20Cr2Ni4A钢齿轮的热处理.docx

1、20Cr2Ni4A钢齿轮的热处理 收稿日期 :2000-01-10; 修订日期 :2000-04-20作者简介 :刘玉荣 (1972- , 女 , 黑龙江佳木斯人 , 助工 ,1993年毕业于阜新矿业学院热加工专业 , 现从事热处理工作 。 基金项目 :“ 八五” 国家重点科技攻关项目 (85-201-01-0420Cr2Ni4A 钢齿轮的热处理刘玉荣 1, 李佐民 1, 任中华 1, 郭秋艳 2(11佳木斯煤矿机械厂 , 黑龙江 佳木斯 154002;21沈阳煤矿建设机械厂 , 辽宁 沈阳 110121摘 要 :研究了 20Cr2Ni4A 钢齿轮的热处理过程及其变形规律 , 并对齿轮使用后的

2、磨损情况进行了检测 。 关键词 :20Cr2Ni4A; 齿轮 ; 热处理 ; 变形量中图分类号 :TG162173 文献标识码 :B 文章编号 :1008-8725(2000 03-0006-020 前言E B J -160型重型掘进机重要机构上使用的齿轮 , 设计材料均为 20Cr2Ni4A 。 该材料属高淬透性渗 碳钢 , 其工艺复杂 , 热处理难度大 , 且在佳木斯煤机 厂首次应用 , 可供参考的资料很少 。 对此 , 进行了小 批量试制 , 对这种材料齿轮进行了热处理工艺试验 , 找出该种材料齿轮的合理热处理工艺及其热处理变 形规律 。1 h , 650 、 5h 加工 , 内孔预留加

3、工余量 。渗碳温度选定 930 , 渗碳 7h 后炉冷 ,860 出 炉空冷 。 渗层深 112mm , 碳化物级别符合要求 。此 时 , 表层组织为马氏体和大量残余奥氏体 。对这种 组织不能直接重新加热淬火 , 否则容易恢复渗碳时 所形成的较粗大的奥氏体晶粒 , 即生成二次织构 。 因此在淬火加热之前 , 需先进行一次高温回火 , 使马 氏体和残余奥氏体分解为回火索氏体 , 降低基体中 碳 、 铬的含量 。 这样重新加热淬火时 , 由于奥氏体中 熔入的碳和铬等元素的含量减少 , 淬火后不仅残余 奥氏体量减少 , 马氏体也较细小 。但渗碳后实测齿 轮硬度即达 HRC 40, 所以渗碳后增加了一

4、道正火工 序 , 然后再进行高温回火 (650 、 6h 。此时原定工艺路线为车去内孔渗碳层 , 然后淬 火 , 再拉内花键 。但该钢 Ac 3为 780 , 在 810 淬 火后 。 即使车去渗碳层 , 内孔仍可以淬硬 。试制一 件 , 拉内花键时 , 果然由于硬度过高拉不动 。 鉴于这种情况 , 改变工艺路线为插单 、 双键和拉内花键在淬火之前进行 。由于 20Cr2Ni4A 的临界点 Ac 1与 Ac 3之间的温 度范围较窄 , 有利于一次淬火 , 这样既可保证心部实 现完全淬火 , 又可使渗碳层淬火温度不致过高 。淬 火后低温回火 , 表面硬度平均 HRC60左右 , 心部硬 度 HR

5、C 42。, 确定了 钢齿轮的热 11图 1为确保内孔所留加工余量准确合理 , 对部分齿轮渗碳前后及淬回火后的关键尺寸进行了跟踪记 录 , 测量情况见表 1。表 1 热处理变形测量名 称项 目外 径内 径公法线键 宽键 深H0101-4渗碳前21812571174691681210382110斜齿轮 渗碳后21811671163691701210482110( 淬回火后 21813572116918231211082153H010401-5渗碳前 1911408413069197行星轮 渗碳后1911408412470100淬回火后1911508416570107从上述情况看 , 外径 、 公

6、法线 、 键宽的尺寸经热 处理后变化不大 , 而内孔及键深尺寸变化较大 , 经淬(下转第 15页 第 19卷第 3期 2000年 6月 煤 炭 技 术 C oal T echnologyV ol 119,N o 13June. , 2000 N 总 =9532500=15106107(s N 总=7360082212=1918(y (2 滚轮轴P =9919%, S 1=140MPa , N 1=7、 104其疲劳的安全寿命计算如下 :N 总 =420175210-3=31456106(次 N 总=1182107(s N 总 =21395(y 4 结论根据测试结果分析 , 测试数据的线性和重复

7、性均好 。 为此 , 实验数据是可靠的 。经过主要构件的 疲劳安全寿命估算 , 可看出整个清淤机的结构设计 是合理的 , 保证了主要构件的强度要求 , 主要构件的 使用寿命超过设计要求 。因此 ,S LQ -40型两栖清 淤机能满足设计要求 。图 1 测点位置及布片图图 2-sce Analysis on electric stress of SL Q -40(11Jixi ,China ; Factory ,Jixi 158100,China Abstract :w ork ,the stress strength and w ork life of main parts are intro

8、duced. K ey w ords :; mud cleaning machine ; strain (上接第 6页 火后内孔及键深的尺寸都增大了 , 这是热应力和组织应力综合作用的结果 。上述跟踪测量的结果 , 可 作为机加时内孔预留余量的参考 , 避免了加工时预 留量的不准确 。表 2 齿轮使用 500h 后磨损情况名称模数 齿数 跨测齿数 公法线长/mm磨损 500h 后公法线长H0104-2中心轮 820361194-01131-0116961172H010402-6行星轮8193611938-01192-0122961170H0103-2斜齿轮 ( 5294531863-01115

9、-0114853170H0101-4斜齿轮 ( 5415691534-01115-01148691412 试验结果E B J -160掘进机样机经过井下工业性试验 , 部分齿轮使用 500h 后磨损情况测量见表 2。从表 2可看出使用 500h 后 , 部分齿轮公法线长甚至还未 超过其公差范围 。 各部分使用的齿轮是经受得住考 验的 。 同时 , 减速器台架试验结果也令人满意 2。3 结论通过齿轮试样的试制 , 确定了 20Cr2Ni4A 钢齿 轮的 热 处 理 工 艺 及 工 序 安 排 。实 践 证 明 , 对 20Cr2Ni4A 这种材料的齿轮所采取的热处理工艺及 工序安排是合理的 。

10、参考资料 :1 金属材料学 M 1西安 :陕西教育出版社 ,198912 金属热加工原理 M 1西安 :陕西教育出版社 ,19911H eat treatment of 20Cr 2Ni 4A steel gearLI U Y u -rong 1, LI Zuo -min 1, RE N Zhong -hua 1, G UO Qiu -yan 2(11Jiamusi C oal M ine Machinery Factory ,Jiamusi 154002,China ; 21Shenyang C oal M ine C onstruction Machinery Factory ,Shenyang 110121,China Abstract :The heat treatment process and form -changed rule of 20Cr2Ni 4A steel gear are researched ,and the wearstate after using was detected. K ey w ords :20Cr2Ni4A ; gear ; heat treatment 51 第 3期 刘 辉等 :SLQ -40型两栖清淤机电测应力分析