熱處理工藝與設(shè)備-畢業(yè)論文

1、a由拓彖工疽服豢擰冊jiangxi agricultural engineering college since 1940畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）金屬熱處理工藝與設(shè)備課程設(shè)計(jì)題目： 高速、輕載或高速、中載，有沖擊的小齒輪齒輪外徑100mm,厚度30mm學(xué)生_指導(dǎo)教師 專業(yè)汽車檢測與維修班級學(xué)號日 期 2017.4.30江西農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學(xué)院科研處制前言3第一章金屬熱處理課程設(shè)計(jì)簡介41.1課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與性質(zhì)41.2課程設(shè)計(jì)的目的41.3設(shè)計(jì)內(nèi)容與基本要求41.4設(shè)計(jì)步驟51.5設(shè)計(jì)材料及零件要求5第二章材料選擇及基本參數(shù)62.1熱處理零件的選材原則62.2材料選擇：72.3材料基本參數(shù)7第三章工藝設(shè)計(jì)

2、83.1加工工藝設(shè)計(jì)83.2熱處理工藝設(shè)計(jì)93.2.1材料的cct及 e 圖93.2.2熱處理工藝制度的制定93.3熱處理設(shè)備選擇153.3.1預(yù)備熱處理設(shè)備的選擇153.3.2最終熱處理設(shè)備的選擇16第四章結(jié)束語19參考文獻(xiàn)19金屬材料的熱處理工藝設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)操作是一種重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，通過金屬 材料熱處理工藝的金相組織分析、性能檢測等實(shí)驗(yàn)，可以培養(yǎng)學(xué)生掌握熱處理 實(shí)驗(yàn)方法、原理及相關(guān)設(shè)備，應(yīng)用熱處理的基本原理和一般規(guī)律對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn) 行分析討論，有助于學(xué)生解決問題、分析問題的能力。本課程設(shè)計(jì)是在材料 科學(xué)基礎(chǔ)、金屬熱處理工藝學(xué)、失效分析、金屬力學(xué)性能等課 程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上開設(shè)的，是理論與實(shí)踐相結(jié)合

3、的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。通過該課程設(shè) 計(jì)，可使學(xué)生在綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識能力方面得到訓(xùn)練，學(xué) 會(huì)獨(dú)立分析問題和解決問題的方法，提高工程意識和工程設(shè)計(jì)能力。熱處理工藝是整個(gè)金屬材料工程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它與工件設(shè)計(jì)及其它加 工工藝之間存在密切關(guān)系。如何實(shí)現(xiàn)工件設(shè)計(jì)時(shí)提出的幾何形狀和加工精度， 滿足設(shè)計(jì)時(shí)所要求的多種性能指標(biāo)，熱處理工藝制定的合理與否，有著至關(guān)重 要的作用。現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展對機(jī)械零部件、工模具等提出的要求愈來愈高。熱處 理不僅對鍛造機(jī)械加工的順利進(jìn)行和保證加工效果起著重要作用，而且在改善 或消除加工后缺陷，提高工件的使用壽命等方面起著重要作用。為獲得理想的 組織與性能，保證零

4、件在生產(chǎn)過程中的質(zhì)量穩(wěn)定性和使用壽命，就必須從工件 的特點(diǎn)、要求和技術(shù)條件，認(rèn)真分析產(chǎn)品在使用過程中的受力狀況和可能失效 形式，正確選擇材料；再根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、現(xiàn)場條件、熱處理設(shè)備提出幾種可行 的熱處理方案，最后根據(jù)其經(jīng)濟(jì)性、方便性、質(zhì)量穩(wěn)定性和便于管理、降低成 本等因素，確定出一種最佳方案。第1章 金屬熱處理工藝與設(shè)備課程設(shè)計(jì)簡介1.1課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與性質(zhì)金屬材料熱處理工藝與設(shè)備課程設(shè)計(jì)是學(xué)生對熱處理工藝的基礎(chǔ)知識、原 理及方法的綜合應(yīng)用及全面訓(xùn)練，進(jìn)一步提高學(xué)生技能，達(dá)到本學(xué)科基本要求 的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。通過課程設(shè)計(jì)，可以培養(yǎng)學(xué)生初步的設(shè)計(jì)思想、分析問題和 解決問題的能力，根據(jù)實(shí)際需要和要求，

5、掌握金屬材料（零件）的選材、加工、 熱處理設(shè)計(jì)、確定最終的工藝路線、熱處理設(shè)備選用及熱處理缺陷分析等流程 的一般方法和步驟；初步培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)基本技能和對工程技術(shù)問題的嚴(yán)肅認(rèn) 真、負(fù)責(zé)的態(tài)度。進(jìn)一步理解常用材料的組織的轉(zhuǎn)變過程及熱處理方法，通過 課程設(shè)計(jì)能夠更好地理解材料成分、組織、結(jié)構(gòu)和性能相互之間的內(nèi)在聯(lián)系； 通過本課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生對所學(xué)習(xí)過的知識有一個(gè)系統(tǒng)的、健全的結(jié)構(gòu)把握， 能夠有效地訓(xùn)練學(xué)生的邏輯思維能力，分析問題和解決問題的能力；通過課程 設(shè)計(jì)，使學(xué)生了解從材料使用性能、成本要求、加工工藝性能等多方面考慮一 個(gè)零件的熱處理工藝。1.2課程設(shè)計(jì)的目的1、課程設(shè)計(jì)屬于金屬熱處理原理與工

6、藝課程的延續(xù)，通過設(shè)計(jì)實(shí)踐，進(jìn)一 步學(xué)習(xí)掌握金屬熱處理工藝設(shè)計(jì)的一般規(guī)律和方法。2、培養(yǎng)綜合運(yùn)用金屬學(xué)、材料性能學(xué)、金屬工藝學(xué)、金屬材料熱處理及結(jié)構(gòu)工 藝等相關(guān)知識，進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的能力。3培養(yǎng)使用手冊、圖冊、有關(guān)資料及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的能力。4. 提高技術(shù)總結(jié)及編制技術(shù)文件的能力。5. 是金屬材料工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)實(shí)施的技術(shù)準(zhǔn)備。1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容與基本要求1.3.1設(shè)計(jì)內(nèi)容根據(jù)使用性能要求完成某機(jī)器零件或工模具的選材、加工工藝流程、熱處 理工藝設(shè)計(jì)及缺陷檢驗(yàn)等項(xiàng)目。包括選材依據(jù)、加工工藝流程及方法、熱處理 工藝路線及參數(shù)的確定、熱處理設(shè)備的選擇及操作、材料性能檢測及缺陷檢驗(yàn) 與分析等。1. 3

7、. 2基本要求1. 課程設(shè)計(jì)必須獨(dú)立的進(jìn)行，每人必須完成不同的某一種鋼材熱處理工藝設(shè)計(jì), 能夠較清楚地表達(dá)所采用熱處理工藝的基本原理和一般規(guī)律。2合理地確定工藝方法、路線、參數(shù)，合理選擇熱處理設(shè)備并正確操作。3正確利用ttt、cct圖等設(shè)計(jì)工具，認(rèn)真進(jìn)行方案分析。4. 正確運(yùn)用現(xiàn)代材料性能檢測手段，進(jìn)行金相組織分析和材料性能檢測等。5課程設(shè)計(jì)說明書力求用工程術(shù)語，文字通順簡練，字跡工整，圖表清晰。1.4設(shè)計(jì)步驟1.根據(jù)零件服役條件合理選擇材料及提出技術(shù)要求。2零件按材料、形狀、尺寸、重量和性能要求等確定其熱處理工藝方法、路線 及相關(guān)參數(shù)。3選擇熱處理設(shè)備及溫度控制方式、冷卻介質(zhì)。4. 熱處理工

8、藝實(shí)例。5. 熱處理后材料性能檢測。6 缺陷檢驗(yàn)與分析。一般根據(jù)零件使用性能及技術(shù)要求，提出所可能實(shí)施的幾種熱處理工藝方 案，首先從其所可能達(dá)到的性能要求，工藝操作的繁簡及質(zhì)量可靠性等進(jìn)行分 析比較，再根據(jù)生產(chǎn)批量的大小，現(xiàn)有設(shè)備條件及國內(nèi)外熱處理技術(shù)發(fā)展趨勢, 進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，確定最佳熱處理工藝方案。1.5設(shè)計(jì)材料及零件要求零件：高速、輕載或高速、中載，有沖擊的小齒輪；要求：滲碳，淬火，低溫回火,hrc5662；大小：外徑100mm；材料:20鋼。第二章材料選擇及基本參數(shù)2.1熱處理零件的選材原則2. 1. 1使用性原則使用性原則是零件在使用中應(yīng)該具有的性能，這是保證零件完成規(guī)定功能

9、的必要條件。在選材之前必須了解零件承受的負(fù)載類型及大小，所處工作環(huán)境 和介質(zhì)溫度等服役條件。服役條件不同，性能要求也不一樣。如：螺栓、拉桿 等承受拉伸載荷的工件要求有較高的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度；承受交變載荷的半 軸、曲軸等除了應(yīng)具備良好的綜合機(jī)械性能外，還應(yīng)有高的疲勞強(qiáng)度；而沖模、齒輪、銃刀等則要求有高的表面硬度。2. 1. 2工藝性原則零件毛坯主要有鑄件、鍛件、焊接件和型材四種，熟悉材料的加工工藝過程和材料的工藝性能，使所選材料比較容易加工成工件，在選材時(shí)必須考慮材 料的加工工藝性能。從原材料到成品件，不同的工作經(jīng)過了不同的冷、熱加工 工藝，從工藝性出發(fā)，選材可按下列技術(shù)路線進(jìn)行：2.1. 3

10、經(jīng)濟(jì)性原則選材要講經(jīng)濟(jì)效益，即應(yīng)計(jì)算所得與所費(fèi)、投入與產(chǎn)出、有用效果與、勞 動(dòng)消耗，要對它們進(jìn)行評價(jià)和比較，從中選擇最合適的不一定是最好的或單價(jià)最貴的材料，以最好的消耗量得到最大的效益，這就是經(jīng)濟(jì)性原則。22材料選擇選擇20鋼材料。零件設(shè)計(jì)：試樣為外徑100mm的小齒輪。齒輪主要用于傳遞扭矩和調(diào)節(jié)速度，其工作時(shí)的受力情況是:1 由于傳遞扭矩，齒根承受很大的交變彎曲應(yīng)力；2換擋，啟動(dòng)或嚙合不均時(shí)，齒根承受一定沖擊載荷；3齒面相互滾動(dòng)或滑動(dòng)接觸，承受很大的接觸壓應(yīng)力及摩擦力的作用。按照工作條件的不同，齒輪的失效形式主要有以下幾種：1 疲勞段裂：主要從根部發(fā)生，齒輪最嚴(yán)重的失效形式，常常因?yàn)橐积X斷裂

11、引起 數(shù)齒或所有齒斷裂；2齒面磨損：由于齒面相互接觸摩擦使齒厚變薄;3齒面接觸疲勞破壞：交變應(yīng)力作用下，齒面產(chǎn)生微裂紋，微裂紋的發(fā)展，引起 點(diǎn)狀剝落；4過載斷裂：主要是沖擊載荷過大造成的斷齒。根據(jù)齒輪的工作條件及失效形式，對齒輪的性能要求如下:1高的彎曲疲勞強(qiáng)度；2 高的接觸疲勞強(qiáng)度和耐磨性;3 較高的強(qiáng)度和沖擊韌度。2.3材料基本參數(shù)20鋼材料簡介材料名稱：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號：20鋼20代表這種鋼的含碳量在02左右。20鋼材料的性能及用途性能：強(qiáng)度比15號鋼稍高，很少淬火，無回火脆性。冷變形塑性高、一般 供彎曲、壓延、彎邊和錘拱等加工，電弧焊和接觸焊的焊接性能好，氣焊時(shí)厚 度小，外形要求嚴(yán)格

12、或形狀復(fù)雜的制件上易發(fā)生裂紋。切削加工性冷拔或正火 狀態(tài)較退火狀態(tài)好、一般用于制造受力不大而韌性要求高的。該鋼屬于優(yōu)質(zhì)低碳碳素鋼，冷擠壓、滲碳淬硬鋼。該鋼強(qiáng)度低，韌性、塑性和焊接性均好?？估瓘?qiáng)度為355500mpa,伸長率$24%。用途：常用于制造受力不大，韌度較高的結(jié)構(gòu)件和零件以及制造強(qiáng)度要求不太高的滲碳受磨零件,如焊接容器、螺母、螺釘、凸輪、齒輪等。表1 20鋼材料化學(xué)成分牌號化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%csimncrnicuw200.170.230.170.370.350.650.250.300.25表2 20鋼材料力學(xué)性能機(jī)械性質(zhì)硬度抗拉強(qiáng)度屈服強(qiáng)度伸長率面積縮減沖擊功(hb)mpampa%

13、（j）156$420m250$25m55無第三章工藝設(shè)計(jì)3.1加工工藝設(shè)計(jì)材料的加工工藝路線是比較復(fù)雜的，根據(jù)對工件性能要求的不同，熱處理在加工工藝路線中的位置通常有以下三種情況:（1）毛坯一正火（退火）一機(jī)械加工一工件成品（一般工件）毛坯-預(yù)先熱處理（正火、退火或調(diào)質(zhì)）粗加工最終熱處理（淬火、回火、化學(xué)熱處理等）一精加工（要求較高的工件）毛坯一預(yù)先熱處理一粗加工一淬火、回火或化學(xué)熱處理一半精加工一穩(wěn)定化處理或化學(xué)熱處理一精加工穩(wěn)定化處理一工件成品（精密工件）根據(jù)所選20鋼材料的特點(diǎn)及性能要求，該材料的加工工藝路線為：毛坯f預(yù)先熱處理（正火、退火或調(diào)質(zhì)）一粗加工一最終熱處理（淬火、回火、化學(xué)熱

14、處理等）精加工（要求較高的工件）零件加工工藝具體步驟：鑄造制坯->預(yù)先熱處理（正火）-車削加工->滾、插齒-剃齒-熱處理-磨削加工-修整。%"鑄造制坯預(yù)先熱處理（正火）：正火的目的是獲得適合后序齒輪切削加工的硬度，防止機(jī)加工發(fā)黏和為最終熱處理做組織預(yù)備，以有效減少熱處理變形。車削加工：了滿足高精度齒輪加工的定位要求，齒坯的加工全部釆用數(shù)控車床,既保證了內(nèi)孔與端面的垂直度要求，又保證了大批量齒坯生產(chǎn)的尺寸離散小。從而提高了齒坯精度，確保了后序齒輪的加工質(zhì)量。數(shù)控車床加工的高效率還大大減少了設(shè)備數(shù)量，經(jīng)濟(jì)性好。滾、插齒：加工齒部所用設(shè)備采用普通滾齒機(jī)和插齒機(jī)，調(diào)整維護(hù)方便。剃

15、齒：剃齒加工是根據(jù)一對螺旋角不等的螺旋齒輪嚙合的原理，剃齒刀與被切 齒輪的軸線空間交叉一個(gè)角度，它們的嚙合為無側(cè)隙雙面嚙合的自由展成運(yùn)動(dòng)。熱處理：精加工之前的最終熱處理，按照零件所需達(dá)到的性能，最終熱處理工 藝為表面滲碳以獲得一定得表面硬度，然后淬火加低溫回火，使零件具備必須 的韌度，以及穩(wěn)定合理的心部組織。磨削加工：主要是對經(jīng)過熱處理的齒輪內(nèi)孔、端面、軸的外徑等部分進(jìn)行精加 工，以提高尺寸精度和減小形位公差。修整：這是變速器、驅(qū)動(dòng)橋齒輪裝配前對齒部進(jìn)行磕碰毛刺的檢查清理，以消 除它們在裝配后引起噪聲異響。通過單對嚙合聽聲音或在綜合檢查儀上觀察嚙 合偏差來完成。3.2熱處理工藝設(shè)計(jì)3.2.1

16、20鋼材料的cct及 e 圖伽770 v.0.1 r/n112=121751()100 1000時(shí)間/'v,9i7t從 e圖可看出，亞共析鋼過冷奧氏體在咼溫轉(zhuǎn)變時(shí)首先轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體（f）,隨著含碳量的減少，c曲線位置往左移，同時(shí)ms、mf往上移。從該材料cct圖可看出，隨著過冷奧氏體冷卻 方式的不同，得到的最終組織產(chǎn)生很大差異。3.2.2熱處理工藝制度的制定因?yàn)?0號鋼屬于低碳鋼，所以預(yù)先熱處理釆用正火處理，否則硬度太低，機(jī)加工發(fā)黏。正火的主要目的是細(xì)化組織，改善鋼的性能，獲得接近平衡狀態(tài)的組織，為后續(xù)機(jī)加工做準(zhǔn)備。預(yù)備熱處理工藝制度的制訂根據(jù)所加工零件的性能要求以及所選20鋼材料的性質(zhì)

17、，選擇預(yù)先熱處理方式為正火。正火鋼號加熱溫度°c保溫時(shí)間h冷卻方法硬度hb2088092013靜止空氣中w15620鋼正火工藝曲線加熱速度加熱速度主要與鋼的成分、工件的尺寸和形狀等因素有關(guān)。為防止變形開裂,應(yīng)該適當(dāng)控制加熱速度。碳鋼和低合金鋼的中、小件的加熱速度一般控制在100 200°c。保溫時(shí)間保溫時(shí)間可以由經(jīng)驗(yàn)公式x = akd來加以確定。其中為保溫時(shí)間系數(shù)，可從 工具書查得；k為工件在爐中裝爐形式所相應(yīng)的修正系數(shù)；d為工件的有效厚度。 根據(jù)本設(shè)計(jì)中零件的相關(guān)尺寸計(jì)算，其中k取1,所以保溫時(shí)間為：t=akd=1.2xlx30=36mino保溫時(shí)間系數(shù)見下表單位為（mi

18、nmm）：冷卻冷卻是淬火的關(guān)鍵工序，它直接影響到鋼淬火后的組織和性能。冷卻時(shí)應(yīng)使冷卻速度大于臨界冷卻速度，以保證獲得馬氏體組織；在這個(gè)前提下又應(yīng)盡量緩慢冷卻，以減少鋼中的內(nèi)應(yīng)力，防止變形和開裂。為此，可根據(jù)c曲線圖（如圖8所示），使淬火工作在過冷奧氏體最不穩(wěn)定的溫度范圍（650550°c）進(jìn)行快冷（即與c曲線的“鼻尖”相切），而在較低溫度（300100°c）時(shí)冷卻速度則盡可能小些。冷卻介質(zhì)水冷，冷卻速度較快，是奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的馬氏體，試樣的硬度對比與其 他兩種冷卻方式也較高，而油冷的方式較空冷速度較快，所以試樣的硬度比空 冷的要大。組織特點(diǎn)材料及狀態(tài)：20處理：900&#

19、176;c加熱保溫后水淬組織及說明：低碳馬氏體，又稱板條狀馬氏體，硬度為46 47hrc。低碳鋼淬火后可得到板條狀馬氏體組織，它的特征是:尺寸大致相同的條狀馬氏體定向平行排列，組成馬氏體束或馬氏體區(qū)域，在區(qū)域與區(qū)域之間位向差較大，一顆原始的奧氏體晶粒內(nèi)可以形成幾個(gè)不同取向的區(qū)域。20鋼通過加熱后淬火、回火等處理，可以改善其力學(xué)性能和可加工性，以充分利用它的潛在性能，來制造強(qiáng)度和韌性要求較高的零部件。20鋼的低溫回火處理鋼的回火是一個(gè)由淬火馬氏體+殘余奧氏體組織向鐵素體和碳化物轉(zhuǎn)變的 擴(kuò)散相變過程。由于淬火后金屬硬而脆，產(chǎn)生的表面殘余應(yīng)力會(huì)造成冷裂紋，回火可作為 在不影響硬度的基礎(chǔ)上，消除冷裂紋

20、的手段之一。淬火鋼的硬度高、脆性大， 直接使用常發(fā)生脆斷。所以必須進(jìn)行低溫回火處理。低溫回火可以消除內(nèi)應(yīng)力,降低鋼的脆性，對硬度降低不明顯，因此低溫回火后仍可保持鋼件的高硬度。選定20鋼的回火溫度為150200°c。因?yàn)榱慵挠行Ш穸葹?0mm,所以 確定回火保溫時(shí)間為1. 5h。然后在空氣中冷卻至室溫。回火后硬度達(dá)5863hrc, 滿足零件設(shè)計(jì)要求。低碳鋼回火硬度曲線結(jié)論：低碳鋼低溫回火可以得到較高的強(qiáng)度及一定的塑性與韌性。低碳鋼回火后力學(xué)性能當(dāng)?shù)陀?00°c回火時(shí)，強(qiáng)度與硬度下降不多，塑性與韌性也基本不變。這是 由于此溫度下僅有碳原子的偏聚而無析出。固溶強(qiáng)化得以保持的緣

21、故。當(dāng)高于300°c回火時(shí)，硬度、強(qiáng)度下降明顯，塑性有所上升，沖擊韌性下降至最低，見上圖。這是由于薄片狀0碳化物析出于馬氏體條間并充分長大，從而降低了沖擊韌性，而a基體因回復(fù)和再結(jié)晶共同作用，提高了塑性，降低了強(qiáng)度。熱處理工藝制度的制定：方案二預(yù)先熱處理正火：由于20鋼硬度太低，切削加工時(shí)易產(chǎn)生粘刀現(xiàn)象，切削加工性能較差。為此，在機(jī)械加工前，對其進(jìn)行正火處理，將毛坯在最高溫度950°c的中溫箱式電阻爐加熱至830850°c,保溫1. 5h后在空氣中冷卻。使其硬度適當(dāng)提高,有效地改善切削加工性，并為后續(xù)熱處理做組織準(zhǔn)備。正火鋼號加熱溫度。c保溫時(shí)間h冷卻方法硬度hb

22、20880-9201-3靜止空氣中w156滲碳：完成齒輪的粗精加工后對其進(jìn)行滲碳處理，增加零件表層的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)和碳濃度梯度，從而使齒輪獲得高的表面硬度和耐磨性。零件滲碳后碳原子大量融入奧氏體中，大大提高了過冷奧氏體的穩(wěn)定性，ms點(diǎn)顯著降低，溶入的c越多，滲碳后工件的后續(xù)熱處理難度也越大?？紤]到工件的耐磨性能，將表面碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0.75%0.85%為宜，可降低殘余奧氏體的量，滲層碳濃 度梯度平緩，滲層力學(xué)性能好。滲碳工藝的制定固體滲碳法原理：滲劑置于鑄鐵、低碳鋼或耐熱鋼罐中，工件埋入滲劑,用該封好，按0. 1mm保溫時(shí)間 t = q kd=1. 2x1x30二36min。淬火冷卻：采用常見的

23、淬火冷卻方式一一油冷淬火，以油為冷卻介質(zhì)的 淬火冷卻，當(dāng)冷至油溫的時(shí)候?qū)⒐ぜ〕隹绽?。低溫回火加熱溫度?50200°c,保溫1.5ho通過回火使工件內(nèi)部組織轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗?馬氏體，穩(wěn)定組織和工件的尺寸精度。方案一與方案二的比較比較（一）方案一中滲碳工藝采用液滴式氣體法，方案二中采用固體法。固體法：效率低，勞動(dòng)條件差，表面碳濃度難控制，但對加熱爐要求低，易于 操作。適用于多品種小批量生產(chǎn)和深層滲碳。滴注式氣體滲碳：生產(chǎn)效率高，操作方便，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)，滲層質(zhì) 量好，廢氣有污染，但是現(xiàn)在絕大多數(shù)都有了廢氣凈化設(shè)備。適應(yīng)于大批量生產(chǎn)，且使用最為廣泛。在經(jīng)濟(jì)性上，也是比較合適的。液體滴

24、劑用量大，生產(chǎn)成本較高。在井式爐中滲碳后直接出爐淬火，工件會(huì)氧化和脫碳，對隨后不加 工使用零件的質(zhì)量有顯著影響。比較（二）方案一中淬火冷卻方式為水冷，方案二中淬火冷卻方式為油冷。經(jīng)不同冷卻速度的硬度水冷后的組織油冷后得到的組織由上圖可知，水冷和油冷均得到了細(xì)小的馬氏體組織。水冷，冷卻速度較快，是奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的馬氏體，試樣的硬度對比與 其他兩種冷卻方式也較高，而油冷的方式較空冷速度較快，所以試樣的硬度比 空冷的要大。20鋼淬透性低，水冷比油冷的淬透性好，保持內(nèi)部的塑性和韌性，對于齒輪是比較有利的。比較（三）方案一淬火溫度是900度，方案二是1000度以上左圖是1000度下的金相圖，馬氏體通常

25、是硬而脆的組織，其實(shí)只有中 碳或高碳鋼在淬火后可得到既硬又脆的高碳馬氏體組織，而低碳鋼淬火后得到的低碳馬氏體其強(qiáng)韌性卻很好。目前很多工廠已廣泛采用低碳鋼或低碳低合金鋼通過高溫淬火和低溫回火處理，以獲得強(qiáng)韌性好的低碳馬氏體組織，從而提高零件的力學(xué)性能和使用壽命，以滿足生產(chǎn)要求和節(jié)省原材料。右圖是在900度下的金相圖，得到的馬氏體一般的板條狀。尺寸大致相同的條狀馬氏體定向平行排列，組成馬氏體束或馬氏體區(qū)域，在區(qū)域與區(qū)域之間位向差較大，一顆原始的奧氏體晶粒內(nèi)可以形成幾個(gè)不同取向的區(qū)域。最終方案：綜合考慮技術(shù)性、加工零件的工藝性能、經(jīng)濟(jì)性、操作的可行性等各方面，最終選擇方案一作為本組最終熱處理方案。3

26、.3熱處理設(shè)備選擇3.3.1預(yù)備熱處理設(shè)備的選擇正火設(shè)備的選擇在本設(shè)計(jì)中的零件形狀為圓柱形，形狀規(guī)則且比較小，其預(yù)備熱處理的目的為改善零件硬度和韌度，防止零件機(jī)加工發(fā)黏，還有細(xì)化組織，改善鋼的性能,獲得接近平衡狀態(tài)的組織，為后續(xù)機(jī)加工做準(zhǔn)備。由于20鋼材料的正火工藝中 無需通過氣體保護(hù)進(jìn)行加熱，所以可以采用空氣氣氛直接裝爐加熱；所以正火 爐選擇普通中溫箱式電阻爐即可滿足設(shè)計(jì)要求。這類爐子由爐體和電氣控制柜組成。爐體由爐架和爐殼、爐襯、爐門、電熱 元件及爐門升降機(jī)構(gòu)等組成。電熱元件多分布于兩側(cè)墻和爐底。爐內(nèi)溫度均勻 度狀態(tài)主要受電熱元件布置，爐門的密封和保溫等狀態(tài)的影響。通常爐膛前端 溫度較低。

27、工件在高中、溫箱式電阻爐中加熱主要靠電熱元件和爐壁的熱輻射。 根據(jù)形狀、尺寸以及生產(chǎn)批量選擇型號為rx3-15-9的中溫箱式電阻爐作為該 凹模的正火熱處理設(shè)備。13-5中21箱氏電但臚產(chǎn)品規(guī)格及枝術(shù)參啟型號功率/kw電壓/v相數(shù)mil lft/x爐扈尺寸 (i£xlx») /nnnxmmxmm護(hù)850 t時(shí)的指標(biāo)空載損鏈/kw空護(hù)升爲(wèi)時(shí)間/h* tat/kgrx3-15-9巧3801950600x300x25052,580rx3319303803950950x450x350252c0rx345t4538039501200x600x400915400rx36i60380395

28、0,1500x750x450123700rx3-75-?7538039501800x900x550163.512001爐念相測3-11 45kw十莎換比電與孫2電 m 元件 3 滬襯4ftdm 5相廠升班機(jī)掏6（ft仇開共 7爐c 8一 1«帕is證a3.3.2最終熱處理設(shè)備的選擇滲碳和淬火設(shè)備密封箱式爐滲碳目的：將低碳鋼或低碳合金鋼零件在增碳的活性介質(zhì)（滲碳劑）加熱到高溫，使碳原子滲入表面層，繼之以淬火并低溫回火，使零件表層與心部具有不同成分、組織與性能。組織：表面到中心依次為過共析區(qū)（滲碳體成網(wǎng)狀、粒狀或塊狀），共析區(qū), 亞共析區(qū)（即過渡層），中心組織即為原始組織。淬火的目的：是

29、使過冷奧氏體進(jìn)行馬氏體或貝氏體轉(zhuǎn)變，得到馬氏體 或貝氏體組織，然后配合以不同溫度的回火，以大幅提高鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、 疲勞強(qiáng)度以及韌性等，從而滿足各種機(jī)械零件和工具的不同使用要求。也可以 通過淬火滿足某些特種鋼材的的鐵磁性、耐蝕性等特殊的物理、化學(xué)性能。選擇密封箱式爐的理由:齒輪表面要求比較高，也屬于精細(xì)的零件，所以在熱處理過程中盡量減少它 的氧化和脫碳。所以當(dāng)工件在可控氣氛中加熱滲碳，并在同一設(shè)備中淬火，克 服了加熱和淬火分離在兩個(gè)設(shè)備中進(jìn)行的缺點(diǎn)，減小了齒輪的氧化和脫碳，既 保證了產(chǎn)品質(zhì)量，又改善了勞動(dòng)環(huán)境和減少了環(huán)境污染。投資中等，熱處理質(zhì)量穩(wěn)定，全電腦控制，自動(dòng)化作業(yè)，操作人員少

30、，工作 環(huán)境好，操作、維護(hù)及原料供應(yīng)方便等優(yōu)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、低成本 和清潔生產(chǎn)的先進(jìn)熱處理設(shè)備。密封箱式爐型號及主要技術(shù)參數(shù)型號最大裝爐 車量kg爐內(nèi)有效 尺寸（長 其寬x高）mm最高使用溫度°cube-200200300x760x350950ube400400600*900x600950ube600600760x1200x600950ube10001000760x1200x800950額定加熱功率kw淬火油槽體積油槽加熱功率kw油槽使用溫度°c482.718150634.024150824.9301501208.048150根據(jù)零件尺寸特點(diǎn)及加工性能要求可知，

31、選擇型號ube-200的密封箱式爐 即可符合生產(chǎn)加工要求。工作過程前室用于置換裝出料時(shí)所帶入空氣，同時(shí)確保工件從加熱轉(zhuǎn)移到淬火、緩冷 的過程完全在保護(hù)氣氛下進(jìn)行中間驅(qū)動(dòng)裝置，可將工件從前室推到加熱室并立即返回到前室，或者將加熱 室的工件拉到前室進(jìn)行淬火，驅(qū)動(dòng)鏈及裝置處于低溫部位。驅(qū)動(dòng)鏈的移動(dòng)距離 用凸輪開關(guān)控制加熱室由爐襯、輻射管、風(fēng)扇、導(dǎo)風(fēng)馬弗、中爐門等組成。一般加熱溫度為820860°c。對用連續(xù)式氣體滲碳爐或密填充箱式爐滲碳的 齒輪，為細(xì)化晶粒在冷卻裝置中冷至600°c后，再重新加熱至淬火溫度。以甲醇基為主的滴注式氣氛，因氣氛碳勢可控，滲速比較高，工藝操作簡便, 在滲

32、碳、碳氮共滲以及奧氏體和鐵素體氮碳共滲等化學(xué)熱處理中獲得了較為廣 泛的應(yīng)用。注意事項(xiàng)1合理的操作規(guī)程。前室排氣管應(yīng)隨排氣量變化而改變排氣口頸，當(dāng)爐壓增高|=|時(shí)，應(yīng)打開大口徑排管；當(dāng)氣量減少、爐壓下降時(shí)，應(yīng)用小排管排氣2前室結(jié)構(gòu)防暴。前室在滿足生產(chǎn)要求時(shí)盡量較小，前室內(nèi)不應(yīng)存在易存氣體的死角，從加熱室至前室的過道應(yīng)在中間門下部。前室爐門下方設(shè)火簾和點(diǎn)火3. 排氣管要合適為防止在爐內(nèi)形成負(fù)壓而從排氣管吸入空氣，常在排氣管頂端 安裝一個(gè)環(huán)型燃燒器，在其旁邊設(shè)一點(diǎn)火引燃器。4. 防爆蓋。常設(shè)于前室頂部5前世抽真空?？梢员苊饪扇?xì)怏w與空氣混合爆炸 6.完善的報(bào)警系統(tǒng)。低溫回火一低溫回火箱式爐低溫回火目的：鋼的回火是一個(gè)由淬火馬氏體+殘余奧氏體組織向鐵素體和碳化物轉(zhuǎn)變的擴(kuò)散相變過程，低溫回火可以消除內(nèi)應(yīng)力，降低鋼的脆性，對硬 度降低不明顯，因此低溫回火后仍可保持鋼件的高硬度。選定20鋼