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从设计的角度了解热处理 % e0 ~% K% v3 I* l. M% \8 e
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材料工艺-1
/ Y6 i! N. O9 k' W, y前 言 热处理是将金属材料放入特定的介质中加热，保温和冷却，来改变材料表面或内部的金相组织结构，来得到我们需要的材质特性。这是一门很深的学问，深究起来一本厚厚的书都写不全。落水三千，只取一瓢自己需要的，吃透了即可。作为机械工程师，我们只需要着重关注一些设计常用材料热处理知识就够了。 1了解各项热处理的
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# S K) I6 Z2 V `一、退火2 ]% K5 x: `/ X) i7 K# ^/ m" f
工艺：将钢加热至适当温度——保温——炉冷- v; \8 H o) g: E- `
目的：
5 e: `7 t9 ^. P- 降低硬度，提高塑性，为切削加工做准备
- 消除内应力
- 细化晶体，为后续热处理做准备
8 [- B& w# E# _: e0 X( N2 _
二、正火, y3 _' C0 }( w* n% z! \! h
工艺：将工件加热至Ac3以上30-50度——保温——取出空冷/喷水/吹风冷却。' b) a6 `$ z5 j1 G$ I, }
目的：使晶粒细化和碳化物分布均匀化。功能和退火有点类似，但还是有区别，后文会给出对比。
. e2 b! ]& z+ w3 r三、淬火3 O9 X& V7 k, w$ M$ |
工艺：将钢加热至临界点以上——保温一段时间——快速冷却
, R" Y9 P$ }0 A6 |! ~5 d目的：提高钢的强度，硬度，耐磨性，韧性，疲劳强度甚至铁磁性，耐腐蚀性5 [" t* Y* R: V* R& H; O
四、回火8 S7 G9 L: i0 R3 Z7 g4 f
工艺：工件淬火后——重新加热——保温——空冷/水冷/油冷
) o1 l" x; j2 d3 [* c9 e4 L目的：3 _, ^' _' |2 W: v- t
- 清除淬火产生的应力
- 改善零件综合性能，调整工件的强度，硬度，塑性和韧性
- 稳定尺寸，保证精度
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五、调质
% G+ R" N& O* ] u7 x工艺：调质=淬火+高温回火- p! @7 d2 m- C' ~4 C4 j
目的：调节材料高强度和高韧性，获得综合性能好的零件
* O6 c- W( P% y- p: \六、表面渗碳/渗氮/氰化) Y3 e) A D j; \
工艺：将工件加热——在零件表面渗入相应的原子. J. S/ V9 V! s; z
目的：获得表面硬度高，芯部韧性好的零件
R! H' {( {) Y三者区别：2 @0 G, e: j w' M; H. q# k
8 i+ }& Y7 g) _综合来看：渗碳和渗氮是各有特色，氰化相当于综合了二者的优点，缺点是渗层较薄，易产生黑色组织。; Z2 _7 k {# N- Y9 u
七、发黑（发蓝）1 X; }& s8 R, T2 w! O& D
工艺：加热——碱性药业浸泡——形成氧化膜
1 l7 ^% Z) u2 K; Z目的：表面防腐蚀，防锈. z3 a% t# y+ Z$ f5 R) J+ e
八、固溶处理
3 M+ c8 e( T8 z$ [工艺：将材料加热——保温——过剩相充分溶解——快速冷却
: X) _8 E& |3 p6 X8 J& b此工艺有点像淬火，但是加热的温度不一样，得到的效果不一样。
Y+ f: Q* o' Y% U1 ?4 F通俗讲法：冰糖+米+水，不蒸煮，米和冰糖不溶，蒸煮后得到甜粥
+ n9 Z( ~- p ?- e) t目的：改善钢和合金钢的塑性，韧性
' c2 Y% e1 K3 R" p/ G九、时效处理
% s( D9 K/ ?8 k+ S6 N1.人工时效) |. W9 L/ P: k+ U* m E% G# @% @/ a
工艺：低温回火后，精加工前——加热材料至100-150度——保温5-20小时。+ ^ y& R" @. f) G! k7 h
目的：稳定精密制件的尺寸，消除残余应力
+ E) {' k1 c+ d! |- S2.自然时效: ^# }8 b7 f0 ~ j
工艺：工件在室温条件长时间放置( G1 ?4 Q a; x, g9 r
目的：释放残余应力，改善机械性能，稳定尺寸2 i6 S. d# }3 c) g
2弄清退火，正火和回火 4 g) U0 l7 K6 V" u) K! Y
四把火中，淬火没的说，功能独一无二，最容易理解，但另外三把火看起来都差别不大，都是改善材质性能的作用，很容易搞混，简单区分如下：
6 e: ~) c: h+ V2 D, a5 x- 退火，正火一般发生在切削和淬火前，但是对于性能要求不高的工件也可代替回火，作为最终热处理。
- 退火，正火在同样能达到要求的时候优先选择正火，因为正火成本低却效率高。* a* K* T0 b' t( |
| 情况 | 预处理 | 原因 | | 低中碳钢（含碳量<0.45%） | 正火 | 二者都能达到要求，选正火 | | 高碳钢，合金钢 | 退火 | 若此处用正火，硬度太高，不利于切削 | | 形状复杂，尺寸大 | 退火 | 退火温柔，不易变形，开裂 | | 一般工件 | 正火 | 这一项是与第三项对比形成的 |
- 淬火后的加工件是不能直接使用的，脆性太大，易断，所以一般都会进行回火，或者如第一点说的正火或退火
) ?$ R% K- s. q! ]5 [# p
3如何选择热处理硬度
& v# G& r9 [4 V- X! g0 J# O- 根据载荷种类考虑4 B4 ~. {* G9 T- X, u8 _
| 承受均匀静载荷（工件无应力集中缺口） | 硬度越高，强度越高，可根据载荷大小，选择较高的硬度或与强度相适应的硬度(缺口一般是指槽、沟或断面变化很大) | | 承受均匀静载荷（工件有应力集中缺口） | 需要较高的塑性，使其在承载情况下，应力分布趋于均匀，减少应力集中现象，只能具有适当的硬度。如工作情况下不允许降低硬度，则可用滚压等表面强化处理，改善应力分布 | | 承受冲击、疲劳应力的零件 | 1.冲击不大时，一般可用中碳钢全部淬硬 | 2.冲击力较大，一般用中碳钢全部淬硬，或表面淬硬； | 3.冲击力和疲劳应力都大时，一般是表面淬硬 |
- 根据速度和精度考虑- ?. W5 h9 b( Y% R: H' I5 a
| 高速或高精度 | 一般要求硬度50～62HRC，但如果轴径太大，虽然转速很高(3000r/min)，这个不可能淬到很高的硬度(一般只能达220HB左右)，便不能一律要求高速度高硬度，而要通过降低配合件的硬度和其他措施来处理 | | 中速 | 一般采用中硬度40～45HRC | | 低速 | 一般采用低硬度，正火或调质硬度220～260HB |
- 若俩零件摩擦，二者硬度应该有差，一硬一软，更耐磨( }3 ?( Q% D3 H
| 举例一：传动齿轮 | 小齿轮齿面硬度一般比大齿轮齿面硬度高25～40HB | | 举例二：螺母与螺栓 | 螺母材料比螺栓低一级，硬度低20～40HB(可以避免咬死和减少磨损) |
( B- Q( Q8 y2 |- d
4常用材质热处理
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 3 L( R m4 b# l" I
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5热处理标注方式参考 ) o& u: C% v/ M3 e2 }/ y
- 要求硬度检测的标法% ~- o. v& z5 p% ]/ \* P$ T: E5 r
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 - 局部热处理标注
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* z& w% T, C9 ?: Y/ p7 g/ U* J9 T
, f5 g& B( }& I( z! L7 e W) E3.表面处理的标法
# v/ u9 W& }8 u9 v+ W6 k ' O) a3 P! X$ e) j
4.渗碳/渗氮/氰化
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- k2 y; m2 R9 Q: n 6 Z& Y( b! J; O% j) y
3 W$ Z- c& e7 ]% u. s* d5.技术要求写法参考( W/ x* Y P! W# @
& U2 q3 P8 n& J$ t$ H
1 T% n: z' h3 f6.整张图纸参考
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 3 \* h: n* l' ]0 ?& i4 j1 Z
上图俩份图纸来源网络，主要用来参考热处理的标注，其实并不完整，请勿计较。 W' _" {1 D" u
说明
5 j( o8 N1 y# j, Q# N% t说明：本篇热处理是网友巴黎铁塔急切想了解的，所以提前更新一篇工艺类文章。若各位朋友还有什么需要提前看到的内容，可以给我留言，我会安排尽快更新相应的文章。 1 ^+ R5 n' Z4 Y! M& b6 v
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发表于 2017-5-28 22:53:59
