典型零件热处理实例.docx
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典型零件热处理实例
典型零件热处理实例
1、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、外形复杂与重要齿轮,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、心部强度与冲击韧性等方面比机床齿轮高、因此,一般就是载
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就是45与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与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、0E,P,i1R0sN）n0s#A
2、轴类热处理实例%f7~4|9A3EV6?
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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,要求高强度与耐磨,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:
其她同上,但转速与精度要求比上例高,如磨床砂轮主轴、
要求:
45Cr、42CrMo其她同上,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,要求足够抗扭强度与防腐蚀、
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）主轴大端内锥孔与锥度处圆,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）内锥孔与外圆锥面处硬度HRC45-50,表面3-5mm风金相组织为屈氏体与少量回火马氏体、
（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、反复弯曲疲劳与扭转,主要瞬时超载而扭断,要求有足够
的抗弯、抗扭、抗疲劳强度与较好的韧性
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、轴承类型与主轴
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、高精度与高转速（＞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、（100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,耐磨与变形量小、
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:
加工与热处理步骤:
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→锥孔及处圆锥局部淬火,260-300℃回火→车各空刀槽,粗磨
处圆,滚铣花键槽→花键高频淬火,240-260℃加火→精磨、
3、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,
扭转与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,与轴颈处高
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%、
4、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:
要求足够耐磨性与硬度的蜗杆
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:
要求高硬度与最小变形的蜗杆
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＜HRC35
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/s
Al9-4
（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-M（a*I2P/x"F%^;x2d;V']
5、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与螺旋弹簧
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与板弹簧
要求:
50CrVA淬火,回火,HRC40-47
8、条件:
在高温蒸汽下工作的卷簧与扁簧,自来水管道弹簧与耐海水浸
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
6、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易切削钢与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、龙门铣与刨床等
的走刀与传动丝杠
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,较高强度与较
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、较高的抗疲劳性与尺寸稳定性、如
样板镗床或其她特种机床精密丝杠、
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与低的加工残余内应力,热处理后具有较高硬度,
最少淬火变形与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）,除应力处理与低温时效,调
质与轴颈、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,淬火与低温时效
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,尤其就是氮化
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（z1S$m-x;?
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7、汽车、拖拉机、配件热处理实例L、m*e）e-B"@&_1S,m8z7d
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、
大冲击与严重磨损
要求:
20Mn、25MbTiB渗碳,二次淬火,低温回火,HRC59,渗碳层深2、6-3、8mm
2、条件:
推土机履带板:
承受重载、大冲击与严重磨损
要求:
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
3、条件:
推土机链轨节承受重载、大冲击与严重磨损
要求:
50Mn、40MnVB工作面中频淬火,回火,淬硬层深6-10、4mm
4、条件:
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