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從設(shè)計的角度了解熱處理
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/ s" H/ {. C0 r! d材料工藝-1
\ r. ]. i/ h5 A9 c* \前 言 熱處理是將金屬材料放入特定的介質(zhì)中加熱，保溫和冷卻，來改變材料表面或內(nèi)部的金相組織結(jié)構(gòu)，來得到我們需要的材質(zhì)特性。這是一門很深的學(xué)問，深究起來一本厚厚的書都寫不全。落水三千，只取一瓢自己需要的，吃透了即可。作為機械工程師，我們只需要著重關(guān)注一些設(shè)計常用材料熱處理知識就夠了。 1了解各項熱處理的 8 l7 a: ?: D" D5 a1 v+ I0 U
3 `9 V- n# C: }一、退火0 g6 s9 s2 d, b4 h1 @
工藝：將鋼加熱至適當溫度——保溫——爐冷
4 W: X7 \4 o# p/ O目的：! { K1 L3 Q1 ?2 \0 R$ L9 y! ]2 |
- 降低硬度，提高塑性，為切削加工做準備
- 消除內(nèi)應(yīng)力
- 細化晶體，為后續(xù)熱處理做準備8 w' N' F6 c7 {% W! @! Z3 d5 u
二、正火) ?6 I: X0 g- [' E: G! I ]
工藝：將工件加熱至Ac3以上30-50度——保溫——取出空冷/噴水/吹風(fēng)冷卻。3 a+ c$ ?0 r" ~9 Y: h3 D, Z5 y* P+ \
目的：使晶粒細化和碳化物分布均勻化。功能和退火有點類似，但還是有區(qū)別，后文會給出對比。
) g; x3 J! C6 @% X( p三、淬火
1 }& d/ v6 h9 _# Y; m* R1 V8 I: [+ @/ Y工藝：將鋼加熱至臨界點以上——保溫一段時間——快速冷卻
?5 H V3 z$ j3 X( z3 y ^1 k7 s目的：提高鋼的強度，硬度，耐磨性，韌性，疲勞強度甚至鐵磁性，耐腐蝕性9 s2 u7 l% ?" \, I+ o
四、回火
- v) \8 Q/ f% P' ?7 Q工藝：工件淬火后——重新加熱——保溫——空冷/水冷/油冷
) e8 W6 Y" h9 d% V* l# n) o, u目的：
# k( P. E9 n" J& F- 清除淬火產(chǎn)生的應(yīng)力
- 改善零件綜合性能，調(diào)整工件的強度，硬度，塑性和韌性
- 穩(wěn)定尺寸，保證精度
2 P& g" R" Q0 I
五、調(diào)質(zhì)
- O8 ?4 [: J3 c4 Y+ [5 T$ K工藝：調(diào)質(zhì)=淬火+高溫回火5 [7 Z5 C- a5 a! \; ?" u/ N
目的：調(diào)節(jié)材料高強度和高韌性，獲得綜合性能好的零件
' x" w5 R- X$ m& t* B六、表面滲碳/滲氮/氰化
# W' n; C% p9 z3 N' |) u. h工藝：將工件加熱——在零件表面滲入相應(yīng)的原子# |9 i3 X: E, W6 C- j* j4 H; L
目的：獲得表面硬度高，芯部韌性好的零件
( ?( A6 [+ y8 F# z% Z) f3 L三者區(qū)別：7 K+ I" w8 c& X3 R
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! B& i$ Y- g; z' N綜合來看：滲碳和滲氮是各有特色，氰化相當于綜合了二者的優(yōu)點，缺點是滲層較薄，易產(chǎn)生黑色組織。, O2 g: _% I/ F8 @% A" u& ?+ U
七、發(fā)黑（發(fā)藍）
$ I1 I9 ^+ D- W5 y, ^( M5 U工藝：加熱——堿性藥業(yè)浸泡——形成氧化膜
8 ?8 X8 M8 ] G6 `0 A目的：表面防腐蝕，防銹6 p: B* `" s9 Y9 H O
八、固溶處理% T1 {! t. d3 y+ `, T% Y3 k
工藝：將材料加熱——保溫——過剩相充分溶解——快速冷卻
8 z+ K; V# N! S此工藝有點像淬火，但是加熱的溫度不一樣，得到的效果不一樣。6 J. b6 M- v" Y7 e( O
通俗講法：冰糖+米+水，不蒸煮，米和冰糖不溶，蒸煮后得到甜粥
3 O& k+ c3 _3 G z$ V6 U% V$ R目的：改善鋼和合金鋼的塑性，韌性
" [& Z; }& c4 D& L! I7 w; Q$ p九、時效處理6 p4 [5 H) R5 {9 j5 @ `8 W+ j5 i
1.人工時效
' B# w& q. m9 g" n" L工藝：低溫回火后，精加工前——加熱材料至100-150度——保溫5-20小時。
; ]1 z5 N- \9 J目的：穩(wěn)定精密制件的尺寸，消除殘余應(yīng)力7 H1 D" t4 {1 l, T) @
2.自然時效
0 ?7 ~) b0 E. A工藝：工件在室溫條件長時間放置
* p; |5 r1 ]& M' U目的：釋放殘余應(yīng)力，改善機械性能，穩(wěn)定尺寸/ i9 v! u' w4 x2 \( }/ U
2弄清退火，正火和回火
- y) E% O- ^4 K. Y2 F0 R: F1 {四把火中，淬火沒的說，功能獨一無二，最容易理解，但另外三把火看起來都差別不大，都是改善材質(zhì)性能的作用，很容易搞混，簡單區(qū)分如下：
, T' ]; S4 S9 l& w7 i6 E5 J- 退火，正火一般發(fā)生在切削和淬火前，但是對于性能要求不高的工件也可代替回火，作為最終熱處理。
- 退火，正火在同樣能達到要求的時候優(yōu)先選擇正火，因為正火成本低卻效率高。+ r: N4 R, a! z* y
| 情況 | 預(yù)處理 | 原因 | | 低中碳鋼（含碳量<0.45%） | 正火 | 二者都能達到要求，選正火 | | 高碳鋼，合金鋼 | 退火 | 若此處用正火，硬度太高，不利于切削 | | 形狀復(fù)雜，尺寸大 | 退火 | 退火溫柔，不易變形，開裂 | | 一般工件 | 正火 | 這一項是與第三項對比形成的 |
- 淬火后的加工件是不能直接使用的，脆性太大，易斷，所以一般都會進行回火，或者如第一點說的正火或退火
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3如何選擇熱處理硬度 9 ?1 m2 G2 g. p+ v D
- 根據(jù)載荷種類考慮0 o% p# i% s2 @+ i# Q" M
| 承受均勻靜載荷（工件無應(yīng)力集中缺口） | 硬度越高，強度越高，可根據(jù)載荷大小，選擇較高的硬度或與強度相適應(yīng)的硬度(缺口一般是指槽、溝或斷面變化很大) | | 承受均勻靜載荷（工件有應(yīng)力集中缺口） | 需要較高的塑性，使其在承載情況下，應(yīng)力分布趨于均勻，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象，只能具有適當?shù)挠捕取Ｈ绻ぷ髑闆r下不允許降低硬度，則可用滾壓等表面強化處理，改善應(yīng)力分布 | | 承受沖擊、疲勞應(yīng)力的零件 | 1.沖擊不大時，一般可用中碳鋼全部淬硬 | 2.沖擊力較大，一般用中碳鋼全部淬硬，或表面淬硬； | 3.沖擊力和疲勞應(yīng)力都大時，一般是表面淬硬 |
- 根據(jù)速度和精度考慮* |) D" ]1 I6 f9 l B
| 高速或高精度 | 一般要求硬度50～62HRC，但如果軸徑太大，雖然轉(zhuǎn)速很高(3000r/min)，這個不可能淬到很高的硬度(一般只能達220HB左右)，便不能一律要求高速度高硬度，而要通過降低配合件的硬度和其他措施來處理 | | 中速 | 一般采用中硬度40～45HRC | | 低速 | 一般采用低硬度，正火或調(diào)質(zhì)硬度220～260HB |
- 若倆零件摩擦，二者硬度應(yīng)該有差，一硬一軟，更耐磨8 n/ C0 v. E9 q" i: ^, i6 K% u) @
| 舉例一：傳動齒輪 | 小齒輪齒面硬度一般比大齒輪齒面硬度高25～40HB | | 舉例二：螺母與螺栓 | 螺母材料比螺栓低一級，硬度低20～40HB(可以避免咬死和減少磨損) |
- Q" M0 \( S# t I6 x) t' y. x) b
4常用材質(zhì)熱處理 + @1 e/ e9 l* P. d7 e$ S* y
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0 [8 R; M) D; q8 Y8 P5熱處理標注方式參考 9 s7 Q. R# x0 c( d) M
- 要求硬度檢測的標法/ R9 I$ f! D* E% s; K: d [9 f
![]() , T$ v$ n Y) c* c
![]() - 局部熱處理標注
- M" _9 N1 a" U# q# E+ v7 ~" O* N
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( Z1 f1 A; D1 R0 \3 P3.表面處理的標法
. Y4 Z" U+ N: ?0 g# }( w![]()
% i" {( n2 Y( B, x% M5 o, {4.滲碳/滲氮/氰化$ ?2 u* C: z0 D" a. e
![]() 2 W9 d; i3 Z+ ]3 k/ i- N
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* l0 u7 M2 ^; C' o5.技術(shù)要求寫法參考
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' m, b1 o2 M' l# |![]() 4 U! a" a* s) d7 E: g
6.整張圖紙參考
P3 `6 w% q/ X9 e Z# F0 a6 c( J![]() 5 z) j- z* F( J5 R" i
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$ \' c. R8 {( T$ k0 t3 F7 L4 p上圖倆份圖紙來源網(wǎng)絡(luò)，主要用來參考熱處理的標注，其實并不完整，請勿計較。* q- e/ O3 q" l" E
說明
0 l! F- e9 G5 ?4 k說明：本篇熱處理是網(wǎng)友巴黎鐵塔急切想了解的，所以提前更新一篇工藝類文章。若各位朋友還有什么需要提前看到的內(nèi)容，可以給我留言，我會安排盡快更新相應(yīng)的文章。 # d6 d+ }" J9 H. [/ E# q6 g
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發(fā)表于 2017-5-28 22:53:59
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