高精度數控機床齒輪鍛坯一退火熱處理工藝流程

某高精度數控機床齒輪，所使用材料為40CrNi鋼。

(2)熱處理技術條件 經熱處理后高精度齒輪應達5級精度要求，齒輪硬度47一49HRC，其內子L變形量<0.06mm，內子L圓度誤差應≤0.015mm，鍵槽寬變化應≤0.015mm。

(3)加工工藝流程 鍛坯一退火一粗機械加工一正火十高溫回火一半粗機械加工一去應力退火一精機械加工一真空淬火一低溫回火一成品。

(4)熱加工及熱處理工藝規范

①退火 加熱溫度800～900℃、保溫時間2h，隨爐緩慢冷卻。

②正火十高溫回火 正火的加熱溫度860℃左右、保溫時間為1.5h，然后出爐空冷；高溫回火的溫度為650℃左右、保溫時間2h，然后緩慢冷卻。

③去應力退火 加熱溫度200℃、保溫時間為24h。

④真空淬火 在真空度133Pa下加熱，加熱至650℃適度保溫后再升溫至790℃保溫后，淬油冷卻（回充氮氣，在低真空66.6Pa下油冷)。

⑤低溫回火 加熱溫度160~180℃，保溫3～4h后出爐空冷。經上述工藝處理后，40CrNi鋼制高精度齒輪能滿足其技術條件要求。

(5)高精度數控機床齒輪熱處理工藝解析

①退火 其目的是消除應力，均勻組織，改善工件的切削加工工藝性能。

②正火十高溫回火 其作用有兩個：一是均勻組織、細化晶粒、改善組織，改善工件的切削加工性能；二是去除鋼中的氫，防止白點和氫脆的產生。該工藝是將細化品粒的工藝和鍛件的去氫合在一起，統籌考慮。

③去應力退火 旨在進一步減少或消除切削加工所形成的殘余內應力。

④真空淬火 其目的在于可實現工件的光潔淬火，工件變形小，所獲得的工件尺寸精度高、力學性能較好。

⑤低溫回火 更進一步減少真空淬火工藝導致的殘余內應力，進而減少工件的變形，保證工件的尺寸穩定、高精度要求。

高精度數控機床齒輪熱處理工藝技術實施要點

①鍛造工藝應嚴格控制 對坯料應進行反復鐓拔成形，使帶狀組織≤3級，保證組織致密。

②正火十高溫回火 對于高精度機床齒輪是必要的，絕不能省略。在進行高溫回火操作時一定注意加熱溫度，選取高溫回火的上限溫度，回火后的冷卻則應注意緩冷，以達消除加工應力、穩定工件尺寸以及鋼件去氫、防止白點和氫脆的目的。 

③注意事項 這里的特定去應力退火，其加熱溫度僅200℃，但退火保溫時間卻長達24h， 目的在于在較低的溫度下工件所產生的熱應力更小，由于溫度低又要達到減少殘余內應力的目的，勢必需延長保溫時間。

④回真空熱處理新工藝的應用 在環境壓力低于正常大氣壓以下的減壓空間中進行加熱、保溫的熱處理工藝，稱為真空熱處理。在真空熱處理中的作用可概括為四點：一是可防止金屬氧化，工件只要在lO（-1）Pa的真空度下，金屬的氧化速度就極慢，在真空度<1.33×10（-2）Pa的真空度下加熱金屬，雖然都高于金屬氧化物的分解壓力，但亦可得到無氧化的光亮表面，二是對表面的凈化作用，金屬表面在真空熱處理時，若爐內氧的分壓<氧化物的分解壓，金屬表面氧化物分解生成的氧氣可被真空泵排出爐外，金屬表面的油污也將被加熱分解為氫氣、水蒸氣和二氧化碳等從而被真空泵排出爐外，起到脫脂凈化作用，三是具有脫氣作用，在真空熱處理過程中，由于金屬零件內外具有壓差，溶解在金屬中的氣體會向金屬表面擴散而脫附，溫度越高，脫氣效果就越好，四是加熱速度緩慢，工件在空熱處理過程中主要依靠輻射方式傳熱，其加熱速度比鹽浴爐和爐氣中加熱慢，故加熱時間需適當延長，降低了生產率，但工件截面溫差小、工件變形比其他加熱方式小。

現在幾乎所有熱處理工藝均可進行真空熱處理。真空淬火現已廣泛應用于各種鋼材和鈦、鎳、鈷基合金等金屬材料，真空淬火后鋼件硬度高且均勻，表面光潔，無氧化脫碳，變形小。真空加熱時的脫氣作用還可提高鋼件的強度、耐磨性、抗咬合性和疲勞強度等，使鋼件使用壽命提高。因此，在條件允許的情況下應優先選取該工藝。與鹽浴加熱淬火相比較，真空淬火具有下列特點。

①工件經真空淬火后，工件淬火變形較小，為精密機件的淬火提供了方便。

②真空加熱，防止了工件表面的氧化和脫碳，經淬火后可獲得光亮的表面。

③真空淬火可有效地提高工件的使用壽命。例如與鹽浴加熱淬火相比較，真空淬火可使模具壽命提高30%-40%,經濟效益顯著。

④真空加熱淬火無污染，綠色環保。