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20CrMnTi齿轮的热处理工艺(代写材料工程毕设) 
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                       20CrMnTi齿轮的热处理工艺

摘要: 本文主要通过对齿轮的失效分析以及材料对比选择,提出了齿轮需要的工艺性能,并且选取20CrMnTi钢作为齿轮的原材料,对齿轮的渗碳,热处理特征,性能做一个详细的了解。制定出一套关于20CrMnTi钢齿轮的预备热处理,正火,调质,渗碳,淬火低温回火热处理工艺。
关键词:齿轮; 失效; 热处理
目录
一、引言                                                                                                 二、齿轮及热处理介绍
三、齿轮材料的选择                                                   
四、20CrMnTi热处理工艺
五、热处理工艺                                                     
六、齿轮淬火冷却中的质量问题及其解决办法                           
七、结论                                                           
参考文献                                                           
 
第一章  引言
   我国齿轮钢基本满足使用要求以及引进技术过程国产化的要求,而重型车的传动齿轮及中重型车的后桥齿轮用钢,更是有待开发和生产。根据国内重型汽车的使用技术现状分析,超载使用和路况较差这两个问题比较严重,而且短期内是无法克服的,这就使齿轮经常承受较大的过载冲击载荷。过载冲击载荷介于疲劳和断裂应力之间,它对齿轮的使用寿命有很大的影响,经常造成齿轮早期失效。在热处理方面,因为齿轮材料热处理工艺有时不够稳定,部分齿轮的有效硬化层不够,齿轮心部和表面硬度偏低,这都是导致齿轮早期失效的主要原因。
    20CrMnTi钢作为一种典型的低合金渗碳结构钢在工程中广泛用于制造轴类、齿轮类零件。在300℃~400℃时仍可保持良好硬度和耐磨性,因此可用来制造断面较大、形状复杂、经受较大冲击负荷的各种模具和工具。由于该钢中存在大量碳化物,且偏析严重,因此不同的热处理工艺对钢的性能有很大的影响。所以制定出一套以20CrMnTi钢为材料的热处理工艺是非常的重要。
20CrMnTi是渗碳钢,渗碳钢通常为含碳量为0.17%~0.24%的低碳钢,汽车上多用其制造传动齿轮,在保证淬透情况下,具有较高的强度和韧性,特别是具有较高的低温冲击韧性,经渗碳淬火后具有硬而耐磨的表面与坚韧的心部,具有较高的低温冲击韧性,焊接性等,正火后可切削性良好。
 
第二章  齿轮及热处理介绍
齿轮热处理工艺的发展除了对产品的质量实行更加严格控制以外,还要更加注重节能和环保。同时,在信息时代,齿轮热处理需要更加充分利用计算机技术,使热处理生产管理、工艺过程控制、工艺设计与质量预测分析实现高度数字化、智能化。齿轮热处理工艺发展趋势,总体将朝着高品质、低能耗、环保、智能化的方向发展。
    据史料记载,远在公元前400~200年的中国古代就已经开始使用齿轮,17世纪末,人们才开始研究能正确传递运动的轮齿的形状。18世纪,欧洲工业革命以后,齿轮传动的应用日益广泛,首先发展摆线齿轮,然后是渐开线齿轮。一直到20世纪初,渐开线齿轮已经占了齿轮应用的大部分。齿轮的使用寿命主要有两大考核指标,齿轮的接触疲劳强度和齿轮的弯曲疲劳强度。前者由渗碳淬火的质量决定,后者由齿轮的材料决定。因此,必须对齿轮用渗碳钢的要求、性能及其热处理特点有全面的了解。
齿轮通过齿面的相互接触来传递动力,两个齿轮在运动的时候,滚动摩擦和滑动摩擦是同时存在的,同时在运动过程中承受一定的冲击力。因此,齿轮的运动是受很大的摩擦力的,容易产生接触疲劳应力。在齿根部位受很大的弯曲应力作用。齿轮质量的优劣直接关系到一台完整设备的使用寿命,齿轮材料的选择以及热处理工艺关系直接关系到齿轮的质量好坏。因此,大部分的生产齿轮的或与之有关的厂商非常重视齿轮材料的选择和热处理技术。
 
一、选题简介、意义
   20CrMnTi钢作为一种典型的低合金渗碳结构钢在工程中广泛用于制造轴类、齿轮类零件。在300℃~400℃时仍可保持良好硬度和耐磨性,因此可用来制造断面较大、形状复杂、经受较大冲击负荷的各种模具和工具。由于该钢中存在大量碳化物,且偏析严重,因此不同的热处理工艺对钢的性能有很大的影响。所以制定出一套以20CrMnTi钢为材料的热处理工艺是非常的重要。
 
二、课题综述(课题研究,主要研究的内容,要解决的问题,预期目标,研究步骤、方法及措施等)
(一)课题研究:20CrMnTi齿轮的热处理工艺
(二)主要研究内容包括:
①齿轮的介绍
②齿轮材料的选择
③热处理概述
④热处理工艺
(三)要解决的问题有:
(1)淬火后硬度不足、淬火态硬度不均、淬火硬化深度不够;
(2)淬火后心部硬度过高; 
(3)淬火变形超差;
(4) 淬火开裂; 
(5)油淬后表面光亮度不够。
(四)预期目标
     首先分析齿轮淬火冷却可能出现的以上质量问题与所用淬火介质的特性和用法的关系,并指出解决不同问题所需淬火液的冷却速度分布特点。随后简单介绍常用淬火介质的冷却速度分布特点和选用时的注意事项。
(五)研究步骤方法及措施
冷却速度快的淬火油
改换淬火油
选择好水性淬火介质
④选用光亮淬火油或快速光亮淬火油
参考文献
[1]李炜新主编,《金属材料与热处理》,机械工业出版社,2008
[2]宋涛,顾军编,《热处理工作手册》,北京:化学工业出版社,2007
[3]马鹏飞,李美兰主编,《热处理技术》,北京:化学工业出版社,2008年版
[4]王忠诚、齐宝森、李扬编著,《典型零件热处理技术》,北京:化学工业出版社,2010
[5]孙玉福主编,《钢铁材料速查手册》,北京机械工业出版社,2009
[6] 姜敏凤.工程材料学及热成型工艺[M].北京:高等教育出版社,2006
[7] 聂小武.缺陷分析及对策实例[M].北京:沈阳:辽宁科学技术出版社,2010
http://www.bysj360.com/page.asp?id=37   http://www.bylw520.net/cat.asp?id=29
 
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