几种零件的热处理实例

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几种零件的热处理实例


  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
; }5 d6 u3 c3 \) Z要求: HT200 HT250 HT300 去应力退火
2.条件: 低速(＜1m/s)、轻载,如车床溜板齿轮等
( D, J) ^0 @4 O9 w3 U' p1 ^' G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: 45 40Cr 40MnB (5042MnVB) 调质,HB220-250
4.条件: 低速、重载、无冲击,如机床主轴箱齿轮
+ g. F- k- S# t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
1 G- @5 F/ z& O, o1 i- s% u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)
- n7 f* M5 O) }4 d3 Q7 X7.条件: 中速、重载
9 }# Z: I3 `9 Y' A. L3 u0 c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
% n$ E' M5 Y+ l5 H8 I" 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
9.条件: 高速、中载,无猛烈冲击,如机床主轴轮.
, {! U2 x' F- j7 A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
0 {9 Q; P& W! i# E3 c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
. ^- w( B( E% `; K9 h- Q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)
" E# Z/ A. |# ^( C" S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
8 y4 y- x" n( B% ]# S5 `9 {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
& x6 i' k8 m- e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
) Z' l8 y$ {0 }: h7 ?" N13.条件: 高速、重载、有冲击、外形复杂的重要齿轮,如高速柴油机、
3 F9 V7 u' U8 \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→
  `; N7 ]% C0 ~9 W7 P退火→粗加工→去应力→半精加工→渗碳→退火软化→淬火→冷处理
0 Y7 S% {% r$ M/ E0 |1 _1 s( m→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
  T$ @( [8 \3 Z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.
+ ~* r, v9 [9 {$ m, ?3 l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.
" C9 _% a) ]8 l/ N要求: 35CrMo 调质,HB255-302.
" `+ B) Y" @  A( B17.条件: 要求抗磨蚀性的计量泵齿轮.  
& R, Z! ^8 _4 W4 |0 b要求: 9Cr16Mo3VRE 沉淀硬化
18.条件: 要求高耐磨性的鼓风机齿轮.
, ^0 V3 T4 t  ]' P+ b/ F3 ^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。
5 U# X8 S9 e% \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).
1 s8 m5 H/ Q) B. c0 z3 n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
8 o9 A( c3 X+ L8 [化,材料便宜.
0 O8 ?* _4 A* V: \2 v: P- s二、备注:
# l2 W4 S( t- o  Y9 x- q! P1.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.
7 B. \6 Z3 X( C: P3 e& \% N(2).中速:转速2-6m/s,
% \. J) S/ f4 n+ U  u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:
2 d% {" W8 y' g3 C4 Q' _1 a' }(1).45 淬火,高温回火,HB200-250,用于圆周速度＜1m/s中等压力,高频
/ y- I& j8 X' }9 N7 W) K  U" b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
* u+ M9 N) _) D, B0 }4 r! y" pHRC56-62,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,
/ {% D% o+ G$ s6 c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、
2 Y0 N% G8 o2 J硬度HRC52-58.
) O  z# r: G# C7 _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、
% f! ]( x5 X) r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),
1 D% C- G0 o1 x$ ^% S$ S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,
5 i6 P7 v3 w  c# F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
+ W4 ]& o8 g  r  D3 G) q9 _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
+ W) a1 ~; c; e4 s5 i击的齿轮.应用较少.
- o1 A2 N! N+ z6 n, n  j(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,
& S! _/ R; p+ k* P% Y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
- v1 V+ S4 r% u' I( w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.
5 e# K, R. D$ }6 R' w) Z5 j(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
& _4 v# c. L4 r* Y; P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.
9 p& O8 K# X1 k8 H2 n轴类热处理实例
( a4 J6 E  x5 c" M

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一、        工作条件以及材料与热处理要求
$ Z8 Q) E8 |! m# [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..
$ h. c; U& B: `3 ^+ g+ M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
& a9 h6 p9 z% s; F( L2.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
! V9 T/ `& l: P1 h要求: 40Cr、42MnVB 调质,HB228-255,轴颈高频淬火,HRC45-50.
7 U" |* M6 x' g- j2 d3.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.
: _1 i! _/ N/ Q  B7 ^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,
. @1 w+ N- G1 x; Vυ＜1m/s的次要花键轴.
$ y+ k' ~- t  p* X  f6 T( u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.
2 H$ X+ b( r* K/ _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,
3 `9 D/ y  @( Q' E, Z7 X精度较高,冲击、疲劳负荷不大.
- S$ \' P& P% [, [. r; l要求: 40Cr 调质,HB228-255或HB248-286,轴颈表面淬火,HRC≥54,
  R- S9 E: p; [% O4 s装配部位表面淬火HRC≥45.
! E' _7 @( ]5 N) |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.
- @, S5 D- i: h* D) K3 Z要求: 45Cr、42CrMo其他同上,表面硬度HRC≥56.
  N7 z, O0 o! j) p* H9.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
% D7 q6 i1 y- S% R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.
7 h8 c! D- e, t10.条件: 在滑动或滚动轴承中工作,重载,高速(ρυ≤400N.m/cm^2.s)
, Q2 M3 t6 c. b; V0 T3 b# o冲击,疲劳应力都很高.
要求: 18CrMnTi 20Mn2B 20CrMnMoVA 渗碳 淬火 低温回
火HRC≥59.
& |+ A( ?  }4 D- p2 C11.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.
& q3 x4 d5 W0 f' O: w& v; `; p12.条件: 电动机轴,主要受扭.
$ h3 g+ ~0 Z& ]% @要求: 35及45 正火或正火并回火,HB187及HB217.
3 @6 x. i$ c2 F0 f( S. V: w13.条件: 水泵轴,要求足够抗扭强度和防腐蚀.
/ b: P. Q" k0 H  a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  
9 I* @- T. X: a* g7 M(1)承受交变弯曲应力,扭转应力,有时还受冲击载荷.
! N6 O/ j, h9 y( L, W(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 Y) A3 M  Q, L! s" X; c(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)
8 F5 `  a& e6 i9 \2 G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
' N5 n: `5 ], N! a; I的抗弯、抗扭、抗疲劳强度和较好的韧性
" _* n9 n/ {. R* L要求: 40Cr 35CrMo 42CrMo40CrMnMo 40Cr 调质后中频表面
! a6 ]) u, ^2 f; U- g' z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
3 {: _' z  T8 C" S9 N5 g' A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)
& U* E6 j+ U, m. K( x; g2 }  \% ~二、备注:
; l2 v% _+ @" k! S9 H1.(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
/ Z3 E- T2 @- p+ i1 K5 A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
- f5 y! O& G9 E2 S9 z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
" G$ j0 N- \# X7 S或40Cr在轴颈处作高频淬火.高精度和高转速(＞2000r/min)机
/ a- ~5 @+ t2 Z5 W+ {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
, l; Q) w# A' L8 F& \) Q: K大断面主轴,可用20SiMnVB或20CrMnMoVBA,渗碳,淬火,回火,HRC56-62.
! w  ~% P$ P9 M7 f5 G8 B2.(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:
/ b% i4 y2 N) Q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.
+ Q; f% i3 C8 r. g5 P4.(11)备注:
很高的心部强度,表面硬度极高,耐磨和变形量小.
" t1 f/ E5 r+ M% u. `9 j5.(12)备注:
1 E* s1 P  q) Z0 f& V860-880℃正火
6.(13)备注:
0 N  L9 N6 ?2 N3 c1 e或1Cr13 1100℃油淬,350-400℃回火,HRC56-62.
' s6 V8 F$ X9 K; }7.(14)备注:
加工和热处理步骤:
4 A1 o1 X( |5 K" x+ R0 @* I下料→锻造→正火→粗加工→调质→半精车外圆,钻中心孔,精车外
' b% D  {4 m6 @/ [: M) o7 ]/ V$ l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.
) e+ K: X' `6 S  p* D9 }曲类热处理实例
# F, P! u' n0 L2 X! J5 C5 l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,
( h! F3 I" Q, p3 x. U: \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,
  H% h* x7 {9 L' _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
% m+ r3 g% s2 ~) E. p: k$ Y* T的耐磨性.
2 Y! Y3 d! A5 f* o% M6 l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.
, s. ~& G* f% D2.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。
$ `# C' h" ~3 \1 F( U3.高速内燃机,采用高强度合金钢,如35CrMo、42CrMo、18Cr2Ni4WA等.
. l2 A; J( i$ G# m4 n: P) M5 {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
& A7 l* J5 y" C1 j( X1 E3 H一、        工作条件以及材料与热处理要求
* \9 m( Y9 h4 Z( q: G1.条件: 负荷不大,断面较小的蜗杆
* Z' m( P8 `: L& x要求: 45 调质,HB220-250
" B9 S+ B2 i8 e& ~- \! G& l+ L2.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
  V# P0 E4 k. A3 j% f3.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

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4.条件: 滑动速度＞2m/s
/ j1 ~% @6 Q: ~9 Q: c(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: 20Cr 20Mn2B 900-950℃渗碳,800-820℃油淬，180-200℃低温回火，HRC56-62
( h9 y- B* H' P5.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
6 _  _7 a' Q/ g. H8 Y8 M5 I8 h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
" z! ?6 H' V  d3 n1 N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
! e# o2 P/ r' A  {# D9.条件: 汽车转向蜗杆
; W' B0 K' x5 N' {8 r/ Z6 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
+ j1 B- I% v/ m$ v8 }8 T二、备注:
& |% J- m" Z5 r1.蜗轮材料与热处理:
% v+ B: b  F5 r8 G5 J) `( U(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:
' f5 u* o  e+ \, _. l(1)高速重载:15、20Cr 渗碳淬火,HRC56-62;40、45、40Cr淬火,
' z6 ~! b8 F$ Z# H/ j' gHRC45-50
' I" C" a, M6 w( X(2)不太重要或低载;40 45调质
! o5 i/ O5 v+ {1 i弹簧热处理实例
一、        工作条件以及材料与热处理要求
/ z* l! I: D9 Q8 s( F+ i1.条件: 形状简单,断面较小,受力不大的弹簧
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,
9 u* q: ]; v; @4 [4 H. eHRC42-48.
2.条件: 中等负荷的大型弹簧
0 r" u" e& k  }7 E( Y) j5 y要求: 60Si2MnA 65Mn 870℃油淬,460℃回火,HRC40-45(农机座位弹簧
& f. |! y  R$ i, e$ k65Mn 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、60SiMnA 860℃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: 50CrMnA 840-870℃油淬,450-480℃回火,HB387-418
3 [0 m6 ]! e8 K* o* h& W6 ^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:55Si2Mn HB363-441)
& Y0 y  Q1 g. P- t6.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、
0 K' S" g8 D  R, l: l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
- V1 ^. d; K; g! S蚀的弹簧,Φ10-25mm
6 Z1 o9 Q% J( d. P* d3 u要求: 3Cr13 HRC39-46 4Cr13 HRC48-50 HRC48-49 HRC47-49  
HRC37-40 HRC31-35 HRC33-47
! P( w; i# X+ w+ M( Q9.条件: 在酸碱介质下工作的弹簧
要求: 2Cr18Ni9 1100-1150℃水淬,绕卷后消除应力,400℃回火60min,HB160-200
, X  R; F  R/ `5 M& D: m) |10.条件: 弹性挡圈δ4,Φ85
' L( ^8 ~- @, P6 `) ~要求: 60Si2 400℃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
/ P, M# O) K% [+ O5 {5 Y' w合:＜Φ6mm的钢丝或钢板,应＜1.5%直径或厚度;＞Φ6mm的钢丝钢板,应
" `# f: S4 ~* h" }) d＜1.0%直径或厚度.
' A' A% S; D9 C; K+ i" i/ y9 b2.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
' A& q+ D# b& o3 u) [2 k! h! J1 P3.处理后可经喷丸处理:
5 @3 o4 j  ^; B! n40-50N/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
  P5 v& J8 j  |7 F# r- |8-13倍,寿命可提高2-2.5倍以上
2 ]3 {! Y; L# f/ L% I+ q机床丝杠热处理实例
8 Y* C3 [9 g9 a一、        工作条件以及材料与热处理要求
0 |1 C4 ~9 _( O8 ^" }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
. S! ^" g) Z7 C! g) a# q; s+ m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
. u* o: z# w  N3 H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
/ }8 S& |; `' y( N+ Y8 K( ^; n4.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
0 W8 z6 a% y/ Y! I# q7 T动螺线啮合
要求: 40Cr、42MnVB 调质HB250,中频表淬HRC54,, 调质后基体组织:
: n' R! _; t, k( D( M均匀索氏体+细状珠光体
* ?* S  e: k: F% x. F5.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
! v$ D/ m! d1 P8 I2 i好的切削加工性,如丝杠车床,齿轮机床、坐标镗床等的丝杠
( E( v4 n+ i* n/ b8 o$ i4 Y6 l) l要求: T10、T10A、T12、T12A球化退火,HB163-193,球化等级3-5级,
& B9 k5 ]. Q( Q+ O  O1 i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
! K# e- @( x$ i$ E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
  w" a( M) z. r, M+ D# u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
8 c* L' |* d9 n, e& R# h! }: zHRC56+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
) Z, ~& E$ _$ s6 q& N) G3 d9 x二、备注:
1.丝杠的选材与处理;
2 n* J$ F3 s# h  u' @# \(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
. m3 B, n/ t7 c4 ?7 v3 q, s5 s! J4 w精度丝杠为磨损及精度丧失或螺距尺寸变化
7 q* E8 A' n3 r' [2 }(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
/ v# V7 A7 `* `) j: I' c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

lcshjsb

(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
. q! j0 x; D# c# H5 T. X( g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
$ g2 t. L* N4 a$ b) i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
2 H/ t( y; h8 T3 m6 l& R; I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
. v# T, t; u, ^1 w  j$ W7 g3 v2.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
9 k* {: ?& d. Q! c/ l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.
' H3 i* C( W2 |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
汽车、拖拉机、配件热处理实例
2 B1 z' C9 \  a6 _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、
+ _# L/ [- o9 E, C# y% E8 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
2.条件: 推土机履带板: 承受重载、大冲击和严重磨损
要求: 40Mn2Si 调质,履带齿中频淬火或整体淬火,中频回火,距齿顶
4 A, b6 y, z9 a# J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
; z. g" o4 ~5 S- Q3 s. E: U' n% x9 \4.条件: 推土机支承轮  
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
要求: 45SiMn 轮齿中频淬火,淬硬层深7.5mm
, `+ E& L' w1 `3 ~* h; z; ~5 `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
要求: 20Cr 渗碳,淬火,低温回火,HRC59(双面)
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
4 }$ L) t- ]- [- Z* k" H(或620℃下8小时,500℃下松驰8小时)
4 z/ H# Y! o  ?0 [3 E# @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
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
3 T0 d* u1 t; W6 `3 N; ~! r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
火→加工→调质(回火水冷防止第二类火脆性→加工→装配
二、备注
$ u, L- S, v: j, E1.＜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
, ], w3 G! G3 s2.＞Φ50mm、耐磨性高、6-8级丝杠用GCr15SiMn整体或中频淬火
; h1 c, k( i9 \2 B3 y3.≤Φ40mm、L≤2mm、变形小、耐磨性高的6-8级丝杠用9Mn2V、整淬,冰冷处理.
: G# l& v" S! D: d, g  N2 l4.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
工作条件以及材料与热处理要求
5 Y+ `+ X" \, B5 n1 m. l1.条件: 牙轮钻头 主要是磨坏
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)
( _( a7 i  b# F5 I+ |3 ^要求: 16Mn钢板中频淬火(寿命可提高一倍)
6 v  M/ D2 u/ B4 {! q, A. I3.条件: 铁锹(原用低碳钢固体渗碳淬火,回火,质量很差)
/ Y1 x2 G  n; g2 o( t  J1 U要求: 低碳钢 淬火,低温回火,得低碳马氏体,质量大大提高
4.条件: 石油钻井提升系统用吊环(原用35钢)、吊卡(原用40CrNi或
8 N6 k7 P; F2 B, Z- z3 \' y35CrMo) 正火或调质,质量差,笨重.
& ]- W- W$ g+ ~1 J0 [% f要求: 20SiMn2MoVA淬火,低温回火,得低碳马氏体,质量大大提高
! ^# j5 j5 K1 W. H$ q9 ~1 }8 _4 ]5.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
- L& R% M& R/ I" n  D. @, k2 ^* v炮.主要是过量塑性变形引起开裂
/ m5 e( z0 @: X5 s0 `0 r. I- `7 X要求: 20SiMn2MoVA淬火,低温回火,得低碳马氏体,σb=1610N/mm^2,
$ `  y3 j8 d1 s5 j0 x9 Hαk=80N.m/mm^2
1 Y3 T2 S; u  X1 ~: C5 v6 l6.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.
+ o$ \9 o1 a3 H1 n$ Q& T8 l要求: 20MnV、25Mn2V 弯曲后闪光对焊,正火,880℃淬火,250℃回火
获得代碳马氏,预变形强化.
- b* q3 p, k/ A" c" Rσb≥850N/mm^2,σs≥650N/mm^2,αk≥100N.m/mm^2
0 ?) s( g& Q% T7.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
: u- z$ J( m0 w% g" P+ L( f* \疲劳,主要是断裂与凹陷
要求: 30SiMnMoV、32SiMnMoV HRC56,渗碳淬火→650℃回火,二次
加热260-280℃等温淬火→螺纺部分滚压强化
8.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,
  f  n  h* l/ U$ w! D8 M耐疲劳和磨损,主要是折断与磨损
7 N# P7 d  S0 G& v. n要求: 30SiMnMoV HRC59,900-920℃下用 "603"液体渗碳2h,
8 X" ^4 Q. r" g1 f: {( D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
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
7 I$ ~7 u- k3 X要求: HT200 HT300 表面电接触加热淬火,HRC56
. {9 C6 G6 F2 A: ?/ o/ ~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
8 \* {! h; S! z5 E. I12.条件: 锅炉排污阀 主要是锈蚀,要求抗腐蚀性好
) P, z: ]; F1 X- i2 C5 ?2 t  H要求; 45 渗硼
) f' e+ [$ z! c6 I- k+ m3 E13.条件:  
6 A$ |$ U1 g8 h(1)1t蒸汽锤杆Φ120,L=2345mm 10t模锻锤锤杆
" }; }! [% R4 M( K9 [# s: o( o(2)受较剧烈多次冲击和疲劳应力.主要是疲劳断裂
要求;
, a$ M, g* ]0 ?, U( i. e(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.
要求; ZGMn13 水韧处理,HB180-220(工作时在冲击和压力下HB450-550)
' X9 `# {4 |/ G1 D15.条件: Φ840及Φ650mm的矿车轮
: U# K7 D5 \  B& }9 h* I6 j6 x6 h要求: ZG55、ZGCrMnSi HB280-330
二、备注:
/ W( b9 j" j& ~4 s1.L≤1m、变形小、耐磨性高的6-7级丝杠用20CrMoA,渗碳,淬火
. p; {4 z2 w6 u: |1 F5 V2.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.
. I+ O4 v% ^; l' ^; Y/ y4.L≤2.5mm、变形小、耐磨性高、5-6级精度的丝杠,38CrMoAlA或
1 c, O* J( o% o38CrWVAl,氮化.
5.螺母 GCr15、CrWMn、9CrSi,也有用18CrMn Ti 12CrNiA等渗
- R" |; g8 U; w! Q5 n碳钢的
9 m. s+ [! ~8 _6 `7 ~! q0 D+ N5 ]6.硬度要求 推荐HRC60±2,螺母取上限,当丝杠L≥1.5<,或精度为
1 s; W$ r8 D% |( {5、6级时,硬度可低一些,但须≥HRC56
7.采用表面热处理的淬透层深度,磨削后,应为:中频处理＞2mm;
" \0 Z; b' B* S高频渗碳处理＞1mm;氮化处理＞0.4mm,7级精度以上的丝杠应作消除残余庆力的稳定处理.