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专为机械工程师编写的热处理知识

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发表于 2017-5-28 22:53:59 | 显示全部楼层 |阅读模式
从设计的角度了解热处理
      
' m7 z4 K  S  w7 A: n1 M  & X3 [5 i% k; `$ x. ~9 ^4 g% u
材料工艺-1

0 p  Z) Y- f# c% ]* n( w8 ^4 N
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

, J$ x' c; b8 l. m$ A, j

1 ]. u5 }5 P  P1 O一、退火! G1 V9 |3 _* U: l/ m
工艺:将钢加热至适当温度——保温——炉冷
  X/ n5 X' }4 a& q$ j$ ~目的:
. e& N0 S3 ^2 u
  • 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- Z2 i2 I% x" P# i( q+ X
二、正火# X1 t2 ]( p+ W/ x$ P
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。
# U0 m) h0 j; a( u% U( I7 r( i# d) F. ~$ n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。! s& @& @! \/ i9 x; g4 F6 E- D
三、淬火; M' m3 a" F( ?( o8 W+ t
工艺:将钢加热至临界点以上——保温一段时间——快速冷却
: c4 S3 T5 D6 q7 [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 J8 A, g8 U; n
四、回火8 Y) j! P3 F: {! P9 ]* z* O! a9 Z3 D
工艺:工件淬火后——重新加热——保温——空冷/水冷/油冷3 O% L4 p9 {" Y9 P
目的:
. j# z" g% z1 e% D' b" z# X# v
  • 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
    1 V6 f* O* {) P
五、调质9 F0 R% }4 ~2 X% e: B$ k
工艺:调质=淬火+高温回火
% o, |8 K" R) G5 |1 z目的:调节材料高强度和高韧性,获得综合性能好的零件
2 t0 ^+ \7 f- V) K六、表面渗碳/渗氮/氰化
: K, F2 f: C5 a  D( B工艺:将工件加热——在零件表面渗入相应的原子
; b0 L0 `: Q* {' |, M$ C' H目的:获得表面硬度高,芯部韧性好的零件
  X' G% k" Q5 _) d9 O& ^7 l三者区别:
7 E* R$ G% d5 o
/ i7 ?' Q9 n5 g& 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。( c5 [9 C/ q+ e8 \+ r" K& ^
七、发黑(发蓝)
0 s8 y; L) |+ V8 O! u) s/ N工艺:加热——碱性药业浸泡——形成氧化膜
/ W$ z7 u. H) \+ q+ j目的:表面防腐蚀,防锈
* M! W/ n& l3 A0 A八、固溶处理
  I/ p$ p9 \8 p* u工艺:将材料加热——保温——过剩相充分溶解——快速冷却
; X0 F8 o4 f( _7 D% c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。
4 D& z  M, }) \) }) x0 r通俗讲法:冰糖+米+水,不蒸煮,米和冰糖不溶,蒸煮后得到甜粥& K0 [$ m/ t2 e3 u8 n
目的:改善钢和合金钢的塑性,韧性% z8 ^+ a! G; q  t+ _  d
九、时效处理
) z* b$ g2 i% k2 k; k1.人工时效
+ a9 a& _7 [7 H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。
& ?% E2 u0 q( c* f/ L目的:稳定精密制件的尺寸,消除残余应力% _0 ]% p0 G2 y
2.自然时效5 {6 Z4 @4 L3 L9 _6 x( Z
工艺:工件在室温条件长时间放置
# s: H, @1 Y& L- U7 D' k* _2 p目的:释放残余应力,改善机械性能,稳定尺寸; e3 J% u. s, ~9 u8 ]2 Y% j' G
2

弄清退火,正火和回火

- E# j9 d2 Y4 Q% R6 X
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:
/ O) ?; Q5 S; {- C/ o0 Q" ^2 Z
  • 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。3 l3 S# c) B0 ~
    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+ E7 |" y1 ~6 _, D6 X+ K; Z
3

如何选择热处理硬度


$ {3 t- z# y( @, ^
  • 根据载荷种类考虑
    # Q) s' C+ |4 _% ?. 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% _! V) T8 i% q, J
    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5 g, Q1 s7 O* Z2 g( V) i
    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)

    1 e$ m" A: r2 Z; ^. F$ \* \
4

常用材质热处理


4 d/ Q; N0 O) V- ^6 ~2 t0 m3 W( Q1 Q* p/ K) Y2 r* o- z% {

( t- l' v$ k8 I. S7 q( ~) a- }, a, W3 O6 F. S
5

热处理标注方式参考

7 D% ^) f: R$ L# r2 s
  • 要求硬度检测的标法
    5 f$ Q8 e. V; F2 _; u9 u8 g* e4 i! p9 y9 D9 q9 f: _! Q& c3 r. L& d
  • 局部热处理标注
    2 V7 A6 Q% }! m$ W- r4 A" h+ u

! ~( }5 s( t# f& c: n
# ^: N8 m& J# t% ~: \, r0 v3.表面处理的标法
6 [# _5 S  a' \5 ^7 o, K
# N3 F1 E' k$ E& i4.渗碳/渗氮/氰化" S& p) Q6 s3 O$ ]# J& X! e6 Z& }
$ w7 q  A" {0 d5 c# f3 I3 s
6 @$ q, V# M# A: _& ~; I
+ }, S! h1 K6 o: z' {
5.技术要求写法参考6 z6 T4 v! ?" b+ }2 b3 _: M
8 `. O6 R/ a! M. @. `- f$ B
* ]: z' @6 K/ H  j$ |9 l& R1 w
6.整张图纸参考
+ S1 d9 b" ^- l+ i9 H3 Q
7 a' a$ g1 s% l0 j7 {
  h# o7 M; u8 j2 Q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。! D! `2 y$ n% q! e
说明
9 i& ^, y! Y' A" u" [
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。

* u. K  X  @8 z8 C2 [5 T/ x
好东西要记得点赞和给大家分享噢。。。
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发表于 2017-5-29 07:41:51 | 显示全部楼层
收藏; Y/ x' G6 \( B$ Y: v% Q
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发表于 2017-5-29 08:20:59 | 显示全部楼层
昨天晚上在今日头条里看到这文章,说得很好,看完并收藏。
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发表于 2017-5-29 08:21:51 | 显示全部楼层
学习了
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发表于 2017-5-29 10:38:22 | 显示全部楼层
学习了 谢谢楼主分享!
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发表于 2017-5-29 10:38:49 | 显示全部楼层
这个好的东西,居然没有下载,不科学呀
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发表于 2017-5-29 12:57:29 | 显示全部楼层
收藏了,谢谢分享
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发表于 2017-5-29 13:50:13 | 显示全部楼层
好。
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发表于 2017-5-29 16:32:18 | 显示全部楼层
感谢,已经收藏
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发表于 2017-5-29 17:38:59 | 显示全部楼层
好帖子已收藏
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