几种零件的热处理实例.docx

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几种零件的热处理实例

几种零件的热处理实例

内容介绍>>

　　齿轮热处理实例

　　一、工作条件以及材料与热处理要求

　　1.条件：

低速、轻载又不受冲击

　　要求：

HT200HT250HT300去应力退火

　　2.条件：

低速（<1m/s）、轻载，如车床溜板齿轮等

　　要求：

45调质，HB200-250

　　3.条件：

低速、中载，如标准系列减速器齿轮

　　要求：

4540Cr40MnB（5042MnVB）调质，HB220-250

　　4.条件：

低速、重载、无冲击，如机床主轴箱齿轮

　　要求：

40Cr（42MnVB）淬火中温回火HRC40-45

　　5.条件：

中速、中载，无猛烈冲击，如机床主轴箱齿轮

　　要求：

40Cr、40MnB、42MnVB调质或正火，感应加热表面淬火，低温回火，时效，HRC50-55

　　6.条件：

中速、中载或低速、重载，如车床变速箱中的次要齿轮

　　要求：

45高频淬火，350-370℃回火，HRC40-45（无高频设备时，可采用快速加热齿面淬火）

　　7.条件：

中速、重载

　　要求：

40Cr、40MnB（40MnVB、42CrMo、40CrMnMo、40CrMnMoVBA）淬火，中温回火，HRC45-50.

　　8.条件：

高速、轻载或高速、中载，有冲击的小齿轮

　　要求：

15、20、20Cr、20MnVB渗碳，淬火，低温回火，HRC56-62.38CrAl38CrMoAl渗氮，渗氮深度0.5mm，HV900

　　9.条件：

高速、中载，无猛烈冲击，如机床主轴轮.

　　要求：

40Cr、40MnB、（40MnVB）高频淬火，HRC50-55.

　　10.条件：

高速、中载、有冲击、外形复杂和重要齿轮，如汽车变速箱齿

　　轮（20CrMnTi淬透性较高，过热敏感性小，渗碳速度快，过渡层均匀，渗碳

　　后直接淬火变形较小，正火后切削加工性良好，低温冲击韧性也较好）

　　要求：

20Cr、20Mn2B、20MnVB渗碳，淬火，低温回火或渗碳后高频

　　淬火，HRC56-62.

　　18CrMnTi、20CrMnTi（锻造→正火→加工齿轮→局部镀同→渗碳、

　　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

　　要求：

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

　　要求：

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.

　　要求：

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

　　要求：

50Mn2、50、65Mn淬火，空冷，HB≤241

　　15.条件：

低速、载荷不大，精密传动齿轮.

　　要求：

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.

　　要求：

35CrMo调质，HB255-302.

　　17.条件：

要求抗磨蚀性的计量泵齿轮.　

　　要求：

9Cr16Mo3VRE沉淀硬化

　　18.条件：

要求高耐磨性的鼓风机齿轮.

　　要求：

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。

　　要求：

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）.

　　要求：

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

　　一、　　工作条件以及材料与热处理要求

　　1.条件：

　　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..

　　要求：

45、50，形状复杂的轴用40Cr、42MnVB.调质，HB228-255，轴

　　颈处高频淬火，HRC45-50

　　2.条件：

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

　　要求：

40Cr、42MnVB调质，HB228-255，轴颈高频淬火，HRC45-50.

　　3.条件：

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。

　　要求：

15、20、20Cr、20MnVB渗碳，淬火，低温回火，HRC58-62.

　　4.条件：

高载荷的花键轴，要求高强度和耐磨，变形小.

　　要求：

45高频加热，水冷，低温回火，HRC52-58.

　　5.条件：

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.

　　要求：

45调质，HB225-255（如一般简易机床主轴）

　　6.条件：

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.

　　要求：

45正火或调质，HB228-255，轴颈或装配部位表面淬火，HRC45-50.

　　7.条件：

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.

　　要求：

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.

　　8.条件：

其他同上，但转速与精度要求比上例高，如磨床砂轮主轴.

　　要求：

45Cr、42CrMo其他同上，表面硬度HRC≥56.

　　9.条件：

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.

　　要求：

20Cr渗碳，淬火，低温回火，HRC58-62.

　　10.条件：

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.

　　要求：

18CrMnTi20Mn2B20CrMnMoVA渗碳淬火低温回

　　火HRC≥59.

　　11.条件：

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.

　　要求：

38CrAlMoA调质硬度HB248-286：

轴颈渗氮，硬度HV≥900.

　　12.条件：

电动机轴，主要受扭.

　　要求：

35及45正火或正火并回火，HB187及HB217.

　　13.条件：

水泵轴，要求足够抗扭强度和防腐蚀.

　　要求：

3Cr13及4Cr131000-1050℃油液，硬度分别为HRC42及HRC48.

　　14.条件：

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.

　　要求：

（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

　　15.条件：

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

　　要求：

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）

　　二、备注：

　　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：

　　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

　　一、　　工作条件以及材料与热处理要求

　　1.条件：

负荷不大，断面较小的蜗杆

　　要求：

45调质，HB220-250

　　2.条件：

有精度要求（螺纹磨出）而速度<2m/s.

　　要求：

45淬火，回火，HRC45-50

　　3.条件：

滑动速度较高，负荷较轻的中小尺寸蜗杆

　　要求：

15渗碳，淬火，低温回火，HRC56-62

　　4.条件：

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

　　要求：

20Cr20Mn2B900-950℃渗碳，800-820℃油淬，180-200℃低温回火，HRC56-62

　　5.条件：

要求高耐磨性、高精度及尺寸大的蜗杆

　　要求：

18CrMnTi、20SiMnVB处理同上，HRC56-62

　　6.条件：

要求足够耐磨性和硬度的蜗杆

　　要求：

40Cr、42SiMn、45MnB油淬，回火，HRC5-50

　　7.条件：

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

　　要求：

35CrMo调质，HB255-303（850-870℃油淬，600-650回火）

　　8.条件：

要求高硬度和最小变形的蜗杆

　　要求：

38CrMoAlA、38CrAlA正火或调质后氮，硬度HV>850

　　9.条件：

汽车转向蜗杆

　　要求：

35Cr815℃氰化、200℃回火，渗层深度0.35-0.40mm，表面锉力硬度，心部硬度

　　二、备注：

　　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

　　一、　　工作条件以及材料与热处理要求

　　1.条件：

形状简单，断面较小，受力不大的弹簧

　　要求：

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.

　　2.条件：

中等负荷的大型弹簧

　　要求：

60Si2MnA65Mn870℃油淬，460℃回火，HRC40-45（农机座位弹簧

　　65Mn淬火回火HB280-370）

　　3.条件：

重负荷、高弹簧、高疲劳极限的大形板簧和螺旋弹簧

　　要求：

50CrVA、60SiMnA860℃油淬，475℃回火，HRC40-45

　　4.条件：

在多次交变负荷下工作的直径8-10mm的卷簧

　　要求：

50CrMnA840-870℃油淬，450-480℃回火，HB387-418

　　5.条件：

机车、车辆、煤水车或板弹簧

　　要求：

55SiMn、60Si2Mn

　　HRC39-45（hb363-432）（解放牌汽车板簧：

55Si2MnHB363-441）

　　6.条件：

车辆及缓冲器螺旋弹簧、汽车张紧弹簧

　　要求：

55Si2Mn、60Si2Mn、60Si2CrA淬火，回火，HRC40-47

　　或HB370-441

　　7.条件：

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

　　要求：

50CrVA淬火，回火，HRC40-47

　　8.条件：

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

　　要求：

3Cr13HRC39-464Cr13HRC48-50HRC48-49HRC47-49　

　　HRC37-40HRC31-35HRC33-47

　　9.条件：

在酸碱介质下工作的弹簧

　　要求：

2Cr18Ni91100-1150℃水淬，绕卷后消除应力，400℃回火60min，HB160-200

　　10.条件：

弹性挡圈δ4，Φ85

　　要求：

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

　　一、　　工作条件以及材料与热处理要求

　　1.条件：

≤级精度，受力不大，如各类机床传动丝杠

　　要求：

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

　　2.条件：

≥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

　　要求：

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

　　3.条件：

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

　　要求：

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

　　4.条件：

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

　　要求：

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

　　5.条件：

≥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

　　要求：

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.条件：

≥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.

　　要求：

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

　　7.条件：

≥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）

　　要求：

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

　　8.条件：

≥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

　　要求：

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

　　二、备注：

　　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