齿轮材料的几大热处理特性

淬透性
含义: 指钢接受淬火而获得马氏体的能力,不同钢种接受淬火的能力不同。
淬透性不同的钢,淬火后得到的淬透层深度不同,从而沿截面分布的金相组织以及机械性能也不同。淬透层深度是指由淬火表面马氏体到50%马氏体层的深度。全部淬透的工件通常表面残留着拉力,容易产生变形和开裂,同时对工作的疲劳性能也不利。
设计时考虑要点:
1. 零件尺寸越大,内部热容量越大,淬火时零件的冷却速度越慢,因此,淬透层越薄,性能越差,这种现象叫做“钢材的尺寸效应”。所以,不能根据小尺寸的性能数据用于大尺寸零件的强度计算,而必须考虑钢材的淬透性。
2. 大截面或结构复杂的齿轮采用多元合金钢,保证足够而适当的淬透性,保证沿整个截面有良好的综合机械性能,同时,减少变形,防止开裂。
3. 对碳钢齿轮,由于碳钢的淬透性低,在设计大尺寸时,正火和调质效果相似,而正火可降低成本,不必要求调质。
4. 大模数高质齿轮由于受到钢材淬透性的限制,应当开齿后调质。
淬硬性
含义:指钢在正常淬火条件下,以超过临界冷却速度所形成马氏体组织能够达到*高硬度。
设计时考虑要点:淬硬性与淬透性不同,它主要取决于钢中的含碳量。钢中含碳量越高,淬火后硬度越高,而与合金元素关系不大。所以,淬火硬度高的钢不一定就淬透性高,而硬度低的钢,也可能具有高的淬透性。
过热敏感性
含义:指钢在正常淬火条件下,以超过临界冷却速度所形成马氏体组织能够达到*高硬度。
设计时考虑要点:淬硬性与淬透性不同,它主要取决于钢中的含碳量。钢中含碳量越高,淬火后硬度越高,而与合金元素关系不大。所以,淬火硬度高的钢不一定就淬透性高,而硬度低的钢,也可能具有高的淬透性。
回火稳定性
含义:指钢在正常淬火条件下,以超过临界冷却速度所形成马氏体组织能够达到*高硬度。
设计时考虑要点:淬硬性与淬透性不同,它主要取决于钢中的含碳量。钢中含碳量越高,淬火后硬度越高,而与合金元素关系不大。所以,淬火硬度高的钢不一定就淬透性高,而硬度低的钢,也可能具有高的淬透性。
变形开裂倾向
含义:指钢在加热和冷却过程中产生热应力和组织应力,其综合作用超过钢的σs或σb而产生变形开裂的倾向。
设计时考虑要点: 加热或冷却速度太快,加热和冷却不均匀都容易造成工件变形甚至开裂,因此:
1. 设计齿轮时,在结构上应尽量避免尖角和厚薄断面的突然变化。
2. 采用缓和的淬火介质或淬火方法。
尺寸稳定性
含义:指零件在长期存放或使用中尺寸稳定不变的性能。这对精密齿轮是很重要的。
设计时考虑要点:引起尺寸变化的主要原因是内应力的存在以及组织中残余奥氏体的分解,因此,设计精密齿轮时,应当要求稳定化处理,如淬火后进行冷处理或低温时效。使马氏体趋于稳定,并减少内应力,以使齿轮尺寸稳定。
回火脆性
含义:指钢在某一温度范围回火时所发生的冲击性降低现象。
产生回火脆性的钢,不仅室温下冲击韧性较正常为低,而且使钢的冷脆温度大为提高。
设计时考虑要点:
合金结构钢在250℃~400℃回火时引起冲击韧性及断裂韧性下降,这种现象一般称为**类回火脆性。它不能通过热处理方法来消除,设计时应考虑到这一点。
某些合金结构钢(如Cr钢、Cr-Ni钢及Cr-Mn钢)在375℃~575℃回火后缓慢冷却时也会产生脆性,一般称为**类回火脆性,快冷可以予以消除。对于截面较大的齿轮,可选用含有Mo或W的钢,以消除或减小回火脆性。

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