1、辽 宁 工 业 大 学工艺 课程设计（论文）题目：9SiCr 圆板牙(M12)钢退火- 淬火-回火热处理工艺设计院（系）： 材料科学与工程学院专业班级： 材料物理 071学号： 101802055学生姓名： 周耀兵指导教师：教师职称： 教 授起止时间： 2010-7-52010-7-16课程设计（论文）任务及评语院（系）：材料科学与工程学院 教研室：材料物理教研室学 号 学生姓名 专业班级 材料物理 071课程设计（论 文）题 目20CrNiMo 主动锥齿轮渗碳淬火-回火热处理工艺课程设计（论文）要求与任务一、课设要求熟悉设计题目，查阅相关文献资料，概述相关零件的热处理工艺，进行零件的服役条件
2、与失效形式分析，提出硬度、耐磨性、强度等要求。完成工艺设计。阐述 20CrNiMo 渗碳淬火、回火热处理工艺理论基础，选择设备、仪表和工夹具，阐述主动锥齿轮热处理质量检验项目、内容及要求；阐明主动锥齿轮热处理常见缺陷的预防及补救方法；给出所用参考文献。二、课设任务1.主动锥齿轮材料的选择（要求在满足工件使用性能的前提下，兼顾经济性和工艺性，合理选择材料） ；2.给出 20CrNiMo 的 C 曲线；3.给出 20CrNiMo 主动锥齿轮冷热加工工艺流程图；4.制定 20CrNiMo 主动锥齿轮渗碳淬火-回火热处理工艺。三、设计说明书要求设计说明书包括三部分：1）概述；2）工艺设计；3）参考文献
3、。设计说明书结构见工艺设计模板 。工作计划集中学习 0.5 天，资料查阅与学习，讨论 1.5 天，设计 7 天：1）概述 0.5天，2）服役条件与性能要求 0.5 天，3）失效形式、材料的选择 0.5 天，4）结构形状与热处理工艺性 0.5 天，5）冷热加工工序安排 0.5 天，6）工艺流程图0.5 天，7）热处理工艺设计 2 天，8）工艺的理论基础、原则 0.5 天，9）设计工夹具 0.5 天，10）可能出现的问题分析及防止措施 0.5 天，11）热处理质量分析 0.5 天，设计验收 1 天。指导教师评语及成绩成绩： 指导教师签字： 年 月 日辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明
4、书（论 文）I前 言（小二号黑体，段前段后 1 行，1.25 倍行距，居中排列）合金工具钢的淬硬性、淬透性、耐磨性和韧性均比碳素工具钢高，按用途大致可分为刃具、模具和检验尺寸使用的量具用钢三类。合金工具钢广泛用作刃具、冷、热变形模具和量具，也可用于制作柴油机燃料泵的活塞、阀门、阀座以及燃料阀喷嘴等。（正文小四号宋体，段前段后 0.25 行，1.25 倍行距）此设计是通过在课堂学习热处理理论知识后的探索和尝试，其内容讨论如何设计圆板牙钢的热处理工艺，重点是制定合理的热处理规程，并按此完成 9SiCr 圆板牙钢的热处理工艺设计。辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）II目 录
5、（小二号黑体，段前段后 1 行，1.25 倍行距，居中排列）1 低合金刃具钢热处理工艺概述 .12 圆板牙钢的热处理工艺设计 .22.1 圆板牙钢的服役条件、失效形式 .22.2 圆板牙技术要求及示意图 .22.3 圆板牙钢的材料选择 .42.4 圆板牙 9SiCr 钢的 C 曲线 .52.5 圆板牙 9SiCr 钢加工工艺流程图 .62.6 9SiCr 圆板牙(M12)钢退火-淬火-回火热处理工艺 .62.7 9SiCr 圆板牙钢退火、淬火、回火热处理工艺理论 .112.8 选择设备、仪表和工夹具 .122.9 圆板牙热处理质量检验项目、内容及要求 .142.10 圆板牙热处理常见缺陷的预防
6、及补救方法 .153 参考文献 .18辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）11 低合金刃具钢热处理工艺概述（小二号黑体，段前段后 1 行，1.25 倍行距8，居中排列）低合金刃具钢的含碳量一般在 0.8%1.5%，其化学成分特点是高碳低合金化。低合金刃具钢一般为过共析钢，锻轧和锻造成毛坯后，先以球化退火作为预先热处理，以达到消除锻造应力、降低硬度、便于切削加工的目的，并提供良好的碳化物球化组织。再进行淬火加低温回火作为最终热处理，目的是便钢具有在回火马氏体基体上均匀分布细粒状的碳化物组织，以提高刃具的强度、硬度及耐磨性，从而提高刃具的使用寿命。 （正文小四号宋体，段前段
7、后 0.25 行，1.25 倍行距）辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）22 圆板牙钢的热处理工艺设计（小二号黑体，段前段后 1 行，1.25 倍行距，居中排列）2.1 圆板牙钢的服役条件、失效形式2.1.1 服役条件圆板牙是用来加工外螺纹专用工具。作为刃具必须具有较高的淬透性，保证圆板牙内2.1.2 失效形式1）磨损 磨损大都是由于2）崩刃 包括微崩刃、大块崩刃、掉牙、掉齿等现象。很多崩刃现象的产生是由于切削时切削刃3）断裂与破碎 切削工具由于承受较大的冲击或者因为工具本身的脆性较大有时会产生整体4）被加工工件达不到技术要求 在切削过程中，由于工具产生严重的磨损或工具
8、的切削刃上有明显的崩刃现象，这时工具 2.2 圆板牙技术要求2.2.1 圆板牙的技术要求圆板牙属于手工切削或低速切削的工，要求齿部有较高的耐磨性，同时齿部不能太脆，因此要有较高的韧性且变形要小，因此不能脱碳。硬度：6063HRC 。金相组织：马氏体针 3 级，残留碳化物网 3 级。尺寸：螺纹中径应控制在 12mm、厚度为 14mm、外圆直径 34mm 的范围内。装炉量：5 件。2.2.2 圆板牙的平面图图 1 圆板牙平面图2.2.3 圆板牙的剖面图辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）3图 2 圆板牙剖面图2.3 圆板牙钢的材料选择圆板牙属于薄刃工具，其刃部所受的冲击力不
9、大，制造的材料组织中含有均匀分布的9SiCr 钢为常见的合金工具钢，为过共析低合金工具钢，其主要化学成分和临界温度如下表 1 和表 2 所示。表 1 9SiCr 钢的化学成分（GB/T 12992000）W/%C Si Mn Cr S P0.850.95 1.201.60 0.300.60 0.951.25 0.030 0.0302.4 圆板牙 9SiCr 钢的 C 曲线对于“C”曲线的变化来讲，奥氏体晶粒粗大，成分均匀性提高，奥氏体稳定性增加，“C” 辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）4图 2 9SiCr 钢奥氏体等温转变曲线（奥氏体化温度 875）2.5 圆板牙
10、9SiCr 钢加工工艺流程图毛坯 锻造 球化退火机械加工淬火检查检查回火 清洗外观处理发黑处理辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）5图 3 工艺流程图2.6 9SiCr 圆板牙(M12)钢退火- 淬火-回火热处理工艺制造 9SiCr 圆板牙（M12）采用的热处理工艺包括预备热处理德球化退火和最终热处2.6.1 锻造工艺曲线 制造圆板牙的毛坯要经过锻造后获得基本的形状。锻造是利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸的锻件的加工方图 5 锻造工艺曲线查阅热处理工艺规范数据手册可以找出 9SiCr 钢的锻造工艺的加热温度、始锻温
11、度冷却方式，本设计具体的锻造工艺参数如表 3 所示。表 3 9SiCr 钢的热加锻造工艺规范项目 加热温度/ 开始温度/ 终止温度/ 冷 却钢锭 11501200 11001150 880800 缓冷（砂冷或坑冷）钢坯 11001150 10501100 850800 缓冷（砂冷或坑冷）2.6.2 球化退火工艺曲线圆板牙属于低合金刃具钢。低合金刃具钢的预先热处理是球化退火，目的是降低硬度，改善锻造组织和切削加性能，为最终热处理作组织准备。9SiCr 圆板牙球化退火前的组织要求是细片状珠光体，经等温球化退火后为球状珠光体，其经淬-回火后的力学性能图 4 9SiCr 圆板牙(M12)热处理全过程工艺曲线辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）6与原始组织为片状珠光体相比，在强度、硬度相同情况下，其塑韧性都要高，且对淬火温度的敏感性也相对较小。Acm 870Ac1 770Ar1 730 30h 炉冷500出炉空冷8007102h 4h温度 T时间 th100h图 6 9SiCr 等温球化退火工艺曲线2.6.3 淬火工艺曲线本设计采用等温淬火。因为等温淬火除了有消除内应力、提高力学性能和耐磨性等作用外，还可使组织应力和热应力减至最小，并大大减少工件的变形，适合要求变形小、形状复杂的刃具，所以对圆板牙这类要求变形较高的工件，宜采用等温淬火工艺。
