版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)
文檔簡介
1、<p><b> 【摘要】</b></p><p> 齒輪是機械設(shè)備中的關(guān)鍵零件,齒輪質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個設(shè)備的使用壽命。而齒輪質(zhì)量的好壞在很大程度上取決于齒輪材料及其熱處理工藝。因此,國內(nèi)外與齒輪制造相關(guān)的廠家都極為重視齒輪材料及其熱處理技術(shù)的研究開發(fā),并先后開發(fā)一系列新型齒輪材料及先進的熱處理工藝。20CrMnTi鋼是制造齒輪的主要材料,于是研究一套以20CrMnTi為
2、原料的齒輪熱處理工藝便是研究任務(wù)的重中之重。</p><p> 【關(guān)鍵詞】齒輪 齒輪鋼 發(fā)展 熱處理 特性 缺陷 </p><p><b> 目錄</b></p><p><b> 第一章 前言7</b></p><p> 一、齒輪的發(fā)展史7</p><
3、p> 二、20CrMnTi簡介8</p><p> 三、研究的目的和意義8</p><p><b> 第二章 方案7</b></p><p> 一、原材料的選擇8</p><p> 二、齒輪的性能要求9</p><p> (一)、滿足齒輪材料的機械性能9</p
4、><p> ?。ǘM足齒輪材料的工藝性能9</p><p> ?。ㄈ?、滿足齒輪材料經(jīng)濟性能10</p><p> 第三章 熱處理10</p><p> 一、預(yù)備熱處理11</p><p><b> 二、正火11</b></p><p><b>
5、 三、調(diào)質(zhì)11</b></p><p> 四、滲碳熱處理工藝12</p><p> ?。ㄒ唬摰幕瘜W成分12</p><p> ?。ǘB碳工藝12</p><p> 五、淬火低溫回火13</p><p><b> ?。ㄒ唬⒋慊?3</b></p>
6、<p> (二)、低溫回火14</p><p> 第四章 結(jié)論15</p><p><b> 致謝15 </b></p><p><b> 參考文獻16</b></p><p><b> 第一章 前言</b></p><p
7、><b> 一、齒輪的發(fā)展簡史</b></p><p> 輪緣上有齒能連續(xù)嚙合傳遞運動和動力的機械元件。齒輪是能互相嚙合的有齒的機械零件,齒輪在傳動中的應(yīng)用很早就出現(xiàn)了。據(jù)史料記載,遠在公元400~200年得中國古代就已開始使用齒輪,19世紀末,展成切齒法的原理及利用此原理切齒的專用機床與刀具的相繼出現(xiàn),隨著生產(chǎn)的發(fā)展,齒輪運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性受到重視。</p><p&
8、gt; 二、20CrMnTi簡介</p><p> 牌號:20CrMnTi</p><p> 標準:GB/T 3077-1988</p><p><b> 特性及適用范圍:</b></p><p> 20CrMnTi鋼是性能良好的滲碳鋼,淬透性較高,經(jīng)滲碳淬火后具有硬而耐磨的表面與堅韌的心部,具有較高的低溫沖擊
9、韌性,焊接性中等,正火后可切削性良好。用于制造截面<30mm的承受高速、中等或重載荷、沖擊及摩擦的重要零件,如齒輪、齒圈、齒輪軸十字頭等。</p><p><b> 化學成分</b></p><p><b> 力學性能</b></p><p> 三、研究的目的和意義</p><p> 中國齒
10、輪工業(yè)“十五”期間得到了快速的發(fā)展:2005年齒輪行業(yè)的年產(chǎn)值由2000年得204億元增加到683億元,年復(fù)合增長率23.27%,已成為中國機械基礎(chǔ)件中規(guī)模最大的行業(yè),就市場需求和生產(chǎn)規(guī)模而言,中國的齒輪行業(yè)也位居世界第四。就使用性能和產(chǎn)品開發(fā)性而言中國齒輪制造業(yè)與發(fā)達國家相比還存在許多不足。</p><p> 中國制造業(yè)由于缺乏核心技術(shù),貼牌生產(chǎn)仍然是“中國制造”普遍的生存模式。很多高端產(chǎn)品表面上市中國生產(chǎn),
11、其實核心技術(shù)都來自國外。為此,“十二五”明確指出必須堅持發(fā)揮市場基礎(chǔ)性作用與政府引導(dǎo)推動相結(jié)合,科技創(chuàng)新與實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化相結(jié)合,深化體制改革,以企業(yè)為主體,推進產(chǎn)學研結(jié)合,讓高端制造業(yè)成為國民經(jīng)濟的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)。制造業(yè)的升級和轉(zhuǎn)型,對于齒輪行業(yè)有著深遠影響和重大意義。為此提高齒輪的性能便成了重中之重。</p><p><b> 第二章 方案</b></p><p&g
12、t;<b> 一、原材料的選擇</b></p><p> 20CrMnTi滲碳鋼是一種低碳合金鋼,工藝性能優(yōu)良,廣泛用于截面小于30mm承受高速、中等或重載及受沖擊載荷和摩擦的重要滲碳零件,如汽車、拖拉機中的變速齒輪、凸輪、礦山機械使用的重載齒輪等, 但因為齒輪材料的種類繁多,因此選擇20CrMnTi作為研究對象。</p><p><b> 二、齒輪的
13、性能要求</b></p><p> 齒輪是現(xiàn)代機械中應(yīng)用最廣泛的一種機械傳動零件,合理地選擇和使用金屬材料尤為重要。大致上講,應(yīng)主要滿足齒輪材料所需的機械性能、工藝性能和經(jīng)濟性要求三個方面:</p><p> ?。ㄒ唬M足齒輪材料的機械性能</p><p> 材料的機械性能包括強度、硬度、塑性及韌性等,反映材料在使用過程中所表現(xiàn)出來的特性。齒輪在
14、嚙合時齒面接觸處有接觸應(yīng)力,齒根部有最大彎曲應(yīng)力,可能產(chǎn)生齒面或齒體強度失效。齒面各點都有相對滑動,會產(chǎn)生磨損。齒輪主要的失效形式有齒面點蝕、齒面膠合、齒面塑性變形和輪齒折斷等。因此要求齒輪材料有高的彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度,齒面要有足夠的硬度和耐磨性,芯部要有一定的強度和韌性。</p><p> (二)、滿足齒輪材料的工藝性能 </p><p> 材料的工藝性能是指材料本身能
15、夠適應(yīng)各種加工工藝要求的能力。齒輪的制造要經(jīng)過鍛造、切削加工和熱處理等幾種加工,因此選材時要對材料的工藝性能加以注意。一般來說,碳鋼的鍛造、切削加工等工藝性能較好,其機械性能可以滿足一般工作條件的要求。但強度不夠高,淬透性較差。而合金鋼淬透性好、強度高,但鍛造、切削加工性能較差。我們可以通過改變工藝規(guī)程、熱處理方法等途經(jīng)來改善材料的工藝性能。</p><p> ?。ㄈM足齒輪材料的經(jīng)濟性要求</p&g
16、t;<p> 所謂經(jīng)濟性是指最小的耗費取得最大的經(jīng)濟效益。在滿足使用性能的前提下,選用齒輪材料還應(yīng)注意盡量降低零件的總成本。我們可以從以下幾方面考慮: </p><p> 從材料本身價格來考慮。碳鋼和鑄鐵的價格是比較低廉的,因此在滿足零件機械性能的前提下選用碳鋼和鑄鐵,不僅具有較好的加工工藝性能,而且可降低成本。從金屬資源和供應(yīng)情況來看,應(yīng)盡可能減少材料的進口量及價格昂貴材料的使用量。</
17、p><p> 從齒輪生產(chǎn)過程的耗費來考慮:采用不同的熱處理方法相對加工費用也不一樣;通過改進熱處理工藝也可以降低成本;所選鋼種應(yīng)盡量少而集中,以便采購和管理;我們還可以通過改進工藝來提高經(jīng)濟效益。</p><p><b> 第三章 熱處理</b></p><p> 20CrMnTi齒輪鋼要達到加工、使用所需性能必須進行熱處理, 目的是提高表
18、面的硬度、耐磨性和疲勞強度,心部具有足夠的強度和韌性。一般齒輪加工的工藝路線如下。鍛造→正火→齒形加工→滲碳→淬火、低溫回火→噴丸→校正花鍵孔→磨齒[1]。一般齒輪毛坯采用鍛造毛坯, 經(jīng)鍛造以后晶粒大小形狀發(fā)生了變化, 改變了鋼的組織, 增加了鍛造應(yīng)力, 提高了硬度, 在機械加工前需預(yù)備熱處理。</p><p><b> 一、預(yù)備熱處理</b></p><p>
19、通常20CrMnTi選用正火或調(diào)質(zhì)處理作為預(yù)備熱處理,其目的是降低鋼的硬度,提高塑性, 以利于切削加工; 細化晶粒,均勻鋼的組織及成分,改善鋼的性能,為以后的熱處理作準備;消除鍛造應(yīng)力,防止變形和開裂, 保證齒形合格。</p><p><b> 二、 正火</b></p><p> 正火是將鋼加熱到Ac3以上30℃~50℃,保溫足夠的時間后出爐在空氣中冷卻到室溫。
20、對于一般的齒輪采用正火,正火可以減少碳和其他合金元素的成分偏析; 使奧氏體晶粒細化和碳化物的彌散分布, 以便在隨后的熱處理中增加碳化物的溶解量。由于正火的冷卻速度較快, 獲得細小的片層狀滲碳體珠光體, 強度、硬度都較高, 力學性能較好。然而正火工藝是空冷,對于尺寸較大零件,內(nèi)外溫差大冷卻速度不穩(wěn)定,在連續(xù)冷卻時,過冷奧氏體在A1-550℃溫度范圍內(nèi)分解為珠光體,在550℃-Ms溫度范圍內(nèi), 因轉(zhuǎn)變溫度較低轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w組織(即含碳量具有一
21、定過飽和度的鐵素體和分散的滲碳體(或碳化物)的混合物),其特征是過飽和碳的鐵素體中分布粒狀或長條狀的碳化物[1]。鍛造毛坯正火產(chǎn)生的粒狀貝氏體引起硬度增高,導(dǎo)致了齒型加工困難,使刀具早期磨損。對于車輛齒輪或大批量的小型齒輪越來越多采用等溫正火工藝。對于模數(shù)、直徑較大的質(zhì)量要求高的工業(yè)齒輪通常采用調(diào)質(zhì)作為預(yù)備熱處理[5]。圖1(奧氏體晶粒)</p><p><b> 三、調(diào)質(zhì)</b><
22、/p><p> 對于重要的齒輪用調(diào)質(zhì)來改善鋼的性能。在切削加工時,為了不致發(fā)生“粘刀”現(xiàn)象和使刀具嚴重磨損,通過改善金相織控制鋼的硬度。實踐證明,為了防止鍛造毛坯在預(yù)備熱處理中產(chǎn)生粒狀貝氏體影響鋼的力學性能,工藝可采用淬火后680℃~700℃高溫回火(即調(diào)質(zhì))來替代原來的正火。高溫回火后得到回火索氏體組織, 即粒狀滲碳體均勻的分布在鐵素體基體上, 應(yīng)力集中傾向小,硬度降低至200HB~330HB,切削性能較好。調(diào)質(zhì)
23、鋼與正火鋼相比不僅強度較高, 而且塑性、韌性遠高于后者, 同時鍛造應(yīng)力得到充分的消除, 滿足了機械加工要求, 在生產(chǎn)中已取得了良好的經(jīng)濟效益。圖2</p><p><b> 四、滲碳處理工藝</b></p><p> (一)、鋼的化學成分</p><p> 20CrMnTi的含碳量為0.20%屬于低碳鋼,滲碳時保證了碳元素的正常滲入。淬火
24、熱處理后心部獲得低碳馬氏體, 以保證心部具有足夠的塑性和韌性,抵抗沖擊載荷。鋼中合金元素為Cr<1.5%、Mn<1.5%、Ti<1.5%。Cr、Mn合金元素能提高鋼鐵索體的強度,同時提高鋼的淬透性。Ti元素能阻止鋼的奧氏體晶粒的長大, 提高鋼的回火穩(wěn)定性。20CrMnTi齒輪根據(jù)使用性能要求表面耐磨,心部又要求有良好的強韌性,所以要對20CrMnTi鋼進行表面滲碳處理,滲碳淬火后表面得到高碳馬氏體, 具有較高的硬度和耐
25、磨性。</p><p><b> ?。ǘ?滲碳工藝</b></p><p> 滲碳淬火工藝過程中, 要防止齒輪變形, 要嚴格控制滲碳齒輪的表面碳濃度和滲層深度。因它們會對滲層組織的膨脹系數(shù)產(chǎn)生影響, 滲碳后若表面形成不良碳化物分布, 將增加齒形、齒向及花鍵孔的變形,因此必須控制滲碳時的碳勢,以防止表面碳濃度過高和碳量不均勻。滲碳層深度越厚,也將使畸變加大。表面含
26、碳量影響滲碳淬火齒輪的淬透性, 而材料的淬透性對組織、性能、畸變有直接的影響[5]。因此應(yīng)使?jié)B碳層深度及其表面含碳量控制在合理適宜的范圍內(nèi)。齒輪滲碳的方法較多,常用氣體滲碳,目前應(yīng)用電解質(zhì)氣相離子(ECA)催滲技術(shù)控制滲碳變形也取得較好效果[6]?,F(xiàn)以可控井式爐中氣體滲碳為例優(yōu)化工藝, 滴入煤油、苯、甲醇等滲碳劑, 加熱溫度從一般采用的930℃改為900℃[3]。這些介質(zhì)在高溫下分解,產(chǎn)生活性碳原子,主要化學分解式如下:2CO→[C]+
27、CO2CH4→2H2+[C]</p><p> 活性碳原子溶入鋼表面奧氏體中, 并向內(nèi)部擴散,最后形成一定深度的滲碳層。一般滲碳層深度取決于保溫時間, 可按每小時滲入0.2mm~0.25mm的速度估算。滲碳時要控制滲碳的時間、活性碳的濃度,使表面的含碳量控制在0.80 %~1.0 %范圍內(nèi)[4],并從表面到心部逐漸減小,心部仍保持原來低碳鋼的含碳量。滲碳的溫度越高,時間越長, 奧氏體晶粒越大, 齒輪的畸變越大,
28、把加熱溫度控制900℃左右,目的是控制奧氏體晶粒長大,獲得細小的奧氏體晶粒,淬火后獲得細小的馬氏體組織。由于滲碳只改變工件表面的含碳量, 要使?jié)B碳齒輪表面具有高的硬度、高的耐磨性和心部良好韌性滲碳后必須進行熱處理。常用的是淬火后低溫回火。</p><p> 圖3(20CrMnTi滲碳后淬火)</p><p><b> 五、淬火低溫回火</b></p>
29、<p><b> (一)、淬火</b></p><p> 鋼的加熱溫度一般可根據(jù)Fe-Fe3C相圖選擇,亞共析鋼淬火加熱溫度選擇Ac3以上30℃~50℃,過共析鋼淬火加熱溫度選擇Ac1以上30℃~50℃。根據(jù)滲碳后齒輪的表層含碳量的分布狀況及實踐經(jīng)驗從900℃預(yù)冷到820℃左右進行油冷[3]可以得到好的效果。加熱溫度過高或保溫時間過長,會引起奧氏體的晶粒粗大引起過熱或晶界氧化
30、并部分熔化的過燒現(xiàn)象。過熱時奧氏體的晶粒粗大不僅降低齒輪力學性能, 也容易引起齒輪的變形和開裂。過燒后的工件只能報廢。加熱溫度過低、保溫時間不足會引起硬度不足。故可選擇900℃溫度滲碳,預(yù)冷8 2 0℃ 左右油冷淬火。淬火冷卻速度太快,奧氏體向馬氏體組織轉(zhuǎn)變劇烈、體積收縮,引起很大的內(nèi)應(yīng)力,容易造成齒輪的變形和開裂,由于20CrMnTi是合金鋼,淬透性較好,故選擇油冷減小冷卻速度,防止淬火造成齒輪變形或開裂。同時也能獲得馬氏體組織,達到
31、較高的硬度。</p><p><b> (二)、 低溫回火</b></p><p> 淬火后的鋼組織是馬氏體及少量殘余奧氏體,它們都是不穩(wěn)定的組織,有向穩(wěn)定組織轉(zhuǎn)變的趨勢,同時淬火時產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。為了減小或消除淬火內(nèi)應(yīng)力, 穩(wěn)定組織和尺寸,獲得所需的力學性能,實踐證明重載齒輪選擇在200℃進行4小時低溫回火[3]工藝較好。低溫回火時馬氏體中過飽和碳原子以碳化物的形式
32、逐步析出, 馬氏體晶格畸變程度減弱,內(nèi)應(yīng)力有所降低。此時的回火組織由馬氏體和碳化物組成, 稱為回火馬氏體。雖然馬氏體的分解使α-Fe中碳的過飽和程度降低,鋼的硬度相應(yīng)下降,但析出的碳化物又對基體起強化作用, 部分的殘余奧氏體分解為回火馬氏體, 所以鋼仍保持很高的硬度和耐磨性和一定的韌性。</p><p><b> 第四章 結(jié)論</b></p><p> 生產(chǎn)實踐
33、證明20CrMnTi滲碳鋼齒輪進行熱處理工藝優(yōu)化,可獲得良好的力學性能, 不易造成熱處理變形開裂和齒輪磨削裂紋,取得良好的經(jīng)濟效果。在今后的學習中,我將加強自己的動手能力,一實驗這種更直觀的方式去深入的研究金屬材料,使自己成為一名專業(yè)知識過硬的材料學子。</p><p> 在經(jīng)濟全球化的今天,產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度,應(yīng)經(jīng)達到我們無法想象的地步,要想在競爭中占得先機,必須研發(fā)性能優(yōu)越的原材料,原材料的質(zhì)量是產(chǎn)品質(zhì)量的
34、基本保證??v觀整個世界,鋼鐵材料是應(yīng)用最為廣泛的。也是與國名經(jīng)濟聯(lián)系最密切的,20CrMnTi是最重要的鋼鐵材料之一,且多用于制造汽車齒輪,所以研究與20CrMnTi鋼性能相關(guān)的熱處理工藝具有重大意義。通過熱處理工藝的改進因其的產(chǎn)品質(zhì)量的提升必將對中國乃至世界經(jīng)濟的發(fā)展做出相當重要的貢獻。</p><p><b> 致謝</b></p><p> 本文是在**老師
35、悉心指導(dǎo)下完成的。在實驗過程*老師給予作者極大地幫助和關(guān)懷,使作者具備獨立完成課題的知識和能力,在研究過程中,石老師在選題、資料檢索、方案論證等諸多方面對作者精心指導(dǎo),使作者能夠把理論和實踐有機的結(jié)合起來,成功地完成了系統(tǒng)設(shè)計和論文撰寫。在此謹向兩位老師表示衷心的感謝和深深的敬意。</p><p> 在課題研究的過程中,作者得到許多老師、同學和朋友的幫助。在此,對這些指導(dǎo)和支持作者的老師、同學表示真摯的感謝。&
36、lt;/p><p> 由于作者的學識和精力有限,論文中難免有不到之處,敬請各位老師提出批評和建議,在此一并表示感謝。</p><p><b> 參考文獻</b></p><p> [1] 金屬材料實用手冊,彭福泉主編,機械工業(yè)出版社,1987年</p><p> [2]金屬學與熱處理下冊熱加工專業(yè)用,河北工學院王健安
37、主編,機械工業(yè)出版社,1980年</p><p> [3]熱處理手冊第2版第二卷典型零件的熱處理,中國機械工程學會熱處理專業(yè)學會《熱處理手冊》編委會編,機械工業(yè)出版社,1991年</p><p> [4]熱處理設(shè)備及設(shè)計,熱處理設(shè)備及設(shè)計編寫組 山東人民出版社,1977年</p><p> [5]金屬熱處理工藝學修訂版,夏立芳編,哈爾濱工業(yè)大學出版社,2008
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 畢業(yè)設(shè)計(論文)-20crmnti鋼制造汽車曲軸正時齒輪熱處理工藝設(shè)計
- 熱處理對20CrMnTi鋼組織與扭轉(zhuǎn)強度的影響.pdf
- 20crmnti齒輪軸斷裂原因分析(加翻譯版)
- 齒輪鋼20CrMnTi淬透性的研究與預(yù)報.pdf
- 面向裂紋控制的20CrMnTi齒輪激光熔覆工藝研究.pdf
- 齒輪鋼20CrMnTi大方坯結(jié)晶器銅板錐度的研究.pdf
- 20CrMnTi滲碳淬火齒輪表面殘余應(yīng)力的超聲法檢測.pdf
- 20crmnti鋼滲碳工藝過程數(shù)值模擬
- 滲碳淬硬20CrMnTi低應(yīng)力磨削研究.pdf
- 滲碳20CrMnTi鋼的滾滑摩擦疲勞失效機理研究.pdf
- 熱處理畢業(yè)論文范文
- 20CrMnTi鋼表面改性及其摩擦學特性研究.pdf
- 40cr機床齒輪熱處理工藝畢業(yè)論文
- 熱處理畢業(yè)論文外文翻譯
- 20CrMnTi液相等離子電解碳氮共滲研究.pdf
- 20CrMnTi鋼滲碳復(fù)合強烈淬火強韌化機理研究.pdf
- 20CrMnTi離子滲氮及稀土催滲組織性能研究.pdf
- 畢業(yè)論文:42crmo齒輪軸熱處理工藝設(shè)計
- 20CrMnTi截齒齒體釬焊余熱堿液淬火強韌性研究.pdf
- 畢業(yè)論文熱處理對番茄貯藏效果的影響
評論
0/150
提交評論