
《40Cr齿轮轴热处理工艺规程编制》.docx
36页院(系): 专业班级: 学 号 : 学生姓名: 指导教师: 起止时间:云南机电职业技术学院毕业(论文)题目:40Cr齿轮轴热处理工艺规程编制表头表格所所提供标准附表机械工程系101711017126朱荣正可立良(老师)2013 年 3 月-2013 年 4 月 15日云南机电职业技术学院毕业论文课程设计(论文)任务及评语院(系):机械工程系 教研室:材料教研组学号1017126 学生姓名 朱荣正 专业班级 10171课程设计 (论文) 题 目40Cr齿轮轴热处理工艺规程编制程计( 论 文f 任 务一、课设要求熟悉设计题目,查阅相关文献资料,概述相关零件的热处理工艺,进行 零件的服役条件与失效形式分析,提出硬度、耐磨性、强度等要求完成工 艺设计阐述40Cr中齿轮轴热处理质量检验项目、内容及要求;阐明齿轮轴 热处理常见缺陷的预防及补救方法;给出所用参考文献二、课设任务1 .齿轮轴材料的选择(要求在满足工件使用性能的前",兼顾经济性 和工艺性,合理选择材料);2 .给出40Cr的C曲线;3 .给出40Cr齿轮轴调质热处理;4 .制定40Cr热处理工艺三、设计说明书要求设计说明书包括三部分:1)概述;2)工艺设计;3)参考文献。
设计说 明书结构见《工艺设计模板》彳 、 T 戈匚力集中学习0.5天,资料查阅与学习,讨论1.5天,设计7天:1)概述0.5 天,2)服役条件与性能要求0.5天,3)失效形式、材料的选择0.5天,4) 结构与热处理工艺性0.5天,5)调质热处理0.5天,6)工艺流程曲线图0.5 天,7)热处理工艺设计2天,8)工艺的性质0.5天,9)可能出现的问题分 析及防止措施0.5天,10)热处理质量分析0.5天,设计验收1天2与 i | 3成绩: 学生签字: 指导教师签字: 年 月 日#云南机电职业技术学院毕业论文目录一、齿轮轴热处理概述 .11、齿轮轴的服役条件、失效形式及性能要求 ..2二、40Cr的基本性质 .21、40cr的化学成分及力学性能 ..22、40Cr的特性及用途 33、合金元素的作用 .54.1、40cr刚中铭元素的作用 54. 2、40cr刚中硅元素的作用 64. 3、40cr刚中镒元素的作用 7(此处层次重新列一下,4、1, 4、2, 4、3)5、40Cr材料的焊接性 8三、齿轮生产工艺线路及分析 ..81、齿轮轴材料的选择 .82、40cr热处理工艺特征介绍 .103、40cr齿轮轴断裂原因案例分析 114、热处理工艺 165、热处理工艺的确定 ..176、40Cr钢调质热处理 ..197、热处理常见的缺陷及防护措施 ..21(1)氧化和脱碳 ..21(2)过热和过烧 ..22(3)软点 ..22(4)淬火裂纹 ..23(5)回火缺陷 ..24(6)变形和开裂 .24...258、热处理工艺及曲线图iii云南机电职业技术学院毕业论文(1)退火工艺的制定 25(2)正火工艺的制定 ..25(3)回火工艺的制定 ..269、40Cr热处理金相组织分析 28(1)正火热处理的金相分析 ..28(2)调质热处理的金相分析 29四、质量检验项目 291、检验项目 ..29(1)工件变形检查 29(2)淬硬层与采度检查 29(3)硬度检查 29(4)金相组织检查 303132五、结论、致谢 六、参考文献(目录前少摘要)#云南机电职业技术学院毕业论文一齿轮轴热处理概述轧机是现代工业生产的重要机械,而轧机的齿轮轴是轧机中重要的传动部分,主要承受 交变载荷,冲击载荷,剪切应力和接触应力大。
轴部易产生裂纹,齿部易磨损因此对齿 轮轴的心部要求有一定的强度和韧性,有较高的疲劳极限和抗多次冲击能力表面还应具 有一定的硬度和耐磨性为了满足这些性能要求,材料要有很好的力学性能,常采用 40Cr 钢经正火,调质,感应加热淬火加低温回火已达到所要求的性能40Cr为中碳合金钢,预备热处理是正火,主要目的是为了获得一定的硬度,便于钢坯 的切削加工,为调质做好组织准备调质的目的是为了提高轧机齿轮轴的综合力学性能 中频感应加热表面淬火是使零件表面得到高的硬度和耐磨性,而心部仍保持一定的强度及 较高的塑性、韧性通过对40Cr钢热处理工艺的分析,明确在执行热处理工艺过程中所需要注意的问题 能够正确确定加热温度、时间,保温时间,冷却方式,其目的就是通过正确的热处理工艺, 达到所需要的性能,保证质量根据齿轮轴的工作条件,失效形式及性能要求,大部分材料选择为合金中碳钢,在设 计正火-调质-中频感应加热淬火加低温回火热处理工艺中,本设计借鉴了 《热处理工程师手册》、《热处理实用数据速查手册》,《钢的热处理》,《机床零件用钢》,《金属工艺学》等 根据工艺设计的理论基础设定了完整的热处理工艺流程,使热处理的 40Cr中碳合金结构钢表面除具有高硬度,高耐磨性外,高的疲劳强度,在高温下的强度,还要使心部具有高 的的强度和韧性,从而满足齿轮轴的质量要求。
齿轮用于机械装置中功率的传递与速度的调节,在汽车、拖拉机、机床、起重机械等 产品中不仅有着重要的作用,而且用量相当大齿轮工作时,通过齿面的接触传递动力,齿 部承受很大的交变弯曲应力和接触应力的作用,在相互啮合的齿面上会有强烈的摩擦啮 合不均匀时,还会产生冲击力齿轮的损坏形式主要是齿部折断和齿面的过度磨损根据 齿轮的受力情况和失效分析,可知齿轮一般都需经过适当的热处理,以提高承载能力和延 长使用寿命1齿轮轴的服役条件、失效形式及性能要求1.1 服役条件、失效形式(注意是“.”,不是工")(段落开头空两格)齿轮轴在转动时主要承受剪切应力,交变弯曲应力,传递动载荷 等工作,受到多次冲击应力在工作过程中,由于不同的应力作用,导致不同的失效形式, 主要有疲劳磨损,裂纹,表面点蚀,弯曲疲劳折断,冲击折断等1、2性能要求(1) .具有高的疲劳极限;2 .具有高的抗弯强度;3 .具有较高的韧性;4 .具有高的耐磨性;5 .具有抗多次冲击能力;6 .具有高温下的高强度;7 .具有一定的精度二、40Cr的基本性质1、40cr的化学成分及力学性能1、1 40Cr的化学成分及临界温度40Cr的化学成分及临界温度见表1。
表1.40Cr的化学成分及临界温度(表的格式)化学成分 %临界温度CCMnSiCrActAc 3ArjAri0. 37~0. 450. 5〜0.80.2~40.80 〜L 107438006937301.2力学性能40Cr圆棒试样毛坯尺寸(mm):①25热处理:第一次淬火加热温度(C) : 850;冷却剂:油第二次淬火加热温度(C): -回火加热温度(C) : 520;冷却剂:水、油抗拉强度(ob/MPa):二980屈服点((rs/MPa):二 785断后伸长率(6 5/%:二9断面收缩率(巾/%):二45冲击吸收功(Aku2/J ):二47布氏硬度(HBS100/3000 )(退火或高温回火状态):三 207网1. 3 4OCr的性质从铁碳合金相图来看,40Cr钢属于亚共析钢,缓冷到室温后的组织为铁素体+珠光体; 从钢的分类来看,40Cr钢属于低淬透性调质钢,具有很高的强度,良好的塑性和韧性,即 具有良好的综合机械性能;40Cr钢可用于制造汽车的连杆、螺栓、传动轴及机床的主轴等 零件2.40cr特性及用途特性中碳调制钢,冷锻 模具钢该钢价格适中,加工容易,经适当的热处理以后 可获得一定的韧性、塑性和耐磨性。
正火可促进组织球化,改进硬度小于 160HBs毛坯的切削性能在温度 550~570 c进行回火,该钢具有最佳的综合力学性能该钢的 淬透性高于45钢,适合于高频淬火,火焰淬火等表面硬化处理等用途这种钢经调质后用于制造承受中等负荷及中等速度工作的机械零件, 如汽车的转向节、后半轴以及机床上的齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶尖套等;经淬火及中温 回火后用于制造承受高负荷、 冲击及中等速度工作的零件, 如齿轮、主轴、油泵转子、滑块、套环等;经淬火及低温回火后用于制造承受重负荷、低冲击及具有耐磨性、截 面上实体厚度在 25mm以下的零件,如蜗杆、主轴、轴、套环等;经调质并高频表面 淬火后用于制造具有高的表面硬度及耐磨性而无很大冲击的零件, 如齿轮、套筒、轴、主轴、曲轴、心轴、销子、连杆、 螺钉、螺帽、进气阀等此外,这种钢又适于制 造进行碳氮共渗处理的各种传动零件,如直径较大和低温韧性好的齿轮和轴 [7]供货状态及硬度】退火态,硬度 0207HB&40Cr轴类零件轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一 它主要用来支承传动零 部件,传递扭矩和承受载荷轴类零件是旋转体零件,其长度大于直径,一般由同心轴的外 圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。
根据结构形状的不同,轴类零件 可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等轴的长径比小于 5的称为短轴,大于 20的称为细长轴,大多数轴介于两者 之间轴用轴承支承.与轴承配合的轴段称为轴颈轴颈是轴的装配基准,它们的 精度和表面质量一般要求较高,其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定, 通常有以下几项:(一)尺寸精度 起支承作用的轴颈为了确定轴的位置,通常对其尺寸精度要 求较高(IT5〜IT7)装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低( IT6〜IT9)二)几何形状精度 轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏 锥孔等的圆度、圆柱度等,一般应将其公差限制在尺寸公差范围内对精度要求较高 的内外圆表面,应在图纸上标注其允许偏差三)相互位置精度 轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和 功用决定的通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求, 否则会影响传动件(齿轮等)的传动精度,并产生噪声普通精度的轴,其配合轴段对支承轴颈的 径向跳动一般为 0.01〜0.03mm,高精度轴(如主轴)通常为 0.001〜0.005mm四)表面粗糙度 一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为 Ra2.5〜0.63与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为 Ra0.63〜0.16小。
毛坯和材料(一)轴类零件的毛坯 轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构,选用棒料、锻件等毛坯形式对于外圆直径相差不大的轴,一般以棒料为主;而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴, 常选用锻件,这样既节约材料又减少机械加工的工作量,还可改善机械性能根据生产规模的不同, 毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种 中小批生产多采用自由锻,大批大量生产时采用模锻二)轴类零件的材料轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同 的材料并采用不同的热处理规范(如调质、正火、淬火等),以获得一定的强度、韧 性和耐磨性40Cr是轴类零件的常用材料,它价格便宜经过调质(或正火)后,可得到较好的切削性能,而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能, 淬火后表面硬度可达 45〜52HRC40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件,这类钢经调质 和淬火后,具有较。












