【《40Cr热处理工艺设计分析案例》1900字】

40Cr热处理工艺设计分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u2224040Cr热处理工艺设计分析案例 1213831.140Cr钢的化学成分 1185881.240Cr运输机减速器性能要求 1245581.340Cr钢运输机减速器齿轮工艺流程 2202751.440Cr钢运输机减速器齿轮热处理工艺 2222411.4.1正火 281441.4.2中频感应加热淬火工艺 3173571.4.3回火工艺 4162361.540Cr运输机减速器热处理总工艺曲线 5齿轮是机器或部件中的一种重要的传动零件，直接关系着机器的工作寿命，若是齿轮部分出现了问题，可以说整个机器都有着报废的危险。硬度和耐磨性是齿轮较为重要的两个特点，一旦齿轮发生卡死，那么会对整个生产线都有着极大的危险，甚至会发生重大安全事故，因此齿轮周围会设计专门的齿轮防护罩[7]。40Cr运输机减速器齿轮对硬度，韧性，耐磨性的要求极为显著，强化齿轮表面是提高齿轮硬度，耐磨性的常用有效措施，对此朱玉轩等人对此进行了研究[8]，为了提高齿轮的各项力学性能，选择使用表面硬化、合金化、内部强化的技术，可还是存在一些无可避免的技术问题。例如表面硬化技术这项技术，有着工艺成本较高，可以使用的范围小等缺点。为了要提高40Cr运输机减速器齿轮的强度和韧性，需要保证40Cr齿轮的内部拥有一定的强度、硬度和受冲击时的韧性[9]。1.140Cr钢的化学成分由GB/T3077-2015《合金结构钢》[20]可知，表1.1记述40Cr钢的所含元素占比。表1.140Cr钢的所含元素占比所含元素碳锰硅铬钼磷硫铜比例0.410.650.270.950.050.030.030.0251.240Cr运输机减速器性能要求对于带式运输机减速器齿轮来讲，性能要求主要就包括了例如硬度、强度、耐磨性等指标。带式运输机减速器齿轮比较薄，容易折断，且在接触时所产生的接触应力也是对它的一个很大的威胁，齿根部还会发生较大的最大弯曲应力，大大提高了齿面失效的概率。齿面四处还很有概率发生对比滑动甚至磨损、断裂。[10]。为了得到更好性能的齿轮，需要选用最为适宜的热处理工艺，以此来大大改善齿轮的组织。1.340Cr钢运输机减速器齿轮工艺流程毛坯锻造→正火→机加工→滚齿→中频感应表面淬火+低温回火→磨齿→探伤→检测→入库1.440Cr钢运输机减速器齿轮热处理工艺40Cr钢临界温度如下表1.2。表1.240Cr临界温度临界位置/℃Ac1/℃Ac3/℃Ar1/℃Ar3/℃Ms/℃临界温度743782693730355本次设计带式运输机减速器齿轮，尺寸见图1.1。图1.140Cr运输机减速器齿轮1.4.1正火40Cr是一种普通合金调质钢，其性能恰恰相似于45钢。经常被用于制作一般的轴类和齿轮类零件。为了达到提高坯料的力学性能和可加工性的目的，方便加工[11]。40Cr钢在中频感应加热淬火之前，必须通过预热处理降低它的硬度，以利于切割，更有助于消除热处理引起的组织缺陷，细化晶粒，改善内部组织，为最终的热处理做好准备[12]。在本设计中，预备热处理选择为正火。本次设计取40Cr钢在AC1临界点温度以上30℃，为822℃。正火保温时间计算；为保温时间。为排料系数，本次计算取。为加热系数，取。为齿轮的厚度。本次设计的40Cr运输机减速器齿轮选择在RJ2-140-9中温井式电阻炉中加热，进行正火等一系列热处理。通过上式计算，可得保温时间在0.375~0.45h内。而齿轮的厚度不足25mm，按照齿轮厚度为25mm估计时间。将保温时间定为1h。因为40Cr材料属于低合金结构钢，淬透性比一般的碳素钢要好，运输机减速器齿轮形状比较复杂，因此采用油冷的方式冷却。40Cr正火工艺曲线如图1.2。图1.24Cr运输机减速器正火工艺曲线正火后40Cr钢的组织为铁素体和较细的片状珠光体。1.4.2中频感应加热淬火工艺40Cr属于合金调质结构钢，从运输机减速器齿轮考虑，此零件即要求表面耐磨，又要求有很高的强度[12]。使用中频感应加热表面淬火的温度比普通淬火要高出50℃左右，采用840℃~860℃。本次设计的淬火温度选择850℃，40Cr淬火工艺曲线如图1.3。为了保证钢完全奥氏体化，防止存在铁素体，中频感应淬火不需要太多的保温时间，使用急冷的方法，不过淬火后的工件由于内应力过大，容易表现出“脆”性。需要进行回火。而40Cr材料属于低合金结构钢，淬透性要优于一般的碳素钢，如果工件有效尺寸比较小或者形状比较复杂，可以采用油冷；反之，工件有效尺寸比较大且形状简单的话，则可以采用水冷，采用水冷的工件机械性能要比采用油冷的好[13]。综合考虑选择油冷。组织变化：表层组织为马氏体，心部为索氏体+铁素体。图1.340Cr运输机减速器淬火工艺曲线1.4.3回火工艺由于40Cr的第一次回火脆性温度会受到含有的其他合金元素如Si、Mn、Cr等的影响而提高，因此低温回火温度为230℃。低温回火的保温时间一般为1～2小时。考虑到40Cr输送减速机齿轮尺寸大，回火保温时间过长，将导致组织结构改变。低温回火时，马氏体的正方度降低，有细小薄片从碳化物中析出，即碳逐渐从马氏体中析出，削弱了固溶强化的效果，降低了硬度，综合考虑保温时间选为1.5h[14]，40Cr回火工艺曲