专为机械工程师编写的热处理知识

553638338

从设计的角度了解热处理

      
! _0 R, U3 Q$ [: _: i/ G  
1 ~3 P( J+ n& K

材料工艺-1

, l. D0 w. j$ }5 J1 U8 b

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

一、退火
工艺：将钢加热至适当温度——保温——炉冷
& d  P* U$ d  ?7 r& m" z目的：

• 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
  ; I2 s# @5 X9 }% Y

二、正火
0 H$ Q" j7 w1 N9 L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。
4 u& j' w+ a/ }$ [5 O$ i- _6 A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。
三、淬火
1 K7 f+ B; ^6 ?" P; l+ j* w工艺：将钢加热至临界点以上——保温一段时间——快速冷却
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
1 X6 g. I3 S* _) f) c四、回火
: L/ V+ f# p6 j4 v工艺：工件淬火后——重新加热——保温——空冷/水冷/油冷
$ C! h1 y, a* J) z$ }  q$ t+ I3 x目的：
1 ^* l* M  q( V& Z: C" p2 y3 \

• 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
  

五、调质
: a  i4 M  E3 P/ A" _: b+ O# O工艺：调质=淬火+高温回火
目的：调节材料高强度和高韧性，获得综合性能好的零件
六、表面渗碳/渗氮/氰化
3 ~5 ~; h* B1 F- M工艺：将工件加热——在零件表面渗入相应的原子
7 B9 I4 Y! o$ h6 |- t( y' m* K) S目的：获得表面硬度高，芯部韧性好的零件
三者区别：
, f4 a* s. r) Y# e5 c1 K
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。
七、发黑（发蓝）
工艺：加热——碱性药业浸泡——形成氧化膜
目的：表面防腐蚀，防锈
八、固溶处理
5 o( R" ?  ?, \# d6 n工艺：将材料加热——保温——过剩相充分溶解——快速冷却
) m0 p; h% T7 W# Z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。
通俗讲法：冰糖+米+水，不蒸煮，米和冰糖不溶，蒸煮后得到甜粥
目的：改善钢和合金钢的塑性，韧性
九、时效处理
1.人工时效
" s7 \. T& L( v  b8 x* P( R4 [5 s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。
7 P+ o- l3 f7 g3 m5 V: X8 k) C目的：稳定精密制件的尺寸，消除残余应力
1 Y' r' j) Y+ F9 z# s9 o& e' R% B2.自然时效
工艺：工件在室温条件长时间放置
目的：释放残余应力，改善机械性能，稳定尺寸
2

弄清退火，正火和回火

. a) z0 S. y2 H" I, 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：

• 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。
  

  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
  

3

如何选择热处理硬度

0 }: u8 h; {0 |

• 根据载荷种类考虑
  4 i, _  u9 l) N! n: _3 f: N" e

  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
  . ]) u5 i, g* a  D$ `4 p5 R

  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
  

  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)

  
  

4

常用材质热处理

6 f6 \" a! u/ ^" g5

热处理标注方式参考

• 要求硬度检测的标法
  5 b3 B# i: c0 `" v$ c
  3 ]8 [6 B0 P- ^" T/ E& m& b
• 局部热处理标注
  2 F; A7 W, c# J. X" y

1 p/ k# r, Y, v
3.表面处理的标法

5 U( {+ ~$ n' w4.渗碳/渗氮/氰化

4 c) H5 b9 I6 u4 v/ a. M8 S* D5 L
$ h$ ^, z( P% G- I$ y) H- ]  V
5.技术要求写法参考
7 P) z- l8 B8 l3 }

6.整张图纸参考


( C7 h) S7 W  V. `3 i# d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。
( k6 E- m+ i1 c& k5 P说明

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。

好东西要记得点赞和给大家分享噢。。。

9 N3 ]% p" D/ p6 a
* s+ g" |! y$ b* I. Q

17567410

收藏
* I1 ^9 J$ d6 v% x

刘永青87

昨天晚上在今日头条里看到这文章，说得很好，看完并收藏。

金胖子

学习了

机器人99

学习了 谢谢楼主分享！

冷月梧桐

这个好的东西，居然没有下载，不科学呀

书中日月长

收藏了，谢谢分享

梦寒

好。

空白格007

感谢，已经收藏

SKSYJ

好帖子已收藏