第七篇 齿轮加工的热处理技术.docx

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第七篇

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第一章齿轮用钢的热处理原理与基本工艺

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第一章齿轮用钢的热处理原理与基本工艺

第一节钢在加热和冷却过程中的组织和性能转变

一、钢在加热时的组织转变

（一）加热和冷却速度对临界点的影响

钢的热处理是将钢以适当的方式加热、保温和冷却，以获得所需要的组织结构与性能。加热是热处理的第一个环节，大多数热处理工艺的加热温度高于钢的临界点（A1或A3），使钢件具有奥氏体组织。Fe-Fe3C相图上的临界点是在平衡条件下得到的，在实际加热或冷却条件下，其速度不可能无限缓慢，相变温度会偏离平衡临界点。实际加热和冷却时临界点的符号及意义见表7-1。随着加热和冷却速度的增大，这种偏离会愈加明显。

表7-1实际加热和冷却时临界点的符号及意义

符号

意义

Ac1Ac3Accm

加热时珠光体转变为奥氏体的温度

加热时铁素体转变为奥氏体的终了温度

加热时二次渗碳体溶入奥氏体的终了温度

Ar1Ar3Arcm

冷却时奥氏体转变为珠光体的温度

冷却时奥氏体中开始析出铁素体的温度

冷却时二次渗碳体从奥氏体中开始析出的温度

第七篇齿轮加工的热处理技术

（二）钢的奥氏体转变

1.平衡组织的奥氏体转变（表7一2）

表7一2平衡组织的奥氏体转变

原始组织

转变特点

珠光体（共析钢）

加热到Ac1以上温度时，珠光体全部转变为奥氏体。转变分为三步：①奥氏体晶核在铁素体和渗碳体晶界上形核并长大；②随着保温时间延长，残余渗碳体继续向奥氏体中溶解；③奥氏体成分均匀化

铁素体+珠光体（亚共析钢）

加热温度略高于AC1时珠光体转变为奥氏体；在AC1~AC3之间是铁素体向奥氏体的转变；温度略高于AC3时，转变完成，成分均匀化

珠光体+二次渗碳体

（过共析钢）

加热温度略高于AC1时珠光体转变为奥氏体；在AC1~ACcm之间，二次渗碳体不断溶解；温度略高于ACcm时，二次渗碳体完全溶解

2.影响奥氏体转变速度的因素（表7一3）

表7一3影响奥氏体转变速度的因素

影响因素

影响特点

原因

加热温度

温度越高，珠光体向奥氏体转变的孕育期越短，奥氏体的形成速度越快，转变所需的时间越短

相变驱动力增大，碳的扩散速度提高

加热速度

加热速度越快，则珠光体的过热度越大，转变开始和终了温度越高，转变孕育期越短，转变所需时间也越短

过热度增大，实际转变温度提高

含碳量

含碳量越高，奥氏体转变速度越快

铁素体一碳化物界面面积增多，形核率增大

原始组织

片状珠光体转变成奥氏体的速度大于粒状珠光体，细片状珠光体的转变速度大于粗片状珠光体

铁素体一碳化物界面面积不同

3.奥氏体的晶粒度（表7一4）

表7一4奥氏体的晶粒度

名称

意义

起始晶粒度

珠光体刚转变成奥氏体时的晶粒度

实际晶粒度

在某一具体加热条件下得到的奥氏体晶粒度。热处理后的晶粒大小指的就是实际晶粒度，实际奥氏体晶粒度影响工件性能

本质晶粒度

在930±10℃保温足够时间（3~8h）后测定的奥氏体晶粒度，其实质反映了钢加热时奥氏体晶粒长大的倾向

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第一章齿轮用钢的热处理原理与基本工艺

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二、过冷奥氏体的转变

（一）转变产物

调整冷却速度或冷却方式，可使奥氏体过冷到某一预定的温度发生等温转变，也可使奥氏体在不同的温度范围内进行转变。奥氏体过冷度不同，转变产物不同，随着过冷度的增大，奥氏体分别转变为珠光体、贝氏体和马氏体（表7-5）。

表7-5共析钢等温转变组织与特征

组织转变类型

转变温