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从设计的角度了解热处理 . G3 Z' e/ S5 i3 A( M. M1 O- ^
' Y9 }% L% s! x8 W$ F% w5 z' C# P1 [材料工艺-1
, }, e- d: z9 j5 F4 r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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+ o& }1 m! G+ o3 b- U6 U& }一、退火8 |: w# G& L: f( Q& u) h: q
工艺：将钢加热至适当温度——保温——炉冷
1 V7 ]; s8 W+ p% u8 o0 L# m目的：
6 s9 G1 ?* W' L2 H; n- 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/ a+ U# S- b( y: y
二、正火
3 _. {% e' E" N: Q$ A; }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 X, M8 _0 |/ R+ `$ G7 r+ 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。
# |5 t! G' s- U: f三、淬火
* e1 P" O; Y Q2 F8 ^- \工艺：将钢加热至临界点以上——保温一段时间——快速冷却
! [; Q4 v2 @. X) }$ D0 W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6 l3 W6 U# ^- C' @0 M" K# E
四、回火# j. p# T/ V5 W4 [# F+ |
工艺：工件淬火后——重新加热——保温——空冷/水冷/油冷6 p7 _7 {* ~% s) o. H" F% E
目的：
3 O* r) a: i1 j8 J% b" O- 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+ J" J: `6 K0 t' A9 v
五、调质 x7 `9 p# W) M0 m+ Z0 D& a% U
工艺：调质=淬火+高温回火
* t# D. t& R- p3 V( Y目的：调节材料高强度和高韧性，获得综合性能好的零件% W$ J$ y- |- R; Y' j
六、表面渗碳/渗氮/氰化
( c- Q7 U1 m2 }/ R; G- }: ?7 K工艺：将工件加热——在零件表面渗入相应的原子# h+ h. a, @7 `. Y6 m. k! k
目的：获得表面硬度高，芯部韧性好的零件2 z5 r3 |( ^2 ?% M
三者区别：# }- r; ]* ]. m X4 E
7 M* u( z+ ]# I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。4 j8 v9 c4 v& e9 |6 I1 n
七、发黑（发蓝）
. Z7 d. h. c) ]工艺：加热——碱性药业浸泡——形成氧化膜
8 i4 v5 }4 l2 X* l目的：表面防腐蚀，防锈
9 L. Y, \) f& N八、固溶处理
N5 ~5 d H" I0 T$ Y4 P/ k u; P工艺：将材料加热——保温——过剩相充分溶解——快速冷却 8 T4 n! ]5 V* }- G3 @% ^% N; l. x
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。2 D; R: x8 H m$ W
通俗讲法：冰糖+米+水，不蒸煮，米和冰糖不溶，蒸煮后得到甜粥
# i+ b# _/ @" A( d- e目的：改善钢和合金钢的塑性，韧性
% r5 x' }) ]4 l& m* q% X4 G4 U! b九、时效处理
: A U' X k& i/ E5 u: b1.人工时效: n, B# x# a6 n: K' e9 `4 N
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。
+ k8 b5 {* v2 u1 E目的：稳定精密制件的尺寸，消除残余应力! L* y2 A; g) Y/ ~1 b
2.自然时效
( m$ R- [$ ?, j7 T工艺：工件在室温条件长时间放置
8 m' C& ^8 j" X2 W3 J, E0 ]目的：释放残余应力，改善机械性能，稳定尺寸$ a2 M1 ~" k# I4 m B
2弄清退火，正火和回火 - L; s1 }6 L2 X' s# i
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：- K' ]+ j* E8 C' N7 g& u8 ~: m( p
- 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。
5 M0 ?. u: I) ]9 \' ^| 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 " ^0 W3 I" @5 x$ p
- 根据载荷种类考虑
3 d a- P5 F4 `) S/ 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
* \' B) Z. {. O" F' K' i) t| 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: z7 R. C g9 E8 z% l
| 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 ; ^( \0 X& Q! E4 Q
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5热处理标注方式参考 / K: J2 Z3 R2 _1 c% T& B
- 要求硬度检测的标法8 t7 B' Z) X3 J- i/ _. P5 J! I ?
& k& p8 y* B& G# o& }2 _: S- [ - 局部热处理标注
! F' {5 h( ?0 H0 t1 t* Z* [; X0 `) M
 
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3.表面处理的标法
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( s. a. U k) ^4.渗碳/渗氮/氰化4 \2 X% R2 e% V0 p" d
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* n3 L6 W2 Y8 h2 P7 k, f + C. x( U. I$ F; f
5.技术要求写法参考
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6.整张图纸参考) K! h7 \* b; B( W* Y, E# G. W3 C
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, H& _ t# x( n' Y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。
: j1 T) H4 ]7 N1 T+ g' Z说明
6 z2 c/ L( A. Z1 m* Z& U8 `- H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。 3 `' x0 |) w+ K1 Z7 K6 ~& G) n% E9 H8 ?
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发表于 2017-5-28 22:53:59
