專為機械工程師編寫的熱處理知識

553638338

從設計的角度了解熱處理

      
  
- f. ?0 G2 M$ J# E

材料工藝-1

前   言   

熱處理是將金屬材料放入特定的介質中加熱，保溫和冷卻，來改變材料表面或內部的金相組織結構，來得到我們需要的材質特性。這是一門很深的學問，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，我們只需要著重關注一些設計常用材料熱處理知識就夠了。

1

了解各項熱處理的

0 Z; a, e% A6 S8 W  V4 s一、退火
工藝：將鋼加熱至適當溫度——保溫——爐冷
- Q# z3 t2 H& r) f& N9 @* U目的：
# r8 i& z% @  e& P# S

• 降低硬度，提高塑性，為切削加工做準備
• 消除內應力
• 細化晶體，為后續熱處理做準備
  

二、正火
) e- U8 V- K! z工藝：將工件加熱至Ac3以上30-50度——保溫——取出空冷/噴水/吹風冷卻。
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，但還是有區別，后文會給出對比。
三、淬火
工藝：將鋼加熱至臨界點以上——保溫一段時間——快速冷卻
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
! `- |* ?) m4 g% r四、回火
! t: F& A9 `: T% j7 a5 \工藝：工件淬火后——重新加熱——保溫——空冷/水冷/油冷
  {; c- b  |/ z4 B0 S* Y4 [# d, ^: Y目的：

• 清除淬火產生的應力
• 改善零件綜合性能，調整工件的強度，硬度，塑性和韌性
• 穩定尺寸，保證精度
  

五、調質
0 d/ e' X, S. p* M3 d9 c9 A. \工藝：調質=淬火+高溫回火
目的：調節材料高強度和高韌性，獲得綜合性能好的零件
六、表面滲碳/滲氮/氰化
0 A4 y0 M+ K" b工藝：將工件加熱——在零件表面滲入相應的原子
6 K- t( ]- O5 A  P, L目的：獲得表面硬度高，芯部韌性好的零件
' C$ A4 b# ]$ G) K! ^/ d三者區別：
6 M* j& r6 f' w* e& L8 x& T  I, [
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點，缺點是滲層較薄，易產生黑色組織。
七、發黑（發藍）
* A3 V2 X  y6 s工藝：加熱——堿性藥業浸泡——形成氧化膜
) v) q- ]1 t$ m. i% e" S- t目的：表面防腐蝕，防銹
八、固溶處理
工藝：將材料加熱——保溫——過剩相充分溶解——快速冷卻
. f9 a% q. N0 W: G) ]9 K& n" k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。
通俗講法：冰糖+米+水，不蒸煮，米和冰糖不溶，蒸煮后得到甜粥
目的：改善鋼和合金鋼的塑性，韌性
九、時效處理
# V1 a8 s1 n6 h3 ?. r1.人工時效
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。
8 J/ Y  m) ~" ]5 R: x目的：穩定精密制件的尺寸，消除殘余應力
2.自然時效
工藝：工件在室溫條件長時間放置
" m, T2 U4 D4 i4 O/ V2 L目的：釋放殘余應力，改善機械性能，穩定尺寸
! S' t6 M6 {" L1 q3 f2

弄清退火，正火和回火

$ k6 U$ t7 e9 g( \: M/ G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，都是改善材質性能的作用，很容易搞混，簡單區分如下：
: a8 ?+ y. p" D7 r

• 退火，正火一般發生在切削和淬火前，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先選擇正火，因為正火成本低卻效率高。
  , n9 e( t* n( _5 D7 w0 S3 q. a

  情況	預處理	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
  

3

如何選擇熱處理硬度

• 根據載荷種類考慮
  # t# ^8 L9 C7 ?0 T$ S

  承受均勻靜載荷（工件無應力集中缺口）	硬度越高，強度越高，可根據載荷大小，選擇較高的硬度或與強度相適應的硬度(缺口一般是指槽、溝或斷面變化很大)
  承受均勻靜載荷（工件有應力集中缺口）	需要較高的塑性，使其在承載情況下，應力分布趨于均勻，減少應力集中現象，只能具有適當的硬度。如工作情況下不允許降低硬度，則可用滾壓等表面強化處理，改善應力分布
  承受沖擊、疲勞應力的零件	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.沖擊力和疲勞應力都大時，一般是表面淬硬

• 根據速度和精度考慮
  6 _9 b5 b$ X8 y1 n& ^

  高速或高精度	一般要求硬度50～62HRC，但如果軸徑太大，雖然轉速很高(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，正火或調質硬度220～260HB

• 若倆零件摩擦，二者硬度應該有差，一硬一軟，更耐磨
  

  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)

  
  ; R1 [% J" v5 H- Q; J

4

常用材質熱處理

8 `1 m) k; y8 x8 j) @" a) `5

熱處理標注方式參考

• 要求硬度檢測的標法
  7 X1 t- J1 k7 [  Z5 p5 V# F, |
  
• 局部熱處理標注
  / Y# n+ C9 p/ N

* R% b7 w0 T; Q  c
# n! Q5 X; R) g' y' d3.表面處理的標法
5 R' |  R+ [- [/ V# B  f" v
6 [6 X: Q8 n9 M' w0 @, G4.滲碳/滲氮/氰化
. L+ Q- a5 ^& v5 \: A2 P. Q& m
. x* @. E, f+ S( @! o. s
' M3 B9 d+ I/ @; O. @# [
5.技術要求寫法參考
5 ]: p* h/ P+ ^# P2 F/ \  h, f9 U

4 u8 y7 o0 c+ w3 Y1 n! r* U6.整張圖紙參考


2 B9 }2 y# x* ]( _0 S% E  \上圖倆份圖紙來源網絡，主要用來參考熱處理的標注，其實并不完整，請勿計較。
說明

說明：本篇熱處理是網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容，可以給我留言，我會安排盡快更新相應的文章。

好東西要記得點贊和給大家分享噢。。。

2 H7 R$ _+ j( M+ ^  s! n
% Q$ l9 j6 f9 }9 c* }" M# o. m7 q
3 @. ~6 N) K9 e# e; L

17567410

收藏

劉永青87

昨天晚上在今日頭條里看到這文章，說得很好，看完并收藏。

金胖子

學習了

機器人99

學習了 謝謝樓主分享！

冷月梧桐

這個好的東西，居然沒有下載，不科學呀

書中日月長

收藏了，謝謝分享

夢寒

好。

空白格007

感謝，已經收藏

SKSYJ

好帖子已收藏