几种零件的热处理实例

人人

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
+ v) g1 K  U8 E2 Z1 W) S要求: HT200 HT250 HT300 去应力退火
6 M( u0 E5 h' q: t. m) U2.条件: 低速(＜1m/s)、轻载,如车床溜板齿轮等
) _1 b( ~" L! \& B6 D) h/ C要求: 45 调质,HB200-250
- k4 U3 M4 V9 H3 F1 E3 V4 \3 b3.条件: 低速、中载,如标准系列减速器齿轮
5 Z. C1 t3 `6 q5 d0 Q要求: 45 40Cr 40MnB (5042MnVB) 调质,HB220-250
( q: B2 Y# u$ G2 K+ T8 T+ |" ~4.条件: 低速、重载、无冲击,如机床主轴箱齿轮
1 b3 w8 g/ l2 u/ r4 r" E+ B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
6 o: M" m1 {2 X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
& i$ D5 z. l  p. n0 d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)
% Y2 n4 d! ?) y1 ^, {7.条件: 中速、重载
+ Z$ P7 e9 z& t4 \7 j# ]! g0 q8 a  g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
# S# u: R/ P9 L# i要求: 15、20、20Cr、20MnVB渗碳,淬火,低温回火,HRC56-62.38CrAl 38CrMoAl 渗氮,渗氮深度0.5mm,HV900
# i7 N8 O4 ]# B3 Q$ I: o5 y! P9.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)
6 K( \9 z$ P& D9 z, u) h) s要求: 20Cr、20Mn2B、20MnVB渗碳,淬火,低温回火或渗碳后高频
淬火,HRC56-62.
1 X% z1 N/ N" a# B: d: b18CrMnTi、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
2 z; X# m3 p# h3 m; nHRC58-60,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.
/ I% }  @0 B9 M& ]2 X9 p12.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
/ M" T9 d' D' ~' n( }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、
7 I9 g6 O& J0 U5 s; G. C4 }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→
# l' r% ~( ~8 X3 Q6 d5 [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.
* E7 J7 K" X4 [$ A8 h7 A7 g14.条件: 载荷不高的大齿轮,如大型龙门刨齿轮
, m  z- w+ t; S0 S& T7 |& N要求: 50Mn2、50、65Mn 淬火,空冷,HB≤ 241
/ x1 |8 |/ h$ G* I15.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
" f7 u4 E$ J9 _7 @7 Z) A16.条件: 精密传动、有一定耐磨性大齿轮.
要求: 35CrMo 调质,HB255-302.
6 F- @6 X5 E5 Y3 p1 w17.条件: 要求抗磨蚀性的计量泵齿轮.  
' ]7 i- o+ p* J要求: 9Cr16Mo3VRE 沉淀硬化
% F) H. ]7 p) @/ d# c/ p. X; s18.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.
" b" e" u- h; f& d" U( K19.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).
3 K" ?# o. ?- ~% X20.条件: 拖拉机后桥齿轮(小模数)、内燃机车变速箱齿轮(m6-m8).
8 Q5 L% Y$ \5 M2 t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.
' K5 I: m9 y  g% |( \* B5 Q二、备注:
/ I3 J, Z8 e- n0 u+ |1.机床齿轮按工作条件可分三组:
5 U, X! p4 ~# A( p+ Y" Q- q& t(1).低速:转速2m/s,单位压力350-600N/mm^2.
(2).中速:转速2-6m/s,
$ ?$ @6 {1 ~' X: w3 Q单位压力100-1000N/mm^2,冲击负荷不大.
  `: \- }( ^) C; o4 b( M/ b(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.
+ T8 J$ C) y# n' b5 M' W(2).20Cr渗碳、淬火、低温回火
7 |) k( _" m9 \" P/ tHRC56-62,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,
5 m- Q4 x. @8 v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、
+ q* r$ @# A. @, U# r( ~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、
# a; u) r( L7 e7 h, Z1 ^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
) n# ?0 s6 c# ~# X: E) f8 u) o% Q荷重、冲击大,多采用低碳合金钢(除左行列出的牌号以外,
+ I5 h5 n: I6 N& ?: l! b/ _, [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。
. ^, i4 m0 U2 _& ~) i3 I* Z4.一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:
, [* F; B9 ]  k! ]- N: ~(1).整体淬火;强度、硬度(HRC50-55)提高,承载能力增大,但
9 w+ `" ~8 y; Y' {, _) T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.
  V/ y' M' A4 K- m(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
2 e1 k& a8 A1 {6 }, S3 G: i3 Y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
0 a& s0 @5 N* f: d$ y(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:
! N  Z9 O. @& i3 j" u! T) I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..
, T# u6 T% L) c: n8 A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
# T5 @$ A5 g! o" {5 z/ M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.
0 D* T4 F! d% d8 O. ]要求: 45 高频加热,水冷,低温回火,HRC52-58.
4 v; h1 P, r( }7 y9 ?, ~( |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,
2 {5 L* O  r( I# k* uυ＜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.
$ |9 x- z; K. @! `) W* v& W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
/ Y4 C$ g! _$ m, K- c/ n% c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.
7 R9 F3 r# s' N0 j要求: 20Cr 渗 碳,淬火,低温回火,HRC58-62.
9 K0 D  V; {" A. |3 F10.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: 18CrMnTi 20Mn2B 20CrMnMoVA 渗碳 淬火 低温回
8 Z! J2 B, B% ~2 L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.
$ a/ _+ I  Y' f  Z/ T# O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.
) c! R" \" r7 [; C& S; \要求: 35及45 正火或正火并回火,HB187及HB217.
) b! W! @( y( m8 Z1 B- v" J13.条件: 水泵轴,要求足够抗扭强度和防腐蚀.
要求: 3Cr13及4Cr13 1000-1050℃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.
+ e/ N9 y8 {+ f( J1 `(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.
1 S* ?4 y1 h" l) O2 \  ?(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.
  J/ H! Z% x; {. f' e要求:
(1)整体调质后硬度HB200-230,金相组织为索氏体 .
" U. x' x8 R8 V/ k7 ?(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.
5 X7 F! b. S7 \: f5 O0 p" m5 Y(3)花键部分硬度HRC48-53,金相组织同上
$ w' o8 R4 f" i15.条件: 跃进-130型载重(2.5吨)
# N1 F: r' i9 N汽车半轴
- w( }8 L' f9 b4 x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
2 c4 p% g$ C! p的抗弯、抗扭、抗疲劳强度和较好的韧性
) B: L$ c) U% B# [" m# [; A, X; D要求: 40Cr 35CrMo 42CrMo40CrMnMo 40Cr 调质后中频表面
" L! D* V3 V8 h% I( f淬火,表面硬度HRC≥52,深度4-6mm,静扭矩6900N.m,疲劳≥30万次,估
- M3 X! j' F. o* W9 l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:
2 f: o- c6 P* @* H/ }9 L1.(1-8)备注:
/ H4 f2 G: W2 Q3 H; Z: ~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
0 p6 r$ L! o- c! w/ S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,
+ R- S7 g0 m( t2 [9 q$ F3 P50Mn,正火或调质HRC28-35.在滑动轴承中工作的轴承应淬硬,可用15、
2 D: P% f7 K/ V% c& J; K20Cr,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
0 @, l4 z6 J: K/ k7 \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.
/ }  p, O$ P% L, E; `6 q0 d5 D2.(9)备注:  
: K+ F1 t9 B' h2 [  ^. ]3 p" V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:
% O' J, O8 N1 f5 t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1Cr13 1100℃油淬,350-400℃回火,HRC56-62.
/ s1 c" F6 L3 S& v# C2 Y8 U7 @7.(14)备注:
加工和热处理步骤:
: v! U3 C( o5 b' q3 J* V0 x+ c& `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
8 t. ]: m# m" w! Y. C/ R/ h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,
  R: }5 Y' A  B( z# ^" \# V0 D0 |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,
6 K" Q! d& X  p# I% T9 z$ G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
: W3 B7 Y" s$ E7 A5 u( Q$ n. _9 S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.
$ W; ?. X) r$ ^* A8 b  H; |4 C6 F2 p2.中速内燃机,采用调质碳钢或合金钢,如45、40Cr、45Mn2、50Mn2等及
5 H: m4 o. t. }球墨铸铁。
/ c" ]: Y" O( `9 Q0 G  [2 O5 ^, c3.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,
) W$ B7 m2 Q4 Y/ k2 z% Eαk＞15N.m/mm^2,(试样20×20×110mm),轴体HB240-300,轴颈HRC≥55,
5 K2 Z6 q& I( {2 ~9 K' G. ^珠光体数量:试棒≥75%,曲轴≥70%.
- K0 h9 X0 D* M$ h8 p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
2 p+ m& a. Y( `0 f0 K8 _/ w要求: 45 调质,HB220-250
5 q/ l9 ?% o1 E! ?/ X2 U2.条件: 有精度要求(螺纹磨出)而速度＜2m/s.
0 y/ h+ ]- O9 k! k' I  o8 p+ s4 F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
" \* J, O  d# t2 Y4 v% W$ E& `要求: 20Cr 20Mn2B 900-950℃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
9 E) `  K8 o6 x7.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
0 q. P, K' _3 @1 L  Y. h要求: 35CrMo调质, HB255-303(850-870℃油淬,600-650回火)
& p) ?+ J5 w$ F/ ~3 `- B8.条件: 要求高硬度和最小变形的蜗杆
4 m% }3 D! t9 f要求: 38CrMoAlA、38CrAlA正火或调质后氮,硬度HV＞850
5 L: H( \! e5 O5 N7 ^5 d: r9.条件: 汽车转向蜗杆
2 D% E$ }$ O" w- Q9 g7 M要求: 35Cr 815℃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:
: w6 P& b7 W8 N3 R, G# L! P. o1.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
; j$ g' u6 P1 H# P(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
3 q, |0 O- N* _2.蜗杆材料与热处理:
5 [5 E) T" _- O/ z, Q9 G0 H9 F(1)高速重载:15、20Cr 渗碳淬火,HRC56-62;40、45、40Cr淬火,
HRC45-50
2 g  a3 J: q& j- Y, P2 [(2)不太重要或低载;40 45调质
弹簧热处理实例
3 R5 b9 T" P% ~4 U9 C0 y8 J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
- [- Y; W5 S2 I  J1 u( f1 e8 ?要求: 65 785-815℃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,
1 g$ c  k% W1 T2 Q3 THRC42-48.
2.条件: 中等负荷的大型弹簧
. h2 b0 w7 R- s% D$ A' ^& d要求: 60Si2MnA 65Mn 870℃油淬,460℃回火,HRC40-45(农机座位弹簧
65Mn 淬火 回火 HB280-370)
( T- M+ A) I9 |8 g3.条件: 重负荷、高弹簧、高疲劳极限的大形板簧和螺旋弹簧
, Y4 R8 o7 s: Q要求: 50CrVA、60SiMnA 860℃油淬,475℃回火,HRC40-45
+ z) z! n! K& l' m2 ~, A- O! T4.条件: 在多次交变负荷下工作的直径8-10mm的卷簧
要求: 50CrMnA 840-870℃油淬,450-480℃回火,HB387-418
' w  B; n, Y8 i) r9 [. S5.条件: 机车、车辆、煤水车或板弹簧
要求: 55SiMn、60Si2Mn
3 l8 k: w0 @( N0 L7 iHRC39-45(hb363-432)(解放牌汽车板簧:55Si2Mn HB363-441)
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
9 {3 k4 h4 T8 F. @& A3 R* B  R* C; O或HB370-441
) T  D/ g+ ]$ h/ Q1 A$ s8 I: D7 o5 f7.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
: K$ r) ^: T  x. {% C8.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
9 [6 E# F  k' m4 a4 C要求: 3Cr13 HRC39-46 4Cr13 HRC48-50 HRC48-49 HRC47-49  
* f- G9 m! V' P' P3 u& X* s8 rHRC37-40 HRC31-35 HRC33-47
9.条件: 在酸碱介质下工作的弹簧
3 B: p. Q2 U2 Y. N9 N+ u% O1 o要求: 2Cr18Ni9 1100-1150℃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: 60Si2 400℃预热,860℃油淬,430℃回火空冷,HRC40-45.
二、备注
5 V0 \: J* x, |0 E% e( N1.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
. r" ~8 k8 E, L6 ^1 K' `& n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
6 |% N- S. A  x: M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
/ \% X4 z" O/ {$ X& P! r! L2 a3.处理后可经喷丸处理:
! Z. c. r2 m' R6 v4 m9 \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
6 V( Q$ w, A. G2 Q  w% f7 Y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
! j6 g/ N! M1 O* O& K7 C) H. ]4 l8-13倍,寿命可提高2-2.5倍以上
( V0 L8 n5 y; `# X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
- ^+ d. }% t6 q2 e- E( v; J. G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,
6 m1 W! d* _4 f9 N金相组织:片状珠光体+铁素体
" l- H  y- |2 K( t! U* K6 _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
& M! x( J. a; o# R的走刀和传动丝杠
要求: 40Cr、42MnVB、(65Mn)调质HB220-250,σb≥850N/mm^2;方头、
: k; m2 m  `) B1 e! j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
  L8 g4 E! e* i! v- m( k' n动螺线啮合
要求: 40Cr、42MnVB 调质HB250,中频表淬HRC54,, 调质后基体组织:
, E7 Y1 B: L9 w# X) X0 i/ A均匀索氏体+细状珠光体
3 y) r  K$ S, k( o5.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
( a+ F# W% B8 \0 b: ?# c好的切削加工性,如丝杠车床,齿轮机床、坐标镗床等的丝杠
" ]' W8 O/ F* G0 g1 O* E要求: T10、T10A、T12、T12A球化退火,HB163-193,球化等级3-5级,
  _7 Y# _  ]" L* M' c网状碳化物≤3级,调质HB201-229,金相组织;细粒状珠光体
( ]2 ]; s' s" b3 f1 s7 W6.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
6 y% z, U* ?. G% D( j) s9 L床、齿轮磨床等高精度传动丝杠(硬丝杠)
5 o, v/ l4 b( I* y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
" ?/ |: H. l& g7 o5 P8.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
1 k! m0 {5 r. f, [  D) C# V(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
8 ~0 A* G1 h" m+ K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,
% ]5 j" l" p6 d8 o6 h3 p$ {6 w有GCr15、9Mn2V、CrWMn、GCr15、SiMn、38CrMOAlA等
4 P/ q8 v2 f1 l  O1 `(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
" t! V. T7 ]0 i- G2 g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、
" D2 q1 a, F0 b  \7 ]3 WT10A)-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 v1 \- @- U0 d4 z(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
- v  |4 ]6 z) L3 x(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:
- ^0 o  `4 }5 E/ b(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
3 O, g5 z) C+ H; ?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、
: C9 X# w' \6 `1 Q- O# p大冲击和严重磨损
要求: 20Mn、25MbTiB 渗碳,二次淬火,低温回火,HRC59,渗碳层深2.6-3.8mm
. O& R, I* ], v1 e2.条件: 推土机履带板: 承受重载、大冲击和严重磨损
2 K- C- ?  o) g) ?5 R( u" z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、大冲击和严重磨损
要求: 50Mn、40MnVB 工作面中频淬火,回火,淬硬层深6-10.4mm
! s% w' G( G2 }# U4.条件: 推土机支承轮  
' ]8 a0 R# ?% N1 Y& }( E要求: 55SiMn、45MnB 滚动面中频淬火,回火,淬硬层深6.2-9.1mm
5.条件: 推土机驱动轮
9 Y! D' L, g9 f' |$ b" d$ ~要求: 45SiMn 轮齿中频淬火,淬硬层深7.5mm
6.条件: 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
- R% S# g: s6 t要求: 20Cr 渗碳,淬火,低温回火,HRC59(双面)
& `5 x/ X: r8 P* e7 n7 |7.条件: 刮板弹簧 转子发动机用,要求在高温下保持弹抗疲劳性能
要求: 718耐热合金 1050℃固溶处理,冷变形,690℃真空时效,8h
2 i4 t4 I" b* f1 [, d(或620℃下8小时,500℃下松驰8小时)
8.条件: 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
& R9 I1 H; p2 f3 V. U) U机运转中,连杆螺栓折断会引起严重事故,要求有足够的强度、冲击韧性
0 k$ N& u+ }- K! ~和杭疲劳能力
要求: 40Cr调质,HRC31,不允许有块状铁素体:下料→锻造→退火或正
5 [& h) _8 ]  c0 M0 R/ \* t7 z4 M6 o- n火→加工→调质(回火水冷防止第二类火脆性→加工→装配
二、备注
1.＜Φ50mm、耐磨性高、承受较大压力的6-8级,丝杠用GCr15整体或中频淬火
' S/ |2 a% g3 [! r3 D2.＞Φ50mm、耐磨性高、6-8级丝杠用GCr15SiMn整体或中频淬火
5 I* i; F3 |5 Z) j7 O3.≤Φ40mm、L≤2mm、变形小、耐磨性高的6-8级丝杠用9Mn2V、整淬,冰冷处理.
! F+ `  n. c! g/ s. X: x4.有防蚀要求特殊用途的丝杠用9Cr18,中频加热表面淬火.
矿山机械及其他零件
) z+ s6 L/ W' c6 V2 x工作条件以及材料与热处理要求
$ I/ z2 i- S  ^  ~5 l: k1.条件: 牙轮钻头 主要是磨坏
" [& M* R4 L% H1 x8 |+ {要求: 20CrMo渗碳,淬火,低温回火,HRC61
2.条件: 输煤机溜槽(原用16Mn钢板,未处理,仅用3-6个月)
要求: 16Mn钢板中频淬火(寿命可提高一倍)
3 Q' j0 w9 H4 Z. H9 x0 ]3.条件: 铁锹(原用低碳钢固体渗碳淬火,回火,质量很差)
要求: 低碳钢 淬火,低温回火,得低碳马氏体,质量大大提高
, e8 `1 p* h( ]6 U: J" M4.条件: 石油钻井提升系统用吊环(原用35钢)、吊卡(原用40CrNi或
35CrMo) 正火或调质,质量差,笨重.
& x" Z6 T; B" G3 f& E" _; u$ d要求: 20SiMn2MoVA淬火,低温回火,得低碳马氏体,质量大大提高
" S+ ~$ _8 g$ r* z5.条件: 石油射孔枪 承受火药爆炸大能量高温瞬间冲击,类似于枪
& c5 \8 [: M: E8 k2 Z炮.主要是过量塑性变形引起开裂
4 p" _( R$ `" j' v& x3 V; c要求: 20SiMn2MoVA淬火,低温回火,得低碳马氏体,σb=1610N/mm^2,
αk=80N.m/mm^2
2 }& w5 Y, y" f: c, Z) }! C9 F% r6.条件: 煤矿用圆环牵引链,要求高抗拉强度和抗疲劳,主要是疲劳断裂
及加工时冷弯开裂.
要求: 20MnV、25Mn2V 弯曲后闪光对焊,正火,880℃淬火,250℃回火
5 O& Z7 B. J, p- n3 f; c获得代碳马氏,预变形强化.
σb≥850N/mm^2,σs≥650N/mm^2,αk≥100N.m/mm^2
7.条件: 凿岩机钎尾 受高频冲击与矿石摩擦严重,要求多冲杭力大,耐
: }  e1 W! d3 j% M# i疲劳,主要是断裂与凹陷
要求: 30SiMnMoV、32SiMnMoV HRC56,渗碳淬火→650℃回火,二次
& q* x- K3 A4 S  q' n8 \2 @# {: j4 ]加热260-280℃等温淬火→螺纺部分滚压强化
$ m. \3 C# c! S) y8.条件: 凿岩机钎杆 受高频冲击与矿石摩擦严重,要求多冲抗力大,
( j3 }1 U3 U& Y" y5 w% C耐疲劳和磨损,主要是折断与磨损
要求: 30SiMnMoV HRC59,900-920℃下用 "603"液体渗碳2h,
8 J' T. z% k$ i, ]2 P# I  s至880℃空冷25-30s,油冷,230回火3h
9.条件: 中压叶片油泵定子 要求槽口耐磨和抗弯曲性能好.主要是
% \3 k9 k. e" ~5 U. h5 ^6 J槽口磨损、折断
要求: 38CrMoAl 渗氮,HV900 调质→粗车→去应力→精车→渗氮
10.条件: 机床导轨 要求轨面耐磨和保持高精度.主要是磨损和精度丧失
$ N& n7 a- J6 Q+ n( ?, t5 d# f要求: HT200 HT300 表面电接触加热淬火,HRC56
11.条件: 化工用阀门、管件等腐蚀大的零件,要求抗腐蚀性高
要求: 普通碳素钢渗硅
12.条件: 锅炉排污阀 主要是锈蚀,要求抗腐蚀性好
& `) m: L* F: y+ I要求; 45 渗硼
13.条件:  
(1)1t蒸汽锤杆Φ120,L=2345mm 10t模锻锤锤杆
1 ~' t, \4 m. e(2)受较剧烈多次冲击和疲劳应力.主要是疲劳断裂
# Y! }+ T" \2 q# F要求;
. A9 e0 ?& \0 w/ z; `(1)45Cr 850℃淬火,10%盐冷,450℃回火,HRC45
(2)35CrMo 860-870℃水淬,450-480℃回火,HRC40
14.条件: 电耙耙斗、电铲铲斗的齿部:冲击大、摩擦严重.主要是磨坯.
9 ?: m6 u5 h5 Q( G: V0 Y要求; ZGMn13 水韧处理,HB180-220(工作时在冲击和压力下HB450-550)
15.条件: Φ840及Φ650mm的矿车轮
要求: ZG55、ZGCrMnSi HB280-330
, x, u3 p/ }6 J# e4 \" \; d二、备注:
1.L≤1m、变形小、耐磨性高的6-7级丝杠用20CrMoA,渗碳,淬火
2.L≤2.5mm、变形小、耐磨性高、6-7级丝杠用40CrMoA,高频或中频淬火.
3.7-8级的丝杠用55、50Mn,高频淬火.
+ @  m: x3 r5 O, j9 S9 Z4.L≤2.5mm、变形小、耐磨性高、5-6级精度的丝杠,38CrMoAlA或
38CrWVAl,氮化.
& K8 H& E0 o6 J4 L6 i5.螺母 GCr15、CrWMn、9CrSi,也有用18CrMn Ti 12CrNiA等渗
碳钢的
6.硬度要求 推荐HRC60±2,螺母取上限,当丝杠L≥1.5