机床丝杠热处理实例
* t3 a" Y6 C4 h* R* D一、工作条件以及材料与热处理要求
' \ c1 o V& n% H$ @+ |7 M* G1.条件: ≤级精度,受力不大,如各类机床传动丝杠 ; ^) Y6 U( K. S$ a" P# O1 T* r
要求: 45、45Mn2 一般丝杠可用正火,≥HB170;受力较大的丝杠,调质,HB250;方头,轴颈局部淬硬HRC42
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2.条件: ≥7级精度,受力不大,轴颈方头等处均不需淬硬,如车床走刀丝杠: Z/ C+ M0 m2 S
要求: 45Mn易切削钢和45 热轧后σb=600-750N/mm^2,除应力后HB170-207,金相组织:片状珠光体+铁素体# }( U* J9 g3 D) e5 F
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3.条件: 7-8级精度,受力较大,如各类大型镗床、立车、龙门铣和刨床等的走刀和传动丝杠
, A. ^$ e$ n. U# W! W' {要求: 40Cr、42MnVB、(65Mn)调质HB220-250,σb≥850N/mm^2;方头、轴颈局部淬硬HRC42,金相组织：均匀索氏体
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4.条件: 8级精度,中等负荷,要求耐磨,如平面磨床,砂轮架升降丝杠与滚动螺线啮合0 S/ _; {4 J6 M6 l* X, S
要求: 40Cr、42MnVB 调质HB250,中频表淬HRC54,, 调质后基体组织:均匀索氏体+细状珠光体. [! r- X* X: _! z! S U
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5.条件: ≥6级精度,要求具有一定耐磨性,尺寸稳定性,较高强度和较好的切削加工性,如丝杠车床,齿轮机床、坐标镗床等的丝杠 - W' `3 ^( s& D% n7 _$ e
要求: T10、T10A、T12、T12A球化退火,HB163-193,球化等级3-5级,网状碳化物≤3级,调质HB201-229,金相组织;细粒状珠光体 8 o2 A/ S! Y4 s
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6.条件: ≥6级精度,要求抗腐蚀、较高的抗疲劳性和尺寸稳定性.如样板镗床或其他特种机床精密丝杠. $ j1 m* D8 J4 K3 x. J! E+ @9 ?
要求: 38CrMoAlA 调质HB280,渗氮HV850,调质后基体组织,均匀的索氏体,渗氮前表面应无脱碳层
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7.条件: ≥6级精度,要求耐耐磨、尺寸稳定,但负荷不大,如螺纹磨床、齿轮磨床等高精度传动丝杠(硬丝杠)
* b/ c0 ^# E$ \9 l5 o4 ~- u; I+ ?* R要求: 9Mn2V(直径≤60mm)、CrWMn(直径＞60mm),球化退火后,球状珠光体1.5-4级,网状碳化物≤3级,硬度≤HB227,淬火硬度 HRC56+0.5,金相组织,回火马氏体无残余奥氏体存在0 I8 ^8 ~+ z- U: s! A+ c! {4 i
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8.条件: ≥6级精度,受点负荷的,如螺纹或齿轮磨床、各类数控机床的滚珠丝杠
J" P4 G5 l3 T* s- u要求: GCr15(直径≤70mm0)、GCr15SiMn(直径＞80mm)球化退火后,球状珠光体1.5-4级,网状碳化物≤3级,HRC60-62,金相组织;回火马氏体二、9 z( a0 u* J& D# A8 l8 o2 O! X
备注:& h# @6 v! ?, T+ J0 T
1.丝杠的选材与处理;
7 E/ j- C( n" X3 |8 d$ X(1)丝杠的主要损坏形式,一般丝杠(≤7级精度)为弯曲及磨损;≥6级精度丝杠为磨损及精度丧失或螺距尺寸变化
( k2 t3 S. R d: |) h3 z(2)丝杠材料应具有足够的力学性能,优良的加工性能,不易产生磨裂,能得到低的表面粗糙度和低的加工残余内应力,热处理后具有较高硬度, 最少淬火变形和残余奥氏体常用于不要求整体热处理至高硬度的材料,有45、40Mn、40Cr、T10、T10A、T12A、T12等.淬硬丝杠材料, 有GCr15、9Mn2V、CrWMn、GCr15、SiMn、38CrMOAlA等
9 t; q, J9 z4 x# |(3)热处理: 一般丝杠:正火(45钢)或退火(40Cr),除应力处理和低温时效,调质和轴颈、方头高频淬火与回火精密不淬硬丝杠: 除应力处理低温时效,球化退火,调质球化,如遇原始组织不良等,还需先经900℃(T10、T10A)-950℃(T12、T12A)正火处理后再球化退火,或直接调质球化精密淬硬丝杠: 退火或高温正火后退火,除应力处理,淬火和低温时效
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2.考虑热加工工艺性,丝杠结构设计注意事项:
. F& [2 v+ I* }; t% Y9 J(1)结构尽可能简单,避免各中沟槽、突变的台阶、锐角等,尤其是氮化丝杠更应避免一切棱角
( l) K' c P3 S2 d% ?5 ]. m6 J" [; N(2)丝杠一端应留空刀槽.凸起台阶或吊装螺钉孔,便于冷热加工中吊挂用
' o1 m) I$ I f, }, L(3)不应有较大的凸阶,以免除局部镦粗的锻造工序.1 z) u- R3 S# T1 f( L# p/ a
0 |/ L4 q& q: W; U3 P, \3.滚珠丝杠副的材料与热处理: , {4 |# V5 O) }" q1 U2 G
(1)材料选用;滚珠丝杠;L≤2m、Φ40-80mm变形小、耐磨性高的6-8级丝杠用CrWMn整体淬火
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& K4 P! Y; ?; s) j5 `$ D9 l; Q8 U汽车、拖拉机、配件热处理实例
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一、工作条件以及材料与热处理要求0 M2 A, F* v% [0 G
1.条件; 推土机用销套: 承受重载、大冲击和严重磨损 1 c2 D: s3 B0 ?1 i, T
要求: 20Mn、25MbTiB 渗碳,二次淬火,低温回火,HRC59,渗碳层深2.6-3.8mm
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" p9 B) F0 l2 ~' G' h2 s5 \2.条件: 推土机履带板: 承受重载、大冲击和严重磨损 8 u$ |$ [) p$ _; }
要求: 40Mn2Si 调质,履带齿中频淬火或整体淬火,中频回火,距齿顶淬硬层深30mm F7 b4 L, q% i2 n B6 w" M
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3.条件: 推土机链轨节 承受重载、大冲击和严重磨损
( }% O# S: \1 O4 d" R要求: 50Mn、40MnVB 工作面中频淬火,回火,淬硬层深6-10.4mm) ]8 @: a( J/ ^" c
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4.条件: 推土机支承轮
% k5 d+ E% h8 t要求: 55SiMn、45MnB 滚动面中频淬火,回火,淬硬层深6.2-9.1mm - [5 a+ s* M* d9 o `
/ F% \* w3 y2 P( e: x0 g: o8 B5.条件: 推土机驱动轮 8 R0 `3 }8 z5 L& r* T$ F
要求: 45SiMn 轮齿中频淬火,淬硬层深7.5mm # Q6 ^( O! t# _) ]1 T! i/ S3 e5 e
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6.条件: 活塞销: 受冲击性的交变弯曲剪切应力、磨损大.主要是磨损、断裂
4 H3 Z# _9 I+ _$ f E; y9 X要求: 20Cr 渗碳,淬火,低温回火,HRC59(双面) # ]& A$ w) [" I5 }+ C6 w9 S
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7.条件: 刮板弹簧 转子发动机用,要求在高温下保持弹抗疲劳性能
- ` V: a& D3 a! c1 K/ r要求: 718耐热合金 1050℃固溶处理,冷变形,690℃真空时效,8h (或620℃下8小时,500℃下松驰8小时) ) t8 I l3 m: U
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8.条件: 受冲击性迅速变化着的拉应力和装配时的预应力作用,在发动机运转中,连杆螺栓折断会引起严重事故,要求有足够的强度、冲击韧性和杭疲劳能力
' t9 {5 j2 ?7 F" H要求: 40Cr调质,HRC31,不允许有块状铁素体:下料→锻造→退火或正火→加工→调质(回火水冷防止第二类火脆性→加工→装配
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3 j+ _9 U0 |( n. D9 U1 L o二、备注 0 X; e, a/ `( E5 C% A7 ~( O+ m# Q
1.＜Φ50mm、耐磨性高、承受较大压力的6-8级,丝杠用GCr15整体或中频淬火: o1 i1 x* h( h& H4 D" l( p
2.＞Φ50mm、耐磨性高、6-8级丝杠用GCr15SiMn整体或中频淬火
8 @& A6 C1 D1 U3.≤Φ40mm、L≤2mm、变形小、耐磨性高的6-8级丝杠用9Mn2V、整淬,冰冷处理.
* }, L6 }/ H) @9 y! I4 l8 O4.有防蚀要求特殊用途的丝杠用9Cr18,中频加热表面淬火. 矿山机械及其他零件 、工作条件以及材料与热处理
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要求 & A& U. ~- P' y! d2 o- H
1.条件: 牙轮钻头 主要是磨坏 }' E! L: S) A3 q! s7 |; s
要求: 20CrMo渗碳,淬火,低温回火,HRC61 5 x" E7 Q6 c6 q9 m! C3 T
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2.条件: 输煤机溜槽(原用16Mn钢板,未处理,仅用3-6个月) " ~) S3 s. Q' r/ L# _
要求: 16Mn钢板中频淬火(寿命可提高一倍)
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5 o7 P. ?+ \4 @+ Y8 m3.条件: 铁锹(原用低碳钢固体渗碳淬火,回火,质量很差) ) T# F1 ^3 ~3 Z% b* g8 [" C- |
要求: 低碳钢 淬火,低温回火,得低碳马氏体,质量大大提高
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6 q# v- u3 ^ h) N; w- |7 [4.条件: 石油钻井提升系统用吊环(原用35钢)、吊卡(原用40CrNi或 35CrMo) 正火或调质,质量差,笨重. ( |# h. H. }; x4 x! e
要求: 20SiMn2MoVA淬火,低温回火,得低碳马氏体,质量大大提高! A7 { \; H S/ h* E
9 q! f" S5 r/ v% d4 w9 L; ^( x2 C5.条件: 石油射孔枪 承受火药爆炸大能量高温瞬间冲击,类似于枪炮.主要是过量塑性变形引起开裂 $ T& T( K: V6 T* V+ I
要求: 20SiMn2MoVA淬火,低温回火,得低碳马氏体,σb=1610N/mm^2, αk=80N.m/mm^2 ) p0 C# d7 y7 P! H+ w, c5 t$ X
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6.条件: 煤矿用圆环牵引链,要求高抗拉强度和抗疲劳,主要是疲劳断裂及加工时冷弯开裂.
* y3 k& h+ y; C O) z要求: 20MnV、25Mn2V 弯曲后闪光对焊,正火,880℃淬火,250℃回火获得代碳马氏体,预变形强化.σb≥850N/mm^2,σs≥650N/mm^2,αk≥100N.m/mm^2
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& e6 o, t0 m. C7.条件: 凿岩机钎尾 受高频冲击与矿石摩擦严重,要求多冲杭力大,耐疲劳,主要是断裂与凹陷 / V4 o' y" `3 C; i8 W1 z
要求: 30SiMnMoV、32SiMnMoV HRC56,渗碳淬火→650℃回火,二次加热260-280℃等温淬火→螺纺部分滚压强化
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8.条件: 凿岩机钎杆 受高频冲击与矿石摩擦严重,要求多冲抗力大, 耐疲劳和磨损,主要是折断与磨损 # A: l/ R( N; N' C+ U K
要求: 30SiMnMoV HRC59,900-920℃下用 ’603’液体渗碳2h, 至880℃空冷25-30s,油冷,230回火3h - t* a5 K$ l! ?1 R6 ^0 `4 Z- i! j* {
8 c5 l" E/ n7 G% a% M6 v2 v9.条件: 中压叶片油泵定子 要求槽口耐磨和抗弯曲性能好.主要是槽口磨损、折断
7 y0 R# i6 g" }3 h& T/ t要求: 38CrMoAl 渗氮,HV900 调质→粗车→去应力→精车→渗氮 6 t. a* G2 i4 L" j, h. Y
# r; R( V0 z' D# v: f10.条件: 机床导轨 要求轨面耐磨和保持高精度.主要是磨损和精度丧失
! t! v: g/ i7 a9 Y8 Q要求: HT200 HT300 表面电接触加热淬火,HRC56 * `0 c9 v; O/ j
3 `. B" ~( d N8 ^11.条件: 化工用阀门、管件等腐蚀大的零件,要求抗腐蚀性高 ; o) L1 X W2 S% S$ q4 p
要求: 普通碳素钢渗硅) ]4 s5 p7 n+ Z5 i9 w: {5 R, P6 U
2 r6 A8 E7 c# F12.条件: 锅炉排污阀 主要是锈蚀,要求抗腐蚀性好
' Y, r# N% }1 s$ g) C' Y i要求; 45 渗硼 ( i/ V* _' J: M$ Z0 p( r4 W9 _ S
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13.条件: , T$ L8 L% ]" s4 c) h
(1)1t蒸汽锤杆sus660 cr4wmov 4cr17mo 1.4122 1.4122特殊钢材Φ120,L=2345mm 10t模锻锤锤杆 / _& m, n# ?5 w
(2)受较剧烈多次冲击和疲劳应力.主要是疲劳断裂
* a4 l8 n& h% Z) A( Z; z+ X要求; (1)45Cr 850℃淬火,10％盐冷,450℃回火,HRC45
, N4 U1 e( W. `) n# [(2)35CrMo 860-870℃水淬,450-480℃回火,HRC40 # Z2 X( d# x0 r, b6 U, S6 F M8 B4 r. p' e
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14.条件: 电耙耙斗、电铲铲斗的齿部:冲击大、摩擦严重.主要是磨坯.
% N# s9 R& G( B要求; ZGMn13 水韧处理,HB180-220(工作时在冲击和压力下HB450-550)
5 j S7 @: A$ v3 B1 L( e2 S& Q! s, {+ s0 r; [* f
15.条件: Φ840及Φ650mm的矿车轮 % G/ S `. P/ Z0 B( E
要求: ZG55、ZGCrMnSi HB280-330
: w8 l" b3 [6 T# v4 }# v5 ?2 x: H* r' Z. u
二、备注:
( O8 o2 a" @2 ]4 ?1.L≤1m、变形小、耐磨性高的6-7级丝杠用20CrMoA,渗碳,淬火
) L6 w& E9 H% x, r" h) F2.L≤2.5mm、变形小、耐磨性高、6-7级丝杠用40CrMoA,高频或中频淬火.
, k. l# Z2 j, X$ ]3.7-8级的丝杠用55、50Mn,高频淬火.
) M9 ~8 l& n7 L8 q3 \* K( a4.L≤2.5mm、变形小、耐磨性高、5-6级精度的丝杠,38CrMoAlA或 38CrWVAl,氮化. ! m2 v4 k4 X3 |! ~6 Q8 |
5.螺母 GCr15、CrWMn、9CrSi,也有用18CrMn Ti 12CrNiA等渗碳钢的 & p4 |8 a' \( a8 o" v
6.硬度要求 推荐HRC60±2,螺母取上限,当丝杠L≥1.5<,或精度为 5、6级时,硬度可低一些,但须≥HRC56
% F/ k, j/ y5 v5 h9 k, e; B( Z7.采用表面热处理的淬透层深度,磨削后,应为:中频处理 9CRSI 45crnimova。
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发表于 2008-7-26 13:08:06
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发表于 2008-11-22 13:54:28
