锻热淬火20CrMnTi钢齿轮的工艺性能.pdf

福建农业大学学报一,
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锻热淬火钢齿轮的工艺性能

庄哲峰‘林伟业魏思文
幅建农业大学机电工程系,福州,,福建拖拉机厂,福州

摘共叱匆齿轮毛坯经徽造余热淬火企℃高温回火代替雄造后正火原工艺,在后续加工
中,齿轮表面粗糙度本文侧定值由原工艺的“下降到以下,刀具磨扭盘仅少盆增加,
解决了长期以来原工艺由于硬度低引起的粘刀和表面粗橄度大的间题高沮碳一氮共渗的有效硬化层深度
由增加到,诊层组织也得到改善,同时还节约用电
关祖询俄热淬火,俐,齿轮,切削性能
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钢是齿轮类零件中用盘最大的材料,长期以来,其毛坯加工均采用锻造然后正
火,显微组织为铁素体珠光体,硬度为一由于硬度偏低,在后
续的切削加工中齿轮表面粗糙度大,还经常出现粘刀和切削瘤,影响了切削加工质童还有
资料介绍,该钢锻造后正火,有时组织中有粒状贝氏体存在,硬度增高到

收稿日期
一福建农业大学学报年

,也给切削加工带来困难王洪明·另一方面正火齿轮还存在渗碳和高温碳一氮
共渗时间长的问题
如何改善钢的切削加工性能和碳一氮共渗效果对齿轮的生产加工无疑是十分
重要的而到目前为止仍未见行之有效的工作,尤其是如何改菩低碳钢的切削加工性表面
粗糙度大是长鹅没有解决的间题笔者从年开始,研究了锻造余热淬火高温回火对

·
该钥切削加再性能和碳一氮共渗效果的影响,取得初步成效
材料与方法
采用钢,其化学成分如下
成分
质量分数八一勺〕
所有试样取于同一根的钢,切成坯料,直接锻造成手扶拖拉
机快档齿轮毛坯用一红外辐射测温仪测定锻造温度,淬火后进行不同温度回火,测
定洛氏硬度和车削后的表面粗糙度,最后进行碳一氮共渗,测定其渗层深度和显微硬度分布,
并分析显微组织
结果与分析
试验采用工厂生产用的箱式然煤炉加热,燕气锤锻成形,测定的始锻温度为一
℃,终锻温度为一℃锻后直接淬入生产用的淬火混合油护机械油
,淬火后显徽组织为低碳马氏体,硬度为一
回火沮度对硬度和切酮性能的影响
淬火试样分别重新加热至表不同温度回火,保温,取其中一℃种回火温度
的试样进行切削加工,测定其表面粗糙度本试验测定值和刀具磨损量回火后硬度和
表面粗糙度见表
表不同回火沮度对钢的硬度和表面粗桩度的形响

‘回火沮度℃
锻造一正火

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表面粗抽度忍雀以“口。。

表表明,淬火钢随着回火温度升高,硬度降低,值增大,即表面粗糙度增大,但都
比锻造后正火的低得多
刀具磨损量的测定在车床进行,采用赵。。汉高速钢车刀,乳化切削液冷却
刀具磨损量与切削时间‘的关系如图所示一℃回火试样的刀具磨损量与正火试样
不产生粘刀的比较接近,℃以下回火的刀具磨找量较大
℃回火试样切屑的断屑效果已比较理想,形状二短摄旋状正火试样的切屑呈长卷带
状,断屑效果差
综合考虑表面粗糙度及刀具磨损量,钢齿轮经锻热淬火一。℃回火新
工艺,下同具有理想一的切削加工性能这就解决了长期以来原工艺锻造一正火由于硬
第期庄哲峰等锻热淬火钢齿轮的工艺性能··

度低引起的粘刀和表面粗糙度大的间题

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图叫曲线
①正火,②℃回火,⑧℃回火,④℃回火,⑤正火有枯刀,切阴条件,切削速度二招,·山匕一’,
。,切削深度,了走刀量二公一,,切削速度勿一’,。,切朋深度,,了
走刀盆一
碳一氮共渗效果
卜,
,,﹂谏工艺
作为齿轮为了保证其耐磨性都必须进行表嘟批砚一
新工艺
面化学热处理本试验用锻热淬火后经℃回一
侧握招叫、
火试样进行℃碳一氮共渗,渗后直接淬入
上述淬火混合油中,随后℃回火,原工艺
试样也同炉进行渗层金相分析和显微硬度测定
结果见图和表从这些结果可见,锻热淬火作
尧、
为预处理可使表面显微硬度提高从表
结果看,提高显微硬度的原因主要是表层组织中
‘距渗层表面距离
的一化合物数量增多,及马氏体中碳一氮浓
度可能提高引起的
有图渗层的显徽硬度分布曲线
至于出现较多的一化合物和马氏体中碳
浓度增高,可能是由于锻造和悴火产生的大量晶体缺陷,在℃回火还没有完全消除,部分
保留下来,在共渗过程中奥氏体继承了这些缺陷,提供了碳、氮原子的扩散通道和一化合
物更多形核部位,这些还有待进一步研究
农渗层金相分析结果

处理状态表层组织表面硬度有效硬化层深度

俄热淬火℃回火回火十少童人少盆刊化合物︸。

俄造一正火原工艺回火少盆人极少皿化合物。
指试样表面到硬度为处的距离
么经济效益分析
原工艺图耗电量为··一,庄哲峰,新工艺图耗电为
·一,,节电率环从共渗效果分析看,如果新工艺只要求达到旧工艺所
获得的有效