20CrMnTi钢制造汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计

攀枝花学院

学生课程设计（论文）

题 目 20CrMnTi钢制造汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计 学生姓名： 学 号： 所在院(系)： 材料工程学院 专 业： 材料成型及控制工程 班 级： 指 导 教 师： 职称： 讲 师

2013年12月18日 攀枝花学院教务处制

攀枝花学院本科学生课程设计任务书

题 目 1、课程设计的目的 使学生了解、设计20CrMnTi钢制汽车曲轴正时齿轮热处理生产工艺，主要目的：（1）培养学生综合运用所学的热处理课程的知识去解决工程问题的能力，并使其所学知识得到巩固和发展。（2）学习热处理工艺设计的一般方法、热处理设备选用和装夹具设计等。（3）进行热处理设计的基本技能训练，如计算、工艺图绘制和学习使用设计资料、手册、标准和规范。 2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等） 内容：进行零件的加工路线中有关热处理工序和热处理辅助工序的设计。根据零件的技术要求，选定能实现技术要求的热处理方法，制定工艺参数，画出热处理工艺曲线图，选择热处理设备，设计或选定装夹具，作出热处理工艺卡。最后，写出设计说明书，说明书中要求对各热处理工序的工艺参数的选择依据和各热处理后的显微组织作出说明。 要求：（1）分析生产加工及热处理过程中可能出现的缺陷，针对这些缺陷提出预防措施或补救措施。 （2）提交设计说明书（或设计报告），3～5千字，提交设计说明书。 3、主要参考文献 [1] 崔明择主编.工程材料及其热处理[M]. 北京：机械工业出版社，2009.7. [2]崔忠析主编.金属学与热处理（第二版）[M]. 北京：机械工业出版社，2007.5 [3]王建安. 金属学与热处理[M]. 北京：机械工业出版社，1980 [4] 中国机械工程学会.热处理工程手册[M]. 北京：机械工业出版社，2006.7 20CrMnTi钢制造汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计 [5] 范逸明.简明金属热处理工手册[M].北京：国防工业出版社，2006.3 4、课程设计工作进度计划 第16周：对给定题目进行认真分析，查阅相关文献资料，做好原始记录。 第17周：撰写课程设计说明书，并进行修改、完善，提交设计说明书。 指导教师（签字） 教研室意见： 年 月 日 学生（签字）： 接受任务时间： 年 月 日 注：任务书由指导教师填写。 日期 年 月 日

课程设计（论文）指导教师成绩评定表

题目名称 评分项目 工作 表现 20% 01 02 03 04 05 06 07 08 学习态度 科学实践、调研 课题工作量 综合运用知识的能力 应用文献的能力 设计（实验）能力，方案的设计能力 计算及计算机应用能力 对计算或实验结果的分析能力（综合分析能力、技术经济分析能力） 插图（或图纸）质量、篇幅、设计（论文）规范化程度 设计说明书（论文）质量 创新 分值 6 7 7 10 5 5 5 10 得分 评价内涵 遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。 通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与课程设计有关的材料。 按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。 能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。 能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。 能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清晰、完整。 具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。 具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。 能力 水平 35% 成果 质量 45% 09 10 11 5 30 10 符合本专业相关规范或规定要求；规范化符合本文件第五条要求。 综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学。 对前人工作有改进或突破，或有独特见解。 成绩 指导教师评语 指导教师签名： 年 月 日

攀枝花学院本科课程设计（论文） 摘要

摘 要

本课设计了20CrMnTi钢制造汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计。主要的工艺过程包括锻造、预备热处理（完全退火）、渗碳、淬火+低温回火等过程。通过各种不同的工艺过程进行恰当的处理可以获得各种性能良好的材料并且满足各项性能的要求。20CrMnTi钢其塑性、低温冲击韧性高，但强度、硬度较低，锻造、焊接和冷冲压性能良好，冷变形塑性高，但切削加工变形小。用于制造受力不大、韧性要求高的零件和渗碳件，紧固件和冲模锻件以及不经热处理的低负荷零件。

汽车曲轴齿轮是汽车中重要的传动部件。其将汽车发动机和汽车主轴联结起来，将动力和扭矩由电机传递到主轴，从而使主轴转动汽车轮。其主要作用是通过变速装置调节主轴转速和扭矩，从而使发动机运行在最佳的状态[1]。

关键词：汽车曲轴正时齿轮、20CrMnTi钢、预备热处理、完全退火、低温回火+淬火。

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攀枝花学院本科课程设计（论文） 目录

目 录

摘 要 ............................................................................................................................. Ⅰ 1、设计任务 ....................................................................................................................... 1

1.1设计任务 ............................................................................................................... 1 1.2设计的技术要求 ................................................................................................... 1 2、热处理零件图 ............................................................................................................... 2 3、设计方案 ....................................................................................................................... 2

3.1 汽车曲轴正时齿轮设计的分析 .......................................................................... 2

3.1.1工作条件 .................................................................................................... 2 3.1.2失效形式 .................................................................................................... 2 3.1.3性能要求 .................................................................................................... 2 3.2钢种材料 ............................................................................................................... 3 4、设计说明 ....................................................................................................................... 4

4.1加工工艺流程 ....................................................................................................... 4 4.2具体热处理工艺 ................................................................................................... 4

4.2.1预备热处理工艺 ........................................................................................ 5 4.2.2渗碳工艺 .................................................................................................... 5 4.2.3淬火+低温回火热处理工艺 ...................................................................... 6 4.2.4渗氮工艺 .................................................................................................... 6

5、分析与讨论 ................................................................................................................... 8 6、结束语 ........................................................................................................................... 9 7、热处理工艺卡片 ......................................................................................................... 10 8、汽车曲轴正时齿轮的热处理缺陷及预防或补救措施 ............................................. 10 参 考 文 献 ..................................................................................................................... 19

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攀枝花学院本科课程设计（论文） 1 设计任务

1 设计任务

1.1设计任务

20CrMnTi制造汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计

1.2设计的技术要求

20CrMnTi钢是一种低碳钢材料，它的延展性、可塑性都是比较好的，

由于它的含碳量低(在0.17-0.23%之间)所以，硬度比较低。因此，为满足其在制造汽车曲轴正时齿轮上的寿命要求，应提高其硬度。由于汽车曲轴齿轮是属于闭式齿轮，那么它的主要失效形式为齿面点蚀和轮齿的弯曲疲劳折断。当采用软齿面（齿面硬度≤350HBS）时，其齿面接触疲劳强度相对较低。因此，一般应首先按齿面接触疲劳强度条件，计算齿轮的分度圆直径及其主要几何参数（如中心距、齿宽等），然后再对其轮齿的抗弯曲疲劳强度进行校核。当采用硬齿面（齿面硬度＞350HBS）时，则一般应首先按齿轮的抗弯曲疲劳强度条件，确定齿轮的模数及其主要几何参数，然后再校核其齿面接触疲劳强度[2]。

在对20CrMnTi钢进行热处理时，即去应力退火，淬火和高温回火时应

严格按照卡片所列出的时间进行保温以及其它操作的要求。

2 热处理零件图

汽车曲轴正时齿轮零件图：

3

攀枝花学院本科课程设计（论文） 2 设计方案

3 设计方案

3.1汽车曲轴正时齿轮设计的分析

3.1.1工作条件

由于是汽车曲轴正时齿轮，因此其工作强度很高并且环境恶劣，首先为密闭状态；其次为齿轮啮合，并且周围环境中充满这润滑液体。而且20CrMnTi钢的硬度不怎么高，虽然通过热处理改善其性能，但终究是有限的，因此在使用中需注意不要超过最大荷载，以免损伤齿轮。

3.1.2失效形式

主要失效形式为齿面点蚀和轮齿折断。

齿面点蚀。齿轮传动过程中，齿轮接触面上各点的接触应力呈脉动循环变化，经过一段时间后，会由于接触面上金属的疲劳而形成细小的疲劳裂纹，裂纹的扩展造成金属剥落，形成点蚀。

轮齿折断。最常见的是弯曲疲劳折断、过载折断。轮齿受力后,在齿根部产生的弯曲应力最大,且在齿根过渡圆角处有应力集中。如果轮齿的交变应力超过了材料的疲劳极限,在齿根圆角处将产生疲劳裂纹,随着裂纹不断扩展。

3.1.3性能要求

1汽车曲轴正时齿轮疲劳耐久性试验。此项目考核齿轮的疲劳耐久性, 是○

曲轴齿轮试验的必做项目。试验时间长、试验效果明显是其主要特点。疲劳耐久性试验的加载方式是试验的关键, 一般采用机械封闭式齿轮加载试验台或电封闭式齿轮加载试验台。

2汽车曲轴正时齿轮同步器性能试验。该项目适用于通过在一定油温、一○

定输出转速下测量齿轮转速、输出扭矩, 分析整理得到汽车曲轴齿轮的各个力学性能，试验后汽车曲轴正时齿轮无损伤。

3汽车曲轴正时齿轮静扭强度试验。将曲轴齿轮安装在试验台上, 固定其○

输出端, 利用减速机带动输入端慢慢运转, 同时记录曲轴齿轮输入端扭矩、输出端扭矩、输入轴扭转角度, 直到达到某设定扭矩或直到齿轮损坏而停止加载。分析记录数据的变化规律, 判断曲轴齿轮的静态扭转强度性能。此项目试验时间短, 直接反映曲轴齿轮的静态强度性能。

汽车曲轴正时齿轮润滑性能和温升试验。测量汽车曲轴正时齿轮在不同的爬坡角度、不同的

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攀枝花学院本科课程设计（论文） 2 设计方案

转速下空载温度升高规律。由于是空载下运行, 汽车发动机输入功率小、消耗功率少, 运转时间不长, 故不损坏曲轴齿轮。虽然试验成本低, 但汽车曲轴正时齿轮设计上的缺陷、制造过程中的多种故障都能从温升中反映出来, 故在试验及日常质量评价试验中得到普遍应用。

20CrMnTi钢其塑性、韧性高，但强度、硬度较低，锻造、焊接和冷冲压性能良好，冷变形塑性高，但切削加变形小。用于制造受力大、韧性要求高的零件和渗碳件，紧固件和冲模锻件以及不经热处理的低负荷零件。

20CrMnTi钢力学性能：抗拉强度 σb (MPa)：≥1085，屈服强度 σs (MPa)：≥850，伸长率 δ5/（%）：≥10，断面收缩率 ψ/（%）：≥45。

3.2钢种材料

20CrMnTi是渗碳钢，渗碳钢通常为含碳量为0.17%-0.24%的低碳钢。汽车上多用其制造传动齿轮，是中淬透性渗碳钢中Cr Mn Ti 钢，其淬透性较高，在保证淬透情况下，具有较高的强度和韧性，特别是具有较高的低温冲击韧性。20CrMnTi表面渗碳硬化处理用钢。良好的加工性，加工变微小，抗疲劳性能相当好。是性能良好的渗碳钢，淬透性较高，经渗碳淬火后具有硬而耐磨的表面与坚韧的心部，具有较高的低温冲击韧性，焊接性中等，正火后可切削性良好。用于制造截面<30mm的承受高速、中等或重载荷、冲击及摩擦的重要零件，如齿轮、齿圈、齿轮轴十字头等。是18CrMnTi的代用钢，广泛用

作渗碳零件，在汽车.拖拉机工业用于截面在30mm以下，承受高速.中或重负荷 以及受冲击.摩擦的重要渗碳零件。

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攀枝花学院本科课程设计（论文） 3 设计说明

4 设计说明

4.1加工工艺流程

20CrMnTi钢制造汽车曲轴齿轮热处理工艺设计的热加工工艺流程经过许多次改进形成如下的工艺流程: 下料→锻造→预备热处理(完全退火)→机械加工→渗碳→淬火+低温回火→平磨→组装。

20CrMnTi钢属于低碳钢，其成分[1]如下表3.1.

表3.1 20CrMnTi钢的化学成分（质量分数，%）

C

0.17～0.23

Mn

0.80～1.10

P

≤0.035

S

≤0.035

Cr

≤1.3

Ni

≤0.030

Cu

≤0.25

Si

0.17～0.37

成分分析：Mn是良好的脱氧剂和脱硫剂。它能消除或减弱由于硫所引起的钢的热脆性，从而改善钢的热加工性能。Mn和Fe形成固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度，经固溶处理后有良好的韧性，当受到冲击而变形时，表面层将因变形而强化，具有高的耐磨性；同时又是碳化物形成元素，进入渗碳体中取代一部分铁原子。

Si能溶于铁素体和奥氏体中提高钢的硬度和强度。硅能提高钢的弹性极限、屈服强度和屈服比(σs/σb),以及疲劳强度和疲劳比(σ-1/σb)等。 硅能促使铁素体晶粒粗化，降低矫顽力。

4.2具体热处理

20CrMnTi钢的热处理包括初期的锻造和预先热处理，以减少坯料的硬度为方便后面的机加工，也为后续渗碳、淬火、回火提供优良的原始组织。

20CrMnTi钢的热处理工艺分析：

①由于20CrMnTi钢的含碳量较低，对于齿轮这种要求刚强度和高耐磨的特性，那么20CrMnTi钢的最重要的就是提高其硬度和耐磨性。

②通过锻造和随后的退火，形成硬度较低的原始坯料，为后续的切削加工提供有利的方便和减少对于车床的磨损。

③渗碳是通过对其表面更加的硬度能够更大程度的提升，保证质量。 ④为了碎化、细化共晶碳化物，把粗大的枝晶状共晶碳化物打碎、提高碳化物分布的均匀性，细化碳化物的粒度，一般20CrMnTi钢使用时都需要进行锻造和预先热处理, 以减少碳化物的不均匀分布, 为后续淬火、回火提供优良的原始组织[4]。

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攀枝花学院本科课程设计（论文） 3 设计说明

4.2.1预备热处理工艺

退火是将偏离平衡状态的金属坯料或零件加热至较高温度，保持一定的时间后通常以相当缓慢的速度冷却，以得到接近于平衡状态组织的各种工艺方法。

退火的目的是：

a消除钢锭的成分偏析，使成分均匀化。 b消除因铸、锻、焊引起的组织缺陷。

c降低硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工。 d细化晶粒，均匀组织，为后续热处理做组织准备。 e消除钢中的内应力，以防止变形与开裂[5]。

图3.2 A钢完全退火工艺曲线

Ac3 Ac1

加热温度：Ac3843℃；加热速度：小于200℃/h；保温时间：2min/mm[8] 上进行加工。

4.2.2渗碳工艺

渗碳是将工件放入渗碳气氛中，并在900~950℃的温度下加热、保温，使其表面层增碳的一种工艺操作。

渗碳的目的在于使工件在继续经过相应热处理后表面具有高硬度和耐磨性，而心部任保持一定的强度和较高的任性。

固体渗碳工艺如图3.3[6]所示。

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攀枝花学院本科课程设计（论文） 3 设计说明

4.2.3淬火+低温回火热处理工艺

①淬火

淬火是将钢加热至临界温度点Ac3或Ac1以上一定的度，保温后以大于临界冷却速度的速度冷却得到马氏体（或下贝氏体）的热处理工艺叫做淬火。

其目的是使奥氏体化后的工件获得尽量多的马氏体，然后配以不同温度回火获得各种需要的性能。

钢的理想淬火冷却曲线如图3.4[7]所示

Ac3 Ac1 A A→P A→B Ms

图3.4

②低温回火

回火是将淬火钢加热到A1以下某一温度，经过保温，然后以一定的冷却方法冷至室温的热处理操作。

其目的在于：

a.降低脆性，消除内应力。工件淬火后存在着很大的内应力和脆性，若不及时回火，零件会产生变形或开裂。

b.得到对工件所要求的力学性能。工件淬火后，硬度高，脆性大，为了了获得对工件要求的性能，可以用回火温度调整硬度，减小脆性，得到所需要的塑性、强度和硬度。

c.稳定工件尺寸。淬火后的组织是马氏体和残余奥氏体，这两种组织都是不稳定的，会自发地逐渐地发生组织转变，因而引起工件尺寸和形状的改变。通过回火，可以促使这些组织转变。达到较稳定状态，以便在以后的使用过程中不发生变形[8]。

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攀枝花学院本科课程设计（论文） 3 设计说明

4.2.4渗氮工艺

渗氮工艺可以提高齿轮的表面强度，提高齿轮表面的耐腐蚀及耐磨，是齿轮的力学性能达到最好，下面是20CrMnTi齿轮的渗氮工艺图：

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攀枝花学院本科课程设计（论文） 3 设计说明

回火规范如表3.2 [9]。

表3.5 20CrMnTi回火规范表

方案 淬火温度 /℃ Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ

回 火

用 途

加热温度/℃ 150~170

200~275

400~425

介质 油或硝盐

— — — — —

硬度HRC 61~63 57~59 55~57

消除应力

去除应力，降低820~850 硬度

去除应力，降低

硬度

去除应力及形成二次硬化

510~520℃多次回火

-78℃冷处理加510~520℃一

去除应力及形

次回火

成二次硬化

-78℃冷处理加一次1115~1130

去除应力及形

510~520℃回火，再-78℃冷

成二次硬化

处理

60~61 60~61 61~62

4.2.5物理性能

经过上述各种热处理后20CrMnTi钢的韧性、硬度、耐磨性都有所甚至很大的提升。锻造毛坯产生的粒状贝 氏体引起硬度增高， 导致了齿型加工困难， 使刀具早期磨损。 于车辆齿轮或大批量 对 的小型齿轮越来越多采用等温正火工艺。 对于模数、 径较大的质量要求高的工业 直 齿轮通常采用调质作为预备热处理1．2 调质 对于重要的齿轮用调质来改善钢的性 能。 在切削加工时， 为了不致发生 “粘刀” 现 象和使刀具严重磨损，通过改善金相组织控 制钢的硬度。 实践证明， 为了防止锻造毛坯 在预备热处理中产生粒状贝氏体影响钢 的 力学性能，工艺可采用淬火后680℃～700℃ 高温回火（即调质）来替代原来的正火。 高温 回火后得到回火索氏体组织， 即粒状渗碳 体 均 匀 的 分 布 在 铁 素 体 基 体 上， 应 力 集 中 倾向小，硬度降低至200HB～330HB，切削 性能较好。 质钢与正火钢相比不仅强度 调 较高， 而 且 塑 性 、 性 远 高 于 后 者 ， 同 时 锻 韧 造 应 力 得 到 充 分 的 消 除， 满 足 了 机 械 加 工 要求，在生产中已取得了良好的经济效益 〔2〕 〔5〕 形，要严格控制渗碳齿轮的表面碳浓度和 渗层深度。 它们会对渗层组织的膨胀系 因 数 产 生 影 响， 渗 碳 后 若 表 面 形 成 不 良 碳 化 物分布，将增加齿形、 向及孔的变 齿 形， 因此必须控制渗碳时的碳势， 以防止表 面碳浓度过高和碳量不均匀。 碳层深度 渗 越厚， 也将使畸变加大。 表面含碳量影响渗 碳淬火齿轮的淬透性， 而材料的淬透性对 组织、 性能、 畸变有直接的影响 〔 5 〕 。 因

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攀枝花学院本科课程设计（论文） 3 设计说明

此应使 渗碳层深度及其表面含碳量控制在合理适 宜的范围内。 预备热处理 通常20CrMnTi选用正火或调质处理作 为预备热处理， 其目的是降低钢的硬度， 提 高 塑 性 ， 以 利 于 切 削 加 工 ； 细 化 晶 粒 ， 均匀 钢的组织及成分， 改善钢的性能， 为以后的 热处理作准备； 消除锻造应力， 防止变形和 开裂， 保 证 齿 形 合 格 。 1．1 正火 正火是将钢加热到Ac 3以上30℃～50℃， 保温足够的时间后出炉在空气中冷却到室 温。 对于一般的齿轮采用正火， 正火可以减 少碳和其他合金元素的成分偏析； 使奥氏 体晶粒细化和碳化物的弥散分布， 以便在 随后的热处理中增加碳化物的溶解量。 由 于 正 火 的 冷 却 速 度 较 快， 获 得 细 小 的 片 层 状 渗 碳 体 珠 光 体 ， 强 度 、 度 都 较 高 ， 力学 硬 性能较好。 然而正火工艺是空冷， 对于尺寸 较大零件，内外温差大冷却速度不稳定，在 连 续 冷 却 时 ， 过 冷 奥 氏 体 在A 1－ 5 5 0 ℃ 温 度 范 围 内 分 解 为 珠 光 体，在550 ℃－Ms 温 度 范 。 2 渗碳处理工艺 2 ． 1 钢的化学成分 20CrMnTi 的含碳量为0．20％属于低碳 钢， 渗碳时保证了碳元素的正常渗入。 火 淬 热 处 理 后 心 部 获 得 低 碳 马 氏 体， 以 保 证 心 部具有足够的塑性和韧性， 抵抗冲击载荷。 钢中合金元素为Cr＜1．5％、 Mn＜1．5 ％、 i T ＜1．5％。 r、 n合金元素能提高钢铁索体 C M 的强度，同时提高钢的淬透性。 元素能阻 Ti 止钢的奥氏体晶粒的长大，提高钢的回火 稳定性。 20CrMnTi齿 轮 根 据 使 用 性 能 要 求 表面耐磨，心部又要求有良好的强韧性，所 以 要 对2 0 C r M n T i钢 进 行 表 面 渗 碳 处 理，渗 碳 淬 火 后 表 面 得 到 高 碳 马 氏 体， 具 有 较 高 的硬度和耐磨性。 2 ． 2 渗碳工艺 渗碳淬火工艺过程中， 要防止齿轮变 ，并 从 表 面 到 心 部 逐 渐 减 小，心部仍保持 原来低碳钢的含碳量。 渗碳的温度越高，时 间越长，奥氏体晶粒越大，齿轮的畸变越 大， 把 加 热 温 度 控 制 900 ℃ 左 右 ， 目 的 是 控 制奥氏体晶粒长大，获得细小的奥氏体晶 粒， 淬火后获得细小的马氏体组织。 于 渗 由 碳只改变工件表面的含碳量， 要使渗碳齿 轮表面具有高的硬度、 的耐磨性和心部 高 良好韧性渗碳后必须进行热处理。 用的 常 是淬火后低温回火。 3 淬火低温回火 3．1 淬火 钢的加热温度一般可根据F e －F e 3C相图 选择，亚共析钢淬火加热温度选择Ac3以上 30 ℃～5 0 ℃ ，过 共 析 钢 淬 火 加 热 温。

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攀枝花学院本科课程设计（论文） 4 分析与讨论

5 分析与讨论

20CrMnTi钢制造汽车正时齿轮热处理工艺设计已经在前面展示，单就其性能以及热处理的过程想必是没多大问题，若放入实际生产中有很多不可预知的问题，因此，不能纸上谈兵须得到工厂或者实验室中反复的通过实验数据进行分析，然后在得出最重要的结论用于实践中，从而在生产中减低成本、提高效率并且减少工时，降低能源消耗。

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攀枝花学院本科课程设计（论文） 5 结束语

6 结束语

这次20CrMnTi钢制造起汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计的完成，让我不仅通过自己的努力大致了解了20CrMnTi钢制造汽车曲轴正时齿轮的制作流程，还学会了把自己书本上学到的知识运用到实际物体上去。

20CrMnTi钢制造汽车曲轴正时齿轮是协助发动机完成对曲轴的转动提供动力，所以20CrMnTi钢必须具有强的硬度和高的耐磨性。

前段时间在没有认真学习金属学时，我觉得这个课程设计很难很难，但现在经过我对金属学的充分认识，我重新设计完成了一遍，使我从中吸取了精华部分。金属学都是理论上的成型工艺，在实际生产中肯定还有许多细节问题需要我们去解决和改进。在这次的课程设计中，发挥出了自己单独设计20CrMnTi钢制造汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计能力和综合运用书本知识，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，尤其是热处理加工工艺，是自己很有成就感。同时各科相关的课程都有了全面的复习与运用，独立思考的能力也有所提高，更为重要的是：在这次20CrMnTi钢制造汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计中，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，进而加以弥补。

·

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攀枝花学院本科课程设计（论文） 6 热处理工艺卡

7 热处理工艺卡片

处理要求： 下料、锻造、预备热处理(完全退火)、机械加工、淬火+低温回火、平磨 零件名称： 汽车曲轴正时齿轮 热处理工艺卡 材料：20CrMnTi钢 热处理技术要求：恰当控制温度和时间 表面硬度：大于等于450HV 工序号 名称 设 工备 具 装 料 工具数量 一工具装数量/ 件 工 艺 规 范 加热时间 -- 5min 保温合计 时/h间 -- 1h -- 1h 冷 却 介质 炉冷 油 渗碳气氛 油冷 温度/℃ 备 注 温度/℃ 1000~1050 1180~1200 1 2 锻造加热 完全退火 3 渗碳 900~950 5min 2h 2h 4 5 6 7 8 9 10 淬火 低温回火 800 650～700 更该日期 1h 2h 1-2 3-5 2-3h 更改 单号 更改 标准 更改者 15

攀枝花学院本科课程设计（论文） 6 热处理工艺卡

8 汽车曲轴正时齿轮的热处理缺陷及预防或补救措施

汽车曲轴齿轮在热处理过程中会出现以下缺陷：

a. 直径变化， b.内孔胀缩不均，c平面弯曲齿有锥度，d齿形变化，e齿向变化， 补救措施：合理设计夹具、薄壁件在淬火压床上淬火。对齿轮的公法线长度变化影响齿侧间隙，其主要预防措施是冷加工预留变形尺寸公差。选择设计适合工装，修正切齿刀具齿形、冷热加工配合，齿宽方向加工成鼓形，应重新制定正火工艺，检查控温仪表，校准温度，控制正火冷却速度。加强冷却，其次更换材料，提高碳优势，延长渗碳时间，调整淬火工艺。以保证齿轮的强度。

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攀枝花学院本科课程设计（论文） 参考文献

参 考 文 献

[1] 百度百科

[2] 黎正科.机床变速箱的结构特性分析[J].2009,5

[3] 张熹, 崔京玉, 章军.浅析齿轮钢及热处理工艺对汽车用齿轮性能的影响[J].北京,首钢技术研究.2009,10.

[4] 吴晓峰,马坤.模具钢应用的主要问题与热处理研究进展[J].2009,35(9):55-62. [5] 樊新民.热处理工实用技术手册（第2版）[M].江苏,江苏科学技术出版社,2010,1. [6] 王忠诚,齐宝森,李杨等.典型零件热处理技术[M].北京,化学工业出版社.2010,7. [7] 崔中圻,谭耀春.金属学与热处理（第2版）[M].北京,机械工业出版社.2012,1. [8] 林约利,程芝苏.简明金属热处理手册（第二版）[M].上海,上海科技出版社.2003,3. [9] 樊东黎，徐跃明，佟晓辉.热处理工程师手册（第2版）[M].北京，机械工业出版社.2009.4 [10]张玉庭.热处理技师手册（第1班）[M].北京，机械工业出版社.2006.1

[11] http://detail.china.alibaba.com/buyer/offerdetail/1039205862.html#mod-detail-description

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