热处理工艺课程设计滚珠丝杠Word文档下载推荐.docx

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1、热处理工艺课程设计的目的

热处理工艺课程设计是材控专业热处理方向学生的一次专业课设计练习，是热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节，其目的是：

（1）培养学生综合运用所学热处理知识去解决工程问题的能力，并使所学知识得到巩固和发展。

（2）学习热处理工艺课程设计的一般方法，热处理设备选用和装夹具设计等。

（3）进行热处理设计的基本技能训练，如计算、工艺图绘制和学习使用设计资料、手册、标准和规范。

2、热处理工艺课程设计的内容和步骤

2.1滚珠丝杠的简图

2.2技术要求

1、退火后组织：

点状或细粒状P。

按JB1255—81评定2-3级合格；

2、退火后硬度：

187—229HBS，碳化物网按JB1255—81评定≤2级合格。

3、丝杠硬度：

58--62HRc。

2.3材料的选择

2.3.1GCr15钢的性能

GCr15钢具有高硬度、高耐磨性和在高温下稳定的机械性能，由于承受极高的交变载荷，滚珠与套圈的工作接触面很小，产生极大的摩擦，因而要求具有较高的疲劳极限、极高均匀的硬度和耐磨性，还有一定的韧性和淬透性，并在大气和润滑介质中具有一定的抗蚀能力，而Gcr15钢具有良好的成分设计和工艺性能，用于制造滚珠丝杠还是适宜的。

2.4GCr15钢的化学成分及合金作用

2.4.1GCr15钢的化学成分

C（%，质量分数，下同）：

0.95～1.05

Cr：

1.4～1.65

Mn：

0.25～0.45

Si：

0.15～0.35

V：

≤0.025

2.4.2合金元素的作用

C：

含量较高，以保证高硬度和高耐磨性

Cr：

主要的合金元素，提高淬透性，并与C形成颗粒细小且弥散分布的碳化物，使钢在热处理后获得高而均匀的硬度及耐磨性

Si、Mn：

进一步提高其淬透性

V：

提高钢的耐磨性并防止过热

2.5GCr15滚珠丝杠的热处理工艺流程及设计

2.5.1工艺流程

备料→球化退火→粗车→调质→去应力退火→精车外圆及螺纹→中频淬火及低温回火→粗磨外圆与滚道→低温稳定化处理→精磨外圆与滚道

2.5.2工艺设计

2.5.2．1球化退火

球化退火是使钢中碳化物球状化而进行的退火工艺，将钢加热到Ac1以上20～30℃，保温一段时间，然后缓慢冷却，得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织。

对于轴承钢而言，球化退火具有以下优点：

淬火效果均一；

减少淬火变形；

提高淬火硬度；

改善工件切削性能；

提高耐磨性和抗点蚀性等轴承的性能。

（1）加热温度：

790～810℃

确定依据：

若加热过高，则奥氏体晶粒会过于粗大，影响材料的综合性能；

若加热温度过低，碳化物不能充分溶入到奥氏体中。

确定方法：

745±

20～30℃

（2）加热方法：

随炉温加热

简单易控制，且是预备热处理，对性能要求不高。

（3）加热介质：

空气

（4）保温时间：

保温4h降至680～700℃保温6h后随炉冷至500℃出炉空冷

加热时间可按下列方法进行确定：

t=K·

a·

D,式中t为加热时间（min）；

a为加热系数（min／mm），对合金钢而言，一般取1.5～2.5；

K为装炉修正系数，一般取2.5～4.0；

D为有效厚度，根据所给工件尺寸取40mm

（5）冷却方法：

随炉冷

获得球状或颗粒状的珠光体，以保证良好的机械性能

（6）冷却介质：

（7）热处理后检验方法：

用布氏硬度计检验硬度，要求硬度187～229HBS；

用金相显微镜观察点状或细粒状珠光体为2～3级，碳化物网≤2级合格

（8）热处理工艺曲线

（9）设备的选择及型号

选用RJ2-50-12Q井式电阻炉，设备参数如下表所示

型号额定功率（KW）额定电压（V）相数炉膛直径炉膛深度

（mm）（mm）

RJ2-50-1250380／2203600800

注：

外形尺寸为1700×

1610×

2526

（10）工艺曲线

2.5.2.2调质

调质即淬火加高温回火工艺，以获得回火索氏体组织。

调质后的材料不仅具有较高的强度和硬度，塑性、韧性也都有很大的提高。

GCr15滚珠丝杠的调制处理可以选择在（800±

10）℃，保温2h油冷，然后在（680±

10）℃回火，保温3～4h空冷。

淬火

（1）加热温度：

淬火为（800±

10）℃

Ac1以上某一温度

GCr15钢的Ac1是745℃

采用直接到温加入炉加热的方法

GCr15钢的淬透性较好，且工件形状简单，故采用直接到温加入炉加热的方法，这种方法简便，加热速度快，节约时间，节约能源，成本较低，便于批量生产

（3）加热介质：

2h

与退火保温时间的依据相同，不再赘述

水冷

确定依据：

水冷的临界淬透直径约为32mm，而油冷的临界淬透直径约为19mm。

水

（7）设备的选择及型号

加热设备与退火设备相同

（8）热处理工艺曲线

高温回火

（680±

因为是调质处理过程，高温回火的温度一般设置在600℃以上

用空气电阻炉采取到温加热方式

减少工件加热时间，节约能源，回火后硬度下降较小。

1h

t=Kn+An×

D式中，t为回火时间，min；

Kn为回火时间基数，An为回火时间系数，D为工件有效厚度，mm.查手册可知Kn可取10，An可取1

空冷

（7）设备的选择及型号选择：

选择箱式电阻炉RX3-75-9

型号额定功率（KW）额定电压（V）相数炉膛尺寸（长×

宽

×

高，mm×

mm×

mm）

RX3-75-97538031800×

900×

550

注：

外形尺寸为3030×

2350×

2440

2.5.2.3去应力退火

去应力退火是为了去除由于塑性形变加工、焊接等造成的以及铸件内存在的残余应力而进行的退火。

就GCr15滚珠丝杠而言，可将工件加热到（560±

20）℃，保温2～3小时，随炉冷至500℃以下出炉空冷。

（560±

20）℃

避免引起组织的转变，

简单易行

2～3h

与球化退火保温时间的确定依据相同，不再赘述

避免产生附加的残余应力，因此随炉至500℃

（7）设备的选择及型号：

选择井式电阻炉RJ2-25-6，部分参数如下表示

型号额定功率（KW）额定电压（V）相数炉膛直径炉膛深度

RJ2-25-625380单400500

（8）工艺曲线

2.5.2.4中频淬火

表面热处理可以使工件表层具有较高的耐磨性，而心部具有良好的塑性和韧性。

与调质处理中淬火温度相同

电流加热

t=h／v，式中t为加热时间（s），h为感应器高度（mm），v为工件进给速度

盐浴

10％的碳酸钠溶液

提高在高温区的冷却速度，使工件获得较厚的淬硬层

（7）设备的选取及型号：

选用DGF-C-58-2BPS50／8000

`

功率（KW）电压（V）电流（A）频率（Hz）

发电机50750748000

电动机65380110

淬火层深度：

1.3～5.5

2.5.2.5低温回火

低温回火是指温度在250℃以下进行的回火，可减小淬火应力，即可提高钢的韧性，又可保证足够的硬度、强度和耐磨性。

160～180℃

要保证足够的硬度，加热温度不能太高

（2）加热方法：

直接随炉温加热

简单易操作,成本较低

4～6h

保温足够的时间以尽量降低其内应力

避免产生附加的应力

选取RJ2-25-6型井式电炉

型号额定功率（KW）额定电压（V）相数炉膛直径炉膛深度

（mm）（mm）

2.5.2.6稳定化回火

稳定化回火是指为了稳定组织与尺寸进行的回火。

120～160℃

为了得到回火马氏体，保证足够的硬度，回火温度不能太高

直接随炉加热

6～12h

保温足够的时间以更好地稳定组织及尺寸

较慢冷却速度，避免产生内应力。

与低温回火的设备相同

2.6总工艺曲线

3、挂架装具夹具

4、热处理工艺分析

4.1球化退火的工艺分析

（1）加热到温后，得到均匀的奥氏体，塑性韧性较高；

加热温度过高，会引起奥氏体晶粒长大，加热温度过低，会使得渗碳体不能完全溶入奥氏体中，钢的硬度太高。

（2）组织转变：

正常保温时，零件会形成均匀的奥氏体组织，保温时间过长会形成粗大的碳化物，脆性增加，保温时间不足时，会产生欠热现象，致使原材料组织不均匀。

（3）球化退火后正常冷速会形成颗粒状的珠光体，具有良好的切削加工性能；

若冷速太大，则会形成细小的珠光体和铁素体，硬度和强度增大，塑性变小，不利于机加；

冷速不足，会形成珠光体+大块铁素体，并伴有粗大碳化物出现，热处理后硬度偏低，脆性增大，不利于切削。

（4）常见的缺陷及防止方法

过烧

报废

过热

完全退火或正火补救

球化不均匀

正火后重新球化退火

硬度偏高

重新退火

脱碳

在保护气氛中退火或复碳处理