预先热处理对工程机械齿轮材料性能的影响分析

张新亮

（ 重庆工业职业技术学院 机械工程学院,重庆 401120）

预先热处理对工程机械齿轮材料性能的影响分析

张新亮

（ 重庆工业职业技术学院 机械工程学院,重庆 401120）

本文结合当前相关研究及实践的实际情况，对预先热处理在工程机械齿轮材料性能的影响进行详细的分析，希望能够为今后相关内容的研究提供一定的参考依据。

预先热处理；工程机械齿轮材料；性能影响

0 引言

工程机械的运转过程中，涉及到许多的零部件，而齿轮便是其中不可缺少的零件之一。对于工程机械而言，齿轮性能的高低很大程度上决定了工程机械的性能高低，如果齿轮性能无法满足要求，则工程机械的性能将无法充分发挥，所以保证齿轮性能的重要性不言而喻。齿轮是一种机械成品，通过特定的工艺对材料进行加工才有了齿轮，因而齿轮的性能有材料的影响。在当前的工程机械生产过程中，预先热处理技术是一种比较常见的用于处理齿轮材料的技术，能够满足工程机械性能不断提高的要求，促进工程机械性能的最大化发挥。

1 预先热处理的基本内容

1.1 基本概念

何为预先热处理？所谓预先热处理指的是在能够达到我们需要的工件的性能的热处理以前，为机械加工或者最终热处理做准备的热处理被称之为预先热处理[1]。通过预先热处理，能够满足想要的工件性能，以此充分发挥出所加工的工件性能起到巨大的促进作用。目前，预先热处理已经广泛地应用于工业机械行业中，得到了业内的广泛认可。

1.2 主要类型

从当前工业机械行业的发展情况来看，预先热处理主要分为三种类型，分别是退火、正火和调质，三种具体的类型共同构成了现阶段的预先热处理技术。

首先，退火。退火指的是将金属缓慢加热到一定的温度，保持足够时间，然后以是以速度进行冷却，这样的一种金属热处理是退火。通过退火处理，能够使得工件达到所需的要求，并有效地应用于实践生产中，发挥出应用的作用。

其次，正火。正火也被称为常化，是将工件加热至Ac3或者Accm以上30-35℃，保持该温度一定时间，从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。正回火预备处理执行的不好，可能工件的晶粒没有得到细化在淬回火后影响工件的综合机械性能，或者说导致淬火工件冷却出现开裂等质量风险。

最后，调质。调质是一种淬火和高温回火的综合热处理工艺，在工程机械产品中，调质件根据受力条件的不同，对其所要求的性能与不一样。需要注意的是，如果预备热处理执行不好，那么心部性能难以保证，在表面淬火后心部就成了工件使用过程中的脆弱之处。

2 预先热处理对工程机械齿轮材料性能的影响

对于齿轮材料而言，预先热处理能够在提升其性能方面起到一定的帮助。为了更好地进行本次研究，本文选取20MnCr5钢齿材料进行分析，对其实施预先热处理工艺，分析其性能受到的影响。接下来，笔者从显微组织、表面硬度以及耐磨损性能等方面受到的影响进行探究，具体如下。

2.1 预先热处理给显微组织造成的影响

通过对工程机械齿轮材料实施不同的预先热处理工艺，20MnCr5钢工程机械齿轮材料的组织会存在很大的不同，不同的预先热处理工艺显示出的显微组织照片会存在明显的差异。通常情况下，采用正火进行处理的时候，材料的晶粒的粗大程度比较高，由粗大的团状晶粒和长条晶粒组成，组织在均匀性方面存在明显差异。如果采用的是等温正火处理，材料晶粒的粗大程度将会降低，团状晶粒会减少，晶粒的细化程度更高，但是组织分布的均匀性仍旧比较差。若采用的是均匀化处理后的等温正火处理，材料的晶粒将会变得更加细小并且是条状，没有明显的团状粗大晶粒，组织分布比较均匀。

2.2 预先热处理对表面硬度产生的影响

预先热处理工艺的类型不同，20MnCr5钢工程机械齿轮材料的表面硬度也将有所不同。采用常规的正火处理时，对20MnCr5钢工程机械齿轮材料的不同位置的硬度进行测定，会存在很大的差异，硬度的最大差值通常在20-24HB之间。采用等温正火处理时，20MnCr5钢工程机械齿轮材料在不同位置的差异会比常规正火处理在不同位置的差异小，硬度的最大差值一般会小5-7HB左右。对等温正火进行均匀化的处理之后，20MnCr5钢工程机械齿轮材料不同位置硬度的差异性相比于常规正火和等温正火，差异性会有很大程度的下降，硬度的最大差值将会下降至2HB上下。造成这种情况出现的原因主要可以解释为以下几个方面：首先，与常规正火处理相比，等温正火处理会使得20MnCr5钢工程机械齿轮材料的平均晶粒尺寸得到一定的硬化，使得组织的分布更加均匀，这就在一定程度上改善了硬度的均匀性。其次，均匀化等温正火处理相比于等温正火处理，在之前的基础上对晶粒尺寸实现了进一步的细化，材料组织分布的均匀性更好，平均硬度值可以得到进一步提高。

2.3 预先热处理给耐磨损性能带来的影响

在王晓燕等研究中，将20MnCr5钢工程机械齿轮材料分别放置在25℃、300℃的温度条件下，采用不同的工艺预先热处理，得到的试样耐磨损性能测试结果不相同，不管是在25℃还是在300℃的温度条件下，不同预先热处理下的试样磨损体积存在显著的差异。大量的实践证明，常规正火处理处理后的20MnCr5钢工程机械齿轮材料，其磨损程度更加严重，材料表面会出现粗大蚀坑或者脱皮现象。等温常规正火处理后的20MnCr5钢工程机械齿轮材料，虽然也会存在粗大蚀坑或者脱贫的情况，但是相较于常规正火处理，磨损的程度要明显降低。均匀化处理后的等温正火处理，相较于常规正火和等温常规正火，20MnCr5钢工程机械齿轮材料表面几无粗大蚀坑或者脱皮现象，磨损的程度最为轻微。这主要是因为不同的预先热处理工艺使得20MnCr5钢工程机械齿轮材料的组织分布均匀性和晶粒尺寸产生明显差异。

3 结语

总而言之，工程机械齿轮材料的功能价值非常大，应用在工程机械的作业中可以发挥出重要的作用。所以，保证齿轮材料的性能，其实质就是保证工程机械的性能。在对工程机械齿轮材料进行预先热处理的时候，应当综合考虑各种因素，采用科学合理的预先热处理工艺，从而提升工程机械齿轮材料的性能。

[1]王晓燕.预先热处理对工程机械齿轮材料性能的影响研究[J].热加工工艺,2016,12(14):243-246.

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