汽車變速箱齒輪鋼選擇及熱加工工藝設計

1、攀枝花學院學生課程設計（論文）題 目： 汽車變速箱齒輪鋼的選擇及熱加工工 藝設計 學生姓名： 學 號： 所在院(系)： 材料工程學院 專 業(yè)： 材料科學與工程 班 級： 指 導 教 師： 職稱： 副教授 2015年12月21日攀枝花學院教務處制攀枝花學院本科學生課程設計任務書題目汽車變速箱齒輪鋼的選擇及熱加工工藝設計1、課程設計的目的使學生融會貫通機械設計基礎、金屬熱處理、金屬力學性能、冶金概論、金屬材料成型工藝及設備、金屬材料學、金屬熱處理設備與車間設計、科技文獻檢索等課程理論知識；培養(yǎng)學生檢索科技文獻的能力；培養(yǎng)學生綜合運用所學知識分析問題和解決問題的能力。2、課程設計的內容和要求（包括原

2、始數據、技術要求、工作要求等）1、重型卡車變速箱齒輪的服役條件和力學性能要求分析。2、重型卡車變速箱齒輪的加工工藝流程分析。3、重型卡車變速箱齒輪用鋼的選擇及熱加工工藝設計。4、按學校及材料工程學院關于課程設計的相關要求提交設計說明書。3、主要參考文獻1 陸興，劉世程，王德慶.熱處理工程基礎M.北京：機械工業(yè)出版社，20072 吳承建，陳國良，強文江.金屬材料學M.2版.北京：冶金工業(yè)出版社，20093 唐代明，王小紅，皮錦紅.金屬材料學M.成都：西南交通大學出版社，20144 孫智，倪宏昕，彭竹琴.現(xiàn)代鋼鐵材料及其工程應用M.北京：機械工業(yè)出版社，20075 馬鳴圖.先進汽車用鋼M.北京：化

3、學工業(yè)出版社，20084、課程設計工作進度計劃第12天：布置課程設計任務，下發(fā)本任務書，重型卡車變速箱齒輪的服役條件和力學性能要求分析。第34天：重型卡車變速箱齒輪的加工工藝流程分析。第57天：重型卡車變速箱齒輪用鋼的選擇及熱加工工藝設計，提交設計說明書的提綱或初稿。第810天：修改、完善設計說明書，并提交。指導教師（簽字）日期201 年 月 日教研室意見：201 年 月 日學生（簽字）： 接受任務時間：201 年 月 日注：任務書由指導教師填寫。課程設計（論文）指導教師成績評定表題目名稱汽車變速箱齒輪鋼的選擇及熱加工工藝設計評分項目分值得分評價內涵工作表現(xiàn)20%01學習態(tài)度6遵守各項紀律，工

4、作刻苦努力，具有良好的科學工作態(tài)度。02科學實踐、調研7通過實驗、試驗、查閱文獻、深入生產實踐等渠道獲取與課程設計有關的材料。03課題工作量7按期圓滿完成規(guī)定的任務，工作量飽滿。能力水平35%04綜合運用知識的能力10能運用所學知識和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實際問題，能正確處理實驗數據，能對課題進行理論分析，得出有價值的結論。05應用文獻的能力5能獨立查閱相關文獻和從事其他調研；能提出并較好地論述課題的實施方案；有收集、加工各種信息及獲取新知識的能力。06設計（實驗）能力，方案的設計能力5能正確設計實驗方案，獨立進行裝置安裝、調試、操作等實驗工作，數據正確、可靠；研究思路清晰、完整。07計算及計算機應

5、用能力5具有較強的數據運算與處理能力；能運用計算機進行資料搜集、加工、處理和輔助設計等。08對計算或實驗結果的分析能力（綜合分析能力、技術經濟分析能力）10具有較強的數據收集、分析、處理、綜合的能力。成果質量45%09插圖（或圖紙）質量、篇幅、設計（論文）規(guī)范化程度5符合本專業(yè)相關規(guī)范或規(guī)定要求；規(guī)范化符合本文件第五條要求。10設計說明書（論文）質量30綜述簡練完整，有見解；立論正確，論述充分，結論嚴謹合理；實驗正確，分析處理科學。11創(chuàng)新10對前人工作有改進或突破，或有獨特見解。成績指導教師評語指導教師簽名： 年月日1 引言隨著我國交通運輸業(yè)的快速發(fā)展，汽車工業(yè)正面臨著難得的發(fā)展機遇，特別是

6、自80年代以來，國外先進車型及生產技術的引進，使我國的汽車制造水平得到了很大提高。變速箱齒輪作為汽車的重要零部件，從材料選擇到生產工藝都發(fā)生了巨大變化。其中重型汽車齒輪由于模數差距大、承受負荷重、對材料和熱處理工藝要求高，因而在國產化時需要從影響齒輪質量的幾個因素認真地加以分析和探討。2 重型卡車變速箱齒輪的綜合性能分析2.1 變速箱齒輪服役條件分析齒輪在汽車變速箱中起傳遞運動和動力的作用。齒輪工作時，通過齒面的接觸來傳遞動力。兩齒輪在相對運動過程中，既有滾動，又有滑動。因此，齒輪表面受到很大的接觸疲勞應力和摩擦力的作用。在齒根部位受到很大的彎曲應力作用；高速齒輪在運轉過程中的過載產生振動，承

7、受一定的沖擊力或過載；在一些特殊環(huán)境下，受介質環(huán)境的影響而承受其它特殊的力的作用。因此，齒輪的表面有高的硬度和耐磨性，高接觸疲勞強度，有較高的齒根抗彎強度，高的心部抗沖擊能力。2.2 齒輪力學性能分析因齒輪形狀復雜，且使用工況很復雜，所以隨著齒輪加工制造技術的發(fā)展，硬齒面齒輪在國內及國際汽車行業(yè)被普遍使用。這是由于汽車變速箱齒輪不僅要求強度高、韌性好、耐磨性高，而且要能保證在齒輪截面上獲得足夠的淬硬層，以保證齒輪的綜合力學性能。同時要求齒輪材料淬透性帶寬較窄，在較緩慢的冷卻速度下就可以獲得所需組織，保證齒輪熱處理后變形小。3 重型卡車變速箱齒輪的加工工藝流程分析3.1 預備熱處理通常20CrM

8、Ti選用正火或調質處理作為預備熱處理，其目的是降低鋼的硬度，提高塑性，以利于切削加工；細化晶粒，均勻鋼的組織及成分，改善鋼的性能，為以后的熱處理作準備；消除鍛造應力，防止變形和開裂，保證齒形合格。對于重要的齒輪用調質來改善鋼的性能。在切削加工時，為了不致發(fā)生“粘刀”現(xiàn)象和使刀具嚴重磨損，通過改善金相組織控制鋼的硬度。實踐證明，為了防止鍛造毛坯在預備熱處理中產生粒狀貝氏體影響鋼的力學性能，工藝可采用淬火后680高溫回火來替代原來的正火。高溫回火后得到回火索氏體組織，應力集中傾向小，硬度降低至300HB，切削性能較好。調質鋼與正火鋼相比不僅強度較高，而且塑性、韌性遠高于后者，同時鍛造應力得到充分的

9、消除，滿足了機械加工要求，在生產中已取得了良好的經濟效益。正火是將鋼加熱到Ac3以上3050，保溫足夠的時間后出爐在空氣中冷卻到室溫。對于一般的齒輪采用正火，正火可以減少碳和其他合金元素的成分偏析；使奧氏體晶粒細化和碳化物的彌散分布，以便在隨后的熱處理中增加碳化物的溶解量。由于正火的冷卻速度較快，獲得細小的片層狀滲碳體珠光體，強度、硬度都較高，力學性能較好。然而正火工藝是空冷，對于尺寸較大零件，內外溫差大冷卻速度不穩(wěn)定，在連續(xù)冷卻時，過冷奧氏體在A1550溫度范圍內分解為珠光體，在550Ms溫度范圍內，因轉變溫度較低轉變?yōu)樨愂象w組織，其特征是過飽和碳的鐵素體中分布粒狀或長條狀的碳化物。鍛造毛坯

10、正火產生的粒狀貝氏體引起硬度增高，導致了齒型加工困難，使刀具早期磨損。對于車輛齒輪或大批量的小型齒輪越來越多采用等溫正火工藝。對于模數、直徑較大的質量要求高的工業(yè)齒輪通常采用調質作為預備熱處理。3.2 化學熱處理3.2.1 滲碳工藝滲碳工藝可使齒輪具有很好的綜合力學性能，因此在汽車齒輪的生產中應用最廣泛。目前世界上汽車齒輪生產所采用的滲碳工藝主要是氣體滲碳，氣體滲碳是低碳鋼生產所采用的最廣泛的表面硬化工藝，國外已實現(xiàn)通過計算機可控滲碳深度和表面硬度，從而得到最佳的滲碳層深度和最小的變形。3.2.2 碳氮共滲工藝碳氮共滲工藝具有在給定時間內有效提高滲層深度、獲得較高硬度、保證奧氏體晶粒細小、減小

11、零件變形、提高齒輪強度和耐磨性能等優(yōu)點而被頻繁使用。隨著對齒輪質量要求的提高，碳氮共滲工藝由于滲層組織性能不易控制穩(wěn)定，獲得較深滲層所需的時間長，該工藝使用日漸減少，只有少數小模數低負荷的汽車齒輪才允許采用。3.2.3 滲氮工藝滲氮工藝是傳統(tǒng)熱處理工藝之一，然而其能否成功地在汽車齒輪上應用一直存在疑慮和爭論，主要是滲氮齒輪的承載能力問題，因而長期以來滲氮齒輪的應用受到限制。如美國石油協(xié)會規(guī)定經滲氮的齒輪，只能承受滲碳齒輪接觸疲勞極限的75，而對齒輪的彎曲疲勞極限也要相應降低30。然而滲氮工藝由于溫度低、畸變小以及加工工序少而使成本降低的優(yōu)點，近年來在齒輪上的應用比較廣泛。4 重型卡車變速箱齒輪

12、用鋼的選擇4.1 變速箱齒輪用鋼的選擇4.1.1 國外汽車齒輪材料的發(fā)展本世紀初，德國汽車工業(yè)采用高Ni合金鋼生產高負荷齒輪。1928年，含4.5%Ni的Cr-Ni系鋼ECN45被采納為標準鋼材，著名跑車銀箭用齒輪就是用ECN45鋼制造的。二戰(zhàn)期間，為了節(jié)約Ni，導致了Cr-Mn系齒輪鋼的發(fā)展，經過幾十年的不斷改進和完善，如今Cr-Mn系齒輪鋼已成為中、小模數齒輪用鋼的主要品種。著名的ZF公司在Cr-Mn系齒輪鋼中添加微量B，形成了獨具特色的ZF系列齒輪鋼，目前也被汽車生產廠家廣泛采用。對于大模數重負荷齒輪而言，含2%Ni的Cr-Ni系鋼18CrNi8取代了ECN45鋼，迄今18CrNi8作為

13、淬透性最好的齒輪鋼仍被奔馳公司、斯太爾公司等多家汽車廠所采用。隨著世界性節(jié)能浪潮的推動及新工藝的不斷采用，材料潛力逐漸被發(fā)掘出來，含1.6%Ni的Cr-Ni-Mo系鋼17CrNiMo6(ZFA鋼)由于良好的工藝性能正逐漸取代18CrNi8用于大模數重負荷汽車齒輪。在美國，早期用含5%Ni的SAE25系列鋼生產汽車齒輪，二戰(zhàn)前普遍采用含2%Ni的SAE46系列和含3.5%Ni的SAE48系列?；谕瑯拥脑?，戰(zhàn)后美國發(fā)展了SAE40系列Mn鋼及含0.55%Ni的Cr-Ni-Mo系SAE86系列齒輪鋼。目前其中、小模數汽車齒輪使用SAE86和SAE40系列鋼，而大模數重負荷汽車齒輪仍使用Ni-Mo

14、系SAE46和SAE48系列鋼。各個國家由于資源情況不同，冶金工業(yè)和汽車工業(yè)發(fā)展歷史不同，因而齒輪材料的選擇和加工技術也各具特點。工業(yè)發(fā)達國家汽車齒輪材料的共同特點是多品種、系列化，對應不同模數齒輪有不同的材料。從材料成分來看，中、小模數汽車齒輪的發(fā)展趨勢是從含Ni鋼到不含Ni鋼，大模數汽車齒輪則是由較少含量的Cr、Ni、Mo合金鋼取代高Cr、Ni合金鋼。4.1.2 國內重型汽車齒輪鋼的選擇國內汽車齒輪鋼基本上沿用前蘇聯(lián)牌號，在過去很長的時期內，一直是17CrNiMo6一統(tǒng)天下的局面，不僅品種單一，而且鋼材成分波動大，淬透性帶寬，夾雜物多，造成齒輪熱處理變形大、壽命低。隨著國外先進車型的引進，

15、各種齒輪鋼的國產化使我國的齒輪鋼水平上了一個新臺階。目前，德國的Cr-Mn系鋼、日本的Cr-Mo系鋼和美國的SAE86系列鋼已實現(xiàn)了國產化，基本上滿足了國內中、小模數汽車齒輪鋼的需求。斯達斯太爾系列汽車齒輪用鋼采用德國標準，按齒輪模數分大、中、小三種，分別使用18CrNi8、20MnCr5、16MnCr5三種齒輪鋼。其中，中、小模數齒輪用鋼20MnCr5和16MnCr5的國產化問題已經解決，鋼廠供應的材料基本達到了德國標準。但對18CrNi8而言，由于Cr、Ni含量多，淬透性極高，因而熱處理工藝很難控制，同時價格也較高，直接對其國產化并不是最佳方案。國內工程機械用的大模數重負荷齒輪一般沿用前蘇

16、聯(lián)的18Cr2Ni4WA，盡管使用效果良好，但價格昂貴，不適于用作汽車齒輪材料。從國內齒輪鋼牌號來看，20CrNi3與18CrNi8有相近之處，但淬透性遠不如18CrNi8，價格也較高，因此使用20CrNi3做大模數汽車齒輪只能是權宜之計。根據國內重型汽車的使用現(xiàn)狀分析，超載使用和路況較差這兩個問題較為嚴重，而且短期內無法克服，這就使齒輪經常承受較大的過載沖擊載荷。過載沖擊載荷介于疲勞強度和斷裂應力之間，它對齒輪使用壽命有很大影響，往往造成齒輪早期失效。我們對斯達斯太爾車早期失效齒輪的分析結果也證實了這一觀點。因此，在選擇齒輪材料時必須考慮材料的抗過載能力。滲碳鋼的抗過載能力主要決定于心部強度

17、和其有關的韌性指標。大量試驗表明，臨界過載負荷和沖擊斷裂應力與滲碳鋼的斷裂韌性有關，因此能提高材料韌性的合金元素如Ni、Mo均可以提高材料的抗過載能力。盡管17CrNiMo6鋼的常規(guī)性能較好，但當滲碳層達1mm時的無缺口沖擊試樣的沖擊韌性比Cr-Ni鋼低近10倍。從這一點來說，大模數重負荷汽車齒輪應當選擇Cr-Ni或Cr-Ni-Mo系鋼。國外試驗證明，滲碳鋼表層淬火時出現(xiàn)過冷奧氏體分解產物是降低齒輪疲勞抗力的根本原因，而內氧化恰恰促進了這一過程的出現(xiàn)。為了減輕內氧化的影響，應適當降低鋼中的Cr、Mn含量，增加Mo含量，以改善材料表層淬透性，同時使硬度梯度分布合理。根據上述分析，我們認為Cr-N

18、i-Mo系鋼更適合用于大模數重負荷汽車齒輪。參照國外牌號分析，我們認為德國的17CrNiMo6鋼可以作為首選鋼種。從性能上講，它完全能夠滿足使用要求，而且工藝性優(yōu)于18CrNi8鋼;與國內的20CrNi3相比，17CrNiMo6不僅淬透性好，而且含Ni量低，價格也相應降低，這符合汽車齒輪鋼的發(fā)展方向。國外的使用情況表明，17CrNiMo6不僅能用作汽車齒輪鋼，也可以替代國內的18Cr2Ni4WA鋼用于生產工程機械用大模數重負荷齒輪，因而是大有發(fā)展前途的鋼種。4.2 熱加工工藝設計4.2.1 正火選擇的變速箱齒輪，它的直徑大約是200mm，內圈直徑約為100mm，厚度約是50mm，齒輪正面的圓形

19、面積S約為628mm2，體積V約為31400mm3材料是低碳合金鋼17CrNiMo6。它的正火溫度在950左右?？紤]到中溫爐在中溫測量時比較準確，因而選用中溫箱式爐。結構圖如圖1所示。標準系列中溫箱式電阻爐技術數據如表1所示。圖1 中溫箱式爐結構圖1-爐殼； 2-爐襯； 3-熱電偶； 4-爐膛； 5-爐門；6-爐門升降結構； 7-電熱元件； 8-爐底板；表1 標準系列中溫箱式電阻爐技術數據型 號功率/kw電壓/v相數最高工作溫度/爐膛尺寸（長寬高）/mm爐溫850時的指標空爐損耗功率/kw空爐升溫時間/h最大裝載量/kgRX(RX3-9)RX3-15-915380195060030025052

20、.580RX3-30-930380395095045035072.5200齒輪在箱式爐中的熱處理為了讓齒輪在箱式爐中受熱均勻，可以用耐火材料制成料架放進箱式爐中，然后將齒輪放在架子上，進行加熱。4.2.2 滲碳升溫裝爐。將空爐升溫至600，啟動風扇，在800開始滴入滲劑，到滲碳溫度930即可裝爐工件裝爐后，肯定會導致爐溫下降，此時應控制爐子的升溫速度，使工件各部分之間不產生明顯的溫差。17CrNiMo6鋼是亞共析鋼，原始組織為鐵素體+珠光體，當溫度超過Ac1線時，珠光體轉變?yōu)閵W氏體，該轉變的驅動力為珠光體與奧氏體的自由焓差。當溫度超過Ac3線時，會發(fā)生鐵素體與奧氏體之間的相互轉變。當奧氏體晶核

21、在鐵素體的相界面上形成后，就出現(xiàn)了奧氏體A與原始組織之間的新界面：A/P、A/F。奧氏體晶核的長大時通過滲碳體的溶解、碳原子在奧氏體中的擴散，以及奧氏體兩側的界面向鐵素體和滲碳體推移來實現(xiàn)的。奧氏體的長大速率受碳的擴散控制。具有面心立方晶格的Ni、Mn、Cu等元素以及C會擴大奧氏體相區(qū)，Cr、Ti會縮小奧氏體相區(qū)。17CrNiMo6鋼是本質細晶粒鋼，奧氏體晶粒比較細，熱處理后強度較高，塑性、韌性也比較好。排氣階段。工件入爐后，將爐蓋壓緊密封。開始加熱，并啟動風扇。由于爐溫大幅度下降，同時還有大量的空氣進入爐內，因此本階段的作用是要使爐溫迅速恢復到規(guī)定是滲碳溫度，同時，要盡快排除進入爐內的空氣，

22、防止工件產生氧化。加大甲醇或煤油的滴量可增加排氣速度，使爐內較快形成還原性氣氛或滲碳性氣氛。若用煤油排氣，滴量只能適當增加，因為此時爐溫較低，煤油分解不完全，滴量過大，易產生大量的炭黑。滴量的大小應根據爐子的容積來確定。排氣階段的時間，通常是爐子達到滲碳溫度后再延續(xù)3050min，以便完全清除爐內的CO2、H2O、O2等氧化脫碳性氣體。當滴入滲碳劑時，應打開排氣孔進行排氣，將廢氣點燃。待爐溫達到900時，加大滲碳劑的滴量，加速排氣，至CO2體積分數小于0.5%是排氣結束滲碳階段。此階段的作用是滲入碳原子，并獲得一定深度的滲層。主要分為三個階段：滲碳介質的分解、工件對碳原子的吸收、碳原子的擴散。

23、第一階段分解階段是指滲碳劑通過反應，形成了滲入鋼表面的活性碳原子。這里是煤油在930時發(fā)生分解反應，分解后產生CO、CH4、CnH2n+2、CnH2n、H2、CO2、O2、N2等氣體，其中CO為弱滲碳氣體，CH4為強滲碳氣體，在930是，會在工件的表面進一步分解，形成滲入能力很高的活性碳原子。第二階段吸收階段是活性碳原子C被工件表面吸附、吸收的過程。在吸碳期間，需要煤油提供足夠的活性碳原子，有利于工件表面對碳原子的吸收，活性碳原子少了的話會使工件表面含碳量降低，活性碳原子太多，則多余的碳原子又會結合成分子溢出，形成炭黑，影響滲碳的正常進行。吸收期也要控制好爐壓，將煤油的滴量適當減少，保證滲碳所

24、需要的碳勢，形成表面碳濃度較高的碳層。第三階段擴散階段工件表面吸收了活性碳原子，碳濃度大大提高，沿著碳梯度的下降逐漸向內部滲入，完成工件表面的碳成分的變化。在擴散階段，若吸收的活性碳原子數量小于擴散的數量，會造成表面碳含量達不到要求，擴散速度會減慢。因此，擴散速度直接影響到整個滲碳過程的周期。此為滲碳的過程。在排氣結束后，進入滲碳階段，放入試棒，關好試棒孔。調整滲劑滴量，調整爐內壓力為200500Pa。排氣管的廢氣火焰應穩(wěn)定，呈淺黃色，長度在80120mm之間，無黑煙和火星。根據火焰燃燒的狀況可判斷爐內的工作情況，若火焰中出現(xiàn)火星，說明爐內炭黑過多；若火焰過長，尖端外緣呈白亮色，說明滲碳劑供給

25、量太多；火焰太短，外緣為透明的淺藍色，表面滲碳劑供給量不足或是爐子漏氣。使用RQ系列氣體滲碳爐進行滲碳時，推薦采用煤油與甲醇作滴注劑，并保持清潔，使用時，根據滲碳過稱各階段的碳勢需要，以兩者不同的比例分別滴入。一般情況下，排氣階段不滴煤油，強滲階段不滴甲醇，擴散階段煤油與甲醇以21（體積比）滴入。氣體滲碳時，滲劑的消耗量與爐型、裝爐量及滴注劑種類有關。一般情況以每100cm2的滲碳面積，滴入1.01.2cm3/h的滲劑為宜。在升溫和保溫時，不同的爐型，滴入量也不同。表2是RQ3-25-9型井式爐中滲碳煤油的滴量。表2 RQ3-25-9井式爐中滲碳 煤油的滴量滲碳層深度工件滲碳總面積/cm2滴入

26、量（滴/分鐘）說 明階 段120.81.2100008060強滲后，按第二階段供給10000200008565單個齒輪的齒表面滲碳面積為314cm2，每爐放6個工件，總面積小于10000cm2，所以第一階段滴入量為小于80滴每分鐘，第二階段滴入量為小于60滴每分鐘。冷卻階段。在滲碳階段結束前3060min，檢查爐前試棒的滲層深度，以確定降溫的開始時間。檢查方法有斷口目測法和爐前快速分析法。斷口目測法是將滲碳試棒從爐中取出，淬火后打斷，觀察斷口，滲碳層呈白色瓷狀，未滲碳部分為灰色纖維狀，交界處的碳的質量分數月為0.4%，用讀數放大鏡測量表面至交界處的厚度。或將試棒斷口在砂輪上磨平，用4%（質量分

27、數）的硝酸酒精溶液侵蝕磨面，幾秒鐘后會出現(xiàn)黑圈。黑圈的厚度即可近似的代表滲碳層的深度，也用個讀數放大鏡測量。當將至規(guī)定的溫度后，工件出爐。吊車一件一件的吊出托盤。然后是下一步的熱處理，可以預冷，保溫一段時間直接放入油中淬火，也可以在空氣中散開冷卻，再淬火，此時的冷卻過程中，工件的表面，即齒表容易氧化脫碳，形成貧碳層，會影響其實用性能，因此可以向冷卻坑中倒入一些煤油或者酒精，也可以用噴霧加速冷卻，來減少表面的脫碳。滲碳過程中，為防止產生炭黑和加速擴散，可以通入少量的氨氣。滲碳后的表層組織為細針狀或隱晶馬氏體+細顆粒狀彌散均勻分布的碳化物+少量殘余奧氏體。圖2 齒輪在井式爐中的滲碳工藝曲線4.2.

28、3 淬火為了使工件獲得表硬內韌的性能要求，工件滲碳后必須進行適當的熱處理，由于齒輪的材料是17CrNiMo6鋼，是本質細晶粒鋼，特別是鋼中含有的強碳化物形成元素Ti，強烈阻止奧氏體晶粒的長大，經過長時間滲碳后奧氏體晶粒并不明顯長大，故可以用預冷直接淬火法。正常加熱冷卻情況下，工件加熱到860后，保溫一段時間，使之奧氏體化后用油冷卻至室溫，得到馬氏體和殘余奧氏體，具有較高的硬度。4.2.4 回火齒輪淬火后具有較高的強度和硬度，其淬火組織主要是韌性很差的孿晶馬氏體，有較大的淬火內應力和一些微裂紋，所以回火應該及時點。在180回火能使孿晶馬氏體中過飽和的固溶碳原子沉淀析出彌散分布的碳化物，既可以提高

29、鋼的韌性，又保持了鋼的硬度、強度、耐磨性。在180回火時，大部分裂紋已經焊合，可大大減輕工件的脆裂傾向。低溫回火得到隱晶的回火馬氏體及在其上分布的均勻細小的碳化物顆粒，硬度可以達到55HRC以上。回火時間一般為13小時。表3 在空氣爐中保溫時間有效厚度/mm2020404060608080100保溫時間/min30454560609090120120150合金鋼的保溫時間按上述表格中所列出的時間增加20%30%，空氣爐低溫回火的保溫時間不得低于120min；裝爐量大時，保溫時間應適當延長。所以齒輪的保溫時間確定為2h。材料的組織及性能加熱溫度為180。加熱到100時馬氏體開始分解，共格析出-碳化物，回火保溫足夠長的時間后得到回火馬氏體，硬度和耐磨性高。低溫回火時馬氏體中過飽和碳原子以碳化物的形式逐步析出， 馬氏體晶格畸變程度減弱，內應力有所降低。此時的回火組織由馬氏體和碳化物組成， 稱為回火馬氏體。雖然馬氏體的分解使-Fe中碳的過飽和程度降低，鋼的硬度相應下降，但析出的碳化物又對基體起