3.3 热处理工艺规程的拟定
⑴ 分析所有可能的热处理工艺方案，比较后选择其中保证工件高质量而有最经济的方案；
⑵ 需要热处理的工件应按材料、形状、尺寸、重量和性能要求等选择合适的热处理工艺； ⑶根据现场加热和冷却设备选择工件的加热和冷却方法； 热处理工艺过程各工序顺序应力求优化，避免在工艺传递过程中的重
三．热处理工艺课程设计的任务 根据题目中零件的技术要求，分析零件服役条件和可能的失效形式，根据失效形式，确定零件的性能特点，根据性能特点，选择材料，相变点的确定，分析含碳量及合金元素的作用，确定该零件的加工工艺路线以及热处理在加工工艺路线中的位置，选定能实现技术要求的热处理方法，热处理工艺参数的制定，热处理设备的选择，画出各热处理工艺后的金相组织示意图，分析显微组织特点，说明相组成物、组织组成物的名称，夹具的设计或选用，工艺卡片的填写。
1. 零件的服役条件和可能的失效形式
1.1服役条件 齿轮是机械工业中应用最广泛的重要零件之一。其主要作用是传递动力，改变运动速度和方向。是主要零件。其服役条件如下： ⑴ 齿轮工作时，通过齿面的接触来传递动力。两齿轮在相对运动过程中，既有滚动，又有滑动。因此，齿轮表面受到很大的接触疲劳应力和摩擦力的作用。在齿根部位受到很大的弯曲应力作用； ⑵ 高速齿轮在运转过程中的过载产生振动，承受一定的冲击
力或过载； ⑶ 在一些特殊环境下，受介质环境的影响而承受其它特殊的力的作用。
1.2失效形式 根据其服役条件，常见的失效形式为以下四点： ⑴ 疲劳断裂 齿轮在交变应力和摩擦力的长期作用下，导致齿轮点面接疲劳断裂。其产生是由于当齿轮受到弯曲应力超过其持久极限就出现疲劳破坏而超过材料抗弯强度时，就造成断裂失效； ⑵ 表面损伤 a. 点蚀是闭式齿轮传动中最常见的损坏形式，点蚀进一步发展，表现为蚀坑至断裂。 b. 硬化层剥落由于硬化层以下的过渡区金属在高接触应力作用下产生塑性变形，使表面压应力降低，形成裂纹造成碳化层剥落。 ⑶ 磨损失效 汽车、拖拉机上的主载荷齿轮，受力比较大，摩擦产生热量较大，齿面因软化而造成塑性变形，在齿轮运转时粘结而后又被撕裂，造成齿面摩擦磨损失效 ⑷ 磨粒磨损 外来质点进入相互啮合的齿面间，使齿面产生机械擦伤和磨损，比正常磨损的速度来得更快。
2.材料的选择 ⑴ 零件的用途滑动齿盘是机械工业的重要基础件，广泛地应用在动力，常常被用于重型载货汽车上。适用于工作条件较为繁重、恶劣的汽车、拖拉机的变速箱和后桥中的齿轮。还被用于内燃机机车、坦克、飞机上的变速齿轮，这对材料的性能要求更高。 ⑵ 工作条件齿轮工作时，通过齿面的接触来传递动力。两齿轮在相对运动过程中，既有滚动，又有滑动，表面受到很大的接触疲劳应力和摩擦力的作用。在齿根部位受到很大的弯曲应力作用；高速齿轮在运转过程中的过载产生振动，承受一定的冲击力或过载；在一些特殊
环境下，受介质环境的影响而承受其它特殊的力的作用。 ⑶ 性能要求齿轮的表面有高的硬度和耐磨性，高接触疲劳强度，有较高的齿根抗弯强度，高的心部抗冲击能力。 ⑷ 选材高速、高载、承受较大冲击载荷的齿轮，一般采用低碳合金渗碳钢或碳氮共渗钢 工作时表面承受很大的接触疲劳应力和摩擦力的作用，高速转动承受一定的冲击力或过载。选用8620H钢，由于钢中含有 Cr 能够提高淬透性，Cr 还 是碳化物形成元素，提高回火稳定性；Mn 能增加钢的强度和硬度，还有脱硫的功效，也能提高钢的淬透性；8620H 钢采用渗碳+淬火+ 低温回火，齿轮表面可以获得 58-64HRC硬度，因淬透性较高，齿心部具有较高的强度和韧性。因而选用8620H 合金钢。8620H 的含碳量为 0.20％属于低碳钢,渗碳时保证了碳元素的正常渗入。 淬火热处理后心部获得低碳马氏体, 以保证心部具有足够的塑性和韧性,抵抗冲 击载荷。钢中合金元素为 Cr<1.5％、Mn<1.5％。Cr、Mn 合金元素能 提高钢铁索体的强度,同时提高钢的淬透性。8620H 齿轮根据使用性能要求表面耐磨,心部又要 求有良好的强韧性,所以要对8620H钢进行表面渗碳处理,渗碳淬火后表面得 到高碳马氏体, 具有较高的硬度和耐磨性
3. 8620H合金钢相变点的确定
临界温度（近似值）（℃）钢号Ac18620h715Ac2843Ax2625
8620h是美国的钢号表示法 四．零件的技术要求及选材
1. 技术要求 8620H钢制成的高速高载齿轮技术要求如下：齿表硬度：58～64 HRC 渗碳层深度为：1.0～1.2 mm，高速旋转的主轴承受扭转和冲击等多种载荷，要求它具有足够的刚度、强度、耐疲劳、耐磨损以及精度稳定等性能。 2.滑动齿轮零件图
同步器上滑动齿轮
3. 化学成分及合金元素的作用 8620H钢的化学成分 C 0.17～0.23 S ≤0.035 化学元素作用
⑴ C：保证形成碳化物所需要的碳和保证淬火马氏体能够获得的硬度，
⑵ Si：硅能阻止碳化物形核长大，使“C”曲线右移，提高钢的淬透性，还能提高钢的抗回火性，提高对钢的综合机械性能。 C 0.17～0.23 S ≤0.035 Si 0.17～0.37 P ≤0.035 Mn 0.60～0.95 Ni ≤0.30 Cr 0.40～0.70 Cu ≤0.30 ⑶ Mn：主要作用是提高钢的淬透性，增加钢的强度和硬度，有脱氧及脱硫的功效（形成 MnS），防止热脆。还可以改善渗碳层，有利于渗碳层增厚，增加 奥氏体冷却时的过冷度，细化珠光体组织以改善机械性能。
⑷ Cr：能够提高钢的淬透性并有二次硬化作用，还是碳化物形成元素，提高回火稳定性，增加钢的耐磨性。