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预冷淬火、低温回火→磨齿→喷丸）渗碳层深度1.2-1.6mm,齿轮硬度HRC58-60,心部硬度HRC25-35.表面:
回火马氏体+残余奥氏体+碳化物.中心:
索氏体+细珠光体
11.条件:
高速、重载、有冲击、模数＜5
20Cr、20Mn2B渗碳、淬火、低温回火,HRG56-62.
12.条件:
高速、重载、或中载、模数＞6,要求高强度、高耐磨性,如立车重要螺旋锥齿轮
18CrMnTi、20SiMnVB渗碳、淬火、低温回火,HRC56-62
13.条件:
高速、重载、有冲击、外形复杂的重要齿轮,如高速柴油机、重型载重汽车,航空发动机等设备上的齿轮.
12Cr2Ni4A、20Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA、20CrMnMoVBA（锻造→退火→粗加工→去应力→半精加工→渗碳→退火软化→淬火→冷处理→低温回火→精磨）渗碳层深度1.2-1.5mm,HRC59-62.
14.条件:
载荷不高的大齿轮,如大型龙门刨齿轮
50Mn2、50、65Mn淬火,空冷,HB≤241
15.条件:
低速、载荷不大,精密传动齿轮.
35CrMO淬火,低温回火,HRC45-50
16.条件:
精密传动、有一定耐磨性大齿轮.
35CrMo调质,HB255-302.
17.条件:
要求抗磨蚀性的计量泵齿轮.
9Cr16Mo3VRE沉淀硬化
18.条件:
要求高耐磨性的鼓风机齿轮.
45调质,尿素盐浴软氮化.
19.条件:
要求耐、保持间隙精度的25L油泵齿轮。
粉末治金（生产批量要大）.
20.条件:
拖拉机后桥齿轮（小模数）、内燃机车变速箱齿轮（m6-m8）.
55DTi或60D（均为低淬透性中碳结构钢）中频淬火,回火,HRC50-55,或中频加热全部淬火.可获得渗碳合金钢的质量,而工艺简化,材料便宜.
二、备注:
1.机床齿轮按工作条件可分三组:
（1）.低速:
转速2m/s,单位压力350-600N/mm^2.
（2）.中速:
转速2-6m/s,单位压力100-1000N/mm^2,冲击负荷不大.
（3）.高速:
转速4-12m/s,弯曲力矩大,单位压力200-700N/mm^2.
2.机床常用齿轮材料及热处理:
（1）.45淬火,高温回火,HB200-250,用于圆周速度＜1m/s中等压力,高频淬火,表面硬度HRC52-58,用于表面硬度要求高、变形小的齿轮.
（2）.20Cr渗碳、淬火、低温回火HRC56-62,用于高速、压力、中等、并有冲击的齿轮.
（3）.40Cr调质,HB220-250,用于圆周速度不大,中等单位压力的齿轮,淬火,回火,HRC40-50,用于中等圆周速度、冲击负荷不大的齿轮.
（4）除上述条件外，如尚要求热处理时变形小,则用高频淬火、硬度HRC52-58.
3.汽车、拖拉机齿轮的工作条件比机床齿轮要繁重得多,要求耐磨性、疲劳强度、心部强度和冲击韧性等方面比机床齿轮高.因此,一般是载荷重、冲击大,多采用低碳合金钢（除左行列出的牌号以外,尚有20MnMoB、20SiMnVB、30CrMnTi、30MnTiB、20MnTiB等）,经渗碳、淬火、低温回火处理.拖拉机最终传动齿轮的传动扭矩较大,齿面单位压较高,密封性不好,砂土、灰土容易钻入,工作条件比较差,常采用20CrNi3A等渗碳。
4.一般机械齿轮最常用的材料是45和40Cr，其热处理方法选择如下:
（1）.整体淬火;
强度、硬度（HRC50-55）提高,承载能力增大,但韧性减小,变形较大,淬火后须磨齿或研齿,只适用于载荷较大、无冲击的齿轮.应用较少.
（2）.调质:
由于硬度低,韧性也好不太高,不能用于大冲击载荷下工作,只适用于低速、中载的齿轮,一对调质齿轮的小齿轮面硬度要比大齿面硬度高出HB25-40.
（3）.正火:
受条件限制不适合淬火和调质的大直径齿轮用.
（4）.表面淬火:
45、40Cr高频淬火机床齿轮广泛采用,直径较大用火焰表面淬火.但对受较大冲击载荷的齿轮因其韧性不够,须用低碳钢（有冲击、中小载荷）或低碳合金钢（有冲击、大载）渗碳.
轴类热处理实例
在滑动轴承中工作,υ周＜2m/S,要求表面有较高在硬度的小轴,心轴.如机床走刀箱、变速箱小轴..
45、50,形状复杂的轴用40Cr、42MnVB.调质,HB228-255,轴颈处高频淬火,HRC45-50
在滑动轴承中工作,υ周＜3m/S,要求硬度高、变形小,如中间带传动装置的小轴
40Cr、42MnVB调质,HB228-255,轴颈高频淬火,HRC45-50.
υ周≥2m/S,大的弯曲载荷及摩擦条件下的小轴，如机床变速箱小轴。
15、20、20Cr、20MnVB渗碳,淬火,低温回火,HRC58-62.
高载荷的花键轴,要求高强度和耐磨,变形小.
45高频加热,水冷,低温回火,HRC52-58.
在滚动或滑动轴承中工作,轻或中等负荷,低速,精度要求不高,稍有冲击,疲劳负荷可忽咯的主轴,或在滚动轴承中工作,轻载,υ＜1m/s的次要花键轴.
45调质,HB225-255（如一般简易机床主轴）
在滚动或滑动轴承中工作,轻或中等负荷转速稍高.ρυ≤150N.m/（cm^2.s）,精度要求高,冲击,疲劳负荷不大.
45正火或调质,HB228-255,轴颈或装配部位表面淬火,HRC45-50.
在滑动轴承中工作,中或重载,转速较高ρυ≤400N.m/cm^2.S,精度较高,冲击、疲劳负荷不大.
40Cr调质,HB228-255或HB248-286,轴颈表面淬火,HRC≥54,装配部位表面淬火HRC≥45.
其他同上,但转速与精度要求比上例高,如磨床砂轮主轴.
45Cr、42CrMo其他同上,表面硬度HRC≥56.
在滑动或滚动轴承中工作,中载、高速、心部强度要求不高,精度不太高,冲击不大,但疲劳应力较大,如磨床,重型齿轮铣床等主轴.
20Cr渗碳,淬火,低温回火,HRC58-62.
在滑动或滚动轴承中工作,重载,高速（ρυ≤400N.m/cm^2.s）冲击,疲劳应力都很高.
18CrMnTi20Mn2B20CrMnMoVA渗碳淬火低温回火HRC≥59.
在滑动轴承中回转,重载,高速,精度很高≤0.003mm,很高疲劳应力,如高精度磨床镗床主轴.
38CrAlMoA调质硬度HB248-286:
轴颈渗氮,硬度HV≥900.
电动机轴,主要受扭.
35及45正火或正火并回火,HB187及HB217.
水泵轴,要求足够抗扭强度和防腐蚀.
3Cr13及4Cr131000-1050℃油液,硬度分别为HRC42及HRC48.
C616-416车床主轴,45号钢
（1）承受交变弯曲应力,扭转应力,有时还受冲击载荷.
（2）主轴大端内锥孔和锥度处圆,经常与卡盘,顶针有相对摩擦.
（3）花键部分经常磕碰或相对滑动（4）在滚动轴承中动转,中速,中载.
（1）整体调质后硬度HB200-230,金相组织为索氏体.
（2）内锥孔和外圆锥面处硬度HRC45-50,表面3-5mm风金相组织为屈氏体和少量回火马氏体.
（3）花键部分硬度HRC48-53,金相组织同上
跃进-130型载重（2.5吨）汽车半轴承受冲击、反复弯曲疲劳和扭转,主要瞬时超载而扭断,要求有足够的抗弯、抗扭、抗疲劳强度和较好的韧性
40Cr35CrMo42CrMo40CrMnMo40Cr调质后中频表面淬火,表面硬度HRC≥52,深度4-6mm,静扭矩6900N.m,疲劳≥30万次,估计寿命≥30万km金相组织:
索氏体+屈氏体（原用调质加高频淬火寿命仅为4万km）
1.（1-8）备注:
主轴与轴类材料与热处理选择必须考虑受力大小、轴承类型和主轴形状及可能引起的热处理缺陷.在滚动轴承或轴颈上有轴套在滑动轴承中回转,轴颈不需特别高的硬度,可用45、45Cr,调质,HB220-250,50Mn,正火或调质HRC28-35.在滑动轴承中工作的轴承应淬硬,可用15、20Cr,渗碳,淬火,回火到硬度HRC56-62,轴颈处渗碳深度为0.8-1mm.直径或重量较大的主轴渗碳较困难,要求变形较小时,可用45或40Cr在轴颈处作高频淬火.高精度和高转速（＞2000r/min）机
床主轴尚须采用氮化钢进行渗氮处理,得到更高硬度.在重载下工作的大断面主轴,可用20SiMnVB或20CrMnMoVBA,渗碳,淬火,回火,HRC56-62.
2.（9）备注:
内心强度不高,受力易扭曲变形表面硬度高,宜作高速低负荷主轴.热处理变形较大.
3.（10）备注:
心部有较高的σb及αk值，表面有高的硬度及耐磨性.有热处理变形.
4.（11）备注:
很高的心部强度,表面硬度极高,耐磨和变形量小.
5.（12）备注:
860-880℃正火
6.（13）备注:
或1Cr131100℃油淬,350-400℃回火,HRC56-62.
7.（14）备注:
加工和热处理步骤:
下料→锻造→正火→粗加工→调质→半精车外圆,钻中心孔,精车外
圆,铣键槽→锥孔及外圆锥局部淬火,260-300℃回火→车各空刀槽,粗磨
外圆,滚铣花键槽→花键高频淬火,240-260℃加火→精磨.
曲类热处理实例
一、工作条件:
[NextPage]
1.内燃机曲轴:
承受周期性变化的气体压力,曲柄连杆机械的惯性力,
扭转和弯曲应力以及冲击力等.此外在高速内燃机中还存在扭转振动,
会造成很大应力.
2.要求有高强度及一定的冲击韧性、弯曲、扭转、疲劳强度,和轴颈处高
的耐磨性.
二、材料与热处理实例:
1.低速内燃机,采用正火状态的碳钢、球墨铸铁.
2.中速内燃机,采用调质碳钢或合金钢,如45、40Cr、45Mn2、50Mn2等及
球墨铸铁。
3.高速内燃机,采用高强度合金钢,如35CrMo、42CrMo、18Cr2Ni4WA等.
4.以110型柴油机曲轴为例:
QT60-2正火,中频淬火,σb≥650N/mm^2,
αk＞15N.m/mm^2,（试样20×
20×
110mm）,轴体HB240-300,轴颈HRC≥55,
珠光体数量:
试棒≥75%,曲轴≥70%.
蜗杆蜗轮热处理实例
负荷不大,断面较小的蜗杆
45调质,HB220-250
有精度要求（螺纹磨出）而速度＜2m/s.
45淬火,回火,HRC45-50
滑动速度较高,负荷较轻的中小尺寸蜗杆
15渗碳,淬火,低温回火,HRC56-62
滑动速度＞2m/s
（最大7-8m/s）;
精度要求很高,表面粗糙度为0.4的蜗杆,如立车中的主要蜗杆
20Cr20Mn2B900-950℃渗碳,800-820℃油淬，180-200℃低温回火，HRC56-62
要求高耐磨性、高精度及尺寸大的蜗杆
18CrMnTi、20SiMnVB处理同上,HRC56-62
要求足够耐磨性和硬度的蜗杆
40Cr、42SiMn、45MnB油淬,回火,HRC5-50
中载、要求高精度并与青铜蜗轮配合使用（热处理后再加工丝扣）之蜗杆
35CrMo调质,HB255-303（850-870℃油淬,600-650回火）
要求高硬度和最小变形的蜗杆
38CrMoAlA、38CrAlA正火或调质后氮,硬度HV＞850
汽车转向蜗杆
35Cr815℃氰化、200℃回火,渗层深度0.35-0.40mm,表面锉力硬度,心部硬度＜HRC35
1.蜗轮材料与热处理:
（1）圆周速度≥3m/s的重要传动;
锡磷青铜QSn10-1,QSn-10
（2）圆周速度≤4m/sAl9-4
（3）圆周速度≤2m/s,效率要求不高:
铸铁防止蜗轮变形一般进行时效处理
2.蜗杆材料与热处理:
（1）高速重载:
15、20Cr渗碳淬火,HRC56-62;
40、45、40Cr淬火,
HRC45-50
（2）不太重要或低载;
4045调质
弹簧热处理实例
形状简单,断面较小,受力不大的弹簧
65785-815℃油淬,300℃400℃、500℃。
600℃回火，相应的
硬度HB512、HB430、HB369,75,780-800℃油或水淬,400-420℃回火,
HRC42-48.
中等负荷的大型弹簧
60Si2MnA65Mn870℃油淬,460℃回火,HRC40-45（农机座位弹簧
65Mn淬火回火HB280-370）
重负荷、高弹簧、高疲劳极限的大形板簧和螺旋弹簧
50CrVA、60SiMnA860℃油淬,475℃回火,HRC40-45
在多次交变负荷下工作的直径8-10mm的卷簧
50CrMnA840-870℃油淬,450-480℃回火,HB387-418
机车、车辆、煤水车或板弹簧
55SiMn、60Si2Mn
HRC39-45（hb363-432）（解放牌汽车板簧:
55Si2MnHB363-441）
车辆及缓冲器螺旋弹簧、汽车张紧弹簧
55Si2Mn、60Si2Mn、60Si2CrA淬火,回火,HRC40-47
或HB370-441
柴油泵柱塞弹簧、喷油嘴弹簧、农用柴油机气阀弹簧及中型、
重型汽车的气门弹簧和板弹簧
50CrVA淬火,回火,HRC40-47
在高温蒸汽下工作的卷簧和扁簧,自来水管道弹簧和耐海水浸
蚀的弹簧,Φ10-25mm
3Cr13HRC39-464Cr13HRC48-50HRC48-49HRC47-49
HRC37-40HRC31-35HRC33-47
在酸碱介质下工作的弹簧
2Cr18Ni91100-1150℃水淬,绕卷后消除应力,400℃回火60min,HB160-200
弹性挡圈δ4,Φ85
60Si2400℃预热,860℃油淬,430℃回火空冷,HRC40-45.
二、备注
1.弹簧热处理一般要求淬透,晶粒细,残余奥氏体少.脱碳层深度每边应符
合:
＜Φ6mm的钢丝或钢板,应＜1.5%直径或厚度;
＞Φ6mm的钢丝钢板,应
＜1.0%直径或厚度.
2.大型弹簧在热状态加工成型随即淬火-回火,中型弹簧在冷态加工成
型（原材料要求球化组织或大部分球化）,再淬火-回火.小型弹簧用冷轧
钢带、冷拉钢丝等冷态加工成型后,低温回火
3.处理后可经喷丸处理:
40-50N/cm^2的压缩空气或离心机70m/s的线速度,将Φ0.3-0.5mm（对
于小零件、汽门弹簧、齿轮等）、Φ0.6-0.8mm（对板簧、曲轴、半轴
等）铸铁丸或淬硬钢丸喷射到弹簧表面,强化表层,疲劳循环次数可提高
8-13倍,寿命可提高2-2.5倍以上
机床丝杠热处理实例
≤级精度,受力不大,如各类机床传动丝杠
45、45Mn2一般丝杠可用正火,≥HB170;
受力较大的丝杠,调质,
HB250;
方头,轴颈局部淬硬HRC42
≥7级精度,受力不大,轴颈方头等处均不需淬硬,如车床走刀丝杠
45Mn易切削钢和45热轧后σb=600-750N/mm^2,除应力后HB170-207,
金相组织:
片状珠光体+铁素体
7-8级精度,受力较大,如各类大型镗床、立车、龙门铣和刨床等
的走刀和传动丝杠
40Cr、42MnVB、（65Mn）调质HB220-250,σb≥850N/mm^2;
方头、
轴颈局部淬硬HRC42,金相组织：
均匀索氏体
8级精度,中等负荷,要求耐磨,如平面磨床,砂轮架升降丝杠与滚
动螺线啮合
40Cr、42MnVB调质HB250,中频表淬HRC54,,调质后基体组织:
均匀索氏体+细状珠光体
≥6级精度,要求具有一定耐磨性,尺寸稳定性,较高强度和较
好的切削加工性,如丝杠车床,齿轮机床、坐标镗床等的丝杠
T10、T10A、T12、T12A球化退火,HB163-193,球化等级3-5级,
网状碳化物≤3级,调质HB201-229,金相组织;
细粒状珠光体
≥6级精度,要求抗腐蚀、较高的抗疲劳性和尺寸稳定性.如
样板镗床或其他特种机床精密丝杠.
38CrMoAlA调质HB280,渗氮HV850,调质后基体组织,均匀
的索氏体,渗氮前表面应无脱碳层
≥6级精度,要求耐耐磨、尺寸稳定,但负荷不大,如螺纹磨
床、齿轮磨床等高精度传动丝杠（硬丝杠）
9Mn2V（直径≤60mm）、CrWMn（直径＞60mm）,球化退火后,
球状珠光体1.5-4级,网状碳化物≤3级,硬度≤HB227,淬火硬度
HRC56+0.5,金相组织,回火马氏体无残余奥氏体存在
≥6级精度,受点负荷的,如螺纹或齿轮磨床、各类数控机床的滚珠丝杠
GCr15（直径≤70mm0）、GCr15SiMn（直径＞80mm）球化退火
后,球状珠光体1.5-4级,网状碳化物≤3级,HRC60-62,金相组织;
回火马氏体
1.丝杠的选材与处理;
（1）丝杠的主要损坏形式,一般丝杠（≤7级精度）为弯曲及磨损;
≥6级
精度丝杠为磨损及精度丧失或螺距尺寸变化
（2）丝杠材料应具有足够的力学性能,优良的加工性能,不易产生磨裂,能
得到低的表面粗糙度和低的加工残余内应力,热处理后具有较高硬度,
最少淬火变形和残余奥氏体常用于不要求整体热处理至高硬
度的材料,有45、40Mn、40Cr、T10、T10A、T12A、T12等.淬硬丝杠材料,
有GCr15、9Mn2V、CrWMn、GCr15、SiMn、38CrMOAlA等
（3）热处理:
一般丝杠:
正火（45钢）或退火（40Cr）,除应力处理和低温时效,调
质和轴颈、方头高频淬火与回火精密不淬硬丝杠:
除应力处理低
温时效,球化退火,调质球化,如遇原始组织不良等,还需先经900℃（T10、
T10A）-950℃（T12、T12A）正火处理后再球化退火,或直接调质球化
精密淬硬丝杠:
退火或高温正火后退火,除应力处理,淬火和低温时效
2.考虑热加工工艺性,丝杠结构设计注意事项:
（1）结构尽可能简单,避免各中沟槽、突变的台阶、锐角等,尤其是氮化
丝杠更应避免一切棱角
（2）丝杠一端应留空刀槽.凸起台阶或吊装螺钉孔,便于冷热加工中吊挂用
（3）不应有较大的凸阶,以免除局部镦粗的锻造工序.
3.滚珠丝杠副的材料与热处理:
（1）材料选用;
滚珠丝杠;
L≤2m、Φ40-80mm变形小、耐磨性高的6-8
级丝杠用CrWMn整体淬火
汽车、拖拉机、配件热处理实例
一、工作条件以及材料与热处理要求1.条件;
推土机用销套:
承受重载、
大冲击和严重磨损
20Mn、25MbTiB渗碳,二次淬火,低温回火,HRC59,渗碳层深2.6-3.8mm
推土机履带板:
承受重载、大冲击和严重磨损
40Mn2Si调质,履带齿中频淬火或整体淬火,中频回火,距齿顶
淬硬层深30mm
推土机链轨节承受重载、大冲击和严重磨损
50Mn、40MnVB工作面中频淬火,回火,淬硬层深6-10.4mm
推土机支承轮
55SiMn、45MnB滚动面中频淬火,回火,淬硬层深6.2-9.1mm
推土机驱动轮
45SiMn轮齿中频淬火,淬硬层深7.5mm
活塞销:
受冲击性的交变弯曲剪切应力、磨损大.主要是磨损、断裂
20Cr渗碳,淬火,低温回火,HRC59（双面）
刮板弹簧转子发动机用,要求在高温下保持弹抗疲劳性能
718耐热合金1050℃固溶处理,冷变形,690℃真空时效,8h
（或620℃下8小时,500℃下松驰8小时）
受冲击性迅速变化着的拉应力和装配时的预应力作用,在发动
机运转
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