65Mn彈簧熱處理工藝設(shè)計(jì)

1、攀枝花學(xué)院學(xué)生課程設(shè)計(jì)（論文）題 目： 65Mn彈簧熱處理工藝設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 ： X X 學(xué) 號(hào)： 20111110XXXX 所在院(系)： 材料工程學(xué)院 專 業(yè)： 20XX級(jí)材料成型及控制工程 班 級(jí)： 材料成型及控制工程 指導(dǎo)教師 ： X X X 職稱： 講 師 2013年12月13日攀枝花學(xué)院教務(wù)處制攀枝花學(xué)院本科學(xué)生課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目65Mn彈簧熱處理工藝設(shè)計(jì)1、課程設(shè)計(jì)的目的使學(xué)生了解、設(shè)計(jì)65Mn彈簧的熱處理工藝，融會(huì)貫通相關(guān)專業(yè)課程理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)、分析問題和解決問題的能力。2、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）內(nèi)容 ：（1）明確設(shè)計(jì)任務(wù)

2、（包括用途、服役條件及性能要求）（2）繪出熱處理件零件圖（3）給出設(shè)計(jì)方案（4）寫出設(shè)計(jì)說明（5）設(shè)計(jì)質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目（6）設(shè)計(jì)熱處理工藝卡片（7）65Mn彈簧的熱處理缺陷及預(yù)防或補(bǔ)救措施要求：（1）通過查找資料充實(shí)、完善各項(xiàng)給定的設(shè)計(jì)內(nèi)容。（2）分析熱處理過程中可能出現(xiàn)的缺陷，針對(duì)這些缺陷提出預(yù)防措施或補(bǔ)救措施。（3）提交設(shè)計(jì)說明書（報(bào)告），2千字以上。報(bào)告格式請(qǐng)參照“畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）”格式。3、主要參考文獻(xiàn)1 夏立芳主編. 金屬熱處理工藝學(xué). 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社, 20052 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)熱處理分會(huì)熱處理工程師手冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社2003第一版.3 張玉庭主編熱處理技師手冊(cè)機(jī)械工

3、業(yè)出版社2006第一版4 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)熱處理學(xué)會(huì)熱處理手冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社2003第三版.4、課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃第16周：對(duì)給定題目進(jìn)行認(rèn)真分析，查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，做好原始記錄。 第17周：撰寫課程設(shè)計(jì)說明書，并進(jìn)行修改、完善，提交設(shè)計(jì)說明書。指導(dǎo)教師（簽字）日期年 月 日教研室意見：年 月 日學(xué)生（簽字）： 接受任務(wù)時(shí)間： 年 月 日注：任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫。課程設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師成績(jī)?cè)u(píng)定表題目名稱評(píng)分項(xiàng)目分值得分評(píng)價(jià)內(nèi)涵工作表現(xiàn)20%01學(xué)習(xí)態(tài)度6遵守各項(xiàng)紀(jì)律，工作刻苦努力，具有良好的科學(xué)工作態(tài)度。02科學(xué)實(shí)踐、調(diào)研7通過實(shí)驗(yàn)、試驗(yàn)、查閱文獻(xiàn)、深入生產(chǎn)實(shí)踐等渠道獲取與課程設(shè)計(jì)有關(guān)的材

4、料。03課題工作量7按期圓滿完成規(guī)定的任務(wù)，工作量飽滿。能力水平35%04綜合運(yùn)用知識(shí)的能力10能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實(shí)際問題，能正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能對(duì)課題進(jìn)行理論分析，得出有價(jià)值的結(jié)論。05應(yīng)用文獻(xiàn)的能力5能獨(dú)立查閱相關(guān)文獻(xiàn)和從事其他調(diào)研；能提出并較好地論述課題的實(shí)施方案；有收集、加工各種信息及獲取新知識(shí)的能力。06設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）能力，方案的設(shè)計(jì)能力5能正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，獨(dú)立進(jìn)行裝置安裝、調(diào)試、操作等實(shí)驗(yàn)工作，數(shù)據(jù)正確、可靠；研究思路清晰、完整。07計(jì)算及計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力5具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理能力；能運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行資料搜集、加工、處理和輔助設(shè)計(jì)等。08對(duì)計(jì)算或?qū)嶒?yàn)結(jié)果的分析能力（綜

5、合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析能力）10具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)收集、分析、處理、綜合的能力。成果質(zhì)量45%09插圖（或圖紙）質(zhì)量、篇幅、設(shè)計(jì)（論文）規(guī)范化程度5符合本專業(yè)相關(guān)規(guī)范或規(guī)定要求；規(guī)范化符合本文件第五條要求。10設(shè)計(jì)說明書（論文）質(zhì)量30綜述簡(jiǎn)練完整，有見解；立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)正確，分析處理科學(xué)。11創(chuàng)新10對(duì)前人工作有改進(jìn)或突破，或有獨(dú)特見解。成績(jī)指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)指導(dǎo)教師簽名： 年月日摘 要 本課設(shè)計(jì)了65Mn彈簧的熱處理工藝設(shè)計(jì)。主要的工藝過程包括鍛造、預(yù)備熱處理（完全退火）、滲碳、淬火+低溫回火等過程。通過各種不同的工藝過程進(jìn)行恰當(dāng)?shù)奶幚砜梢垣@得各種性能良好的材料并且滿足各項(xiàng)

6、性能的要求。65Mn彈簧鋼，錳提高淬透性，12mm的鋼材油中可以淬透，表面脫碳傾向比硅鋼小，經(jīng)熱處理后的綜合力學(xué)性能優(yōu)于碳鋼，但有過熱敏感性和回火脆性。用作小尺寸各種扁、圓彈簧、座墊彈簧、彈簧發(fā)條，也可制作彈簧環(huán)、氣門簧、離合器簧片、剎車彈簧及冷拔鋼絲冷卷螺旋彈簧。 關(guān)鍵詞：Mn鋼 低溫回火 壓縮實(shí)驗(yàn)?zāi)?錄摘 要1、設(shè)計(jì)任務(wù)11.1設(shè)計(jì)任務(wù)11.2設(shè)計(jì)的技術(shù)要求12、熱處理件零件圖.23、設(shè)計(jì)方案33.1 65Mn彈簧的熱處理工藝設(shè)計(jì)分析33.1.1工作條件33.1.2失效形式33.1.3性能要求33.2鋼種材料44、設(shè)計(jì)說明54.1加工工藝流程54.2具體熱處理工藝54.2.1預(yù)備熱處理工藝

7、64.2.2滲碳工藝74.2.3淬火+低溫回火熱處理工藝85、設(shè)計(jì)質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目96、熱處理缺陷及預(yù)防或補(bǔ)救措施107、分析與討論 11 8、結(jié)束語(yǔ)129、熱處理工藝卡片.13參 考 文 獻(xiàn)14.1 設(shè)計(jì)任務(wù)1.1設(shè)計(jì)任務(wù)65Mn彈簧的熱處理工藝設(shè)計(jì)1.2設(shè)計(jì)的技術(shù)要求 65Mn簡(jiǎn)介65Mn彈簧鋼，錳提高淬透性，12mm的鋼材油中可以淬透，表面脫碳傾向比硅鋼小，經(jīng)熱處理后的綜合力學(xué)性能優(yōu)于碳鋼，但有過熱敏感性和回火脆性。用作小尺寸各種扁、圓彈簧、座墊彈簧、彈簧發(fā)條，也可制作彈簧環(huán)、氣門簧、離合器簧片、剎車彈簧及冷拔鋼絲冷卷螺旋彈簧。 特性及適用范圍熱處理及冷拔硬化后，強(qiáng)度較高，具有一定的韌性和塑

8、性；在相同表面狀態(tài)和完全淬透情況下，疲勞極限與合金彈簧相當(dāng)。但淬透性差，主要用于較小尺寸的彈簧，如調(diào)壓調(diào)速?gòu)椈?、測(cè)力彈簧、一般機(jī)械上的圓、方螺旋彈簧或拉成鋼絲作小型機(jī)械上的彈簧。2 熱處理件零件圖3 設(shè)計(jì)方案3.1 65Mn彈簧的熱處理工藝設(shè)計(jì)分析 3.1.1工作條件由于是制造彈簧墊圈，因此其工作環(huán)境為受力較大的地方，其目的是為了分擔(dān)共建所承受螺母的應(yīng)力，所以彈簧一般耐磨性和硬度要求很高3.1.2失效形式由于彈簧的服役條件的復(fù)雜性和苛刻性，其失效形式有多種多樣，主要有斷裂失效和應(yīng)力松弛（變形）失效兩大類。在斷裂失效中又可分為脆性斷裂和塑性斷裂，其中突發(fā)性的脆性斷裂的危害性最大。在斷裂失效中又可

9、分為脆性斷裂、疲勞斷裂、應(yīng)力腐蝕斷裂及疲勞腐蝕斷裂。此外還有氫脆、鎘脆及黑脆等。其中疲勞斷裂約占其斷裂失效形式的80%到90%。在生產(chǎn)實(shí)踐中可依據(jù)起斷口特征來判斷其斷裂方式，可根據(jù)其受力條件來找到斷裂源，分析其斷裂的擴(kuò)展速率。應(yīng)力松弛（變形）失效是彈簧墊圈在工作過程中普遍存在的現(xiàn)象，但一般不被重視，而它對(duì)那些執(zhí)行控制性元件中則是影響產(chǎn)品效率、靈敏度及可靠性的關(guān)鍵性零件。彈簧墊圈的早期失效對(duì)鋼材的浪費(fèi)相當(dāng)嚴(yán)重、造成直接和間接的經(jīng)濟(jì)損失巨大。所以彈簧的失效分析和預(yù)防是一項(xiàng)重要的技術(shù)任務(wù)3.1.3性能要求力學(xué)性能方面 由于彈簧是在彈性范圍內(nèi)工作，不允許產(chǎn)生永久性變形。彈性好壞可以用應(yīng)變能或彈性比功表

10、示，根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變曲線可知，彈性應(yīng)變能（比功）與材料的彈性極限的平方成正比，與彈性模量成反比。要求彈性應(yīng)變能或比功較大，也就是要求彈簧材料有良好的微塑性變形抗力，即彈性極限、屈服極限和屈強(qiáng)比要高，所以彈簧鋼一般屬于高強(qiáng)度或超高強(qiáng)度鋼。彈簧材料的種類和熱處理工藝對(duì)上述性能影響很大。相對(duì)而言，它們對(duì)鋼材的彈性模量的影響較小。為延長(zhǎng)其使用壽命，它的第二相指點(diǎn)勻、細(xì)、圓、顯微組織均勻、不耗脆性馬氏體等。理化性能方面 彈簧的工作情況很復(fù)雜，有些是在高溫下長(zhǎng)期工作的，因此要求其有良好的耐熱性，即有高的蠕變極限、蠕變速率較小和較低的應(yīng)力松弛率。相反有些是在低溫地帶工作則要求材料要有較高的低溫沖擊韌度、低溫的脆

11、性轉(zhuǎn)化溫度，以免發(fā)生冷脆。 在腐蝕介質(zhì)中工作的彈簧墊圈，其表層金屬與腐蝕介質(zhì)發(fā)生化學(xué)貨電化學(xué)反應(yīng)，彈簧表層巨匠被腐蝕，易造成腐蝕脆性斷裂。特別是在交變應(yīng)力作用下，材料的疲勞極限將顯著降低，彈簧更易發(fā)生腐蝕疲勞斷裂失效。所以必須具備良好的耐腐蝕能力。在高強(qiáng)度工作中，彈簧墊圈更易磨損消耗，所以要有更強(qiáng)的耐磨能力。工藝性能方面 對(duì)于要求淬火而其截面尺寸較大的彈簧，其鋼材應(yīng)有相應(yīng)的淬透性、較小的過熱敏感性和表面脫碳傾向小，才能保證彈簧表里組織和性能的均勻性，在冷、熱成形時(shí)要求材料有足夠的塑性和良好的耐磨、抗壓性能。3.2鋼種材料65Mn鋼具有較高的硬度,淬透性好,脫碳傾向少,價(jià)格低廉,切削性好等優(yōu)點(diǎn),

12、但它有過熱敏感性,易產(chǎn)生淬火裂紋,并有回火脆性。在65Mn中，錳大部分溶于鐵素體中，形成置換固溶體，并使鐵素體強(qiáng)化，一部分錳也溶于Fe3C中，形成合金滲碳體，錳還能增加珠光體相對(duì)量，并使它變細(xì)，從而提高鋼的強(qiáng)度。錳能與S化合成為MnS，以減輕S的有害作用錳鋼具有過熱傾向。65Mn鋼屬于高碳鋼，加上Mn與Si的聯(lián)合作用，使其碳當(dāng)量達(dá)0.8%以上。這就使65Mn鋼具有極大的淬硬傾向，焊接性極差。4 設(shè)計(jì)說明4.1加工工藝流程65Mn彈簧的熱處理工藝設(shè)計(jì)的熱加工工藝流程經(jīng)過許多次改進(jìn)形成如下的工藝流程: 備料軋制預(yù)備熱處理機(jī)加工最終熱處理（淬火+回火）打磨切削。 65Mn鋼屬于高碳鋼，其成分1如下表

13、3.1.表3.1 65Mn鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）CMnPSCrNiCuSi0.620.700.91.20.0350.0350.250.250.250.170.37成分分析：Mn是良好的脫氧劑和脫硫劑。它能消除或減弱由于硫所引起的鋼的熱脆性，從而改善鋼的熱加工性能。Mn和Fe形成固溶體，提高鋼中鐵素體和奧氏體的硬度和強(qiáng)度，經(jīng)固溶處理后有良好的韌性，當(dāng)受到?jīng)_擊而變形時(shí)，表面層將因變形而強(qiáng)化，具有高的耐磨性；同時(shí)又是碳化物形成元素，進(jìn)入滲碳體中取代一部分鐵原子。Si能溶于鐵素體和奧氏體中提高鋼的硬度和強(qiáng)度。硅能提高鋼的彈性極限、屈服強(qiáng)度和屈服比(s/b),以及疲勞強(qiáng)度和疲勞比(-1/b)等。

14、硅能促使鐵素體晶粒粗化，降低矯頑力。4.2具體熱處理熱處理流程：預(yù)熱加熱冷卻檢查硬度和金相組織低溫回火檢查硬度熱處理后犁鏵片的技術(shù)要求有： 淬火后得到的顯微組織為馬氏體；回火后得到的顯微組織為回火馬氏體；基體平面硬度為3548HRC，預(yù)備熱處理工藝退火是將偏離平衡狀態(tài)的金屬坯料或零件加熱至較高溫度，保持一定的時(shí)間后通常以相當(dāng)緩慢的速度冷卻，以得到接近于平衡狀態(tài)組織的各種工藝方法。退火的目的是：a消除鋼錠的成分偏析，使成分均勻化。b消除因鑄、鍛、焊引起的組織缺陷。c降低硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷變形加工。d細(xì)化晶粒，均勻組織，為后續(xù)熱處理做組織準(zhǔn)備。e消除鋼中的內(nèi)應(yīng)力，以防止變形與開裂5

15、。Ac3Ac1圖3.2 65Mn鋼完全退火工藝曲線加熱溫度：Ac3+3050；加熱速度：小于200/h；保溫時(shí)間：2min/mm84.2.2滲碳工藝滲碳是將工件放入滲碳?xì)夥罩?，并?00950的溫度下加熱、保溫，使其表面層增碳的一種工藝操作。滲碳的目的在于使工件在繼續(xù)經(jīng)過相應(yīng)熱處理后表面具有高硬度和耐磨性，而心部任保持一定的強(qiáng)度和較高的任性。固體滲碳工藝如圖3.36所示。 900950 T 800850 h圖3.3 65Mn鋼的滲碳工藝曲線4.2.3淬火+低溫回火熱處理工藝淬火淬火是將鋼加熱至臨界溫度點(diǎn)Ac3或Ac1以上一定的度，保溫后以大于臨界冷卻速度的速度冷卻得到馬氏體（或下貝氏體）的熱處

16、理工藝叫做淬火。其目的是使奧氏體化后的工件獲得盡量多的馬氏體，然后配以不同溫度回火獲得各種需要的性能。鋼的理想淬火冷卻曲線如圖3.47所示 Ac3 Ac1 A AP AB Ms圖3.4低溫回火回火是將淬火鋼加熱到A1以下某一溫度，經(jīng)過保溫，然后以一定的冷卻方法冷至室溫的熱處理操作。其目的在于：a.降低脆性，消除內(nèi)應(yīng)力。工件淬火后存在著很大的內(nèi)應(yīng)力和脆性，若不及時(shí)回火，零件會(huì)產(chǎn)生變形或開裂。b.得到對(duì)工件所要求的力學(xué)性能。工件淬火后，硬度高，脆性大，為了了獲得對(duì)工件要求的性能，可以用回火溫度調(diào)整硬度，減小脆性，得到所需要的塑性、強(qiáng)度和硬度。c.穩(wěn)定工件尺寸。淬火后的組織是馬氏體和殘余奧氏體，這兩

17、種組織都是不穩(wěn)定的，會(huì)自發(fā)地逐漸地發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，因而引起工件尺寸和形狀的改變。通過回火，可以促使這些組織轉(zhuǎn)變。達(dá)到較穩(wěn)定狀態(tài)，以便在以后的使用過程中不發(fā)生變形8。回火規(guī)范如表3.2 9。 表3.5 65Mn回火規(guī)范表 方案 淬火溫度 / 回 火用 途 加熱溫度/ 介質(zhì)硬度HRC 820840 消除應(yīng)力 去除應(yīng)力，降低硬度去除應(yīng)力，降低硬度150170 200275 400425 油 6163 5759 5557 去除應(yīng)力及形成二次硬化 去除應(yīng)力及形成二次硬化 去除應(yīng)力及形成二次硬化 530550多次回火 -78冷處理加530550一次回火 -78冷處理加一次530550回火，再-78冷處理 6

18、061 6061 61624.2.5力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度b(MPa)：980(100)屈服強(qiáng)度s(MPa)：784(80)伸長(zhǎng)率10(%)：8斷面收縮率(%)：30硬度：熱軋,302HB;冷拉+熱處理,321HB5 質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目質(zhì)量檢驗(yàn)是用一定的方法對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)量，把測(cè)量值與標(biāo)準(zhǔn)值相比較，從而判定一批或一件產(chǎn)品是否合格的一系列活動(dòng)。質(zhì)量檢驗(yàn)是生產(chǎn)過程中的一個(gè)獨(dú)立工序，它不僅要求檢驗(yàn)出劣質(zhì)產(chǎn)品而且還要求事前預(yù)防，進(jìn)行生產(chǎn)過程控制，從而減少損失，提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。質(zhì)量檢驗(yàn)包括以下內(nèi)容：產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的宣傳；產(chǎn)品制造質(zhì)量的度量；比較質(zhì)量結(jié)果與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的符合程度，從而作出判斷；合格產(chǎn)品的安排及不良產(chǎn)品的處

19、理；數(shù)據(jù)記錄；整理分析；提出預(yù)防方案；供決策者參考。 質(zhì)量檢驗(yàn)貫穿于原材料進(jìn)廠、生產(chǎn)過程、產(chǎn)品出廠各道工序中。每個(gè)企業(yè)可根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況構(gòu)成不同的工作系統(tǒng)。質(zhì)量檢驗(yàn)根據(jù)不同的方法進(jìn)行分類：(1)按檢驗(yàn)的工作性質(zhì)分類，有外觀、尺寸、可靠性等檢驗(yàn)。(2)按工藝過程分類，有進(jìn)廠、工序和入庫(kù)等的檢驗(yàn)。(3)按檢驗(yàn)數(shù)量分類，有全數(shù)檢驗(yàn)與抽樣調(diào)查等等。(4)按人員分類，有自檢、互檢、專檢等。6 65Mn彈簧的熱處理缺陷及預(yù)防或補(bǔ)救措施 熱處理缺陷 通常工件的熱處理缺陷可分為三大類。第一類熱處理缺陷指淬火裂紋。淬火裂紋作為致命的熱處理缺陷是不能修復(fù)的，淬火裂紋產(chǎn)生后，零件除報(bào)廢外，沒有其他的辦法；第二類熱

20、處理缺陷一般是指淬火畸變。工件的熱處理變形雖然可以在一定程度上控制和減小，但是不能夠完全避免，挽救變形的方法主要有機(jī)械校正法和熱處理校正法兩類，而前者應(yīng)用較為廣泛；第三類熱處理缺陷是指除淬火裂紋、淬火畸變之外的其他熱處理缺陷，如氧化脫碳、加熱不足、退火回火不充分、回火脆性、硬度不均勻等等，第三類熱處理缺陷可通過熱處理設(shè)備及熱處理工藝的改進(jìn)加以避免，另外熱處理生產(chǎn)中 一旦發(fā)現(xiàn)這類缺陷，也應(yīng)及時(shí)采取有效措施加以補(bǔ)救。 熱處理的補(bǔ)救措施 正有些不合格零件可以通過熱處理方法進(jìn)行補(bǔ)救,使其達(dá)到使用性能的要求,避免不必要的損失。幾種用熱處理補(bǔ)救不合格件的方法。 1.改進(jìn)石墨化退火工藝,補(bǔ)救球墨鑄鐵件 牌號(hào)

21、為QT5007的叉桿,從加工性能及使用性能上考慮,對(duì)其石墨化退火后的技術(shù)要求為:退火硬度147210HB;基體組織為5080珠光7 分析與討論 65Mn彈簧熱處理工藝設(shè)計(jì)熱處理工藝設(shè)計(jì)已經(jīng)在前面展示，單就其性能以及熱處理的過程想必是沒多大問題，若放入實(shí)際生產(chǎn)中有很多不可預(yù)知的問題，因此，不能紙上談兵須得到工廠或者實(shí)驗(yàn)室中反復(fù)的通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后在得出最重要的結(jié)論用于實(shí)踐中，從而在生產(chǎn)中減低成本、提高效率并且減少工時(shí)，降低能源消耗。8 結(jié)束語(yǔ) 這次65Mn彈簧的熱處理工藝設(shè)計(jì)的完成，讓我不僅通過自己的努力大致了解了65Mn鋼彈簧，還學(xué)會(huì)了把自己書本上學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際物體上去。前段時(shí)間在沒有認(rèn)真學(xué)習(xí)金屬學(xué)時(shí)，我覺得這個(gè)課程設(shè)計(jì)很