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
" ]$ d, _' U' M1.条件: 低速、轻载又不受冲击
+ ]# `% Y4 {. `3 {3 w要求: HT200 HT250 HT300 去应力退火
5 k$ i! G7 c$ Z/ G, m2.条件: 低速(＜1m/s)、轻载,如车床溜板齿轮等
要求: 45 调质,HB200-250
, P) N3 }2 w+ }( g+ }# }3.条件: 低速、中载,如标准系列减速器齿轮
( v5 C+ V, C5 Y! Q* [+ N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
1 ~$ Z+ R/ s7 W4 b0 E1 r+ u5.条件: 中速、中载,无猛烈冲击,如机床主轴箱齿轮
6 n* J  o, f- p4 U* `3 F6 N$ |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
" ~! n* A7 }9 A9 D) q& u/ |6.条件: 中速、中载或低速、重载,如车床变速箱中的次要齿轮
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)
# H9 e5 ~) W, `# a7.条件: 中速、重载
要求: 40Cr、40MnB(40MnVB、42CrMo、40CrMnMo、40CrMnMoVBA)淬火,中温回火,HRC45-50.
( r) H1 D, @- s5 Q8.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
9.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.
! T2 V9 A) ?$ `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)
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
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
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
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、
! G: L+ x  u% c. B) ~0 k: v, E重型载重汽车,航空发动机等设备上的齿轮.
9 F! x) w/ N  ?9 l2 Y6 k要求: 12Cr2Ni4A、20Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA、20CrMnMoVBA(锻造→
退火→粗加工→去应力→半精加工→渗碳→退火软化→淬火→冷处理
. Z6 F0 h* C4 X→低温回火→精磨)渗碳层深度1.2-1.5mm,HRC59-62.
1 R1 l3 c" Q5 L9 z  x% e1 h14.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
15.条件: 低速、载荷不大,精密传动齿轮.
! f6 `# e1 J: ], z1 C, e要求: 35CrMO 淬火,低温回火,HRC45-50
: v0 b, ^- w* `; u16.条件: 精密传动、有一定耐磨性大齿轮.
' y8 ]# |; s. a. I) m要求: 35CrMo 调质,HB255-302.
17.条件: 要求抗磨蚀性的计量泵齿轮.  
- X1 G$ Y+ a) z9 u要求: 9Cr16Mo3VRE 沉淀硬化
, }4 r, h! X( T# t9 V8 \5 E18.条件: 要求高耐磨性的鼓风机齿轮.
. j3 v6 `9 e/ c1 b( y要求: 45 调质,尿素盐浴软氮化.
: Q& T$ C7 F7 I  w19.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).
20.条件: 拖拉机后桥齿轮(小模数)、内燃机车变速箱齿轮(m6-m8).
3 M! Z  F; D* Z- k  R/ f  J) g/ J  R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
# |2 i( E) I* Q# S" g' u& G$ G化,材料便宜.
$ Z4 k% r5 j* F+ F; j二、备注:
1.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.
(2).中速:转速2-6m/s,
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
( |: i  J$ G2 n% t' b9 K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.
8 g8 i1 L" X% G8 p5 T" O& [(3).40Cr 调质,HB220-250,用于圆周速度不大,中等单位压力的齿轮,
淬火,回火,HRC40-50,用于中等圆周速度、冲击负荷不大的齿轮.
0 Q3 }/ Z5 {1 m+ C& I6 Q(4)除上述条件外，如尚要求热处理时变形小,则用高频淬火、
  B7 }7 l4 a: e- O; }: c8 X3 ?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
- `' O) j5 f4 g! I! k: F) G" k+ V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),
) q! [) L8 B: i6 z9 L; I  n- 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,
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。
/ N6 \4 H& m- U4.一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 g$ t. o8 k+ P# R3 C(1).整体淬火;强度、硬度(HRC50-55)提高,承载能力增大,但
3 B8 M, a+ k. O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.
, {3 y) `! I* ?) ~(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,
7 b; Y6 n0 U& d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
3 I* S( R) N* R1 k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.
& e% F9 C2 q( o( ^" V$ F$ _; S* Z  E(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
3 r, b+ I9 Z+ d; @/ f! j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.
5 x1 X$ A3 V( l. F轴类热处理实例
一、        工作条件以及材料与热处理要求
- r& S9 G. U: c, w: x$ @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..
$ \! v- f, f, a' m: ]3 n9 N' 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
$ t& i* I7 y8 d+ K# z3 j9 {9 A, u2.条件: 在滑动轴承中工作,
  n% w, ^9 o  w  c8 ^υ周＜ 3m/S,要求硬度高、变形小,如中间带传动装置的小轴
要求: 40Cr、42MnVB 调质,HB228-255,轴颈高频淬火,HRC45-50.
# }2 k" \% A8 `+ f& I- ^* b3.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.
% [" R4 D! B1 I) g0 ]要求: 45 高频加热,水冷,低温回火,HRC52-58.
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,
υ＜1m/s的次要花键轴.
要求: 45 调质,HB225-255(如一般简易机床主轴)
) ^5 F- s' `# q- E6.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.
& }7 A3 ?! g6 ?* E9 b3 y1 T# u# n7.条件: 在滑动轴承中工作,中或重载,转速较高ρυ≤400N.m/cm^2.S,
! J; _$ |! N5 n" G) Y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.
/ G9 h! V+ i# }' G8.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.
( I  k+ A9 e* |0 o! n8 g要求: 45Cr、42CrMo其他同上,表面硬度HRC≥56.
- p0 C! H- r" ~4 P5 X2 |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
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)
! L5 J+ s: e5 ?! P* x冲击,疲劳应力都很高.
要求: 18CrMnTi 20Mn2B 20CrMnMoVA 渗碳 淬火 低温回
5 m- k! V' ^; M- G& y5 o6 b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.
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.
13.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.
(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:
8 m- D; l7 b! J4 E(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
- b4 O/ {  ~, k; z6 N5 s5 h' ~15.条件: 跃进-130型载重(2.5吨)
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
3 J+ Z1 S' o" q, O的抗弯、抗扭、抗疲劳强度和较好的韧性
. t# L- O" ~) k/ t6 `9 {) S# d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
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)
0 u  F3 q' \3 A二、备注:
; |7 w2 e4 {2 ~/ @1.(1-8)备注:
6 }# f; H% D9 I) v6 H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
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,
& Y1 _2 N# I( a! {" f* V50Mn,正火或调质HRC28-35.在滑动轴承中工作的轴承应淬硬,可用15、
: ~  I' y! T9 l! @, Y20Cr,渗碳,淬火,回火到硬度HRC56-62,轴颈处渗碳深度为
" ]1 ?! o5 j5 V! S; n0 |8 `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
9 T: o- D( H" e或40Cr在轴颈处作高频淬火.高精度和高转速(＞2000r/min)机
8 O2 f7 N0 F3 X: U& k6 \) n% 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
; Y6 d- G2 _/ C" [/ \大断面主轴,可用20SiMnVB或20CrMnMoVBA,渗碳,淬火,回火,HRC56-62.
2.(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.
. d3 P9 W% J# ]1 A- ]" t3.(10)备注:
0 X$ A$ K& q2 m; h& x1 m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.
# s2 N* U, b1 a$ l' U! L4.(11)备注:
4 F1 H" x4 G$ C. R( L4 _很高的心部强度,表面硬度极高,耐磨和变形量小.
) K/ Z) Y( z4 k) q2 V+ S3 |5.(12)备注:
860-880℃正火
6.(13)备注:
7 X! X# a2 f- `9 I% H6 r或1Cr13 1100℃油淬,350-400℃回火,HRC56-62.
7.(14)备注:
# y8 R. [5 K( x4 M4 r5 `加工和热处理步骤:
% w. q+ L8 h1 d9 s: R* K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
( ^- U- L4 g% [1 k外圆,滚铣花键槽→花键高频淬火,240-260℃加火→精磨.
: P% R# k7 d2 x" ]( |1 r2 G曲类热处理实例
一、        工作条件:
# Y6 p/ Y- f* {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,
5 J* ]* \' K2 }+ Q* r' 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,
* d2 u, f& X. R9 Z+ R: N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
$ T, L  @4 E2 p- C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.
5 E3 Y$ L$ E7 C0 Y! F# _! c7 c2.中速内燃机,采用调质碳钢或合金钢,如45、40Cr、45Mn2、50Mn2等及
. y3 f4 }! o5 e: y- b1 p2 l6 F球墨铸铁。
9 X% P, P+ {- ]# v- K3.高速内燃机,采用高强度合金钢,如35CrMo、42CrMo、18Cr2Ni4WA等.
1 M4 c3 g* b( f+ ^: j2 A* c: t, L4.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
) L$ |! ~) T; o. P2 ~. K一、        工作条件以及材料与热处理要求
8 T/ [6 d$ s$ K5 U8 y1.条件: 负荷不大,断面较小的蜗杆
8 H* t0 |( ?. b2 O$ W; L- N- Q要求: 45 调质,HB220-250
; Q3 G* ], C) U* b! r3 b2.条件: 有精度要求(螺纹磨出)而速度＜2m/s.
7 d+ V2 N2 D; [- n7 c要求: 45 淬火,回火,HRC45-50
+ U" Y9 s6 E6 U$ q* d% T& {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
5 c+ M! r( K- Z+ Q(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
: }: R" W1 T. d5.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
% W  L% Z5 t7 }2 k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
! ]7 J8 H: g8 t1 [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
0 b# c: r/ a. |( f9 d% l; S- I要求: 38CrMoAlA、38CrAlA正火或调质后氮,硬度HV＞850
( h% n* }2 B0 A+ x9 I: b! X' h! N9.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:
# L9 `! H+ }, Q- P; `/ k. l6 X' [1.蜗轮材料与热处理:
3 A/ R) [/ }+ t1 W$ P$ ]3 w5 l(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
) P( j# r! ?- z3 [2.蜗杆材料与热处理:
(1)高速重载:15、20Cr 渗碳淬火,HRC56-62;40、45、40Cr淬火,
HRC45-50
( `$ N) p# s' K: C: r(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
4 G( B) _/ @) b6 L2 G要求: 65 785-815℃油淬,300℃400℃、500℃。600℃回火，相应的
& Y& [. _3 S+ w" c: Z2 k: f$ x, S硬度HB512、HB430、HB369,75,780-800℃油或水淬,400-420℃回火,
+ P0 v6 \! y, H, ]HRC42-48.
2.条件: 中等负荷的大型弹簧
要求: 60Si2MnA 65Mn 870℃油淬,460℃回火,HRC40-45(农机座位弹簧
( d8 |7 R. n/ P65Mn 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
2 u- I/ ?1 g9 O) ]6 @1 c* Z要求: 50CrMnA 840-870℃油淬,450-480℃回火,HB387-418
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)
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
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、
) Z/ _% {8 Z$ a; m, s( q4 n重型汽车的气门弹簧和板弹簧
# D" s9 Z; t$ B0 `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
5 N- U! e2 d2 U- ?9 Q要求: 3Cr13 HRC39-46 4Cr13 HRC48-50 HRC48-49 HRC47-49  
HRC37-40 HRC31-35 HRC33-47
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
& m+ z. b$ f) W3 A要求: 60Si2 400℃预热,860℃油淬,430℃回火空冷,HRC40-45.
" ~* R+ {: v' `/ ]  I二、备注
) V8 C9 y' T2 `' B1 M1 s1 ?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
( `4 b  g3 R' p) f/ L6 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.
, I2 N& ?( \* ?% ^/ j" U2.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
( m9 V) o$ b0 N3.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
0 z4 H/ L. M9 z* K( ]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
8-13倍,寿命可提高2-2.5倍以上
/ _& m4 m. U  L5 y机床丝杠热处理实例
一、        工作条件以及材料与热处理要求
; U8 n4 j  X' ?" k& s, @# Z1.条件: ≤级精度,受力不大,如各类机床传动丝杠
9 g: a9 C6 c+ y* Q" X  _要求: 45、45Mn2 一般丝杠可用正火,≥HB170;受力较大的丝杠,调质,
* Q  H/ _% ^' M& [) uHB250;方头,轴颈局部淬硬HRC42
# n, l7 _4 G7 G! j4 `! B2 q7 v$ b+ N) j- z2.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
5 k% V$ s! u8 V% A要求: 45Mn易切削钢和45 热轧后σb=600-750N/mm^2,除应力后HB170-207,
( {, E) E  F, V5 I& o; C4 O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
的走刀和传动丝杠
. w  {; `; T& O要求: 40Cr、42MnVB、(65Mn)调质HB220-250,σb≥850N/mm^2;方头、
! w; `$ y' u  ]. g" H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
1 B- j) |/ l( L' |要求: 40Cr、42MnVB 调质HB250,中频表淬HRC54,, 调质后基体组织:
均匀索氏体+细状珠光体
. H% t" \9 e- Q5.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
# p6 o- q) V5 ~- ]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,
. L' |5 ^2 }7 r7 D9 r' S网状碳化物≤3级,调质HB201-229,金相组织;细粒状珠光体
  N" [2 \; |* o6.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.
" O, L6 q/ c# b/ Q4 t! b要求: 38CrMoAlA 调质HB280,渗氮HV850,调质后基体组织,均匀
- Q6 b7 c* Z( u9 x, Z: a! p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
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,
' c5 {; J0 Q; e- r" G: u1 w6 h. g球状珠光体1.5-4级,网状碳化物≤3级,硬度≤HB227,淬火硬度
* w# \3 {) j' }: J1 ~HRC56+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
4 ^' J4 L. `" E, w; h2 x8 X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
5 A- W8 ~; \2 @* [) z二、备注:
( W2 F, m6 X& H- K1.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
# [1 M8 X4 w8 C2 F  ]- d1 S1 E9 N( Z; Y精度丝杠为磨损及精度丧失或螺距尺寸变化
) d" g2 H, {1 R7 v. Z  i(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
0 t' O# J; T7 ], U- V( {! Q: [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,
( w8 m) L% H. b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,
7 ^5 j. ], |% p3 Q有GCr15、9Mn2V、CrWMn、GCr15、SiMn、38CrMOAlA等
(3)热处理:
7 ]9 R2 x4 s: j$ v+ M一般丝杠:正火(45钢)或退火(40Cr),除应力处理和低温时效,调
1 C- s* v( P3 r& f, v+ ~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
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
) K7 w, L9 g8 E0 N/ ^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
. e! f  f" h9 \* r  E2.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
* N3 Q. i5 @0 m丝杠更应避免一切棱角
8 _9 t$ r7 X) i8 n1 X(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
+ h0 f* M5 j6 _! H3 O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、
大冲击和严重磨损
$ ?; Q; G4 [" B9 h9 L9 t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
7 R  I6 y* D9 s7 \8 O3 W) \% }' X# h要求: 40Mn2Si 调质,履带齿中频淬火或整体淬火,中频回火,距齿顶
& g) m+ E' ?5 q) f: r2 u淬硬层深30mm
3 f3 P) T1 r" d+ H2 F3.条件: 推土机链轨节 承受重载、大冲击和严重磨损
' w4 `4 y/ F/ B6 ^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
/ A4 }% G9 M, w$ Q$ }( F0 t4 b9 @5.条件: 推土机驱动轮
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
要求: 20Cr 渗碳,淬火,低温回火,HRC59(双面)
& r! Q+ b7 E; i1 S8 y' i2 x7.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
. `6 R- L9 f$ C& e; z(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
* b/ v/ q2 A8 E+ s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
( k$ S; O+ a; Z% U: s要求: 40Cr调质,HRC31,不允许有块状铁素体:下料→锻造→退火或正
# m3 B$ t# z: A2 c火→加工→调质(回火水冷防止第二类火脆性→加工→装配
$ f2 U3 s& C. o7 \% m0 f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
' S6 N* f8 ]& m; u% i3 Y9 S2.＞Φ50mm、耐磨性高、6-8级丝杠用GCr15SiMn整体或中频淬火
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.
3 E% f- Y7 D1 P' \4.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
  U: q. E4 J* o) z" F1.条件: 牙轮钻头 主要是磨坏
$ Y9 B. i5 @4 b8 c要求: 20CrMo渗碳,淬火,低温回火,HRC61
$ T7 g; _4 h0 f/ Y- J2.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)
+ B. f3 W( D% e+ c2 |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
35CrMo) 正火或调质,质量差,笨重.
7 ~0 B% D  G, B7 h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
2 m: i! X- J0 D7 i. J2 B, \& _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,
- G$ ~! z& a! W7 O( sαk=80N.m/mm^2
6.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
) |9 O  m: m  F6 R获得代碳马氏,预变形强化.
1 }  F( e$ U) h8 H/ g0 wσb≥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
疲劳,主要是断裂与凹陷
要求: 30SiMnMoV、32SiMnMoV HRC56,渗碳淬火→650℃回火,二次
8 Q6 y5 \3 e4 V9 W- }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,
7 b7 B1 W/ \* Y  M耐疲劳和磨损,主要是折断与磨损
% n# w4 q, S/ R; k; f要求: 30SiMnMoV HRC59,900-920℃下用 "603"液体渗碳2h,
( e& f% @5 a4 v1 z, N: R至880℃空冷25-30s,油冷,230回火3h
# S) I' H2 Q% q/ J; I9 Z9.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
0 s  g  O" o( f1 R3 Z槽口磨损、折断
, d9 |' d$ b$ P# a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
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
3 D2 e& u6 \: H13.条件:  
& ]" Z! @) H" i5 W, ]$ Y! q(1)1t蒸汽锤杆Φ120,L=2345mm 10t模锻锤锤杆
(2)受较剧烈多次冲击和疲劳应力.主要是疲劳断裂
要求;
- b* ^, t4 B% q, s, h& a. b(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.
* `7 i: U$ z# u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
二、备注:
6 h" b* h- W; w& s9 D1.L≤1m、变形小、耐磨性高的6-7级丝杠用20CrMoA,渗碳,淬火
7 h2 v0 }) E; U2 r2 C. s" T2.L≤2.5mm、变形小、耐磨性高、6-7级丝杠用40CrMoA,高频或中频淬火.
6 i9 E" W2 u% w0 }3.7-8级的丝杠用55、50Mn,高频淬火.
4.L≤2.5mm、变形小、耐磨性高、5-6级精度的丝杠,38CrMoAlA或
# ~+ q: w& Q0 \* R( x38CrWVAl,氮化.
5.螺母 GCr15、CrWMn、9CrSi,也有用18CrMn Ti 12CrNiA等渗
* h. m% U) Z1 o* Q碳钢的
/ x8 Q# E  e( ~8 h( D6 v2 U6.硬度要求 推荐HRC60±2,螺母取上限,当丝杠L≥1.5