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机加工热处理知识讲座
2017-09-22 14:33:19 来源: 作者: 【 】 浏览:84次 评论:0

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。

一、快速了解各项热处理

(1)退火

工艺:将钢加热至适当温度——保温——炉冷

目的:

  1. 降低硬度,提高塑性,为切削加工做准备

  2. 消除内应力

  3. 细化晶体,为后续热处理做准备

(2)正火

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。

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。

(3)淬火

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

(4)回火

工艺:工件淬火后——重新加热——保温——空冷/水冷/油冷

目的:

  1. 清除淬火产生的应力

  2. 改善零件综合性能,调整工件的强度,硬度,塑性和韧性

  3. 稳定尺寸,保证精度

(5)调质

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

(6)表面渗碳/渗氮/氰化

工艺:将工件加热——在零件表面渗入相应的原子

目的:获得表面硬度高,芯部韧性好的零件

三者区别:

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。

(7)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,但效果一般。

(8)固溶处理

工艺:将材料加热——保温——过剩相充分溶解——快速冷却

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

(9)时效处理

1.人工时效

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。

目的:稳定精密制件的尺寸,消除残余应力

2.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

二、弄清退火,正火和回火

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:

  1. 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。

  2. 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<>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

  3. 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

三、如何选择热处理硬度

1. 根据载荷种类考虑

2.根据速度和精度考虑

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

3.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)

四、常用材质热处理应用

五、热处理标注方式参考

1.要求硬度检测的标法

2.局部热处理标注

3.表面处理的标法

4.渗碳/渗氮/氰化

5.技术要求写法参考

6.整张图纸参考

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。


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