齒輪材料的重要熱處理特性

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齒輪材料的重要熱處理特性

淬透性
, R! j6 `7 {$ E9 X5 J& e含義: 指鋼接受淬火而獲得馬氏體的能力，不同鋼種接受淬火的能力不同。
淬透性不同的鋼，淬火后得到的淬透層深度不同，從而沿截面分布的金相組織以及機(jī)械性能也不同。淬透層深度是指由淬火表面馬氏體到50%馬氏體層的深度。全部淬透的工件通常表面殘留著拉力，容易產(chǎn)生變形和開裂，同時(shí)對(duì)工作的疲勞性能也不利。
設(shè)計(jì)時(shí)考慮要點(diǎn)：
1. 零件尺寸越大，內(nèi)部熱容量越大，淬火時(shí)零件的冷卻速度越慢，因此，淬透層越薄，性能越差，這種現(xiàn)象叫做“鋼材的尺寸效應(yīng)”。所以，不能根據(jù)小尺寸的性能數(shù)據(jù)用于大尺寸零件的強(qiáng)度計(jì)算，而必須考慮鋼材的淬透性。
2. 大截面或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的齒輪采用多元合金鋼，保證足夠而適當(dāng)?shù)拇阃感裕ＷC沿整個(gè)截面有良好的綜合機(jī)械性能，同時(shí)，減少變形，防止開裂。
% r2 Z" z' v/ C; |4 W) |* F4 X3. 對(duì)碳鋼齒輪，由于碳鋼的淬透性低，在設(shè)計(jì)大尺寸時(shí)，正火和調(diào)質(zhì)效果相似，而正火可降低成本，不必要求調(diào)質(zhì)。
4. 大模數(shù)高質(zhì)齒輪由于受到鋼材淬透性的限制，應(yīng)當(dāng)開齒后調(diào)質(zhì)。
9 |* K( m* B" ^! U* ~+ W/ j- B6 z淬硬性
含義：指鋼在正常淬火條件下，以超過臨界冷卻速度所形成馬氏體組織能夠達(dá)到最高硬度。
設(shè)計(jì)時(shí)考慮要點(diǎn)：淬硬性與淬透性不同，它主要取決于鋼中的含碳量。鋼中含碳量越高，淬火后硬度越高，而與合金元素關(guān)系不大。所以，淬火硬度高的鋼不一定就淬透性高，而硬度低的鋼，也可能具有高的淬透性。
過熱敏感性
5 M) T  h$ P0 Z$ x4 j) T含義：指鋼在正常淬火條件下，以超過臨界冷卻速度所形成馬氏體組織能夠達(dá)到最高硬度。
設(shè)計(jì)時(shí)考慮要點(diǎn)：淬硬性與淬透性不同，它主要取決于鋼中的含碳量。鋼中含碳量越高，淬火后硬度越高，而與合金元素關(guān)系不大。所以，淬火硬度高的鋼不一定就淬透性高，而硬度低的鋼，也可能具有高的淬透性。
0 v) F3 R/ S9 R8 t' s3 p1 @' f" C! r回火穩(wěn)定性
  G& t8 G5 H) R" l1 D含義：指鋼在正常淬火條件下，以超過臨界冷卻速度所形成馬氏體組織能夠達(dá)到最高硬度。
設(shè)計(jì)時(shí)考慮要點(diǎn)：淬硬性與淬透性不同，它主要取決于鋼中的含碳量。鋼中含碳量越高，淬火后硬度越高，而與合金元素關(guān)系不大。所以，淬火硬度高的鋼不一定就淬透性高，而硬度低的鋼，也可能具有高的淬透性。
4 a, A" h4 g& d: ~變形開裂傾向
含義：指鋼在加熱和冷卻過程中產(chǎn)生熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，其綜合作用超過鋼的σs或σb而產(chǎn)生變形開裂的傾向。
設(shè)計(jì)時(shí)考慮要點(diǎn)： 加熱或冷卻速度太快，加熱和冷卻不均勻都容易造成工件變形甚至開裂，因此：
1. 設(shè)計(jì)齒輪時(shí)，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)盡量避免尖角和厚薄斷面的突然變化。
2. 采用緩和的淬火介質(zhì)或淬火方法。
$ F& ]5 D$ B" I3 B  Y尺寸穩(wěn)定性
含義：指零件在長期存放或使用中尺寸穩(wěn)定不變的性能。這對(duì)精密齒輪是很重要的。
設(shè)計(jì)時(shí)考慮要點(diǎn)：引起尺寸變化的主要原因是內(nèi)應(yīng)力的存在以及組織中殘余奧氏體的分解，因此，設(shè)計(jì)精密齒輪時(shí)，應(yīng)當(dāng)要求穩(wěn)定化處理，如淬火后進(jìn)行冷處理或低溫時(shí)效。使馬氏體趨于穩(wěn)定，并減少內(nèi)應(yīng)力，以使齒輪尺寸穩(wěn)定。
回火脆性
含義：指鋼在某一溫度范圍回火時(shí)所發(fā)生的沖擊性降低現(xiàn)象。
1 p) m5 v/ L; m產(chǎn)生回火脆性的鋼，不僅室溫下沖擊韌性較正常為低，而且使鋼的冷脆溫度大為提高。
設(shè)計(jì)時(shí)考慮要點(diǎn)：
合金結(jié)構(gòu)鋼在250℃～400℃回火時(shí)引起沖擊韌性及斷裂韌性下降，這種現(xiàn)象一般稱為第一類回火脆性。它不能通過熱處理方法來消除，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到這一點(diǎn)。
某些合金結(jié)構(gòu)鋼(如Cr鋼、Cr-Ni鋼及Cr-Mn鋼)在375℃～575℃回火后緩慢冷卻時(shí)也會(huì)產(chǎn)生脆性，一般稱為第二類回火脆性，快冷可以予以消除。對(duì)于截面較大的齒輪，可選用含有Mo或W的鋼，以消除或減小回火脆性。
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