文/大山

一般零件生産的工藝路線：毛坯生産 —預備熱處理 —機械加工 —最終熱處理 —機械精加工。在零件加工中一般要經曆兩次熱處理，即預備熱處理和最終熱處理。

預備熱處理 : 預備熱處理 : 退火（爐冷） ; 正火（空冷），以得到珠光體類組織;

其目的是調整硬度，便于切削加工；改善組織（均勻組織、均勻成分、消除網狀碳化物等）；細化晶粒，為最終熱處理做組織準備

最終熱處理 : 淬火 ：以得到M組織，提高強度硬度; 回火：低溫回火，得到M′，消除應力，保留高硬度；中溫回火，得到T′，高彈性極限；高溫回火，得到S′，良好綜合力學性能

退火、正火、淬火的區别與

加熱保溫的目的均為A化，具體溫度看成分和是否完全A化。

亞共析鋼均為完全A化，Ac3 30~50℃。

過共析鋼，正火為完全A化， Accm 30~50℃。

退火淬火為不完全A化， Ac1 30~50℃。

冷卻階段：退火爐冷，得到珠光體；正火空冷，得到細珠光體（S）；淬火快冷（水、油），得到M類組織。

表面和心部要求不同（表硬裡韌）零件的熱處理

中碳鋼：調質→表面淬火→低溫回火（表面50～55HRC，心部265～280HBS）；

低碳鋼：滲碳→淬火→低溫回火（表面56～62HRC，心部156～179HBS ）；

38CrMoAl：調質→氮化（表面>700HV，心部26～33HRC，高精度）

下面我們以齒輪熱處理為例講解：

齒輪工作條件－用于傳遞動力、改變方向或速度的重要零件，受力情況複雜。

常見失效形式—齒輪接觸面磨損或齒面塑性變形（表面硬度不足）；齒輪面剝落（疲勞損壞、點蝕）；

斷齒（韌性低或強度低或超載）。

齒輪的技術要求—齒面高的硬度、接觸疲勞、耐磨損性能；齒輪根部及齒輪具有高的強度和韌性。

齒輪用鋼——低、中碳鋼。

齒輪熱處理工藝

1、滲碳齒輪：材料：20CrMnTi、 20Cr、 30CrMnTiA等。服役場合：高速重載（汽車齒輪）

工藝：

1)正火：目的為細化晶粒；調整硬度，便于切削加工，加熱至Ac3 30～50℃,空冷,得到細珠光體 (少量鐵素體)。

2）滲碳：提高表面含碳量，920～930℃保溫3～9h。

3)滲碳後淬火：獲得馬氏體，提高表面硬度，直接淬火或一次淬火。理想組織：表面：隐針M Ar （少量） 碳化物，心部:低碳M F（少量）。

4)回火：消除淬火應力，低溫200℃，M→M回

滲碳齒輪熱處理後應達到如下要求：

1）表面層硬度HRC58～63，心部HRC31～45

2）表面和心部應具有細晶粒組織

3）表面的金相組織應是細針狀或隐晶馬氏體組織，沿晶界

不允許有網狀碳化物，僅允許少量粒狀碳化物和殘餘奧氏體

4）表面和心部之間應有足夠過渡層

5）熱處理後心部組織：

合金鋼，低碳馬氏體或低碳馬氏體＋鐵素體；

碳鋼，珠光體＋鐵素體

6）脫碳和變形盡量減至最少程度

7）心部除要求高韌性，還必須有高強度。

20 CrMnTi 鋼制造齒輪的熱處理工藝曲線

2、中載齒輪（中碳鋼）熱處理（表面淬火）

适用于35～55,40Cr,35CrMn,35CrMo,42SiMn等材料齒輪。

1)正火(或完全退火）：細化晶粒，調整硬度，加熱至Ac3 30～50℃,空冷,細珠光體 (少量鐵素體)。

2)調質熱處理：使心部具有良好強韌性，加熱至Ac3 30～50℃後淬火 500～600℃高溫回火,回火索氏體。

3)表面感應淬火(表面火焰淬火)：提高表面硬度，表面加熱至Ac3 30～50℃，心部沒有加熱。淬火後表面獲得馬氏體,過渡層馬氏體 S回＋殘餘奧氏體, 心部回火索氏體

(4)低溫回火：消除淬火應力，低溫200℃，M→M回

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