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热处理:平衡的艺术
2022-09-25 08:45:06

热处理:平衡的艺术

热处理定义为通过温度的变化来改变工件内部的显微组织,从而获得理想性能的过程。青岛热处理指材料在固态下,通过加热、保温和冷却的手段,以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺。在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中,热处理的作用逐渐为人们所认识。但是,工件的性质往往是多种多样的,有些性质之间还存在着相互矛盾的关系。比如我们经常遇到的强度和韧性,在一定范围内是有取舍关系的。所以我们从课本上得到的专业启蒙教育就是如何借助热处理工艺获得良好的强韧性结合。

一、齿轮类零件的平衡发展关系

就齿轮零件而言,由于其复杂的应力状态,强度和韧性无疑是最基本和最重要的性能,也应该具有良好的冲击韧性,特别是冲击载荷下的越野车辆、工程机械齿轮和自然条件下变载荷下的风力齿轮。因此,我们采取硬与软、内外微调,作为齿轮热处理的最高状态。

为了接近或朝着上述目标前进,需要考虑一些因素,或处理一些平衡问题,包括:

(1)表面硬度的确定

根据表面耐磨性、脆性和均匀磨削性能的要求,大部分齿轮的表面硬度控制在58~62HRC范围内。

(2)心部硬度的选择

有研究结果表明,齿轮心部硬度方面处于38HRC附近时,具有中国最好的接触学习疲劳工作强度和弯曲疲劳强度,在确定心部硬度影响范围时,还需进行平衡齿轮模数、材料淬透性以及系统变性倾向的关系。

(3)硬化层深度的确定

目前,有效硬化层深度一般为15% ~ 25% MN。硬化层节圆位置与齿根位置之间的匹配关系是这里需要掌握的一个平衡关系。为了避免两种硬化层深度之间的差异,一些企业标准明确规定,齿根角处的硬化层深度不得小于节圆初始深度的70% 。例如,美国的美国伊顿集团明确规定,有效的硬化层应以节圆为基础,节圆允许牙根比节圆浅30% 。

(4)表层中残余奥氏体的数量

残留奥氏体可以作为亚稳组织学生不仅能够影响进行表面硬度,也存在着企业由于我们后续发展转变而影响以及工件尺寸和形状发生变化的问题,因此,某些精密零件就有通过深冷处理而减少或消除残留奥氏体的要求。但是没有残留奥氏体组织管理并非一无是处,它在吸收内应力能量,阻滞微裂纹扩展,提高资金断裂韧性研究方面的积极促进作用同时也是一个明确的,因此,有专家提出建议,将齿轮表层的残留奥氏体量控制在16%~19%的水平。

国外对残余奥氏体和马氏体分别有要求,通常只有残余奥氏体的要求,没有马氏体的要求。汽车和工程机械齿轮的残余奥氏体量应小于20% ,相当于国内标准的3级,也有要求小于10% 的,相当于国内标准的2级。

(5)低温回火处理

渗碳淬火后的低温回火处理非常重要。