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
1.条件: 低速、轻载又不受冲击
要求: HT200 HT250 HT300 去应力退火
; ^& r6 Z* L9 I8 Z2.条件: 低速(＜1m/s)、轻载,如车床溜板齿轮等
要求: 45 调质,HB200-250
) a, V8 ]* }  S3.条件: 低速、中载,如标准系列减速器齿轮
' E, [; g. C" f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
+ t/ E$ q, C8 W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
$ O7 Y, i8 |4 {) d. P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
* [  N3 t  I# S) e. G3 Z% B) R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)
7.条件: 中速、重载
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
5 c9 F! |/ r7 [" T7 x1 u* o) a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
+ ^. G" ?- f1 F) }; h7 \9 w9.条件: 高速、中载,无猛烈冲击,如机床主轴轮.
- o; R/ W+ l& i, I. S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
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、
) v' Y7 X+ ^/ @/ f+ s( F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
7 f$ \7 g) p- c9 W3 c0 f  GHRC58-60,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
/ a* x( M- K; @+ ?; x# Y要求: 20Cr、20Mn2B 渗碳、淬火、低温回火,HRG56-62.
" p% W% N" D+ A  \4 G0 ^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
: I) ]8 ?7 O9 O# J要求: 18CrMnTi、20SiMnVB 渗碳、淬火、低温回火,HRC56-62
) D0 r5 [/ ]$ e13.条件: 高速、重载、有冲击、外形复杂的重要齿轮,如高速柴油机、
重型载重汽车,航空发动机等设备上的齿轮.
$ H3 v& r5 q1 Q3 B  y) R要求: 12Cr2Ni4A、20Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA、20CrMnMoVBA(锻造→
. ~( _" P' J+ W/ z! v' ^& u退火→粗加工→去应力→半精加工→渗碳→退火软化→淬火→冷处理
  B9 }: i3 n8 w2 U3 N, S- F→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
0 t  W' p" j# o" g' S5 Q* }. T15.条件: 低速、载荷不大,精密传动齿轮.
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.
要求: 35CrMo 调质,HB255-302.
+ T% N  h1 j: Q/ x% M! q; t2 v4 K17.条件: 要求抗磨蚀性的计量泵齿轮.  
3 j1 A; c' P) `, G要求: 9Cr16Mo3VRE 沉淀硬化
* a& W/ G7 j% A; C4 D5 p- e18.条件: 要求高耐磨性的鼓风机齿轮.
0 v' s/ \0 A: ^4 i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).
20.条件: 拖拉机后桥齿轮(小模数)、内燃机车变速箱齿轮(m6-m8).
! {' C8 d; C7 w: f1 h* }要求: 55DTi或60D(均为低淬透性中碳结构钢)中频淬火,回火,
- ]# s: u& V4 qHRC50-55,或中频加热全部淬火.可获得渗碳合金钢的质量,而工艺简
* H3 k; p4 H+ U+ ^# F  E/ t化,材料便宜.
二、备注:
1.机床齿轮按工作条件可分三组:
5 e) l7 N  N% Q' H(1).低速:转速2m/s,单位压力350-600N/mm^2.
(2).中速:转速2-6m/s,
1 B' U2 c3 Z# _) t9 _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 O. ^' G' s4 \, g. u9 y2.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.
9 S+ Q; E8 d) y& w(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.
: l; u9 n1 Y7 L, J! V# R+ g(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.
(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、
. {, U% {& [, X) y0 Y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
( S, V4 ~2 Q9 W4 m- F" s( {2 a. m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),
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。
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:
! _3 e8 o$ X3 w; N(1).整体淬火;强度、硬度(HRC50-55)提高,承载能力增大,但
( n! B" U- a- Z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.
(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
面硬度高出HB25-40.
4 I' ?5 z% h. O4 f3 K(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
' b1 I; c# F: G6 z8 c7 a: i: K(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
! G2 S" R6 q" {一、        工作条件以及材料与热处理要求
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.
8 Q9 ]3 z4 x8 D如机床走刀箱、变速箱小轴..
, ]  M$ w% h( d) \& R5 s' v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
( F# I; X$ N& g9 }- H2.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
要求: 40Cr、42MnVB 调质,HB228-255,轴颈高频淬火,HRC45-50.
# j: q, Y) B+ ]; d) I% ?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。
要求: 15、20、20Cr、20MnVB 渗碳,淬火,低温回火,HRC58-62.
* N  F7 p3 d; Z( I9 i$ ^+ d( q& H' a4.条件: 高载荷的花键轴,要求高强度和耐磨,变形小.
5 Q5 i" K$ t. r" z8 R9 n( C要求: 45 高频加热,水冷,低温回火,HRC52-58.
3 v2 ]/ u8 ?( ^* f5.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,
* s- o  ?! r/ K/ D# d8 lυ＜1m/s的次要花键轴.
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.
) t" Z, ]' W3 _+ X0 q, yρυ≤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.
, f6 X1 u. R" _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,
8 C* V( ?+ d' o! i; P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.
5 ^* ?4 Z7 r7 |$ l6 T+ \  B+ `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
# |, S- c0 i% \) H* D9 z9 a& V5 M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.
0 B* U; c- _# g要求: 20Cr 渗 碳,淬火,低温回火,HRC58-62.
) j8 X' h; ?# S  I2 m& W10.条件: 在滑动或滚动轴承中工作,重载,高速(ρυ≤400N.m/cm^2.s)
冲击,疲劳应力都很高.
8 z/ x7 B; |4 f要求: 18CrMnTi 20Mn2B 20CrMnMoVA 渗碳 淬火 低温回
火HRC≥59.
. f+ @& k6 Z! v3 g- n- U2 |. y11.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.
% ?# \1 h5 v5 {  T7 u3 M# f要求: 38CrAlMoA 调质 硬度HB248-286:轴颈渗氮,硬度HV≥900.
3 C+ ^: D0 D7 P4 C+ r12.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.
2 i, m) v2 t3 g/ q13.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.
& C, t( v$ w* I0 K# I5 r; P! U14.条件: C616-416车床主轴,45号钢  
1 I4 g/ H% y1 L(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.
* [. P3 n* m# {, T; e(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:
) w0 O$ s# @8 z0 p- v. P( t(1)整体调质后硬度HB200-230,金相组织为索氏体 .
* O- I* @# d5 @! ]3 }4 a5 F(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
4 V' ]) P8 D- H7 ?) a1 X# @3 |2 ^4 J15.条件: 跃进-130型载重(2.5吨)
0 b% L! a3 R2 n& c6 q2 z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
0 v; M7 p% q! T. {8 D4 {, a, u& J的抗弯、抗扭、抗疲劳强度和较好的韧性
1 a  R6 W& @- w9 x要求: 40Cr 35CrMo 42CrMo40CrMnMo 40Cr 调质后中频表面
7 a! r6 R$ B- v. B5 L) w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
' x3 [+ E. N* X% [6 t$ N6 y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)
) M" u% x4 R& f二、备注:
! r) \& C, U7 ^5 l) C/ X1.(1-8)备注:
; h; G9 A1 a% _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
1 W$ _! A  A$ g. _动轴承中回转,轴颈不需特别高的硬度,可用45、45Cr,调质,HB220-250,
1 F% u- ]2 U' G2 _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、
0 h) x3 f% v9 n9 V7 b& f' I3 T& q8 N20Cr,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
2 u5 u# H+ n- u* _, S3 {! {/ V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
. w/ u( H: n$ O, B+ _7 t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.
3.(10)备注:
, _6 P$ k6 c) c7 T2 _. Y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.
( l6 z; J+ \1 m9 h6 o5 O9 }8 O0 o4.(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
6.(13)备注:
) a+ G/ m* k+ U或1Cr13 1100℃油淬,350-400℃回火,HRC56-62.
7.(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
+ Z1 T+ ~* m0 F$ Q/ Y2 c7 O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.
曲类热处理实例
9 j" Z/ z! E, J2 x/ h5 @2 O, o/ V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,
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.
% D6 d, m/ v& Y" S3 y  i- N2.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
, L; T1 A7 w! n的耐磨性.
, b( E) j& u6 \+ q* P9 Q5 I, g  F7 Q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.
- V$ S' U4 B6 I# S' V2.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。
+ W; G9 s2 |6 B* `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,
8 S! ^* ]' p4 J8 Nαk＞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
2 X+ W! F. L4 w& d; ]* B/ m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
0 o8 _' T7 ^8 M0 C要求: 45 调质,HB220-250
2.条件: 有精度要求(螺纹磨出)而速度＜2m/s.
, j% T7 B4 m- x3 k" X- N! L( h; J  L要求: 45 淬火,回火,HRC45-50
' w) [. x6 Y4 |- W; Q) }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
# I) o" p4 h9 d, G4 F/ a+ w$ r* h4.条件: 滑动速度＞2m/s
9 `( J  e, G  o9 A$ h- q- V; a(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
7 o6 ^5 P- Z  [) q8 g& [要求: 20Cr 20Mn2B 900-950℃渗碳,800-820℃油淬，180-200℃低温回火，HRC56-62
$ o; c+ M3 P( S1 c6 U5.条件: 要求高耐磨性、高精度及尺寸大的蜗杆
" D9 a  f8 x' K- n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
# d; ~4 |3 m$ Y/ D9 O7 G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
: w1 o3 g, {, S( c$ f% ]" O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
' }; D; x; W6 a8 G要求: 38CrMoAlA、38CrAlA正火或调质后氮,硬度HV＞850
; q  A% C- n$ I* Q$ J8 Y$ R9.条件: 汽车转向蜗杆
( `& B+ \1 E- S, I' d; }$ d8 j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:
1.蜗轮材料与热处理:
1 o6 ?  z& V# W* R(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:
(1)高速重载:15、20Cr 渗碳淬火,HRC56-62;40、45、40Cr淬火,
9 v: r( t" R7 t6 BHRC45-50
3 _5 n$ i+ O; q5 W8 l4 I! Z(2)不太重要或低载;40 45调质
弹簧热处理实例
4 |, @' O% R  N: _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
8 ^4 c* j/ }% a3 F硬度HB512、HB430、HB369,75,780-800℃油或水淬,400-420℃回火,
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
65Mn 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
# I* D! I7 b+ X$ T4.条件: 在多次交变负荷下工作的直径8-10mm的卷簧
2 C2 i$ e: J) F要求: 50CrMnA 840-870℃油淬,450-480℃回火,HB387-418
! |  B0 o0 G7 G6 C# O5 g2 r! J5.条件: 机车、车辆、煤水车或板弹簧
要求: 55SiMn、60Si2Mn
5 U$ N9 X$ R" wHRC39-45(hb363-432)(解放牌汽车板簧:55Si2Mn HB363-441)
1 b7 u9 w8 W% M# B; C2 p6.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
* S  l# B3 U4 U& [  |$ n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
要求: 50CrVA 淬火,回火,HRC40-47
3 a# O' v. Y8 k& f  |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
要求: 3Cr13 HRC39-46 4Cr13 HRC48-50 HRC48-49 HRC47-49  
9 n5 E& P$ [4 \+ _& qHRC37-40 HRC31-35 HRC33-47
+ M% k! u  c) A+ p  f: b" W4 t" X- z9.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
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
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.
2.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
, t7 f- W  ?, s: a; _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
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
5 I) t" r- c9 X8 q9 b  f于小零件、汽门弹簧、齿轮等)、Φ0.6-0.8mm(对板簧、曲轴、半轴
" m6 U4 B3 |1 d! b6 w" k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
一、        工作条件以及材料与热处理要求
3 J  \0 y9 e" d. l  F1.条件: ≤级精度,受力不大,如各类机床传动丝杠
' q, D: K; X; N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
' d5 N& f' e3 Z" x' s: W) U5 t2.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,
7 Q! o  ?+ S1 W& [3 m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
3 o4 H" T( e6 B4 _7 h& q& `) m! R要求: 40Cr、42MnVB、(65Mn)调质HB220-250,σb≥850N/mm^2;方头、
; E. c: y2 d) n& x1 a轴颈局部淬硬HRC42,金相组织：均匀索氏体
) c; c- T0 q9 c) s8 @& C4.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
8 [- _8 y2 _8 C# C2 H6 s动螺线啮合
- R! v! J8 D9 \7 h. X9 W6 }要求: 40Cr、42MnVB 调质HB250,中频表淬HRC54,, 调质后基体组织:
, K& D, C& X. c' ?- l" C1 O% i均匀索氏体+细状珠光体
# \$ [; P$ r' o' y4 e5.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
4 ~% M3 i$ V" L% G7 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
: L9 a: Y$ |3 M要求: T10、T10A、T12、T12A球化退火,HB163-193,球化等级3-5级,
4 z) O- L7 k+ D9 K6 `7 t( E4 w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
  m( _6 _- f$ s( `5 K8 v# H样板镗床或其他特种机床精密丝杠.
+ b+ R+ R) R. w/ J0 v' m* C4 S' k要求: 38CrMoAlA 调质HB280,渗氮HV850,调质后基体组织,均匀
- C7 I4 `9 {/ L- J9 ]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
# M" M' w6 Y4 [  g6 N( i床、齿轮磨床等高精度传动丝杠(硬丝杠)
5 n0 k# Z6 W" h! @) r. t: }要求: 9Mn2V(直径≤60mm)、CrWMn(直径＞60mm),球化退火后,
1 }- ?& M4 }* x- t球状珠光体1.5-4级,网状碳化物≤3级,硬度≤HB227,淬火硬度
HRC56+0.5,金相组织,回火马氏体无残余奥氏体存在
, F8 n0 g: E' Q0 \$ R; M" J( I$ z7 B; ^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
) w9 c' D: X3 g/ D& F2 a, ~要求: GCr15(直径≤70mm0)、GCr15SiMn(直径＞80mm)球化退火
% ?3 d  t0 [  Y: S; H+ R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
/ M) V. c/ ?7 }# \6 M. _/ N二、备注:
" U' |7 |2 f$ _1 x8 S2 M1.丝杠的选材与处理;
1 J% j# t/ d7 ^(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
0 k; {7 H" G, y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
% H, L* g( s3 g( R) [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,
9 X" W2 |, G9 w: S, n. Q: E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,
. g; y4 ]; r; _$ M" a3 h有GCr15、9Mn2V、CrWMn、GCr15、SiMn、38CrMOAlA等
/ E, H( ]1 W% A1 H(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
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
2 x! j6 _9 }2 W! b! \$ G  O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
3 n4 q3 b0 F8 G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
+ q2 n) l: C; P" W% D5 p2.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
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
4 q4 w; {$ U0 I(3)不应有较大的凸阶,以免除局部镦粗的锻造工序.
6 |. y" T! B* w* C, J3 y' q3.滚珠丝杠副的材料与热处理:
3 l2 Z/ S. w+ G8 Q7 U) i4 L% c" w(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
. ^2 m+ o- g# W9 S" J汽车、拖拉机、配件热处理实例
* G6 O+ a: j+ z. ]" E5 \" g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、
0 ~0 U6 ^" O% h3 R% \大冲击和严重磨损
$ ^! N6 {1 F( B) g" l( B9 \要求: 20Mn、25MbTiB 渗碳,二次淬火,低温回火,HRC59,渗碳层深2.6-3.8mm
! m; s0 e" l9 H# x9 ~4 J2.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
淬硬层深30mm
6 r/ t& y5 i8 R% n2 T3.条件: 推土机链轨节 承受重载、大冲击和严重磨损
5 ~: `" f( |7 n; u" y$ g' S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
7 S" ~+ i6 g) q1 E9 h, E( e5.条件: 推土机驱动轮
; C+ l& f  v/ T" ?: N" l+ P要求: 45SiMn 轮齿中频淬火,淬硬层深7.5mm
. i2 b' e% G7 {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
* z( X, l9 v7 J% M要求: 20Cr 渗碳,淬火,低温回火,HRC59(双面)
( Y% C& y- V9 }9 P7 Q7.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
0 \! h, A$ r9 m3 s' m4 Y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 K& l1 k1 x: c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
# ?4 v% W3 D- x/ K; M+ {: H' F火→加工→调质(回火水冷防止第二类火脆性→加工→装配
9 O: I/ m5 d4 L5 l( H: k二、备注
" O5 V! p/ I7 h1.＜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
2.＞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.
' b! D4 s( `4 d' {. M# k4.有防蚀要求特殊用途的丝杠用9Cr18,中频加热表面淬火.
8 p) I, M8 \+ X7 a: `4 h/ d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
5 u  p$ ?7 j* j! g2 @  V7 Q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)
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
; Q! Q: q: j& b  R  L$ A3 c1 z4.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.
/ A, ?+ R3 z; D: I0 j0 \+ a' n6 ~" v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
6 K! R7 o7 t$ K% [' f8 `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,
αk=80N.m/mm^2
6 W: i* A  ?7 D8 b9 j) 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
5 q* ~" u* d' m! s及加工时冷弯开裂.
6 g; Y) r! {. V7 P, a2 M要求: 20MnV、25Mn2V 弯曲后闪光对焊,正火,880℃淬火,250℃回火
6 l3 Z& |: Q' B, V! L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
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
- u1 v( R2 d# D8.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,
- }# |( O% z9 m- I' A! P$ I- X  g耐疲劳和磨损,主要是折断与磨损
/ Q) A( T1 g9 I& n  P5 G要求: 30SiMnMoV HRC59,900-920℃下用 "603"液体渗碳2h,
至880℃空冷25-30s,油冷,230回火3h
5 R' `7 S7 w3 }3 g& P$ ~/ c9.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
' n  x$ g" V) \) `$ R/ M7 R要求: 38CrMoAl 渗氮,HV900 调质→粗车→去应力→精车→渗氮
# N4 y) l# M1 D7 W. L0 M10.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
5 t3 l* Z/ k3 C' B! Z8 n要求; 45 渗硼
13.条件:  
(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
  r+ e: p$ }* |  g0 Y要求;
(1)45Cr 850℃淬火,10%盐冷,450℃回火,HRC45
(2)35CrMo 860-870℃水淬,450-480℃回火,HRC40
5 i: _1 U, e2 K5 P1 h) u# }- d7 f14.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
要求: ZG55、ZGCrMnSi HB280-330
" G" P) K% v9 J- S二、备注:
* L" V4 q7 m) J; S  b! |1.L≤1m、变形小、耐磨性高的6-7级丝杠用20CrMoA,渗碳,淬火
2.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.
" X5 R2 v1 D/ Y5 o4.L≤2.5mm、变形小、耐磨性高、5-6级精度的丝杠,38CrMoAlA或
6 S/ A$ O* n  D5 p38CrWVAl,氮化.
/ p6 f8 h. b' y$ i6 v+ D5.螺母 GCr15、CrWMn、9CrSi,也有用18CrMn Ti 12CrNiA等渗
$ c# |$ `4 {3 F3 A1 d  M/ _/ e; V5 P碳钢的
6.硬度要求 推荐HRC60±2,螺母取上限,当丝杠L≥1.5