几种零件的热处理实例

人人

齿轮热处理实例
) T# F# q9 s" H# a. g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
3 l- y! p3 E7 }1 L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
' k6 E6 `( F- F1 f( P  [" e要求: 45 调质,HB200-250
+ R' m- Z* y4 N+ Y3.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
要求: 40Cr(42MnVB) 淬火 中温回火 HRC40-45
! N4 r' ?8 j" u0 C' H& A5.条件: 中速、中载,无猛烈冲击,如机床主轴箱齿轮
! R1 C; R" C) C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
  H' n& _+ }* Z1 p9 D7 [: }6.条件: 中速、中载或低速、重载,如车床变速箱中的次要齿轮
' e+ Q3 U% X7 J% {1 P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)
  K0 z; s7 O$ t+ y7.条件: 中速、重载
4 [8 k( g; H+ _/ q: I7 P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
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
; b$ N7 s4 g0 q/ a9.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
1 t& K8 T# `0 {, u) N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)
要求: 20Cr、20Mn2B、20MnVB渗碳,淬火,低温回火或渗碳后高频
3 w* }$ b  o# M; U  @淬火,HRC56-62.
18CrMnTi、20CrMnTi(锻造→正火→加工齿轮→局部镀同→渗碳、
1 h& G; ?$ d& Q! U  e7 `/ S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
HRC58-60,心部硬度HRC25-35.表面:回火马氏体+残余奥氏体+碳化物.
( k% ~. U# e/ t5 t! V8 F# A/ }* m中心:索氏体+细珠光体  
. y9 }, K% M2 v# C11.条件: 高速、重载、有冲击、模数＜5
/ v- p& {* G9 G5 u# K; N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
3 r- Q% U$ j7 B, {) m# J$ @要求: 18CrMnTi、20SiMnVB 渗碳、淬火、低温回火,HRC56-62
9 e& g0 O; F& y13.条件: 高速、重载、有冲击、外形复杂的重要齿轮,如高速柴油机、
0 \  R  y; P  f" ]& V重型载重汽车,航空发动机等设备上的齿轮.
/ B2 P0 z" c/ f) R! {要求: 12Cr2Ni4A、20Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA、20CrMnMoVBA(锻造→
  F1 h$ y/ S' o  E" `5 B9 L6 b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.
14.条件: 载荷不高的大齿轮,如大型龙门刨齿轮
要求: 50Mn2、50、65Mn 淬火,空冷,HB≤ 241
, u  u+ H/ V( t- k% a* e5 C15.条件: 低速、载荷不大,精密传动齿轮.
! R/ L0 x+ s* `8 |. k要求: 35CrMO 淬火,低温回火,HRC45-50
% U$ z" a# v0 _  W* I6 }" [" X16.条件: 精密传动、有一定耐磨性大齿轮.
要求: 35CrMo 调质,HB255-302.
7 S" M9 Q5 [4 \& C. @, H; j17.条件: 要求抗磨蚀性的计量泵齿轮.  
, F: d( L, h" e要求: 9Cr16Mo3VRE 沉淀硬化
$ R/ J3 P9 n- b! ~' t/ n18.条件: 要求高耐磨性的鼓风机齿轮.
! U' V9 \1 f1 ]  k; ?& r6 Z+ b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。
要求: 粉末治金(生产批量要大).
) Z: [! w! b' g5 S% H+ l) ^% D  s20.条件: 拖拉机后桥齿轮(小模数)、内燃机车变速箱齿轮(m6-m8).
; x- P( q- q( A& X" U要求: 55DTi或60D(均为低淬透性中碳结构钢)中频淬火,回火,
# X7 j# z5 d& W5 w3 PHRC50-55,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.
% f+ j# s/ R. S. _2 R( K( b二、备注:
* ^/ ]) X7 I( P2 N/ y1.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.
/ o  F- q. t8 w. D0 B6 T(2).中速:转速2-6m/s,
) b" ~9 k) I* O7 }3 h4 [; m8 N) q$ j- i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:
(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.
(2).20Cr渗碳、淬火、低温回火
HRC56-62,用于高速、压力、中等、并有冲击的齿轮.
; L0 n  T3 W1 S- {6 W! E(3).40Cr 调质,HB220-250,用于圆周速度不大,中等单位压力的齿轮,
+ _5 s! y: M; ^5 f* j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、
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、
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
# n2 i& |+ T( C- s" {8 h6 A荷重、冲击大,多采用低碳合金钢(除左行列出的牌号以外,
7 e% J' Y# t/ ~6 N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
: u3 ?  k  B6 a- `! j7 X' W6 F7 W3 g采用20CrNi3A等渗碳。
- ]4 |# L' ^, e( ?! q8 r4.一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
1 U, O8 ?" d; S7 R+ |: c6 L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
1 r6 @& n5 s, L9 G9 P面硬度高出HB25-40.
, ]* y) [; ?0 F7 i. U/ o(3).正火:受条件限制不适合淬火和调质的大直径齿轮用.
(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
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.
轴类热处理实例
一、        工作条件以及材料与热处理要求
3 [( O8 T- }6 ?$ K( |1.条件:
6 ?4 ?& L% Z: N* ~4 u- |! |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.
. n% |$ C) s* J6 \' l% l* c- E如机床走刀箱、变速箱小轴..
7 V% j" ~* \* V4 s: ^+ K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,
" m: X$ U4 B6 Z9 X) |$ c+ M7 W. Aυ周＜ 3m/S,要求硬度高、变形小,如中间带传动装置的小轴
! h3 F! a' n2 ?8 `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。
6 `; l4 U, E0 ^要求: 15、20、20Cr、20MnVB 渗碳,淬火,低温回火,HRC58-62.
3 u% c6 q1 \" a1 ]9 d1 }# \5 N4.条件: 高载荷的花键轴,要求高强度和耐磨,变形小.
  u+ g0 I0 |/ |0 T/ h( z) X3 k% \7 {1 w要求: 45 高频加热,水冷,低温回火,HRC52-58.
! K* X+ _/ J5 A5.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,
! ^7 M3 ]: D$ Z# @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,
υ＜1m/s的次要花键轴.
4 y( T, t/ P# J2 w5 ~9 r. [2 j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.
: h- @( l; Z% O* f: |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
6 V  k1 t) c  ^* U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.
10.条件: 在滑动或滚动轴承中工作,重载,高速(ρυ≤400N.m/cm^2.s)
  N5 Q( |/ m8 z, M1 |9 E7 F冲击,疲劳应力都很高.
要求: 18CrMnTi 20Mn2B 20CrMnMoVA 渗碳 淬火 低温回
5 j1 p5 l' b" z火HRC≥59.
. a7 N, C1 H6 z0 Y" g& t8 R11.条件: 在滑动轴承中回转,重载,高速,精度很高≤0.003mm,很高疲
% e" W& W8 T$ _3 K; V6 m' @劳应力,如高精度磨床镗床主轴.
4 K/ z" e( D# v3 e/ p. Z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.
要求: 35及45 正火或正火并回火,HB187及HB217.
* X5 ^' \4 m4 M3 h, \6 f13.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  
  d# O& L7 G2 @- Y6 G4 M: d# ](1)承受交变弯曲应力,扭转应力,有时还受冲击载荷.
! N" X9 X. T2 E/ n7 I/ I; J, J(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)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.
, Q9 [) V( I7 E" u* z1 v(3)花键部分硬度HRC48-53,金相组织同上
/ l: L, T6 i0 _+ {15.条件: 跃进-130型载重(2.5吨)
9 b! v3 V: s! ]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
的抗弯、抗扭、抗疲劳强度和较好的韧性
要求: 40Cr 35CrMo 42CrMo40CrMnMo 40Cr 调质后中频表面
淬火,表面硬度HRC≥52,深度4-6mm,静扭矩6900N.m,疲劳≥30万次,估
) O$ j; M8 q) ~计寿命≥30万km
: X) K5 z5 y8 T! {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)
! A- W5 p0 {: \( E4 V) f8 L二、备注:
9 L( V, v) \2 y6 N. `; k% R1.(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
4 y! c: \% B4 H/ ^9 f  `3 y  }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
0 e7 D6 o/ E0 W; V9 N) W动轴承中回转,轴颈不需特别高的硬度,可用45、45Cr,调质,HB220-250,
) {9 \3 n5 w% s. Q' [9 U; K50Mn,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
$ n+ {  s& ]% U' d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
: L0 P- Q4 u3 w3 b- [$ g7 i  [$ ?大断面主轴,可用20SiMnVB或20CrMnMoVBA,渗碳,淬火,回火,HRC56-62.
  U7 B9 i0 k- N7 U4 ?2.(9)备注:  
& q7 z0 F. |+ e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.
! @- |8 W* y  `  K2 M- q3.(10)备注:
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
$ t( X* m6 ]9 X6.(13)备注:
7 b' y0 @4 I) t8 Z$ @1 t或1Cr13 1100℃油淬,350-400℃回火,HRC56-62.
3 z6 \5 u% r2 z4 m# Z7.(14)备注:
加工和热处理步骤:
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
6 O, U; g: i$ D5 ]( \  [外圆,滚铣花键槽→花键高频淬火,240-260℃加火→精磨.
" l1 \- b8 H% t+ K5 a$ \; n曲类热处理实例
. ~+ E8 n/ X1 O5 Y* F- g; d2 p一、        工作条件:
. ?' t2 u  c% y- r1 _6 H0 U4 u+ K1.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,
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,
会造成很大应力.
" e% J% F. ^6 H  ~. U2.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
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.
1 @5 i3 h- E: u" O2.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。
3.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,
. _$ l) v$ u% g' l& [: b8 m( Tαk＞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
/ F- j3 N9 a- M/ H' O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
要求: 45 调质,HB220-250
2.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
" j7 ?! P8 V5 E' k2 j5 X3.条件: 滑动速度较高,负荷较轻的中小尺寸蜗杆
, l7 m* s- U& S) W3 I8 F" |, R要求: 15 渗碳,淬火,低温回火,HRC56-62
* E' d4 m' y5 ]) H" L2 v. z6 y4.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
) t$ p/ N) z: f* H( x. D0 b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
' X  X# o9 ~% L0 d5 q6.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
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
要求: 35CrMo调质, HB255-303(850-870℃油淬,600-650回火)
% P) h, l7 e, ]9 U: B' h8.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
0 _$ v! j, E; H; s9.条件: 汽车转向蜗杆
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:
% ~8 @2 E( a- {) R/ @; j1.蜗轮材料与热处理:
5 h# [- K, Y# n8 D* i(1)圆周速度≥3m/s的重要传动;锡磷青铜QSn10-1,QSn-10
$ ^' X! Z7 i1 A7 N: o(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 x. }4 G4 a1 G) o6 m2.蜗杆材料与热处理:
' {: j  }& p0 f(1)高速重载:15、20Cr 渗碳淬火,HRC56-62;40、45、40Cr淬火,
$ P; w, O" z; j% }. yHRC45-50
0 t7 \% @$ ]" [* _% w* ^( U  _(2)不太重要或低载;40 45调质
弹簧热处理实例
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
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,
' f+ O" a) k4 ~' C: nHRC42-48.
2.条件: 中等负荷的大型弹簧
4 W5 N1 C4 L  b/ [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)
1 q% s" h4 b0 a0 f0 w3.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
8 t. _/ t0 |& `* U  t要求: 50CrMnA 840-870℃油淬,450-480℃回火,HB387-418
& S$ G+ o( q( }% D# X4 a/ V5.条件: 机车、车辆、煤水车或板弹簧
- o# p% V% x2 _9 {& [, {" G  z要求: 55SiMn、60Si2Mn
HRC39-45(hb363-432)(解放牌汽车板簧:55Si2Mn HB363-441)
7 _9 t. I! m: U3 d  v+ u6.条件: 车辆及缓冲器螺旋弹簧、汽车张紧弹簧
5 W- L, }5 X) Q" ?2 E* v1 j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、
重型汽车的气门弹簧和板弹簧
, h& S9 k& V1 R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
蚀的弹簧,Φ10-25mm
+ n) I+ d' v3 B. v6 i要求: 3Cr13 HRC39-46 4Cr13 HRC48-50 HRC48-49 HRC47-49  
HRC37-40 HRC31-35 HRC33-47
$ s# n( J* P) b0 \& d- [9.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
10.条件: 弹性挡圈δ4,Φ85
# C% @4 z3 N; i6 y5 K* d要求: 60Si2 400℃预热,860℃油淬,430℃回火空冷,HRC40-45.
8 x, T2 l( W  \4 C! i二、备注
& F% @: X" P% u% B4 J1.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
. [2 w$ {: x9 N, e9 J& }, o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.
& \* i& T; y* J: F) `: O2.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
; n8 @% w$ ]5 O0 j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
7 f$ R2 f$ q  [  R' s! B钢带、冷拉钢丝等冷态加工成型后,低温回火
3.处理后可经喷丸处理:
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
于小零件、汽门弹簧、齿轮等)、Φ0.6-0.8mm(对板簧、曲轴、半轴
, f9 i2 E5 p7 Z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
8-13倍,寿命可提高2-2.5倍以上
机床丝杠热处理实例
! E) U! u; A  g( J1 E1 i# d& c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
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
5 X  f5 l. R, ?) e6 }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,
金相组织:片状珠光体+铁素体
8 w% B, g6 W+ a3.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
/ w) O, G9 c6 |* O4 U0 L的走刀和传动丝杠
. R: V5 L3 d: {5 X1 E( ]" z. Q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
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
动螺线啮合
要求: 40Cr、42MnVB 调质HB250,中频表淬HRC54,, 调质后基体组织:
0 d0 a3 P/ I% D, o) a' H6 L均匀索氏体+细状珠光体
5.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
: }0 P. Y! Y: L0 r6 P6 U. t. E好的切削加工性,如丝杠车床,齿轮机床、坐标镗床等的丝杠
要求: T10、T10A、T12、T12A球化退火,HB163-193,球化等级3-5级,
- ^: M, j' P" c9 Y" h1 \  V7 V% ]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
( u; n$ F6 J# K/ j- D' n' T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
) [  @: ~8 }6 d, a, {床、齿轮磨床等高精度传动丝杠(硬丝杠)
, K, U: p/ p9 R$ S) v" m' q要求: 9Mn2V(直径≤60mm)、CrWMn(直径＞60mm),球化退火后,
) U0 N5 h: c1 f! }. _+ Y, c# N球状珠光体1.5-4级,网状碳化物≤3级,硬度≤HB227,淬火硬度
" y, V# t8 Q. i) g- e( q! JHRC56+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
' W! P* z8 i' |3 M) A1 ^+ ^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
' Y; B' q/ @/ P9 ^7 Z! O% P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
(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
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
3 g6 o5 f* P7 h度的材料,有45、40Mn、40Cr、T10、T10A、T12A、T12等.淬硬丝杠材料,
. `$ j, G! F7 B$ l有GCr15、9Mn2V、CrWMn、GCr15、SiMn、38CrMOAlA等
(3)热处理:
2 q, q  n2 G2 v( b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
- F6 ]) \/ P$ J: u% S! V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、
6 X( m; n- o4 Q/ {1 V2 F" N4 aT10A)-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)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
& \3 |* c% J3 ~+ \3 E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.
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
7 q8 x& d' A2 r0 U9 t" s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、
6 I% e3 B; B6 @6 o: h9 h大冲击和严重磨损
1 x( f/ D! q' S0 S) ?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
7 n; o' z, ~# \0 ?淬硬层深30mm
/ j. c1 ?. N; D1 _; t# J3.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
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
- M3 p- ~4 E; [8 ^+ h( y$ D6.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
(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
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
和杭疲劳能力
/ e+ ]% t& @: H- j7 q0 {3 v& M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
/ c! |0 @' k8 `. U* D  m1 m1.＜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
/ H2 D. i# C4 T5 ^2.＞Φ50mm、耐磨性高、6-8级丝杠用GCr15SiMn整体或中频淬火
, [2 d% x# i9 t* ~3.≤Φ40mm、L≤2mm、变形小、耐磨性高的6-8级丝杠用9Mn2V、整淬,冰冷处理.
( S8 h$ H' j$ Z2 n$ r  J5 v! 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
1.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)
要求: 16Mn钢板中频淬火(寿命可提高一倍)
0 n* F2 \$ w) D& l! Z4 X- _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
4.条件: 石油钻井提升系统用吊环(原用35钢)、吊卡(原用40CrNi或
1 D$ q$ x3 S' d$ ^8 T$ @35CrMo) 正火或调质,质量差,笨重.
要求: 20SiMn2MoVA淬火,低温回火,得低碳马氏体,质量大大提高
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
8 i9 d, `8 f  Q) K, I% `. V炮.主要是过量塑性变形引起开裂
要求: 20SiMn2MoVA淬火,低温回火,得低碳马氏体,σb=1610N/mm^2,
) A! O& {3 v. V! v  pαk=80N.m/mm^2
6 ~  I; _2 v, f1 I; E6.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
0 [" }! L7 H' E9 G' }及加工时冷弯开裂.
7 q- l0 s. ]2 P要求: 20MnV、25Mn2V 弯曲后闪光对焊,正火,880℃淬火,250℃回火
! i3 M+ X/ X, T( i& A1 @, B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
4 O  _2 |" D9 M6 d3 n1 u  _疲劳,主要是断裂与凹陷
9 d! G# q0 T$ S- _5 X# W6 y6 S要求: 30SiMnMoV、32SiMnMoV HRC56,渗碳淬火→650℃回火,二次
% s- O# A8 g7 l/ g( G; j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,
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,
1 S. t7 a! Y2 Z2 l9 r, |8 |) E至880℃空冷25-30s,油冷,230回火3h
0 a  G# A$ G* k/ b% E9.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
  ?1 B* Q! H  `9 a槽口磨损、折断
1 R7 c7 P- E" y1 R4 j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
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
7 Q" \, X2 L$ H: w- H+ J* m- P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
要求; 45 渗硼
" }! q5 i6 f( J13.条件:  
(1)1t蒸汽锤杆Φ120,L=2345mm 10t模锻锤锤杆
7 {) e. B5 ]# E# k/ u(2)受较剧烈多次冲击和疲劳应力.主要是疲劳断裂
) Z8 P! w* K& y要求;
  H% v7 l) U4 p7 {8 ]* T0 _; ^. R(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)
15.条件: Φ840及Φ650mm的矿车轮
: V5 p4 M" |3 n! `8 Z要求: ZG55、ZGCrMnSi HB280-330
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
; f. c, N6 T7 P7 u& Q2.L≤2.5mm、变形小、耐磨性高、6-7级丝杠用40CrMoA,高频或中频淬火.
  N0 f! L# p& |( h$ t3.7-8级的丝杠用55、50Mn,高频淬火.
; z3 C, P. u$ j/ Z* }2 f: l  f4.L≤2.5mm、变形小、耐磨性高、5-6级精度的丝杠,38CrMoAlA或
% I9 Z: f) F* X( {38CrWVAl,氮化.
5.螺母 GCr15、CrWMn、9CrSi,也有用18CrMn Ti 12CrNiA等渗
: z( Q, ^# N9 D" v! [碳钢的
6.硬度要求 推荐HRC60±2,螺母取上限,当丝杠L≥1.5