的原始坯料，為后續(xù)的切削加工提供有利的方便和減少對(duì)于車床的磨損。滲碳是通過(guò)對(duì)其表面更加的硬度能夠更大程度的提升，保證質(zhì)量。為了碎化、細(xì)化共晶碳化物，把粗大的枝晶狀共晶碳化物打碎、提高碳化物分布的均勻性，細(xì)化碳化物的粒度，一般20CrMnTi鋼使用時(shí)都需要進(jìn)行鍛造和預(yù)先熱處理, 以減少碳化物的不均勻分布, 為后續(xù)淬火、回火提供優(yōu)良的原始組織4。預(yù)

18、備熱處理工藝退火是將偏離平衡狀態(tài)的金屬坯料或零件加熱至較高溫度，保持一定的時(shí)間后通常以相當(dāng)緩慢的速度冷卻，以得到接近于平衡狀態(tài)組織的各種工藝方法。退火的目的是：a消除鋼錠的成分偏析，使成分均勻化。b消除因鑄、鍛、焊引起的組織缺陷。c降低硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷變形加工。d細(xì)化晶粒，均勻組織，為后續(xù)熱處理做組織準(zhǔn)備。e消除鋼中的內(nèi)應(yīng)力，以防止變形與開(kāi)裂5。Ac3Ac1圖3.2 A鋼完全退火工藝曲線加熱溫度：Ac3843；加熱速度：小于200/h；保溫時(shí)間：2min/mm8上進(jìn)行加工。滲碳是將工件放入滲碳?xì)夥罩?，并?00950的溫度下加熱、保溫，使其表面層增碳的一種工藝操作。滲碳的目的

19、在于使工件在繼續(xù)經(jīng)過(guò)相應(yīng)熱處理后表面具有高硬度和耐磨性，而心部任保持一定的強(qiáng)度和較高的任性。6所示。 4.2.3淬火+低溫回火熱處理工藝淬火淬火是將鋼加熱至臨界溫度點(diǎn)Ac3或Ac1以上一定的度，保溫后以大于臨界冷卻速度的速度冷卻得到馬氏體（或下貝氏體）的熱處理工藝叫做淬火。其目的是使奧氏體化后的工件獲得盡量多的馬氏體，然后配以不同溫度回火獲得各種需要的性能。鋼的理想淬火冷卻曲線如圖7所示 Ac3 Ac1 A AP AB Ms低溫回火回火是將淬火鋼加熱到A1以下某一溫度，經(jīng)過(guò)保溫，然后以一定的冷卻方法冷至室溫的熱處理操作。其目的在于：a.降低脆性，消除內(nèi)應(yīng)力。工件淬火后存在著很大的內(nèi)應(yīng)力和脆性，

20、若不及時(shí)回火，零件會(huì)產(chǎn)生變形或開(kāi)裂。b.得到對(duì)工件所要求的力學(xué)性能。工件淬火后，硬度高，脆性大，為了了獲得對(duì)工件要求的性能，可以用回火溫度調(diào)整硬度，減小脆性，得到所需要的塑性、強(qiáng)度和硬度。c.穩(wěn)定工件尺寸。淬火后的組織是馬氏體和殘余奧氏體，這兩種組織都是不穩(wěn)定的，會(huì)自發(fā)地逐漸地發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，因而引起工件尺寸和形狀的改變。通過(guò)回火，可以促使這些組織轉(zhuǎn)變。達(dá)到較穩(wěn)定狀態(tài)，以便在以后的使用過(guò)程中不發(fā)生變形8。滲氮工藝可以提高齒輪的表面強(qiáng)度，提高齒輪表面的耐腐蝕及耐磨，是齒輪的力學(xué)性能達(dá)到最好，下面是20CrMnTi齒輪的滲氮工藝圖：回火規(guī)范如表3.2 9。 表3.5 20CrMnTi回火規(guī)范表 方案

21、 淬火溫度 / 回 火用 途 加熱溫度/ 介質(zhì)硬度HRC 820850 消除應(yīng)力 去除應(yīng)力，降低硬度去除應(yīng)力，降低硬度150170 200275 400425 油或硝鹽 6163 5759 5557 11151130 去除應(yīng)力及形成二次硬化 去除應(yīng)力及形成二次硬化 去除應(yīng)力及形成二次硬化 510520多次回火 -78冷處理加510520一次回火 -78冷處理加一次510520回火，再-78冷處理 6061 6061 6162經(jīng)過(guò)上述各種熱處理后20CrMnTi鋼的韌性、硬度、耐磨性都有所甚至很大的提升。鍛造毛坯產(chǎn)生的粒狀貝 氏體引起硬度增高， 導(dǎo)致了齒型加工困難， 使刀具早期磨損。 于車輛齒輪

22、或大批量 對(duì) 的小型齒輪越來(lái)越多采用等溫正火工藝。 對(duì)于模數(shù)、 徑較大的質(zhì)量要求高的工業(yè) 直 齒輪通常采用調(diào)質(zhì)作為預(yù)備熱處理12 調(diào)質(zhì) 對(duì)于重要的齒輪用調(diào)質(zhì)來(lái)改善鋼的性 能。 在切削加工時(shí)， 為了不致發(fā)生 “粘刀” 現(xiàn) 象和使刀具嚴(yán)重磨損，通過(guò)改善金相組織控 制鋼的硬度。 實(shí)踐證明， 為了防止鍛造毛坯 在預(yù)備熱處理中產(chǎn)生粒狀貝氏體影響鋼 的 力學(xué)性能，工藝可采用淬火后680700 高溫回火（即調(diào)質(zhì)）來(lái)替代原來(lái)的正火。 高溫 回火后得到回火索氏體組織， 即粒狀滲碳 體 均 勻 的 分 布 在 鐵 素 體 基 體 上， 應(yīng) 力 集 中 傾向小，硬度降低至200HB330HB，切削 性能較好。 質(zhì)鋼

23、與正火鋼相比不僅強(qiáng)度 調(diào) 較高， 而 且 塑 性 、 性 遠(yuǎn) 高 于 后 者 ， 同 時(shí) 鍛 韌 造 應(yīng) 力 得 到 充 分 的 消 除， 滿 足 了 機(jī) 械 加 工 要求，在生產(chǎn)中已取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益 2 5 形，要嚴(yán)格控制滲碳齒輪的表面碳濃度和 滲層深度。 它們會(huì)對(duì)滲層組織的膨脹系 因 數(shù) 產(chǎn) 生 影 響， 滲 碳 后 若 表 面 形 成 不 良 碳 化 物分布，將增加齒形、 向及孔的變 齒 形， 因此必須控制滲碳時(shí)的碳勢(shì)， 以防止表 面碳濃度過(guò)高和碳量不均勻。 碳層深度 滲 越厚， 也將使畸變加大。 表面含碳量影響滲 碳淬火齒輪的淬透性， 而材料的淬透性對(duì) 組織、 性能、 畸變有直接的

24、影響 5 。 因此應(yīng)使 滲碳層深度及其表面含碳量控制在合理適 宜的范圍內(nèi)。預(yù)備熱處理 通常20CrMnTi選用正火或調(diào)質(zhì)處理作 為預(yù)備熱處理， 其目的是降低鋼的硬度， 提 高 塑 性 ， 以 利 于 切 削 加 工 ； 細(xì) 化 晶 粒 ， 均勻 鋼的組織及成分， 改善鋼的性能， 為以后的 熱處理作準(zhǔn)備； 消除鍛造應(yīng)力， 防止變形和 開(kāi)裂， 保 證 齒 形 合 格 。 11 正火 正火是將鋼加熱到Ac 3以上3050， 保溫足夠的時(shí)間后出爐在空氣中冷卻到室 溫。 對(duì)于一般的齒輪采用正火， 正火可以減 少碳和其他合金元素的成分偏析； 使奧氏 體晶粒細(xì)化和碳化物的彌散分布， 以便在 隨后的熱處理中增

25、加碳化物的溶解量。 由 于 正 火 的 冷 卻 速 度 較 快， 獲 得 細(xì) 小 的 片 層 狀 滲 碳 體 珠 光 體 ， 強(qiáng) 度 、 度 都 較 高 ， 力學(xué) 硬 性能較好。 然而正火工藝是空冷， 對(duì)于尺寸 較大零件，內(nèi)外溫差大冷卻速度不穩(wěn)定，在 連 續(xù) 冷 卻 時(shí) ， 過(guò) 冷 奧 氏 體 在A 1 5 5 0 溫 度 范 圍 內(nèi) 分 解 為 珠 光 體，在550 Ms 溫 度 范 。 2滲碳處理工藝 2 1 鋼的化學(xué)成分 20CrMnTi 的含碳量為020屬于低碳 鋼， 滲碳時(shí)保證了碳元素的正常滲入。 火 淬 熱 處 理 后 心 部 獲 得 低 碳 馬 氏 體， 以 保 證 心 部具有足

26、夠的塑性和韌性， 抵抗沖擊載荷。 鋼中合金元素為Cr15、 Mn15 、 i T 15。 r、 n合金元素能提高鋼鐵索體 C M 的強(qiáng)度，同時(shí)提高鋼的淬透性。 元素能阻 Ti 止鋼的奧氏體晶粒的長(zhǎng)大，提高鋼的回火 穩(wěn)定性。 20CrMnTi齒 輪 根 據(jù) 使 用 性 能 要 求 表面耐磨，心部又要求有良好的強(qiáng)韌性，所 以 要 對(duì)2 0 C r M n T i鋼 進(jìn) 行 表 面 滲 碳 處 理，滲 碳 淬 火 后 表 面 得 到 高 碳 馬 氏 體， 具 有 較 高 的硬度和耐磨性。 2 2 滲碳工藝 滲碳淬火工藝過(guò)程中， 要防止齒輪變 ，并 從 表 面 到 心 部 逐 漸 減 小，心部仍保持

27、原來(lái)低碳鋼的含碳量。 滲碳的溫度越高，時(shí) 間越長(zhǎng)，奧氏體晶粒越大，齒輪的畸變?cè)?大， 把 加 熱 溫 度 控 制 900 左 右 ， 目 的 是 控 制奧氏體晶粒長(zhǎng)大，獲得細(xì)小的奧氏體晶 粒， 淬火后獲得細(xì)小的馬氏體組織。 于 滲 由 碳只改變工件表面的含碳量， 要使?jié)B碳齒 輪表面具有高的硬度、 的耐磨性和心部 高 良好韌性滲碳后必須進(jìn)行熱處理。 用的 常 是淬火后低溫回火。 3淬火低溫回火 31 淬火 鋼的加熱溫度一般可根據(jù)F e F e 3C相圖 選擇，亞共析鋼淬火加熱溫度選擇Ac3以上 30 5 0 ，過(guò) 共 析 鋼 淬 火 加 熱 溫。5 分析與討論 20CrMnTi鋼制造汽車正時(shí)齒輪

28、熱處理工藝設(shè)計(jì)已經(jīng)在前面展示，單就其性能以及熱處理的過(guò)程想必是沒(méi)多大問(wèn)題，若放入實(shí)際生產(chǎn)中有很多不可預(yù)知的問(wèn)題，因此，不能紙上談兵須得到工廠或者實(shí)驗(yàn)室中反復(fù)的通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后在得出最重要的結(jié)論用于實(shí)踐中，從而在生產(chǎn)中減低成本、提高效率并且減少工時(shí)，降低能源消耗。6 結(jié)束語(yǔ) 這次20CrMnTi鋼制造起汽車曲軸正時(shí)齒輪熱處理工藝設(shè)計(jì)的完成，讓我不僅通過(guò)自己的努力大致了解了20CrMnTi鋼制造汽車曲軸正時(shí)齒輪的制作流程，還學(xué)會(huì)了把自己書本上學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際物體上去。20CrMnTi鋼制造汽車曲軸正時(shí)齒輪是協(xié)助發(fā)動(dòng)機(jī)完成對(duì)曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)提供動(dòng)力，所以20CrMnTi鋼必須具有強(qiáng)的硬度和高

29、的耐磨性。前段時(shí)間在沒(méi)有認(rèn)真學(xué)習(xí)金屬學(xué)時(shí)，我覺(jué)得這個(gè)課程設(shè)計(jì)很難很難，但現(xiàn)在經(jīng)過(guò)我對(duì)金屬學(xué)的充分認(rèn)識(shí)，我重新設(shè)計(jì)完成了一遍，使我從中吸取了精華部分。金屬學(xué)都是理論上的成型工藝，在實(shí)際生產(chǎn)中肯定還有許多細(xì)節(jié)問(wèn)題需要我們?nèi)ソ鉀Q和改進(jìn)。在這次的課程設(shè)計(jì)中，發(fā)揮出了自己?jiǎn)为?dú)設(shè)計(jì)20CrMnTi鋼制造汽車曲軸正時(shí)齒輪熱處理工藝設(shè)計(jì)能力和綜合運(yùn)用書本知識(shí)，體會(huì)了學(xué)以致用、突出自己勞動(dòng)成果的喜悅心情，尤其是熱處理加工工藝，是自己很有成就感。同時(shí)各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí)與運(yùn)用，獨(dú)立思考的能力也有所提高，更為重要的是：在這次20CrMnTi鋼制造汽車曲軸正時(shí)齒輪熱處理工藝設(shè)計(jì)中，從中發(fā)現(xiàn)自己平時(shí)學(xué)習(xí)的不足和薄弱