熱處理基礎(chǔ)知識

1、熱處理第一節(jié)1.定義：把金屬材料加熱到一定的溫度并保溫一定時間，然后以一定的進(jìn)度進(jìn)行冷卻，得到所需的顯微組織和性能的工藝過程。解釋：一定溫度：根據(jù)要求的某一溫度。淬火：完全奧氏體化的溫度。各種鋼的加熱溫度都是根據(jù)臨界點、AC3來確定的。影響因素，原始組織，加工狀態(tài)，工件尺寸等。以一定的速度進(jìn)行冷卻因為速度不同所獲得的顯微組織不同，因而機(jī)械性能不同。2.熱處理的作用熱處理這一方法歷史上，例如刀、劍、鋼針加熱放入水中用鍋炒炒。金屬材料是現(xiàn)代化工業(yè)中的主要材料，例如：汽車齒輪、刀具、機(jī)床部件都需進(jìn)行熱處理。熱處理作用：A提高硬度 B降低硬度便于切削或其它切削加工 C消除因在各種加工中所引起的內(nèi)應(yīng)力。

2、 D改善金屬的內(nèi)部組織和性質(zhì)，使其滿足不同的要求。 E提高表面耐磨耐腐性。熱加工的對象是半成品，出現(xiàn)錯誤時會產(chǎn)生廢品，損失大。3.哈量廠的熱處理哈量生產(chǎn)的產(chǎn)品通用量具，標(biāo)準(zhǔn)刃具、精密量儀、數(shù)控刀具、數(shù)控機(jī)床。97%的零部件都需要經(jīng)過熱處理。熱處理分廠有160人，除了一些輔助工段有3個主要工段。1） 合金鋼工段主要處理量具，儀器配件、數(shù)控機(jī)床配件。所用鋼種：T10A優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼（游標(biāo)卡尺） GCr15軸承鋼（換塞規(guī)，塊規(guī)） 9SiCr合金工具鋼（板牙、自用工具） 40Cr合金結(jié)構(gòu)鋼（機(jī)床配件） 45#碳素結(jié)構(gòu)鋼（板牙） 20CrMnTi合金結(jié)構(gòu)鋼（滲碳件、數(shù)控刀柄）2） 高速鋼工段：W6Mo5

3、Cr4V2、W9Mo5Cr4V、W18Cr4V產(chǎn)品：鉆頭、絲錐、銑刀。3） 綜合處理工段：滲碳、真空淬火、多用爐淬火。第二節(jié)：鋼的分類鋼是由Fe+C的合金元素組成鐵碳合金按其含碳量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示：鋼Wc=0.0218%2.11%工業(yè)純鐵Wc<0.0218%鑄鐵Wc>2.11%按化學(xué)成分分類1. 碳素鋼：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于2.11%而不含有特意加入的合金元素的鋼稱為碳素鋼，簡稱碳鋼按鋼的含碳量分1）低碳鋼Wc0.25% 例如；20Cr鋼，0.170.24 2）中碳鋼0.25%<Wc0.06 例如：45#，0.420.49 3）高碳鋼Wc>0.06 例如：T10A，0.951

4、.04 2.合金鋼：低合金鋼：按合金元素的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于等于5%如40Cr、20Cr。中合金鋼：按合金元素的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于等于5%小于10%例如：38CrMoAl高合金鋼：按合金元素的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于等于10%例W6Mo5Cr4V2。二按用途分類：1. 結(jié)構(gòu)鋼：用作機(jī)器零件和工程結(jié)構(gòu)鋼。例做橋梁、船舶、齒輪軸。1） 碳素機(jī)構(gòu)鋼：45#、65#、65Mn。2） 合金結(jié)構(gòu)鋼：20CrMnTi、40Cr、42CrMn。2. 工具鋼（C>0.7%）：1） 碳素工具鋼：T10A、T12A2） 合金工具鋼：W6Mo5Cr4V2、W18Cr4V3.特殊鋼：具有特殊的物理、化學(xué)、機(jī)械性能的鋼。例如：不銹鋼

5、、耐磨鋼和磁鋼。第二節(jié)熱處理工藝制定原則及典型熱處理工藝熱處理工藝規(guī)程的編制是零件工藝中最主要、最基本的工作內(nèi)容。也是充分發(fā)揮材料的力學(xué)性能和零件的服役能力的基本保證。因此確切的說，工藝規(guī)程的編制工作屬于工程設(shè)計的范疇。是工程工作中重要的一個環(huán)節(jié)。一 工藝編制要遵守以下原則1. 工藝的先進(jìn)性采用新工藝、新技術(shù)。熱處理設(shè)備的更新與改造。例（晶體管主頻，無觸點、數(shù)字控溫、變頻變壓器。）采用新型工藝材料。目的：提高產(chǎn)品熱處理質(zhì)量、提高生產(chǎn)能力、降低成本、提高熱處理后工件的表面質(zhì)量，安全、環(huán)保。2. 工藝的合理性。A工藝安排的合理性：前后序安排要合理，減少后序加工的難度，與機(jī)械加工要協(xié)調(diào)，降低生產(chǎn)成本

6、。B零件熱處理要求合理性熱處理工藝應(yīng)與材料的特征相適應(yīng)，零件的幾何尺寸和形狀應(yīng)與熱處理的工藝相適應(yīng)C工藝方法及工藝參數(shù)的合理性選擇合適的工藝參數(shù)，工藝方法應(yīng)簡單適用，減少生產(chǎn)成本，便于操作。選擇工藝參數(shù)應(yīng)根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，與標(biāo)準(zhǔn)不同的工藝參數(shù)應(yīng)有試驗根據(jù)。D熱處理前零件的尺寸形狀的合理性，防止變形、開裂等缺陷E熱處理前工作狀態(tài)的合理性鑄、鍛件應(yīng)退火，機(jī)械加工應(yīng)去除應(yīng)力。3.工藝的可行性A企業(yè)的熱處理條件、人員結(jié)構(gòu)及素質(zhì)、熱處理設(shè)備配備程度、設(shè)備的精度。B操作人員的專業(yè)技術(shù)水平，人員的文化程度、專業(yè)技術(shù)水平及對工藝操作的熟練程度。C工藝技術(shù)的合理性：保證工藝的制定有法可依。4.工藝的經(jīng)濟(jì)性A能源利用

7、：減少能源消耗，選用節(jié)能設(shè)備。B設(shè)備工裝的使用：合理利用空間，采用機(jī)械化，自動化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率。C工藝方法應(yīng)簡便，減少不必要的程序，縮短生產(chǎn)周期。D利用現(xiàn)有設(shè)備設(shè)計輔助工裝及輔助工序。 化學(xué)熱處理滲碳，真空熱處理5.工藝可檢查性A工藝參數(shù)的追溯，溫度時間的記錄，產(chǎn)品數(shù)量規(guī)格的記錄，操作者的記錄。B檢查結(jié)論的追溯，含金相，硬度，終檢記錄。6.工藝的安全性A工藝本身的安全性：1）爆干后預(yù)熱2）加熱包鹽3） 各種壓力容器的安全措施B控制有害作業(yè)，不采用有害工藝，如氰化物的使用等。C環(huán)保：生產(chǎn)場所避免有害氣體排放，防止廢棄物污染對排放物進(jìn)行處理。二.典型熱處理工藝（一）10直柄麻花鉆，材料W6Mo

8、5Cr4V2.技術(shù)要求：刃溝長L4/5,硬度63HRC，徑向跳動0.22mm。1. 淬火：裝量88件卡具a烘干200300，b一次預(yù)熱800830，2分10秒，c二次預(yù)熱800830，2分10秒。d加熱 12351240，2分10秒e分級冷卻580630，2分10秒f空冷到室溫2. 清洗3. 回火，三次550560，三次每次1小時，每次空冷到室溫再回火。4. 清洗5. 噴砂6. 防銹7. 調(diào)直8. 檢查(二)150卡尺測尺熱處理材料T10A，技術(shù)要求：兩面5863HRC，其余4048HRC，平面度大小面0.12mm。1. 淬火裝卡具（20件）裝量60件a烘干200300，6分b預(yù)熱650700

9、，6分c加熱780790，6分d冷卻（硝鹽，NaNO2）150180，6分2. 清洗3. 尺爪退火4. 回火420450，2小時5. 檢查6. 量面淬火（高頻）過飽和NaNO3水溶液。7. 回火200210，2h8. 檢查9. 調(diào)直10. 檢查（三）125mm量塊熱處理工藝材料：GCr15 硬度64HRC，磁性95%1. 淬火：綁串，數(shù)量72件a烘干200300， 15秒b預(yù)熱650700， 15秒c加熱860865， 15秒d冷卻：油2. 冷處理：-80，3h3. 清洗4. 回火5. 清洗6. 檢查7. 噴砂8. 檢查:0級±0.3u 1級±0.6u第三節(jié)：熱處理爐的分類

10、一.按熱源分：電阻爐、煤氣爐、油爐、煤爐二.按工作溫度分：高溫爐（>1000）；中溫爐（6501000）；低溫爐(<650)三.按工藝用途分：退火爐、淬火爐、回火爐、滲碳、氮化爐、實驗爐四.按加熱介質(zhì)分：自然氣氛爐、浴爐、可換氣氛爐、真空爐、流動粒子爐。五.按爐型結(jié)構(gòu)分：廂式爐、井式爐、臺車式爐、罩式爐、傳送帶式爐等真空爐：隨著我國科研生產(chǎn)技術(shù)快速發(fā)展，真空熱處理技術(shù)的應(yīng)用近些年來明顯增加。特點：工件無氧化，無脫碳，表面質(zhì)量好，畸變小，熱處理零件綜合性能好，以及無污染，無公害，自動化程度高等一系列優(yōu)點。投入大，生產(chǎn)周期長，批量大是其缺點。抽真空度：機(jī)械泵6.6x10-2Pa 羅茨泵

11、1.33x10-2Pa加熱條件1.3x10-2Pa6.6x10-2Pa淬火介質(zhì)1.空氣：高速鋼2.油：32#變壓器油3.水：1015%NaNo3水溶液4.堿或鹽?。?50180NaNo25.新型的有機(jī)聚合物淬火介質(zhì)：聚乙烯醇（PVA）、聚二醇（PAG）等。工件冷卻均勻，避免軟點，減少變形與開裂。無毒無煙，無腐蝕，冷卻速度范圍寬等優(yōu)點。熱處理過程的定義1.退火：將組織偏離平衡狀態(tài)的金屬或合金加熱到適當(dāng)?shù)臏囟缺３忠欢〞r間，然后緩慢冷卻以獲得接近平衡狀態(tài)組織結(jié)構(gòu)的熱處理工藝稱為退火。目的：a消除偏析，均勻化學(xué)成分 b降低硬度，便于切削加工 c消除或減少內(nèi)應(yīng)力，消除加工硬化，以便進(jìn)一步冷變形加工 d細(xì)

12、化晶粒，改善組織或消除組織缺陷 e改善高碳鋼中碳化物形態(tài)和分布，為零件最終熱處理做好組織準(zhǔn)備。2.正火：將鋼材或鋼件加熱到AC3（AC）以上適當(dāng)溫度后，空中冷卻，得到珠光體類型組織的熱處理工藝稱為正火。正火是退火的一個特例，其目的基本相同。3.淬火：將鋼加熱到臨界點AC1或AC3以上一定溫度保溫一定時間，然后以大于臨界淬火速度的速度冷卻使過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或下貝體組織的熱處理工藝稱為淬火。淬火后的零件必須回火。目的：（淬火+回火）a提高鋼的硬度和耐磨性，延長使用壽命。b提高鋼的彈性極限。C提高鋼的綜合力學(xué)性能。d改善鋼的特殊性能永久磁鐵。淬火：整體、局部、表面淬火。 冷卻方式：單液淬火、雙

13、液淬火、分級、等溫淬火。 介質(zhì)不同：鹽浴淬火、高頻淬火、火焰淬火。淬硬性：鋼在理想條件下進(jìn)行淬火硬化所能達(dá)到的最高硬度能力。45#水，50HRC。淬透性：指在規(guī)定條件下，決定鋼材淬硬深度和硬度分布的特性。水冷 油冷45# 1316.5mm 69.5mmT10A 1015mm <8mm40Cr 3038mm 1928mm鹽浴加熱爐成分：高溫爐100%BaCl2 合金鋼淬火：66% BaCl2+34%KCl合金元素在鋼中的作用合金鋼性能優(yōu)良，在于鋼中合金元素的作用。合金元素在鋼中可以與鐵和碳形成固溶體（包括合金奧氏體、合金鐵素體、合金馬氏體）和碳化物（包括合金滲碳體、特殊碳化物）。作用：(1)合金元素改善鋼的熱處理工藝性能細(xì)化奧氏體晶粒，Ti、V、Nb、Zr、Al阻礙奧氏體晶粒長大，Mn除外 提高淬透性，除Co外，幾乎所有的合金元素固溶于奧氏體中增加奧氏體中的穩(wěn)定性，從而減慢過冷奧氏體的分解速度，使C曲線右移，因而降低了鋼淬火時的臨界冷卻速度，提高了淬透性。 提高回