淬透性

含義: 指鋼接受淬火而獲得馬氏體的能力,不同鋼種接受淬火的能力不同。

淬透性不同的鋼,淬火后得到的淬透層深度不同,從而沿截面分布的金相組織以及機(jī)械性能也不同。淬透層深度是指由淬火表面馬氏體到50%馬氏體層的深度。全部淬透的工件通常表面殘留著拉力,容易產(chǎn)生變形和開(kāi)裂,同時(shí)對(duì)工作的疲勞性能也不利。

設(shè)計(jì)時(shí)考慮要點(diǎn):

1. 零件尺寸越大,內(nèi)部熱容量越大,淬火時(shí)零件的冷卻速度越慢,因此,淬透層越薄,性能越差,這種現(xiàn)象叫做“鋼材的尺寸效應(yīng)”。所以,不能根據(jù)小尺寸的性能數(shù)據(jù)用于大尺寸零件的強(qiáng)度計(jì)算,而必須考慮鋼材的淬透性。

2. 大截面或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的齒輪采用多元合金鋼,保證足夠而適當(dāng)?shù)拇阃感?保證沿整個(gè)截面有良好的綜合機(jī)械性能,同時(shí),減少變形,防止開(kāi)裂。

3. 對(duì)碳鋼齒輪,由于碳鋼的淬透性低,在設(shè)計(jì)大尺寸時(shí),正火和調(diào)質(zhì)熱處理效果相似,而正火可降低成本,不必要求調(diào)質(zhì)。

4. 大模數(shù)高質(zhì)齒輪由于受到鋼材淬透性的限制,應(yīng)當(dāng)開(kāi)齒后調(diào)質(zhì)。

淬硬性

含義:指鋼在正常淬火條件下,以超過(guò)臨界冷卻速度所形成馬氏體組織能夠達(dá)到最高硬度。

設(shè)計(jì)時(shí)考慮要點(diǎn):淬硬性與淬透性不同,它主要取決于鋼中的含碳量。鋼中含碳量越高,淬火后硬度越高,而與合金元素關(guān)系不大。所以,淬火硬度高的鋼不一定就淬透性高,而硬度低的鋼,也可能具有高的淬透性。

過(guò)熱敏感性

含義:指鋼在正常淬火條件下,以超過(guò)臨界冷卻速度所形成馬氏體組織能夠達(dá)到最高硬度。

設(shè)計(jì)時(shí)考慮要點(diǎn):淬硬性與淬透性不同,它主要取決于鋼中的含碳量。鋼中含碳量越高,淬火后硬度越高,而與合金元素關(guān)系不大。所以,淬火硬度高的鋼不一定就淬透性高,而硬度低的鋼,也可能具有高的淬透性。

回火穩(wěn)定性

含義:指鋼在正常淬火條件下,以超過(guò)臨界冷卻速度所形成馬氏體組織能夠達(dá)到最高硬度。

設(shè)計(jì)時(shí)考慮要點(diǎn):淬硬性與淬透性不同,它主要取決于鋼中的含碳量。鋼中含碳量越高,淬火后硬度越高,而與合金元素關(guān)系不大。所以,淬火硬度高的鋼不一定就淬透性高,而硬度低的鋼,也可能具有高的淬透性。

變形開(kāi)裂傾向

含義:指鋼在加熱和冷卻過(guò)程中產(chǎn)生熱應(yīng)力和組織應(yīng)力,其綜合作用超過(guò)鋼的σs或σb而產(chǎn)生變形開(kāi)裂的傾向。

設(shè)計(jì)時(shí)考慮要點(diǎn): 加熱或冷卻速度太快,加熱和冷卻不均勻都容易造成工件變形甚至開(kāi)裂,因此:

1. 設(shè)計(jì)齒輪時(shí),在結(jié)構(gòu)上應(yīng)盡量避免尖角和厚薄斷面的突然變化。

2. 采用緩和的淬火介質(zhì)或淬火方法。

尺寸穩(wěn)定性

含義:指零件在長(zhǎng)期存放或使用中尺寸穩(wěn)定不變的性能。這對(duì)精密齒輪是很重要的。

設(shè)計(jì)時(shí)考慮要點(diǎn):引起尺寸變化的主要原因是內(nèi)應(yīng)力的存在以及組織中殘余奧氏體的分解,因此,設(shè)計(jì)精密齒輪時(shí),應(yīng)當(dāng)要求穩(wěn)定化處理,如淬火后進(jìn)行冷處理或低溫時(shí)效。使馬氏體趨于穩(wěn)定,并減少內(nèi)應(yīng)力,以使齒輪尺寸穩(wěn)定。

回火脆性

含義:指鋼在某一溫度范圍回火時(shí)所發(fā)生的沖擊性降低現(xiàn)象。

產(chǎn)生回火脆性的鋼,不僅室溫下沖擊韌性較正常為低,而且使鋼的冷脆溫度大為提高。

設(shè)計(jì)時(shí)考慮要點(diǎn):

合金結(jié)構(gòu)鋼在250℃~400℃回火時(shí)引起沖擊韌性及斷裂韌性下降,這種現(xiàn)象一般稱(chēng)為第一類(lèi)回火脆性。它不能通過(guò)熱處理方法來(lái)消除,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到這一點(diǎn)。

某些合金結(jié)構(gòu)鋼(如Cr鋼、Cr-Ni鋼及Cr-Mn鋼)在375℃~575℃回火后緩慢冷卻時(shí)也會(huì)產(chǎn)生脆性,一般稱(chēng)為第二類(lèi)回火脆性,快冷可以予以消除。對(duì)于截面較大的齒輪,可選用含有Mo或W的鋼,以消除或減小回火脆性。