热处理碳和合金钢

热处理钢的方法是什么?

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W.母鸡考虑到齿轮设计的材料,最重要的决定是易于加工性与材料的耐用性。大多数设计师在选择材料时只能看最大弯曲强度。然而,这仅仅解决了齿轮的剪切破坏。更重要的是齿轮系统的寿命是材料的表面耐用性。应从齿轮寿命的角度来看齿轮的表面耐久性。表面耐久性确定齿轮的循环次数,在一定负载下,具有适当的润滑和最小化的振动,可以保持运行。如果超过负载,那么寿命将减少。如果润滑剂未被正确维护,将减少寿命。表面耐久性通常影响系统中的齿轮,齿数最少,因为该齿轮比其他档位更常见。为了提高表面耐久性,应施加适当的热处理过程以延长该齿轮的寿命。

热处理是一个过程,控制加热和材料,其被执行以获得金属的所需的结构性能的冷却。加热方法包括归一化,退火,淬火,回火和表面硬化。

热处理是为了提高钢的性能,因为当采用连续的热处理时,材料的硬度会增加。这导致齿轮强度随着它的增加而增加,因为齿面强度急剧增加。如表1所示,热处理的不同取决于钢中所含碳(C)的数量。

表格1

以下是几种热处理钢的方法:

正常化是一种热处理工艺,用于钢的小晶体的微观结构,以统一其整体结构。进行该处理是为了缓解内应力或解决成型过程中形成的不一致纤维结构。

退火是一种施加到软化钢的热处理过程,调整晶体结构,以缓解内应力,并改变冷加工和切割性能的材料。有根据本申请的若干类型的退火的,如完全退火,软化,应力消除,矫直退火和中间退火。

  • 完全退火是在不改变结构的情况下消除内应力的退火。
  • 矫直退火是用于固定钢中发生的变形的退火。这是通过在加热时施加负载来实现的。
  • 中间退火是在冷加工过程中应用的退火,用于软化加工硬化材料,使下一道工序更容易。

淬火是一种钢在高温下加热后快速冷却的热处理工艺。根据冷却条件有几种淬火方式:水淬火、油淬火和真空淬火。淬火后进行回火是必要的。

回火是一种以适当的速度冷却的热处理过程。在进行淬火后,材料再次加热,然后进行回火。回火必须在淬火后进行。淬火是用来调节硬度,增加韧性,并减轻内应力。回火有两种类型,一种是高温回火,另一种是低温回火。在较高的温度下回火,虽然硬度降低,但韧性增加。对于热精炼,需要进行高温回火。对于感应淬火或渗碳,表面淬火处理后的回火要求为低温回火。

热重新宁是一种用来调节钢的硬度、强度和韧性的热处理工艺。这种处理方法包括淬火和高温回火。在进行热精炼后,通过这些处理来调整硬度,以增加金属的可加工性。

热精炼的目标硬度:

  • JIS S45C/AISI 1045(机械结构用碳钢)200 - 270hb
  • JIS SCM440/AISI 4140(机械结构用合金钢)230–270 HB

渗碳是一种专门为使含有碳的材料表面硬化并使其渗透的热处理过程。低碳钢的表面可以进行渗碳(在热压下进行碳渗透),在表面形成一层高碳层。这个过程需要淬火。淬火后采用低温回火调节硬度。由于渗碳,不仅表面,而且内部材料结构也有一定程度的硬化,但没有表面那么硬。如果在表面的一部分涂上掩蔽剂,就会阻止碳的渗透,硬度也不会改变。表面的目标硬度和硬化深度为:

  • 淬火硬度55 - 63 HRC
  • 有效硬化深度0.3 - 1.2 mm

齿轮因渗碳而变形,因此齿轮的精度等级总是降低。建议在渗碳后对齿和其他关键表面进行磨齿,以提高精度。

感应硬化是一种热处理工艺,通过感应加热的钢与最低0.3%的碳成分来硬化齿轮的表面。在这个过程中,一个感应线圈被放置在齿轮周围,电流通过线圈。这种电流使钢迅速加热,然后淬火。对于齿轮产品,感应硬化对包括齿面和齿尖在内的齿区域是有效的,然而,根在某些情况下可能不会硬化。一般来说,齿轮的精度会因感应硬化引起的变形而下降。感应淬火S45C齿轮时,有效硬度和深度为:

  • 淬火硬度45 - 55 HRC
  • 有效的硬化深度1-2 mm

火焰硬化是另一种表面硬化处理,该处理是通过将FL ame直接施加到钢制上进行的。这种处理通常在表面上进行以进行部分硬化,因为难以保持适当的热水平和持续时间,以便在齿轮的宽部分上实现均匀的硬度。

氮化是通过将氮气引入钢的表面来硬化齿轮的热处理过程。如果钢合金包括铝,铬和钼,它可以提高氮化,并且可以获得所需的硬度。这是一种热处理,其中整个钢材被加热到芯,然后之后快速冷却,在此不仅表面硬化,而且核心也硬化。

激光硬化是一种相对较新的表面热处理过程。用40mm Mrad梁对材料进行4kW激光。该过程能够在0.3-0.8mm的深度下达到55-65小时的硬度。激光治疗的一个优点是,弯曲强度保持不变,不同于降低平均10%的弯曲强度感应淬火。激光处理能够增加表面耐久性2.2x,而感应硬化增加2.5-2.6倍。由于施加的持续时间短,并且缺乏淬火需要,这种方法最小化了变形。在侧面比较方面,当感应硬化时,一米长的机架长度的长度为0.233mm。然而,当激光硬化时,相同的齿条长度仅增加0.019mm。

每一种热处理方法都有它的位置,以开发适合于所选材料的表面硬度和应用的设计寿命。材料选择、成本和二次操作将是您进行适当选择的指导。

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是Khk USA Inc的总经理,是Kohara齿轮行业的子公司,拥有在工业自动化行业工作的24年历史。爱游戏中心官网他熟练在辅助工程师选择用于工业设备和自动化的动力传动组件。DENGEL是PTDA的成员,并被纽约州被指定为实习工程师。他是Hofstra大学的毕业生,并在结构工程学士学位。