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q-I$hc1.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.

不能用于大冲击载荷下工作,韧性也好不太高,由于硬度低:

调质

（2）.

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

.渗碳（有冲击、大载）（有冲击、中小载荷）或低碳合金钢

2.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.

HRC45-50.

轴颈或装配部位表面淬火,HB228-255,正火或调质:

45要求．

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.（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.H

3.曲类热处理实例3一、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%.6F-H*r-

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

HRC56-62

处理同上20SiMnVB、:

18CrMnTi要求．

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＜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

圆周速度≤4m/sAl9-4

（2）

铸铁防止蜗轮变形一般进行时效处理圆周速度≤2m/s,效率要求不高:

（3）

:

2.蜗杆材料与热处理,40Cr淬火、45、20Cr

（1）高速重载:

15、渗碳淬火,HRC56-62;40HRC45-50

调质

（2）不太重要或低载;4045

[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.

中等负荷的大型弹簧:

条件2.

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

应,的钢丝钢板6mmΦ＞;直径或厚度1.5%应＜,的钢丝或钢板6mmΦ＜:

合．

＜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2

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

如.要求抗腐蚀、较高的抗疲劳性和尺寸稳定性,级精度条件:

≥66.

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