張新亮

（ 重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院,重慶 401120）

預(yù)先熱處理對(duì)工程機(jī)械齒輪材料性能的影響分析

張新亮

（ 重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院,重慶 401120）

本文結(jié)合當(dāng)前相關(guān)研究及實(shí)踐的實(shí)際情況，對(duì)預(yù)先熱處理在工程機(jī)械齒輪材料性能的影響進(jìn)行詳細(xì)的分析，希望能夠?yàn)榻窈笙嚓P(guān)內(nèi)容的研究提供一定的參考依據(jù)。

預(yù)先熱處理；工程機(jī)械齒輪材料；性能影響

0 引言

工程機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，涉及到許多的零部件，而齒輪便是其中不可缺少的零件之一。對(duì)于工程機(jī)械而言，齒輪性能的高低很大程度上決定了工程機(jī)械的性能高低，如果齒輪性能無法滿足要求，則工程機(jī)械的性能將無法充分發(fā)揮，所以保證齒輪性能的重要性不言而喻。齒輪是一種機(jī)械成品，通過特定的工藝對(duì)材料進(jìn)行加工才有了齒輪，因而齒輪的性能有材料的影響。在當(dāng)前的工程機(jī)械生產(chǎn)過程中，預(yù)先熱處理技術(shù)是一種比較常見的用于處理齒輪材料的技術(shù)，能夠滿足工程機(jī)械性能不斷提高的要求，促進(jìn)工程機(jī)械性能的最大化發(fā)揮。

1 預(yù)先熱處理的基本內(nèi)容

1.1 基本概念

何為預(yù)先熱處理？所謂預(yù)先熱處理指的是在能夠達(dá)到我們需要的工件的性能的熱處理以前，為機(jī)械加工或者最終熱處理做準(zhǔn)備的熱處理被稱之為預(yù)先熱處理[1]。通過預(yù)先熱處理，能夠滿足想要的工件性能，以此充分發(fā)揮出所加工的工件性能起到巨大的促進(jìn)作用。目前，預(yù)先熱處理已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于工業(yè)機(jī)械行業(yè)中，得到了業(yè)內(nèi)的廣泛認(rèn)可。

1.2 主要類型

從當(dāng)前工業(yè)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展情況來看，預(yù)先熱處理主要分為三種類型，分別是退火、正火和調(diào)質(zhì)，三種具體的類型共同構(gòu)成了現(xiàn)階段的預(yù)先熱處理技術(shù)。

首先，退火。退火指的是將金屬緩慢加熱到一定的溫度，保持足夠時(shí)間，然后以是以速度進(jìn)行冷卻，這樣的一種金屬熱處理是退火。通過退火處理，能夠使得工件達(dá)到所需的要求，并有效地應(yīng)用于實(shí)踐生產(chǎn)中，發(fā)揮出應(yīng)用的作用。

其次，正火。正火也被稱為?；?，是將工件加熱至Ac3或者Accm以上30-35℃，保持該溫度一定時(shí)間，從爐中取出在空氣中或噴水、噴霧或吹風(fēng)冷卻的金屬熱處理工藝。正回火預(yù)備處理執(zhí)行的不好，可能工件的晶粒沒有得到細(xì)化在淬回火后影響工件的綜合機(jī)械性能，或者說導(dǎo)致淬火工件冷卻出現(xiàn)開裂等質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

最后，調(diào)質(zhì)。調(diào)質(zhì)是一種淬火和高溫回火的綜合熱處理工藝，在工程機(jī)械產(chǎn)品中，調(diào)質(zhì)件根據(jù)受力條件的不同，對(duì)其所要求的性能與不一樣。需要注意的是，如果預(yù)備熱處理執(zhí)行不好，那么心部性能難以保證，在表面淬火后心部就成了工件使用過程中的脆弱之處。

2 預(yù)先熱處理對(duì)工程機(jī)械齒輪材料性能的影響

對(duì)于齒輪材料而言，預(yù)先熱處理能夠在提升其性能方面起到一定的幫助。為了更好地進(jìn)行本次研究，本文選取20MnCr5鋼齒材料進(jìn)行分析，對(duì)其實(shí)施預(yù)先熱處理工藝，分析其性能受到的影響。接下來，筆者從顯微組織、表面硬度以及耐磨損性能等方面受到的影響進(jìn)行探究，具體如下。

2.1 預(yù)先熱處理給顯微組織造成的影響

通過對(duì)工程機(jī)械齒輪材料實(shí)施不同的預(yù)先熱處理工藝，20MnCr5鋼工程機(jī)械齒輪材料的組織會(huì)存在很大的不同，不同的預(yù)先熱處理工藝顯示出的顯微組織照片會(huì)存在明顯的差異。通常情況下，采用正火進(jìn)行處理的時(shí)候，材料的晶粒的粗大程度比較高，由粗大的團(tuán)狀晶粒和長條晶粒組成，組織在均勻性方面存在明顯差異。如果采用的是等溫正火處理，材料晶粒的粗大程度將會(huì)降低，團(tuán)狀晶粒會(huì)減少，晶粒的細(xì)化程度更高，但是組織分布的均勻性仍舊比較差。若采用的是均勻化處理后的等溫正火處理，材料的晶粒將會(huì)變得更加細(xì)小并且是條狀，沒有明顯的團(tuán)狀粗大晶粒，組織分布比較均勻。

2.2 預(yù)先熱處理對(duì)表面硬度產(chǎn)生的影響

預(yù)先熱處理工藝的類型不同，20MnCr5鋼工程機(jī)械齒輪材料的表面硬度也將有所不同。采用常規(guī)的正火處理時(shí)，對(duì)20MnCr5鋼工程機(jī)械齒輪材料的不同位置的硬度進(jìn)行測(cè)定，會(huì)存在很大的差異，硬度的最大差值通常在20-24HB之間。采用等溫正火處理時(shí)，20MnCr5鋼工程機(jī)械齒輪材料在不同位置的差異會(huì)比常規(guī)正火處理在不同位置的差異小，硬度的最大差值一般會(huì)小5-7HB左右。對(duì)等溫正火進(jìn)行均勻化的處理之后，20MnCr5鋼工程機(jī)械齒輪材料不同位置硬度的差異性相比于常規(guī)正火和等溫正火，差異性會(huì)有很大程度的下降，硬度的最大差值將會(huì)下降至2HB上下。造成這種情況出現(xiàn)的原因主要可以解釋為以下幾個(gè)方面：首先，與常規(guī)正火處理相比，等溫正火處理會(huì)使得20MnCr5鋼工程機(jī)械齒輪材料的平均晶粒尺寸得到一定的硬化，使得組織的分布更加均勻，這就在一定程度上改善了硬度的均勻性。其次，均勻化等溫正火處理相比于等溫正火處理，在之前的基礎(chǔ)上對(duì)晶粒尺寸實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步的細(xì)化，材料組織分布的均勻性更好，平均硬度值可以得到進(jìn)一步提高。

2.3 預(yù)先熱處理給耐磨損性能帶來的影響

在王曉燕等研究中，將20MnCr5鋼工程機(jī)械齒輪材料分別放置在25℃、300℃的溫度條件下，采用不同的工藝預(yù)先熱處理，得到的試樣耐磨損性能測(cè)試結(jié)果不相同，不管是在25℃還是在300℃的溫度條件下，不同預(yù)先熱處理下的試樣磨損體積存在顯著的差異。大量的實(shí)踐證明，常規(guī)正火處理處理后的20MnCr5鋼工程機(jī)械齒輪材料，其磨損程度更加嚴(yán)重，材料表面會(huì)出現(xiàn)粗大蝕坑或者脫皮現(xiàn)象。等溫常規(guī)正火處理后的20MnCr5鋼工程機(jī)械齒輪材料，雖然也會(huì)存在粗大蝕坑或者脫貧的情況，但是相較于常規(guī)正火處理，磨損的程度要明顯降低。均勻化處理后的等溫正火處理，相較于常規(guī)正火和等溫常規(guī)正火，20MnCr5鋼工程機(jī)械齒輪材料表面幾無粗大蝕坑或者脫皮現(xiàn)象，磨損的程度最為輕微。這主要是因?yàn)椴煌念A(yù)先熱處理工藝使得20MnCr5鋼工程機(jī)械齒輪材料的組織分布均勻性和晶粒尺寸產(chǎn)生明顯差異。

3 結(jié)語

總而言之，工程機(jī)械齒輪材料的功能價(jià)值非常大，應(yīng)用在工程機(jī)械的作業(yè)中可以發(fā)揮出重要的作用。所以，保證齒輪材料的性能，其實(shí)質(zhì)就是保證工程機(jī)械的性能。在對(duì)工程機(jī)械齒輪材料進(jìn)行預(yù)先熱處理的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)綜合考慮各種因素，采用科學(xué)合理的預(yù)先熱處理工藝，從而提升工程機(jī)械齒輪材料的性能。

[1]王曉燕.預(yù)先熱處理對(duì)工程機(jī)械齒輪材料性能的影響研究[J].熱加工工藝,2016,12(14):243-246.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.047