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减速机中合金钢的热处理工艺有哪些

发布时间:2025-12-15
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减速机中合金钢部件(核心为齿轮、轴类,常用材质如 20CrMnTi、40Cr、42CrMo、38CrMoAlA 等)的热处理工艺需匹配部件的受力特点(耐磨、抗冲击、抗疲劳)和精度要求,主要包括以下几类:
1. 渗碳淬火 + 低温回火
适用对象:低碳合金钢(20CrMnTi、20CrNiMo)制造的重载齿轮(承受冲击载荷 + 表面耐磨需求)。
工艺目的:使齿轮表面高硬度耐磨,心部高韧性抗冲击。
工艺步骤:
渗碳:900-930℃加热,通入渗碳介质(煤油 + 甲醇),使工件表面含碳量升至 0.8-1.2%,渗层深度 0.8-1.5mm(依载荷调整);
淬火:油淬或分级淬火(减少变形),表面形成马氏体组织;
低温回火:150-200℃保温 2-4 小时,消除淬火内应力,稳定组织。
性能指标:表面硬度 HRC58-62,心部硬度 HRC30-45,冲击韧性≥60J/cm²。
2. 调质处理(淬火 + 高温回火)
适用对象:中碳合金钢(40Cr、42CrMo)制造的轴类、齿轮坯、箱体连接螺栓(需综合力学性能)。
工艺目的:获得强度、韧性、塑性的最优匹配,承受交变弯曲 / 扭转载荷。
工艺步骤:
淬火:840-860℃加热后油淬,得到马氏体;
高温回火:550-650℃保温 2-3 小时,转变为回火索氏体。
性能指标:硬度 HRC25-35,抗拉强度≥800MPa,屈服强度≥600MPa,适合承受重载且需抗冲击的结构件。
3. 氮化处理(气体氮化 / 离子氮化)
适用对象:氮化专用钢(38CrMoAlA)制造的高精度齿轮、主轴(要求极低变形 + 超高耐磨性)。
工艺目的:表面形成致密氮化层(FeN/Fe2N),提升耐磨性、耐腐蚀性和疲劳强度。
工艺细节:
气体氮化:500-560℃通入氨气(NH3),保温 20-50 小时,氮化层深度 0.15-0.5mm;
离子氮化:真空环境下电离氨气,工件接负极,加热更均匀,变形量<0.01mm,节能 30% 以上。
性能指标:表面硬度 HV850-1100(远高于渗碳淬火),疲劳强度提升 50-80%,适合高精度减速机主轴 / 精密齿轮。
4. 感应淬火 + 低温回火
适用对象:中碳合金钢(40Cr)制造的轴颈、齿轮齿面(局部硬化需求)。
工艺原理:利用电磁感应快速加热工件表面(2-5 秒升温至 Ac3 以上),喷水淬火后 180-200℃低温回火。
优势:加热速度快(减少氧化脱碳),变形量小(仅表面硬化),效率高(适合批量生产),心部保持韧性(硬度 HRC25-30),表面硬度 HRC55-60。
5. 碳氮共渗(氰化)
适用对象:低碳合金钢(20Cr)制造的形状复杂、变形敏感的小型齿轮。
工艺特点:820-860℃同时渗入碳和氮,处理时间比渗碳短(4-6 小时),渗层深度 0.3-0.8mm,表面硬度 HRC58-62,变形量仅为渗碳淬火的 1/3。
工艺选择依据
重载冲击齿轮:渗碳淬火 + 低温回火;
高精度低变形部件:离子氮化;
轴类 / 结构件:调质处理;
局部硬化部位:感应淬火;
小型复杂齿轮:碳氮共渗。
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