典型零件选材及工艺分析

时间：2025-05-02

典型零件选材及工艺分析

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一，齿轮类

机床、汽车、拖拉机中，速度的调节和功率的传递主要靠齿轮机床、汽车和拖拉机中是一种十分重要、使用量很大的零件。

齿轮工作时的一般受力情况如下：

（1）齿部承受很大的交变弯曲应力；

（2）换当、启动或啮合不均匀时承受击力；

（3）齿面相互滚动、滑动、并承受接触压应力。

所以，齿轮的损坏形式主要是齿的折断和齿面的剥落及过度磨损。据此，要求齿材料具有以下主要性能：

（1）高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度；

（2）齿面有高的硬度和耐磨性；

（3）齿轮心部有足够高的强度和韧性。

此外，还要求有较好的热处理工艺性，如变形小，并要求变形有一定的规律等。下面以机床和汽车、拖拉机两类齿轮为例进行分析。

（一）机床齿轮

机床中的齿轮担负着传递动力、改变运动速度和运动方向的任务。一般机床中的齿轮精度大部分是7级精度（GB179-83规定，精度分12级，用1、2、3、……12表示，数字愈大者，精度愈低）。只是在他度传动机构中要求较高的精度。

机床齿轮的工作条件比起矿山机械、动力机械中的齿轮来说还属于运转平稳、负荷不大、条件较好的一类。实践证明，一般机床齿轮选用中碳钢制造，并经高频感应热处理，所得到的硬度、耐磨性、强度及韧性能满足要求，而县市频淬火具有变形小、生产率高等优点。

下面以C616机床中齿轮为例加以分析。

1、高频淬火齿轮的工工艺线

2、热处理工序的作用正火处理对锻造齿轮毛坯是必需的热处理工序，它可以使同批坯料具有相同的硬度，便于切削加工，并使组织均匀，消除锻造应力。对于一般齿轮，正火处理也可作为高频淬火前的最后热处理工序。

调质处理可以使齿轮具有较高的综合机械性能，提高齿轮心部的强度和韧性，使齿轮能承受较大的弯曲应力和冲击力。调质后的齿轮由于组织为回火索氏体，在淬火时变形更小。

高频淬火及低温回火是赋予齿轮表面性能的关键工序，通过高频淬火提高了齿轮表

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面硬度和耐磨性，并使齿轮表面有压应力存在而增强了抗疲劳破坏的能力。为了消除淬火应力，高频淬火后应进行低温回火（或自行回火），这对防止研磨裂纹的产生和提高抗冲击能力极为有利。

3、齿轮高频淬火后的变形情况齿轮高频淬火后，其变形一般表现为内孔缩小，外径不变或减小。齿轮外径与内径之比小于1.5时，内径略胀大；当齿轮有键槽时，内径向键槽方向胀大，形成椭圆形，齿间椭圆形，齿间亦稍有变形，齿形变化较小，一般表现为中间凹0.002~0.0005㎜。这些微小的变形对生产影响不大，因为一般机床用的7级精度齿轮，淬火回火后，均要经过滚光和推孔才成为成品。

高频淬火齿轮通常用含碳量为0.40~0.50%的碳钢或低合金钢（40、45、40Cr、45Mn2、405MnB等）制造。批量生产时，一般要求精选含碳量以保证质量。45钢限制在0.42~0.47%C，40Cr钢限制在0.37~0.42%C。经高频淬火交低温回火后，淬硬层应为中碳回火马氏体，而心部则为毛坯热处理（正火或调质）后的组织。

（二）汽车、拖拉机齿轮

汽车、拖拉机齿轮主要分装在变速箱和差速器中，在变速箱中，通过它来改变发动机、典轴和主轴齿轮的速比；在差速器中，通过齿轮来增加扭转力钜并调节左右两车轮的转速，通过齿轮将发动机的动力传到主动轮，驱汽车、拖拉机运行。汽车、拖拉机齿轮的工作条件比机床齿轮要繁重得多，困此在耐磨性、疲劳强度、心部强度和冲击韧性等方面的要求均比机床齿轮为高。实践证明，汽车、拖拉机齿轮选用渗碳钢制造并经渗碳热处理后使用是较为合合适。

下面以JN-150型载重汽车（载重量为8000㎏）变速箱中第二轴的二、三档齿轮（如图9-26所示）为例进行分析。

1、选用钢；汽车、拖拉机齿轮的生产特点是批量大、产量高，因此在选择用钢时，在满足机械性能的前提下，对工艺

性必须给以足够的重视。

20CrMnTi 钢具有较高的机械

性能，见第六章表6-4所示。该钢

在渗碳淬火低温回火后，表面硬度

为HRC58~62，心部硬度为

HRC30~45。20CrMnTi 的工艺性能尚

好。锻造后一般以正火改善其切削

加工性。

20CrMnTi钢的热处理工艺性

较好，有较好的淬透性。由于合金元素钛的影响，对过热不敏感，故在渗碳后可直接降温淬火。此外尚有渗碳速度较快，过渡层较均匀，渗碳淬火后变形小等优点，这对制造