热处理毕业论文范文

西安航空职业技术学院

毕 业 设 计（论 文）

论文题目： 驱动轮轴热处理工艺设计

所属系部： 航空材料工程学院

指导老师： 李艳 职 称：

学生姓名： 胡天龙 班级、学号:12806218

专 业： 金属材料与热处理技术

西安航空职业技术学院制

年 月 日

目 录

1. 前言..................................................4

2 驱动轴材料与热处理工艺概况.............................5

2.1 驱动轴的简介.........................................5

2.2 拖拉机驱动轴的服役条件和失效形式.....................6

2.3 拖拉机驱动轴的性能要求...............................7

2.4 驱动轴热处理工艺概况.................................7

3 35CrMo的基本性质.......................................8

3.1 35CrMo的化学成分及力学性能...........................8

3.2 合金元素的作用...................................... .9

3.2.1 35CrMo刚中硅元素的作用..............................9

3.2.2 35CrMo刚中铬元素的作用.............................9

3.2.3 35CrMo刚中锰元素的作用.............................10

3.3 组织转变及淬透性.................................... 11

4. 拖拉机驱动轴生产工艺路线及分析........................13

4.1 拖拉机驱动轴的选材...................................13

4.2 35CrMo热处理工艺性...................................13

4.3 35CrMo拖拉机驱动轴工艺路线热处理方案分析.............13

4.4 热处理工艺的确定.....................................16

4.5 热处理常见的缺陷及防护措施...........................17

4.5.1 氧化和脱碳.........................................17

4.5.2 过热和过烧.........................................18

4.5.3 淬火硬度不够.......................................18

4.5.4 变形和开裂.........................................19

4.5.回火缺陷...........................................20

4.6 热处理工艺及曲线图...................................21

4.6.1 正火工艺的制定.....................................21

4.6.2 淬火工艺的制定.....................................21

4.6.3 回火工艺的制定.....................................22

4.7 金相分析.............................................23

4.7.1 正火热处理的金相分析...............................23

4.7.2 调原始组织为热处理的金相组织.......................24

5 质量检验...............................................24

5.1 检验项目.............................................24

5.1.1 硬度...............................................25

5.1.2 变形...............................................25

5.1.3 外观...............................................25

5.2 评定标准.............................................25

设计总结.................................................31

致谢.....................................................32

参考文献.................................................33

1 前言

本毕业设计是在《材料科学基础》《热处理原理》《热处理工艺》和《金属材料学》等课程学习的基础上并且结合本人在校期间学校组织的实习经历，是理论与实际相结合所完成的。通过本次毕业课程设计，可使自己在综合运用化学专业基础和专业知识能力方面得到训练，学习独立分析问题和解决问题的方法，提高工程意识和工程设计能力。 现在工业的迅速发展对机械零部件，驱动轴等提出的要求愈来愈高。热处理不仅对锻造机械加工的顺序进行和保证加工效果超着重要作用，而且在改善或消除加工后的缺陷，提高工件使用寿命的方面起着重要作用。为获得理想的组织与性能，保证零件在生产过程中的质量稳定性和使用寿命，就必须从工件的特点、要求和技术条件入手，认真分析产品在使用过程中的受力状况和可能的失效形式，正确的选择材料，再根据生产规模，现场条件，热处理设备提出几种可行的热处理方案，最后根据其经济性，质量稳定性和便于管理，降低成本等因素，确定出一种最佳方案。

热处理工艺设计是整个机械加工过程中的一个重要环节，他与工件设计及其他加工工艺间存在密切关系。如何实现工件设计时提出的几何形状和加工精度，满足设计时所需要的各种性能指标，热处理工艺制定的合理与否，有着至关重要的作用。

2 驱动轴材料与热处理概况

2.1驱动轴的简介

驱动轴是传动系统的一个重要组成部分，它是用来将差速器半轴齿轮输出的动力传给驱动轮或轮边减速器，对于采用非独立式旋架的驱动桥，根据其驱动轴内端与外端的手里状况，一般又分为全浮式驱动轴、四分之三浮式驱动轴与半浮式驱动轴三种。

驱动轴内端以花键连接着驱动轴齿轮，驱动轴齿轮在工作时只将扭矩传给驱动轴，因而，驱动轴内端只受扭矩而不受弯曲力矩。驱动轴是拖拉机的轴类零件中承受扭矩最大的零件，为了满足驱动轴的强度要求。多年来，世界各国除了用各种各样的计算方法外，还在材料选择、毛坯成型、机械加工和热处理等方面进行着不懈的努力。

驱动轴齿轮广泛用于汽车、拖拉机等一切行走机械的差速器中，应用面广，需求量大。驱动轴已普遍采用精密模锻工艺生产。其工艺流程是：下料—加热—粗锻—切飞边—精锻—切飞边—表面清理—钻孔、车大端面—车孔、齐端面—拉花键—热处理—磨大端面和内孔。 感应加热表面淬火亦感应淬火，由于它的加热速度和却速度都很快，使零件的表面至心部有着巨大的温度梯度，而且淬火后零件由表及里存在着激烈的组织变化，这些特点决定它有着特殊的残余压应力形态。一般说，轴类零件感应淬火后，表面层存在残余压应力，次表层和淬火区域存在残余拉应力。残余拉应力的合理分布，能够大大提高零件强度，特别是疲劳强度。驱动轴的合理用料，合理选择淬火层的深度及其分布，将大大提高驱动轴的使用寿命。

2 驱动轴材料与热处理概况

2.1驱动轴的简介

驱动轴是传动系统的一个重要组成部分，它是用来将差速器半轴齿轮输出的动力传给驱动轮或轮边减速器，对于采用非独立式旋架的驱动桥，根据其驱动轴内端与外端的手里状况，一般又分为全浮式驱动轴、四分之三浮式驱动轴与半浮式驱动轴三种。

驱动轴内端以花键连接着驱动轴齿轮，驱动轴齿轮在工作时只将扭矩传给驱动轴，因而，驱动轴内端只受扭矩而不受弯曲力矩。驱动轴是拖拉机的轴类零件中承受扭矩最大的零件，为了满足驱动轴的强度要求。多年来，世界各国除了用各种各样的计算方法外，还在材料选择、毛坯成型、机械加工和热处理等方面进行着不懈的努力。

驱动轴齿轮广泛用于汽车、拖拉机等一切行走机械的差速器中，应用面广，需求量大。驱动轴已普遍采用精密模锻工艺生产。其工艺流程是：下料—加热—粗锻—切飞边—精锻—切飞边—表面清理—钻孔、车大端面—车孔、齐端面—拉花键—热处理—磨大端面和内孔。 感应加热表面淬火亦感应淬火，由于它的加热速度和却速度都很快，使零件的表面至心部有着巨大的温度梯度，而且淬火后零件由表及里存在着激烈的组织变化，这些特点决定它有着特殊的残余压应力形态。一般说，轴类零件感应淬火后，表面层存在残余压应力，次表层和淬火区域存在残余拉应力。残余拉应力的合理分布，能够大大提高零件强度，特别是疲劳强度。驱动轴的合理用料，合理选择淬火层的深度及其分布，将大大提高驱动轴的使用寿命。

2.2 拖拉机驱动轴的服役条件和失效形式

拖拉机驱动轴是重要的传力部件，不仅要传递来自发动机的扭矩，还要承受车轮上作用的垂直力、侧向力及牵引力所形成的纵向力，使拖拉机易损部件之一。

失效形式主要是由于扭转力矩作用，工作时频繁启动、变速、反向、路面颠簸和部分磨损而引起的疲劳破坏，断裂位置主要集中于轴杆部或花键根部。

2.3 拖拉机驱动轴的性能要求

拖拉机驱动轴是传递扭矩的重要部件，要求材料有足够的抗弯强

度、疲劳强度和较好的韧性，耐磨性，具有合理的最佳静扭强度和抗扭转疲劳性能，要求其轴颈部硬度为48～52HRC，盘部外圆硬度为34～49HRC，花键部位硬度46～52HRC。

2.4 驱动轴热处理工艺概况

推荐采用预调质处理后表面中频淬火处理工艺，预调质处理后心部硬度为28—36HRC；中频淬火处理后杆部表面硬度不允许低于52HRC；，杆部硬化层深度范围为杆部直径的10—20%，硬化层深度变化不大于杆部直径的5%，杆部圆角应淬硬，法兰盘硬度不低于44HRC。在保证驱动轴性能指标要求条件下，也允许采用其它热处理工艺，如正火处理后表面中频淬火工艺。

感应淬火后驱动轴的金相组织为：1.预调质处理后表面中频淬火

处理，硬化层为回火马氏体，心部为回火索氏体：2.正火处理后表面中频淬火处理，硬化层为回火马氏体，心部为珠光体加铁素体。 3 35CrMo的基本性质

3.1 35CrMo的化学成分及力学性能

化学成分： 碳的含量为0.37~0.44% 钼的含量为0.15~0.25% 锰的含量为0.40~0.70% 铬的含量为0.80~1.10% 力学性能： 退火硬度：小于207HBS 正火硬度：小于250HBS

调制处理：试样直径为59mm, 850℃淬火加热油淬 520℃回火后，抗拉强度为980兆帕，屈服点为785兆帕，断面收缩率为45%，冲击吸收功为47J,冲击韧性为588.3千焦/平方米.

特性：调质后，有良好的综合性能，低温冲击性良好，缺口敏感性较低，有好的淬透性，正火调质后加工性能良好。但是焊接性能不佳，容易产生裂纹，焊接之前要预热到100~150。

应用举例：较重要的调质件如汽车转向螺杆，连杆螺栓，进气阀，齿轮等。

3.2 合金元素的作用

3.2.1 35CrMo钢中硅元素的作用

有利于体心立方的铁素体组织的形成，在钢中不形成碳化物，在周期表中处于铁左边，主要固溶于铁中。其对碳在奥氏体中的扩散系数影响不大，对奥氏体形成速度无甚影响，可升高A1点，相对的减缓了奥氏体的形成速度。对加热时奥氏体晶粒大小稍有阻碍或不起作用，可推迟珠光体相变使C曲线右移，使C曲线上的鼻子移向高温区域，

使Ms点降低，提高过冷奥氏体的稳定性，从而降低淬火临界冷却速度，提高钢的淬透性。可显著地减慢马氏体在较低温度的分解，但不减慢在400～500℃回火时马氏体的分解，显著阻碍碳化物的聚集，阻碍钢在回火时消除各类畸变的作用，而且一般都推迟了淬火钢α相的回复、再结晶和碳化物聚集过程，从而抑制了钢的硬度、强度的降低，增强了钢的回火稳定性。可提高α相的再结晶温度，可使钢回火脆性显著增强，可改变钢的各相组织，增加珠光体数量。主要目的是增大钢的淬透性，全部淬透零件在高温回火后可获得高而均匀的综合力学性能，特别是高的屈强比，显著强化铁素体，比在一定范围内还能提高钢的韧性。

3.2.2 35CrMo钢中铬元素的作用

可封闭γ相区的元素，含量达到一定量时，γ相区被封闭，即使相图上的γ区域收缩成一个很小的范围，超过此含量合金发生γ到α相变，有利于体心立方的铁素体组织的形成。在钢中可形成碳化物，其为过渡过度族元素，在周期表中位于铁的左边，可降低钢的共析点含碳量以及碳在γ中的最大固溶度，大量加入可使γ相区消失，得到全部铁素体组织。是强化物形成元素，降低碳在奥氏体中的扩散系数，因而大大推迟了珠光体向奥氏体转变过程，在钢中由于形成的特殊碳化物不易溶解，将使奥氏体形成速度减慢，可升高A1点，相对的减缓了奥氏体的形成速度。显著的将α相的再结晶温度推向高温，使钢中明显出现回火脆性，强烈的阻止马氏体分解的进一步发展，可改变钢的各相组织，增加珠光体数量。增大钢的淬透性，全部淬透零件在

高温回火后可获得高而均匀的综合力学性能，特别是高的屈强比，显著强化铁素体，比在一定范围内还能提高钢的韧性。如果形成难溶解的特殊碳化物，则在加热时，如果保温时间不足，将会得到成分极不均匀的奥氏体。对加热时奥氏体晶粒大小有中等阻碍作用，可推迟珠光体相变，使Ms点降低，提高过冷奥氏体的稳定性，从而降低淬火临界冷却速度，提高钢的淬透性。显著阻碍碳化物的聚集，阻碍钢在回火时消除各类畸变的作用，而且一般都推迟了淬火钢α相的回复、再结晶和碳化物聚集过程，从而抑制了钢的硬度、强度的降低，增强了钢的回火稳定性。

3.2.3 35CrMo钢中锰元素的作用

可开启γ相区，如果达到一定数量，便可完全抑制α相区的出现，而代之以γ相，因此如果r区域淬火至室温就很容易获得奥氏体。可提高α相的再结晶温度，使钢中明显出现回火脆性，可改变钢的各相组织，增加珠光体数量。在钢中可形成碳化物，其为过渡过度族元素，在周期表中位于铁的左边，可降低A3和A1，大量加入后甚至可以使A3降到室温以下，则钢在室温下仍具有奥氏体组织，可改变工析转变温度，降低A1点相对来说增加了过热度，也就增大了奥氏体的形成速度，可使珠光体细化，有利于奥氏体形成，对加热时奥氏体晶粒大小则有助。可推迟珠光体相变，使Ms点降低，提高过冷奥氏体的稳定性，从而降低淬火临界冷却速度，提高钢的淬透性。为了增大钢的淬透性，全部淬透零件在高温回火后可获得高而均匀的综合力学性能，特别是高的屈强比，显著强化铁素体，比在一定范围内还能提高

钢的韧性。

3.3 组织转变及淬透性

35CrMo是调质钢，用于制造在重载荷作用下同时又受冲击载荷

作用的一些重要零件，要求零件具有高强度、高韧性相结合的良好的

综合力学性能。抗拉强度和屈服强度比相应的碳钢高约20%，并有良

好的淬透性，切削性好，调质钢在热加工后，必须经过预备热处理降

低硬度，以利于切削加工，预备热处理还可以消除热加工缺陷，改善

组织为淬火做好准备。对合金含量较低的钢，可采用正火或完全退火，

高温回火可使正火处理得到的马氏体转变为粒状珠光体。

最终热处理为调质，碳钢淬火温度为Ac3+(30~50)℃，合金钢

可适当提高淬火温度，回火温度为500~650℃，具体回火温度按硬度

取，要求强度高的选下限。

合金调质钢有较大高温回脆倾向，为防止高温脆性发生，高温回

火后要采用水冷或油冷，对于大锻件体要采用合金化方法防止回脆。

调质钢不一定都进行调质处理，因为回火索氏体组织不能充分发挥碳

提高钢的强度方面的潜力，所以当零件以提高强度和疲劳强度为主要

目的时，可采用淬火加低温回火代替调质。将一类回火脆性的温度提

高。

低合金超高强度结构钢和合金调质钢经淬火加低温回火后，其韧

性与碳的质量分数有关。低合金高强度钢当碳的质量分数超过0.3%，

虽然，随着碳的质量分数的增高强度持续增高，但钢的韧性特别是断

裂韧度显著下降。

4. 拖拉机驱动轴生产工艺路线及分析

驱动轮轴示意图[插入]：

[驱动轮轴示意图]

4.1 拖拉机驱动轴的选材

按照驱动轴对材料力学性能的要求，驱动轴常用材料是中碳钢或

中碳合金钢，如45、35CrMo、40MnB、35CrMoMnMo等。具体选用何种

钢号，应根据驱动轴承受负载的大小，驱动轴杆部的直径和淬硬层深

度的要求来确定。通常是轻型车、尺寸较小的驱动轴选用中碳钢；重

型车、尺寸较大和工作应力大的驱动轴选用淬透性和强韧性较好的合

金钢。对于主要承受扭转载荷的轴类零件，钢的淬透性以保证轴的直

径的1/2处能淬火为最佳。驱动轴材料依据其工作条件选用，中型重

车选用35CrMo，重型载重车选用35CrMoMnMo。拖拉机为中型重车，

故选用35CrMo。

4.2 35CrMo热处理工艺特性.

(1)预备热处理

调至钢经加热后，必须经过预备热处理来降低硬度，便

于切削加工，消除热加工时造成的组织缺陷。对于35CrMo

钢而言可进行正火或退火处理。

(2)最终热处理

调质钢的最终热处理是淬火加高温回火。一般可以采用

较慢的冷却速度淬火，可以用油淬避免热处理缺陷。当强度

较高时，采用较低的回火温度，反之选用较高的回火温度。

4.3 35CrMo拖拉机驱动轴工艺路线及热处理方案分析

（1）工艺路线为：锻造→毛坯调质→加工成形→ø59圆柱面与

花键两处高频淬火。

该工艺方案的优点：工艺简单，特别是调质工艺，因为调质后再

进行机械加工，无须考虑氧化脱碳问题。

该工艺方案的缺点是：加工余量大，浪费材料，调质效果不好。

该种钢油淬时临界直径大于55mm（加上加工余量），根据该种钢的

端淬曲线可以推知，即使在表面也得不到半马氏体区，实际上只能得

到网状铁素体及细片状珠光体组织。花键与锥度交界处恰好是花键高

频淬火的过渡区（热影响区），此处的强度比未经表面淬火的还差，

而又是应力集中的危险断面。

（2）工艺路线为：锻造~荒车及钻ø23孔（应留加工余量，以备

扩孔成ø23）→调质→加工成形（包括扩ø23）→ø59圆柱面、锥度

及花键部分高频淬火。

该工艺方案的优点是：克服了第一方案的调质效果不良，以及锥

度与花键交界危险断面处恰好是高频淬火热影响处的弱点，其使用性

能将比第一方案大为改善。

该方案的缺点是：加工余量大、浪费原材料；增加了加工工序和

工序间周转，延长了生产周期；对调质工序加热时氧化、脱碳的控制

要求较严；高频淬火时，在锥度根部R3圆角处需圆角淬火，为了避

免有淬火过渡区，锥度与花键部分应连续淬火，但该两部分尺寸及几

何形状不同，故用同一感应圈淬火时，需改变高频淬火工艺参数（至

少应改变工件升降速度）操作比较复杂，质量不易稳定。

在设备条件不变的情况下，第二种方案的生产周期比较长，生产

成本较高。

（3）改整体结构为组合结构，即把整体分解为法兰盘和花键轴，

花键轴为通花键，与法兰盘用花键连接。

工艺路线如下：

轴颈法兰盘：锻造→调质→加工成形（花键孔只加工内孔，键槽

未拉）→ø59外圆高频淬火→拉削花键孔。

花键轴：棒料钻孔→调质→加工成形→花键中频淬火。

该工艺方案的优点： 省料，再大量生产中花键轴可向钢厂订购

管材；调质效果要好，基本上与该种钢的临界直径相适应；感应加热

淬火工艺单一，操作方便、质量稳定，因为ø59外圆高频淬火目的是

提高耐磨性，其与法兰盘连接处直径大，应力小，故强度足够。花键

采用中频加热，淬硬层深度增加至4.5～5mm，疲劳强度提高，经

2500Hz中频淬火并200℃低温回火，表面硬度为53～55HRC，据测量

齿的根部有589～736N/mm²的压应力，由于是通花键，可以一次连续

淬火，没有过渡区。

该工艺方案的缺点是：增加了法兰盘拉削内花键孔的工艺，但省

去了锻造拔制锥度及花键部分直径的工序，简化了花键轴的加工。 试验表明，采用第一种工艺方案时，由于强度比较低，当与行星

架锥度紧配合比较好时，常在锥度部分与法兰盘连接处发生剪切断他

过过渡区的材料剪切强度，驱动轴将在花键根部迅速剪切断裂，寿命

更低。

当按第三种方案处理时，与第一种方案处理的比较，疲劳寿命大幅度提高，条件疲劳极限扭矩提高至原来的2.8倍，极限应力幅提高至原来的4.5倍。田间试验500h未发现断裂现象。

可以估计，采用第三种方案，制造成本提高不多，而寿命大幅度提高，总的经济效果是良好的。

4.4 热处理工艺的确定

下料→锻造→正火（预先热处理）→粗加工→调制→ø59圆柱面、锥度及花键部分高频淬火→回火→精加工→校正→检验。

工艺说明如下：

（1） 驱动轴零件经锻造后（35CrMo钢锻造温度始锻温度为1100℃，终锻温度为800℃）进行正火处理。

（2） 正火 为消除锻后组织不均匀（带状组织）、经理粗大和锻造力，改善切削加工行，必须进行预先热处理——正火。其工艺是：加热温度为：820～870℃。

工件经加热、保温后冷却，获得均匀的细珠光体组织。正火后的硬度为197～207HB，易于切削加工。

（3） 调质 调质是驱动轴机械加工后的最后热处理。为达到要求性能，调质工艺采用以下措施：

a.为了保证回火后驱动轴的力学性能，淬火后再1/4直径处硬度应大于45HRC，淬火组织为半马氏体。为此，应选择较高的淬火加热温度，以提高淬透性。

b.淬火温度为（860±10）℃，保温80min。首先是杆部和花键

部分先淬入2%的聚乙烯醇水溶液中，水温加热到50℃左右,待杆部和花键部分在聚乙烯醇水溶液中冷却到本体降到600℃左右时，立即由溶液中提出，再将工件整体投入油中冷却，温度为60～80℃。这样操作是盘部外圆先不冷却，待盘部外圆在空气中降温，杆部和花键部分在冷却介质中降温。待盘部外圆降至750℃左右，将工件整体投入油中冷却，这样，解决一个工件要求两种硬度的要求，同时解决法兰盘与杆部相连处易产生开裂的问题，既可保证盘部硬度，又减少变形，避免开裂。

淬火后的金相组织为：杆部为马氏体，盘部为托氏体+马氏体。 c.回火温度是根据零件回火后的硬度要求确定的。驱动轴回火温 度定为430±10℃，回火时间为120min。为克服回火脆性，回火后在水中冷却。

经过回火后的金相组织为：回火索氏体和回火屈氏体。

d.调质后再经喷丸处理，使驱动轴表面由于局部塑性变形而增加加压应力，能明显提高驱动轴疲劳寿命。

（4）ø59外圆高频淬火目的是提高耐磨性，其与法兰盘连接处直径大，应力小，故强度足够。花键采用中频加热，淬硬层深度增加至4.5～5mm，疲劳强度提高，经2500Hz中频淬火并200℃低温回火，表面硬度为53～55HRC，据测量齿的根部有589～736N/mm²的压应力，由于是通花键，可以一次连续淬火，没有过渡区。

4.5 热处理常见的缺陷及防护措施

4.5.1 氧化和脱碳

氧化时指钢表面的铁被氧化成氧化铁；脱碳是指钢表面的碳分被氧化成CO、CH4等气体，是钢表面的含碳量降低。

氧化使工件表面金属烧损，影响工件尺寸和降低表面质量。脱碳时工件表面碳贫化从而导致工件淬火硬度和耐磨性降低。严重的氧化脱碳会造成工件报废。

对需要控制氧化脱碳的工件，可采用下列措施。

a.控制加热温度和加热时间。在保证工件淬火硬度和组织的前提下，尽量采用较低的加热温度，采用最短的加热时间。加热前先经预热，可有效的缩短高温加热时间，减少共建的氧化和脱碳。

b.采用盐浴加热

c.采用保护气氛或可控气氛加热。

此外，加热时将工件装如有保护剂的铁箱中或涂以保护涂料，也有一定的防氧化脱碳效果。

4.5.2 过热和过烧

加热温度过高，或在高温下加热时间太长，引起奥氏体晶粒粗化，淬火后得到粗针状马氏体的现象，称之为过烧。过热组织增加钢的脆性，容易造成淬火开裂。淬火过热可以返修，返修前需进行一次细化组织的正火或退火，再按正确规范重新加热淬火。

如果加热温度太高，以致奥氏体晶界出现熔化和氧化现象，称为过烧。过烧组织晶粒极为粗大，晶界有氧化物网络，钢的性能急剧降低。这种缺陷无法挽救。

4.5.3 淬火硬度不够

硬度不够是指整个工件或较大区域内硬度达不到技术要求。其形成原因如下：

a.欠热 造成欠热的原因是加热温度过低或保温时间不足，工艺错误，控制仪表失灵，操作是装炉量太大使各层工件温度不匀。 b.过热 过共析钢因过热奥氏体溶有过量的碳和合金元素，使Ms点大为降低，以致淬火后因残留大量奥氏体而降低硬度。

c.冷却速度不够 工件在淬火过程中因冷却速度不够而发生或部分发生奥氏体珠光体转变。造成原因是冷却介质选择不当，冷却介质温度过高或老化及工件尺寸太大等。

d.操作不当 如预冷淬火预冷时间过长，双液淬火时在水中停留时间太短，分级淬火时分级温度太高或停留时间过长等，均会造成奥氏体分解而最终组织中出现非马氏体组织，使硬度降低。

4.5.4 软点

工件上硬度不足的小区域称为软点。软点往往是工件磨损或疲劳损坏的中心，重要工件上不允许存在软点。造成软点的原因： a.原材料缺陷 钢中存在大块铁素体或带状组织。

b.欠热 因加热温度不够或保温时间不足，使奥氏体成分不均匀，或亚共析钢中铁素体未全部溶于奥氏体。

c.冷却不匀 工件在介质中移动不充分，淬火时堆在一起，工件表面有氧化皮等污物附着以及冷却介质混有肥皂、油污等，都会造成工件冷却不均匀，使局部小区域发生高温转变而形成软点。

4.5.5 回火缺陷

（1）硬度不合格 回火后过高一般是回火不充分所造成的，补救办法是按正常回火规范重新回火。回火后硬度不足，主要原因是回火温度过高。补救办法是按前述返修规范重新淬火并回火。

（2）韧性过低 在第一类回火脆性区回火或具有第二类回火脆性敏感的钢材，回火后未进行快冷，都会使工件回火后脆性增加。补救办法是对在第一类回火脆性区进行回火的工件，按返修规范重新淬火并避开该脆性区进行回火；对因在第二类回火脆性区回火而未快冷的工件，可采用稍高一些的温度进行短时回火并快冷。

4.6 热处理工艺及曲线图

4.6.1 正火工艺的制定

为消除锻后组织不均匀（带状组织）、经理粗大和锻造力，改善切削加工行，必须进行预先热处理——正火。图1为正火工艺曲线图，其工艺是：加热温度：AC3+（30～50）℃，由此确定加热温度为为850℃；保温时间为：120min。冷却方式为：空冷。工件经加热、保温后冷却，获得均匀的细珠光体组织。正火后的硬度为197～207HB，易于切削加工，其工艺曲线图为图1。

图1 正火工艺曲线图

4.6.2 淬火工艺的制定

35CrMo材质是淬硬性和淬透性较高的一种材料，它在淬火时是会产生较大应力的，一般情况下要想保证它不淬裂，就需要从工艺上进行保证，比如淬火剂改用油，而不是用水淬。图2为淬火工艺曲线

图，调质淬火时，要求工件整个截面淬透，使工件得到以细针状淬

火马氏体为主的显微组织。通过高温回火，得到以均匀回火索氏体为主的显微组织。淬火加热温度：AC3+（30～50）℃，由此确定加热温度为为850℃；保温80min；冷却方式:油冷。

图2 淬火工艺曲线图

4.6.3 回火工艺的制定

低温回火 图3为淬火加低温回火工艺曲线图，亚共析钢的低温回火温度为150～300℃。但钢材的第一类回火脆性在250～400℃，由于35CrMo中含有硅、锰、铬等合金元素，第一类回火脆性将有所提高，所以选低温回火温度为240℃；保温时间为60min。采用空冷。

图3 淬火加低温回火工艺曲线图

高温回火（调质处理） 图4为淬火加高温回火曲线图，高温回火温度为500℃～650℃；保温时间为60min，空冷。

图4 淬火加高温回火工艺曲线图

4.7 金相分析

4.7.1 正火热处理的金相分析

正火是加热、保温后在空气中冷却，其冷却速度比炉冷快，珠光体转变温度低，因此正火后获得的珠光体比退火后的珠光体细，正火后组织为铁素体加珠光体以及可能出现的魏氏组织。35CrMo正火后的组织见图5，其正火后的布氏硬度查表3可知。

图5 35CrMo钢正火后的组织（4%硝酸酒精） 表3 35CrMo退火、正火的布氏硬度（平均值）

4.7.2 调原始组织为热处理的金相组织

调质热处理是淬火加高温回火，其室温组织为回火索氏体。35CrMo钢的球状珠光体，由于球状的接触面积小，同时铬能阻碍碳的扩散，而铬本身扩散速度较慢，因此加热温度应选择上限，且保温时间加长，否则球状渗碳体很难完成溶解而被保留下来，造成淬火后硬度及强度下降。35CrMo调质后组织见图6，其硬度值见表4。

图6 35CrMo钢调质后的组织

表4 35CrMo淬火后回火热处理的洛氏硬度（平均值）

5 质量检验

5.1 检验项目 5.1.1 硬度

.调制零件均应按图纸要求和工艺规程进行硬度检验。

.检验硬度前，应将零件表面清理干净，去除氧化皮，脱碳层及毛刺等。

.硬度检验的位置根据工艺文件或由检验人员确定，在淬火部位检验硬度应不少于1~3处，每处不少于三点，不均匀度应在规定范围内。 .调制零件淬火硬度用洛氏硬度计检验，对于尺寸较大者，可用手锤式硬度计检验。 5.1.2 变形

轴类零件用顶尖或V行块支撑两端，用百分表測径向圆跳动量，无中心孔及细小的轴类零件可在平台上用塞尺检验。 5.1.3 外观

经调制处理后，用肉眼观察零件表面有无裂纹，烧伤等缺陷。 5.2 评定标准

表5-1轴杆类零件热处理后允许弯曲量

直径或厚度50~80mm，硬度≥42HRC 直径或厚度≤50mm，硬度≥48HRC

回火后硬度检验允许有软点，但不得有软带。

变性检验：零件变形应小于其加工余量（直径或厚度）的1/3。轴、

杆类零件外圆热处理后允许变曲量及轴、套和环类零件内孔热处理后

的允许变形量参见下表

注：1.碳素钢工件一般变形较大，应选用上限，薄壁零件（外径/内

径

2.同一工件上有大小不一的孔，应以大孔计算。

3.合金钢零件渗碳后采取二次淬火者应取上限。

设计总结

作为大学生，毕业设计是我们大学学习生活的最后一个环节，也

是对所学各种知识的一种综合应用，是一种综合的再学习，再提高和

巩固复习的过程。这一过程对我们的学习、独立思考和以后工作能力

是一个很好的培养。同时毕业设计的水平也反应了我们在大学所学的

各种知识，因此学院非常重视毕业设计工作的指导和动员教育。在大

学的学习过程当中，毕业设计是一个很重要的一个环节，对我们的自

学和解决问题的能力的一次考验。是学校生活与社会生活之间的一个

过渡。

在完成毕业设计的时候我尽量的把所学的知识用于当中，同时把毕业

设计和实际的工作有机的结合起来，实践与理论相结合这样有利于自

己能力的提高，社会是在不断的变化和发展的，眼下社会变革迅速对

人才的要求的越来越高，目前中国的职业市场正处于倒金字塔，高技

术的技术工人更是缺乏。国家大力提倡培养高技术一线工人。所以我

们更应以发张眼光看问题，要学会学习，学会创新，适应社会发展的

要求。走出校园迈向社会，把握好今天，才能创造未来。老师的熏陶

和教诲使我懂得更多的处世为人的道理有了一定的创新精神和钻研

精神。在完成毕业设计的这段时间里，我收获颇多！

本设计为35CrMo驱动轴的热处理工艺要求说明，本文的设计概括了

合金钢的一般处理工序，也使我巩固热处理的正火、退火、淬火、回

火四把火的基本应用和特性。参阅大量的资料文献，同时丰富了我对

热处理的知识和进一步理解。

致谢

本文是在李艳老师精心指导和大力支持下完成的。李艳老师以其严谨

求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风

和大胆创新的进取精神对我产生重要影响。她渊博的知识、开阔的视

野和敏锐的思维给了我深深的启迪。同时，在此次毕业设计过程中我

也学到了许多了关于材料热处理方面的知识。

另外，我还要感谢同学们对我论文写作的指导，他们为我完成这篇论

文提供了巨大的帮助，使我得以顺利完成论文，在此我也衷心的感谢

他们。

最后，再次对关心、帮助我的老师和同学表示衷心地感谢

在论文完成之际，我要特别感谢我的指导老师李艳老师的热情关怀和

悉心指导。在我撰写论文的过程中，李艳老师倾注了大量的心血和汗

水，无论是在论文的选题、构思和资料的收集方面，还是在论文的研

究方法以及成文定稿方面，我都得到了李艳老师悉心细致的教诲和无

私的帮助，特别是他广博的学识、深厚的学术素养、严谨的治学精神

和一丝不苟的工作作风使我终生受益，在此表示真诚地感谢和深深的

谢意。

感谢所有关心、支持、帮助过我的良师益友。

最后，向在百忙中抽出时间对本文进行评审老师表示衷心地感谢。

参 考 文 献

[1]黄毅宏，模具制造工艺：机械工业出版社。

[2]赵权、虞传宝，模具材料和热处理方法的选择：浙江科学技术出

版。

[3]蒋昌生、蒋勇，模具表面强化处理。

[4] 中国机械工程学会热处理专业学会编，热处理手册(第3版)：机

械工业出版社。

[5]葛春霖，机械工程材料及材料成形技术实验指导书：冶金工业出

版社。

[6]沈莲，机械工程材料：机械工业出版社。

[7] 陈瑞阳、毛智勇，机械工程检测技术（第三版）：高等教育出版

社，2000年。

[8] 丁德全，金属工艺学：北京机械工业出版社，2001年。

[9] 夏立芳，金属热处理工艺学：哈尔滨工业大学出版社，2008。

[10] 赵品、谢辅州、孙振国、催占全、宋润滨，材料科学基础教程

（第三版）：哈尔滨工业大学出版社，2009年。

[11]刘瑞堂，机械零件失效分析：哈尔滨工业大学出版社，2003年。

[12] 孙茂才，金属力学性能：哈尔滨工业大学出版社，2003年。

[13] 高朝祥，金属材料及热处理：北京化学工业出版社，2007年。

[14] 刘力，王冰，机械制图（第二版）：高等教育出版社，2004年。

[15] 王强，热处理设备（第一版）：高等教育出版社， 2010年。

[16] 丁仁亮金属材料热处理（第三版）：机械工业出版社，2000年。

西安航空职业技术学院

毕 业 设 计（论文）审 查 意 见 书

指导教师对学生 所完成的题目为 的毕业设计（论文）进行情况、完成质量的审查意见：

成绩：

指导教师：

年 月 日

西安航空职业技术学院

毕 业 设 计（论文）评 阅 意 见 书

评阅人对学生 所完成的题目为 的毕业设计（论文）评阅意见为：

成绩：

评阅人：

年 月 日

西安航空职业技术学院

毕 业 设 计（论文）答 辩 结 果

毕业设计（论文）答辩委员会对学生 所完成的题

目为 的毕业设计（论文）及答辩评语为：

经答辩委员会研究，确定成绩为：

毕业设计（论文）答辩委员会主任：

答辩委员会委员：

年 月 日