|
|
|
從設計的角度了解熱處理 2 S# F0 l; B5 D1 C
' r; p e& h7 l S+ M; j材料工藝-1 9 @4 ?- ^: S( o
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
4 M3 o# C9 @; T3 b$ n6 a0 A& ~: `3 u, q& e- C
一、退火
8 q Z" u. K7 z! L; q6 b工藝：將鋼加熱至適當溫度——保溫——爐冷$ a& |6 L8 ]8 A# x, o
目的：
K+ K" [7 Q3 ^+ v9 O3 f- 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; N* S% h1 R+ I+ a4 `
二、正火 S6 ]5 v' Z' l! ], v1 k$ ]
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。
' ^) `& l9 M/ t' V w4 E, M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。
8 I# F! k/ p" S( c三、淬火2 e# V [0 Y1 v
工藝：將鋼加熱至臨界點以上——保溫一段時間——快速冷卻
5 r7 \9 D6 E5 w+ {" P8 U5 L9 l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4 N2 {8 ]. M$ R2 `. R! Q: T0 Q
四、回火
/ ^% Y( j; m3 ?+ `9 L- ]工藝：工件淬火后——重新加熱——保溫——空冷/水冷/油冷
/ E! }1 _3 b% W. u3 C: t- T目的：
* @4 b3 h. Z% g- 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7 E4 h/ _4 K* V% @
五、調質
6 {& l3 H& _2 W; N9 k; {$ Q工藝：調質=淬火+高溫回火8 Z2 V+ m& b& F& J. C3 j' H- s
目的：調節材料高強度和高韌性，獲得綜合性能好的零件4 [& @7 w- J5 g% @% ?# X$ a. \
六、表面滲碳/滲氮/氰化
' m! o1 x% \' |; q+ z: u2 Z工藝：將工件加熱——在零件表面滲入相應的原子. E( b* ?* ~9 e* j7 ^4 Z
目的：獲得表面硬度高，芯部韌性好的零件
9 W- v4 T$ f' ?* O& s" o6 a$ F三者區別：
7 x# d4 [; U" u( N![]() 5 F3 @8 c% ^) R6 d3 g& F* ?! f2 U
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。9 Z9 [/ J: v4 m
七、發黑（發藍）- v( ]/ a2 k, g6 x, h
工藝：加熱——堿性藥業浸泡——形成氧化膜
% X% E' u) T ~* ]! @; N目的：表面防腐蝕，防銹0 f! y. C$ h: u) S& O
八、固溶處理
{. A( L% G( n0 b工藝：將材料加熱——保溫——過剩相充分溶解——快速冷卻
' u+ c3 l; h' ~ n: X( G2 J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。
0 T$ \4 z1 ?9 n' q* H; \通俗講法：冰糖+米+水，不蒸煮，米和冰糖不溶，蒸煮后得到甜粥
9 }( E7 W% C% N; b6 @, @9 c+ x, J目的：改善鋼和合金鋼的塑性，韌性
B) A8 i. ?( e4 f+ K6 W九、時效處理
4 F" ~- d3 e6 x* Z' |6 J& ~1.人工時效
- E, W1 g, @. H/ O& S; _) B9 ^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。
, ^; }: @/ y' }; X( c; h: W目的：穩定精密制件的尺寸，消除殘余應力2 L$ B5 w4 E1 S( t" `( }' \# t7 s0 C
2.自然時效" ~/ t) S& S G
工藝：工件在室溫條件長時間放置, L- k$ n2 v v! T" {, b7 y
目的：釋放殘余應力，改善機械性能，穩定尺寸
. G! l+ C, m2 T& F3 Z% l# ]9 J- _2弄清退火，正火和回火
3 a# `9 y I% m) z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：
$ w/ T% \* z$ ^) @. L0 ^- 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。
; X6 J9 P/ @7 x/ H| 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
* U' @: ~# T$ y. f
3如何選擇熱處理硬度 5 r, a+ C e& J8 t
- 根據載荷種類考慮* g+ f) p' `7 ^0 h. E7 E- I
| 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
5 f, K, w ]8 g- ^+ 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
( Z: i2 ^; x+ `6 R' b- U9 E| 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) |
" K: B7 `" ]! S# t8 q7 _/ u
4常用材質熱處理 / j7 i( N; |& ?
![]() # \9 f2 e3 v# L2 C( _, w
![]() q' c v+ g9 n% v/ X/ j- {) E4 r
![]()
1 H. D! |4 ]" y# ~; I5熱處理標注方式參考
. m _( V1 j# U9 k- 要求硬度檢測的標法
( _6 A) M5 G" s& O& ~0 Y; L d5 ?![]() # q. y8 H3 Q% u: P6 y
![]() - 局部熱處理標注
* j9 K* @! r0 C) F2 V
![]() ![]() : q) [/ N' u% K
![]()
P& q# Z# k# d$ U* Q3.表面處理的標法
+ ?5 h2 _& U& V: s! l![]()
3 O$ S7 h; H, P7 O4.滲碳/滲氮/氰化# T* {: A2 Q0 B. u5 L* s5 w4 }+ {
![]()
2 [2 F* ^( q0 H. h* V![]()
; E6 S5 `3 x- i- z, Q9 g![]()
& I4 N# }8 Z W5.技術要求寫法參考 o: d! B" z& [ m7 h0 b9 b
( c7 X. G( D; z6 g
![]()
- P- A& F6 y( D% e, d! C5 M K0 R6.整張圖紙參考
! J+ X& d3 t# J) p![]() ( Q3 T6 ^+ b- H2 z
![]()
4 z+ ~* v* g8 D, u6 A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。
4 z/ a* D% j1 k7 m- Y$ M, b說明
# O3 z: Z; g% o& R8 a" J) r q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。 7 T8 b: E# G! b5 x+ }9 m
好東西要記得點贊和給大家分享噢。。。 3 [, E& k+ ?9 c2 |
2 i: u, c( k/ |: ^) y
2 ?! {; ]! {2 y( T9 Q. m% w
) A j4 n( X2 M: p
|
評分
-
查看全部評分
|
發表于 2017-5-28 22:53:59
QQ好友和群
QQ空間
