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从设计的角度了解热处理 7 r& a7 u2 I- s( n
|+ q, Q: o% o: l# R# B材料工艺-1 . y# P" r2 L% }! l# V! Q/ F
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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" P# U3 ]% ^# [& {9 {2 r, \' o一、退火) g7 C; V3 E1 m3 B+ k* v5 B
工艺：将钢加热至适当温度——保温——炉冷8 [. h) W3 v' W5 I
目的：
% e# O) ^! M! l7 ^" }- 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4 {+ d1 T: }7 s# c, P2 @
二、正火$ U9 n' |7 \5 ^/ J1 X! L5 l A% k
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。7 K* T. m8 z! J$ f
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。
' U6 ^1 @6 S+ V1 F三、淬火
# q$ }7 z3 O* k+ X9 ` C工艺：将钢加热至临界点以上——保温一段时间——快速冷却; t. R3 p1 }* B2 J, a' G3 ^$ ~' `0 ?
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2 d! T- j! d% e0 P4 v4 C# i6 l
四、回火
: s+ `/ e& }) c( U4 S- S工艺：工件淬火后——重新加热——保温——空冷/水冷/油冷
) H8 N6 |( j+ x' V# o7 _5 J目的：
+ ]0 E) M( k+ s& y" r$ s1 U- 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# ~' m! a0 _5 B; m' P4 c+ L
工艺：调质=淬火+高温回火" q! f1 d$ P6 w6 ?6 Z6 l
目的：调节材料高强度和高韧性，获得综合性能好的零件( J& Z' `8 S9 d% _7 M6 G
六、表面渗碳/渗氮/氰化5 Y" \3 i S" n; C! }4 Z% t; k3 b& \' y4 b
工艺：将工件加热——在零件表面渗入相应的原子
" I2 D, h: F9 _0 Z' }; L/ B, U目的：获得表面硬度高，芯部韧性好的零件
: O8 h/ W8 p8 F3 i# k$ h三者区别：
& J6 m/ s. r! w- U$ }. f- l0 q) O
7 r6 Y! s) B$ B8 E3 Z* s8 B! ~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。
9 n9 {$ _7 o* ]2 G0 Y. j七、发黑（发蓝）
- H$ c4 J/ e1 |2 c* U+ e7 `/ F工艺：加热——碱性药业浸泡——形成氧化膜- J/ _( E& z. q2 ]
目的：表面防腐蚀，防锈
% i0 ]; X4 o+ k八、固溶处理! F. P$ |- q4 {* J
工艺：将材料加热——保温——过剩相充分溶解——快速冷却
s! t. J0 ]: M/ \1 K5 X8 L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。
& x" @/ _8 a) N6 ~! V( p通俗讲法：冰糖+米+水，不蒸煮，米和冰糖不溶，蒸煮后得到甜粥3 a) V. P' k, Q, e' q3 P {3 i6 p
目的：改善钢和合金钢的塑性，韧性
7 N+ W c3 n k# A九、时效处理" D7 ]# V) T8 w; `% B
1.人工时效
K2 o! z9 J( P$ \2 j2 }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。
% |# f: q. [5 b目的：稳定精密制件的尺寸，消除残余应力, i1 t# k. y8 s- L
2.自然时效! H$ O$ Z7 @5 q( G- K% F4 Q
工艺：工件在室温条件长时间放置
& E; K* @8 R( R. w# F4 `5 |2 G2 H目的：释放残余应力，改善机械性能，稳定尺寸5 p7 v/ x3 p0 h7 J5 P' a2 D
2弄清退火，正火和回火 $ b8 ^5 {8 n6 j' w' U
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：
9 k, @' ?8 A0 c `4 O2 s9 \ h+ 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。
- z: K% g3 X# z; {# B, w| 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
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3如何选择热处理硬度 2 b- ?& U8 X9 I3 {4 b; a x# d* q
- 根据载荷种类考虑
( J% f* \9 T6 _- q| 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
8 V1 g2 k0 X9 |0 U0 D# V9 \8 m| 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
9 Z5 z7 J, ^$ H0 M| 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) |
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4常用材质热处理 ! M2 E" J/ ~$ D8 X
! u6 {8 A, _7 p. W7 E$ y, r 8 Y- @' M H0 [
" G/ G) }* A4 |3 W( ^0 ^5热处理标注方式参考 ( n. z6 A% X9 C. O, f7 F+ ^
- 要求硬度检测的标法
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p( D0 n. l& `. Y - 局部热处理标注
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7 J2 N; ^( M; W5 L3.表面处理的标法
- W1 q& a$ V! S$ G: J- q & V/ Z" p. Y1 `: U& C
4.渗碳/渗氮/氰化/ q# z( i5 t! ^3 k
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5.技术要求写法参考
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! a: v% H* N& h+ _; z2 }# a4 }6.整张图纸参考) s9 U3 n- O$ y6 G, Y
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, B$ R: @& u& s' A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。: e8 _9 @' ^7 d0 W
说明
) T5 j# @4 O' v5 t4 }, D3 z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 q/ y2 l2 C: i! ~+ m7 P) h
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发表于 2017-5-28 22:53:59
