畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-40MnB車床主軸熱處理工藝設(shè)計(jì)

1、 攀枝花學(xué)院 學(xué)生課程設(shè)計(jì)論文題 目: 40MnB車床主軸熱處理工藝設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： X X X 學(xué) 號(hào)： 20211110XXXX 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1班 指 導(dǎo) 教 師： X X X 職稱： 講 師 2021年12月14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(shū)題目40MnB車床主軸的熱處理工藝設(shè)計(jì)1、課程設(shè)計(jì)的目的使學(xué)生了解、設(shè)計(jì)40MnB車床主軸的熱處理工藝，融會(huì)貫穿相關(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(wèn)題和解決問(wèn)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

2、內(nèi)容 ：1明確設(shè)計(jì)任務(wù)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(xiě)出設(shè)計(jì)說(shuō)明5設(shè)計(jì)質(zhì)量檢驗(yàn)工程6設(shè)計(jì)熱處理工藝卡片740MnB車床主軸的熱處理缺陷及預(yù)防或補(bǔ)救措施要求：1通過(guò)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(guò)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(shuō)明書(shū)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)械工業(yè)出版社2006第一版

3、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)度方案第十六周：對(duì)給定的題目進(jìn)行認(rèn)真分析，查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，做好原始記錄。第十七周：撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，并進(jìn)行修改、完善，提交設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。指導(dǎo)教師簽字孫青竹日期2021年11 月 25 日教研室意見(jiàn)：年 月 日學(xué)生簽字： 接受任務(wù)時(shí)間： 年 月 日注：任務(wù)書(shū)由指導(dǎo)教師填寫(xiě)。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)分工程分值得分評(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(guò)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)的材料。03課

4、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(wèn)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)?zāi)芰?，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)果的分析能力綜合分析能力、技術(shù)

5、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)論文標(biāo)準(zhǔn)化程度5符合本專業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)定要求；標(biāo)準(zhǔn)化符合本文件第五條要求。10設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)論文質(zhì)量30綜述簡(jiǎn)練完整，有見(jiàn)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)前人工作有改良或突破，或有獨(dú)特見(jiàn)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40MnB車床主軸熱處理工藝設(shè)計(jì)。在實(shí)際生產(chǎn)中遇到需要用 40MnB鋼替代 40Cr或 45鋼的情況。40MnB具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性及良好的韌性，正火可促進(jìn)組織球化，改良硬度小于160HBS毛坯的切削性

6、能。在溫度550570進(jìn)行回火，該鋼具有最正確的綜合力學(xué)性能。該鋼的淬透性高于40Cr鋼，適合于高頻淬火，火焰淬火等外表硬化處理等。 HYPERLINK :/baike.baidu /picview/2408062/2408062/0/d66b7e59d7d69e772934f0fe.html t _blank HYPERLINK :/baike.baidu /picview/2408062/2408062/0/d66b7e59d7d69e772934f0fe.html t _blank 用作汽車上的轉(zhuǎn)向臂、轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向軸、半軸、蝸桿、花鍵軸、剎車調(diào)整臂等，也可代替40Cr鋼制造較大截面的零件

7、。 車床主軸指的是 HYPERLINK :/baike.baidu /view/9884.htm t _blank 機(jī)床上帶動(dòng) HYPERLINK :/baike.baidu /view/53669.htm t _blank 工件或 HYPERLINK :/baike.baidu /view/26232.htm t _blank 刀具旋轉(zhuǎn)的 HYPERLINK :/baike.baidu /view/111087.htm t _blank 軸。通常由主軸、 HYPERLINK :/baike.baidu /view/5545.htm t _blank 軸承和傳動(dòng)件 HYPERLINK :/ba

8、ike.baidu /view/25045.htm t _blank 齒輪或帶輪等組成主軸部件。主軸是機(jī)床上傳遞動(dòng)力的零件，常需承受彎曲、扭轉(zhuǎn)、疲勞、沖擊載荷的作用，同時(shí)在滑動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)部位還受到摩擦力的作用。因此，要求主軸具有高強(qiáng)度、硬度、足夠的韌性及疲勞強(qiáng)度、變形小等性能。而45號(hào)鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼，硬度不高且容易切削加工，直接用在車床主軸上不太適宜，所以需要對(duì)40MnB進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?。關(guān)鍵詞：40MnB，車床主軸，熱處理工藝，二次調(diào)質(zhì)，淬火。 目 錄摘TOC o 1-3 h u 要1、設(shè)計(jì)任務(wù)2、設(shè)計(jì)方案2.1 車床主軸設(shè)計(jì)的分析2.2 40MnB的化學(xué)成分及分析3、設(shè)計(jì)說(shuō)明工藝流程3.

9、3 花鍵高頻淬火3.3.1 淬火方式3.3.2 花鍵高頻淬火工藝參數(shù)3.3.3 花鍵回火工藝參數(shù)4、設(shè)計(jì)質(zhì)量檢驗(yàn)工程5、40MnB車床主軸的熱處理缺陷及預(yù)防或補(bǔ)救措施6、分析與討論7、結(jié)束語(yǔ)8、熱處理工藝卡片參 考 文 獻(xiàn)1 設(shè)計(jì)任務(wù)40MnB車床主軸的熱處理工藝設(shè)計(jì) 40MnB具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性及良好的韌性，經(jīng)過(guò)二次淬火，回火等一系列處理后 ,40MnB鋼的各項(xiàng)熱處理性能指標(biāo)均能滿足生產(chǎn)實(shí)際中的要求 ,實(shí)踐證明該材質(zhì)的替代性能非常好，在錐孔進(jìn)行局部淬火使鍵槽部位不淬硬，提高耐磨性；在花鍵局部可采用高頻淬火減少變形并到達(dá)外表淬硬。車床主軸經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚕梢缘竭_(dá)良好的工作性能，

10、使主軸能在正常的工作中有足夠的硬度，且在花鍵等局部有良好的耐磨性。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中遇到需要用 40MnB鋼替代 40Cr或 45鋼的情況。2 設(shè)計(jì)方案?jìng)鬟f扭矩，承受交變扭轉(zhuǎn)載荷，往往還受有交變彎曲應(yīng)力。有時(shí)還承受拉-壓軸向載荷作用。軸頸處及花鍵等滑動(dòng)外表處，承受著較大的摩擦和磨損。主軸還承受著一定的沖擊載荷的作用。主要失效形式為承受摩擦與磨損失效。由于軸相對(duì)運(yùn)動(dòng)的外表如軸頸處過(guò)度磨損或潤(rùn)滑不良等導(dǎo)致磨損失效。例如帶內(nèi)錐孔或外錐孔的主軸，工作時(shí)配合件雖無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，但頻繁裝拆，易于使錐面拉毛磨損；特別是主軸和滑動(dòng)軸承相配的軸頸，由于潤(rùn)滑不良，軸承材料選擇不當(dāng)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、加工精度不夠、裝配不

11、良，間隙不均或嵌入雜質(zhì)微粒等都有可能發(fā)生咬死即抱軸，使軸頸工作面咬傷，這是機(jī)床主軸正常情況下常見(jiàn)的失效形式。疲勞斷裂疲勞斷裂是機(jī)械零件再循環(huán)變應(yīng)力作用下，將會(huì)出現(xiàn)的疲勞斷裂。所有機(jī)械零件在工作過(guò)程中的實(shí)效疲勞斷裂與斷裂失效的50%90%，疲勞斷裂一般會(huì)發(fā)生突然，危害性大，疲勞斷裂是發(fā)生在零件的局部應(yīng)力區(qū)，某些晶粒在變應(yīng)力作用下形成微裂紋，隨著循環(huán)數(shù)的增加，裂紋繼續(xù)擴(kuò)展，導(dǎo)致最終疲勞斷裂。真對(duì)疲勞斷裂的特點(diǎn)，可以采用各種強(qiáng)化方法來(lái)提高零件的抗疲勞力。變形失效變形失效主要有彈性和塑形變形失效彈性變形失效是零件因過(guò)量彈性變形產(chǎn)生的失效。主要是指失去彈性的能力，屬于功能失效。引起彈性變形的原因是零件的

12、剛度不夠，零件的剛度，除結(jié)構(gòu)因素外，。還取決與材料的彈性模量，因此要預(yù)防彈性變形失效，因選擇彈性模量高的材料制作零件。塑形變形失效是零件因過(guò)量塑形變形產(chǎn)生的失效，主要由于應(yīng)力過(guò)大造成的。；零件產(chǎn)生的塑形變形，是由于實(shí)際工作應(yīng)力超過(guò)了這種材料的屈服強(qiáng)度。再設(shè)計(jì)裝配使用正常情況下，應(yīng)考慮選用高屈服強(qiáng)度的材料。高的疲勞強(qiáng)度，防止軸疲勞斷裂。良好的綜合力學(xué)性能，即強(qiáng)度和塑形，韌性有良好的配合，以防止過(guò)載和沖擊斷裂。高的硬度、熱硬性、熱強(qiáng)度和良好的耐磨性，以增強(qiáng)抗咬死能力，防止軸頸、花鍵等局部承受摩擦的部位過(guò)度磨損或咬死。2.2 40MnB的化學(xué)成分及分析40MnB的化學(xué)成分：成分分析：Mn是良好的脫氧

13、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)，外表層將因變形而強(qiáng)化，具有高的耐磨性；同時(shí)又是碳化物形成元素，進(jìn)入滲碳體中取代一局部鐵原子。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。 硅能促使鐵素體晶粒粗化，降低矯頑力。3 設(shè)計(jì)說(shuō)明40MnB車床主軸的熱處理工藝設(shè)計(jì)的熱加工工藝流程如下: 下料鍛造正火粗加工調(diào)制半精加工雙重淬火+低溫回火粗磨低溫人工時(shí)效精磨檢驗(yàn)成品。A鋼屬于低

14、碳鋼，其成分如下表1.表1 40MnB鋼的化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%CMnPSCrNiCuSi0.340.440.300.300.30熱處理件零件圖圖1 CM6140車床主軸圖40MnB車床主軸的熱處理包括初期的鍛造，以減少坯料的硬度為方便后面的機(jī)加工，也為后續(xù)淬火、回火提供優(yōu)良的原始組織。40MnB車床主軸的熱處理工藝分析：在普通碳結(jié)構(gòu)鋼的根底上，冶煉時(shí)參加錳(Mn)和微量硼(B)元素，可提高鋼的透性、降低鋼的冷、熱變形抗力。用40MnB鋼代替含稀有貴重Cr、Ni、Mo等元素40CrNiMo、40CrNi、40Cr等調(diào)質(zhì)鋼制造車床主軸有顯著技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。但硼鋼缺乏之處是B元素參加后鋼的韌性不夠穩(wěn)定

15、，B的含量和熱加工工藝對(duì)B相的變學(xué)性能及組織成分變化十分敏感。為此，冶煉時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制B元素含量。經(jīng)多年研究發(fā)現(xiàn)，40MnB鋼雙重淬火新工藝能有效解決韌性不夠穩(wěn)定等問(wèn)題。鋼中B元素可溶于Fe(鐵)，形成間隙式和置換式固溶體，同時(shí)與Fe、C、N、O等元素形成化合 。40MnB結(jié)構(gòu)鋼中有Fe3(CB)、Fez(CB)6等F CB化合物。還能形Fe (BOz)2、Fe Fe2 BO5、Fe B06等FeOB型化合物。FeC-B為脆性相復(fù)合化合物。上述化合物均稱“B相。B相隨著鋼中B元素含量、奧氏體化溫度和熱處理工藝的變化而形態(tài)各異，呈點(diǎn)狀、粒狀、條狀、網(wǎng)狀、空心狀和角狀等形態(tài)分布。試驗(yàn)研究說(shuō)明，40M

16、nB鋼的組織、性能、質(zhì)量和壽命均與鋼中B相數(shù)量和B相在奧氏體晶界析出物形態(tài)及分布密切相關(guān)，4OMnB原材料及退火態(tài)中B相數(shù)量在奧氏體晶界上的分布隨著鋼中B含量的提高而增加且粗化(表1)。表l說(shuō)明，40MnB鋼在相同的工藝條件下，B相隨著鋼中B含量的增加而增多，B相化合物在晶內(nèi)和晶界的分布明顯粗化，降低韌性。表2為40MnB鋼不同B含量與奧氏體化溫度及B相形貌關(guān)系。由表2可知，隨著淬火溫度的升高，B化物逐漸固溶于奧氏體中，B相逐漸減少，由粗變細(xì)，由大變小，由密集堆集狀變?yōu)榉稚⒎植?。但?dāng)淬火溫度超過(guò)ll0。c【=時(shí)，晶粒明顯粗化，對(duì)機(jī)械力學(xué)性能造成不利影響。在相同奧氏體化條件下，隨著鋼中B含量增加

17、，B相變粗且較難溶解，為此，應(yīng)將B在鋼中含量限制在00ol0一0o0l5B之間為宜。金相觀察說(shuō)明，即使在1050(3一l 100C的高溫下，B相雖未全部溶解，但僅有少量呈細(xì)小勻分布的B相，大大降低了B化物對(duì)鋼基體的切割作用，增加了室溫機(jī)械力學(xué)性能。預(yù)備熱處理工藝40MnB鋼一般不做退火處理，一是長(zhǎng)時(shí)間退火造成鐵素體聚集，組織不均勻，二是周期長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低，長(zhǎng)采用高溫回火或者正火。正火的溫度在870以下所以沒(méi)有重結(jié)晶過(guò)程；不能鋼化的晶粒和組織，但是可以消除或降低因鍛軋而存在的內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，便于切削加工，而且，高溫回火時(shí)間短，本錢低，工藝曲線如圖：圖2 正火工藝曲線3.2.2雙重淬火+低溫回?zé)?/p>

18、熱處理工藝雙重淬火+低溫回火40MnB鋼制1O9級(jí)高強(qiáng)度雙頭螺栓技術(shù)條件：crb1000MPa、 02 800MPa、8s10 、 45 、&K70Jcmz、HRC3538o工藝流程：原材料 切斷下料 加熱至1050t2l150(3 熱擠成形毛坯后1050t2-1 100T：高溫余熱淬CL-1有機(jī)淬火冷卻介質(zhì)，接著在60010Cx2h高溫回火一車外圓 精磨螺紋局部外圓，磨削量不小于05mm，去除脫碳層 搓絲或滾絲_探傷 外表處理 檢驗(yàn) 成品。最終淬火 第一次熱擠壓成形螺栓毛坯高溫余熱淬火目的使B相充分固溶于奧氏體中，但晶粒較粗。第二次淬火即最終淬火主要目的是細(xì)化晶粒，經(jīng)高溫回火后獲得細(xì)密回火索

19、氏體組織，具有優(yōu)良綜合機(jī)械力學(xué)性能，到達(dá)技術(shù)條件和使用要求。表4工藝實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)明，熱擠壓成形毛坯高溫余熱1050C1 100C淬火+60010Ex2h調(diào)質(zhì)預(yù)處理+86o 一870C鹽浴爐加熱，保溫05minmm，CL一1淬火劑冷卻+51OE520，保溫23h，CL1有機(jī)冷卻劑冷卻，到達(dá)最正確力學(xué)性能和使用性能，合格率100，工藝見(jiàn)圖l。高溫余熱淬火空冷、砂冷均達(dá)不到技術(shù)條件。圖3 40MnB車床主軸的熱處理的雙重淬火+低溫回火圖4 淬火工藝曲線表2 40MnB雙重淬火、回火后的主要力學(xué)性能3.3 花鍵高頻淬火3.3.1 淬火方式花鍵局部可采用高頻淬火以減少變形并到達(dá)外表淬硬，經(jīng)回火后，外表硬度

20、可達(dá)4853 HRC。3.3.2 花鍵高頻淬火工藝參數(shù) 花鍵高頻淬火工藝參數(shù)如下表：表4 花鍵高頻淬火工藝參數(shù)4設(shè)備GP100一L3高頻淬火機(jī)床加熱頻率25O kHz工件轉(zhuǎn)速350 rmin燈絲電壓33 V移動(dòng)速度2 mins陽(yáng)極電壓12000 V加熱溫度85010陽(yáng)極電流7 A冷卻介質(zhì)及冷卻方式25清水(O3Mpa)噴淋冷卻柵級(jí)電流槽路電壓5 000 V感應(yīng)器型號(hào)55 mm 10 mm(內(nèi)徑高度)3.3.3 花鍵回火工藝參數(shù) 花鍵回火工藝參數(shù)如下表：表4 花鍵回火工藝參數(shù)回火設(shè)備空氣回火爐回火溫度180保溫時(shí)間6 h檢測(cè)技術(shù)條件檢驗(yàn)方法硬度4853 HRC洛氏硬度計(jì)機(jī)檢允許變形量O30 mm

21、頂尖、百分表檢查4、設(shè)計(jì)質(zhì)量檢驗(yàn)工程a.主軸的性能要求，如力學(xué)性能、外表特征等。b.可能產(chǎn)生的缺陷，如龜裂，裂紋等。c.易損零件的極限磨損及允許磨損標(biāo)準(zhǔn)。d.配合件的配合間隙標(biāo)準(zhǔn)。e.主軸的其他報(bào)廢條件，如軸承合金與其體的結(jié)合強(qiáng)度、平衡性和彈性力消失。f.主軸外表的異常，工作外表的劃傷、腐蝕、外表儲(chǔ)油性能破壞。a.檢視法 憑借個(gè)人的感覺(jué)耳聽(tīng)，目測(cè)或借助簡(jiǎn)單的工具，標(biāo)準(zhǔn)塊等進(jìn)行檢測(cè)、比擬和判斷主軸的失效形式。b.磁粉檢驗(yàn) 利用鐵磁材料作用下能夠產(chǎn)生磁化，主軸在磁場(chǎng)的作用下，由于外表存在缺陷，從而顯示缺陷的位置、形狀和取向。c.超聲波檢測(cè)法 利用主軸內(nèi)的壓電效應(yīng)產(chǎn)生的超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)遇到裂紋，

22、夾渣或縮孔的界面會(huì)反射在檢測(cè)儀的光頻上，從而確定缺陷的位置、大小和性質(zhì)。d.尺寸僅形位精度測(cè)量 用相應(yīng)的測(cè)量工具盒儀器對(duì)尺寸，形狀和位置精度進(jìn)行檢測(cè)。e.力學(xué)性能測(cè)定 使用專用儀器、設(shè)備對(duì)主軸的力學(xué)性能參數(shù)的測(cè)定。5、40MnB車床主軸的熱處理缺陷及預(yù)防或補(bǔ)救措施氧化和脫碳：工件在加熱過(guò)程中，由于周圍的加熱介質(zhì)與鋼外表所起的化學(xué)作用，會(huì)使鋼發(fā)生氧化與脫碳，嚴(yán)重影響淬火工件的質(zhì)量。氧化：是指鋼的外表與加熱介質(zhì)中的氧、氧化性氣體、氧化性雜質(zhì)相互作用形成氧化鐵的過(guò)程。由于氧化鐵皮的形成，使工件的尺寸減小，外表光潔度降低，還會(huì)嚴(yán)重地影響到淬火時(shí)的冷卻速度，致使工件外表產(chǎn)生軟點(diǎn)和硬度缺乏。鋼的氧化雖然是

23、化學(xué)反響，但是一旦在鋼的外表出現(xiàn)一層氧化膜之后，氧化的速度主要取決于氧和鐵原子通過(guò)氧化膜的擴(kuò)散速度，如圖2-53所示。由圖可見(jiàn)，隨著加熱溫度的升高，原子擴(kuò)散速度增大，鋼的氧化速度便急劇地增大，特別是在570度以上，所形成的氧化膜是以是FeO為主，它是不致密的，結(jié)構(gòu)疏松的。因此，氧原子很容易透過(guò)已形成的外表氧化膜，繼續(xù)與鐵發(fā)生氧化反響，所以，當(dāng)氧化膜中出現(xiàn)FeO時(shí)，鋼的氧化速度大大增加，氧化層逐漸增厚。在570度以下氧化膜那么由比擬致密的Fe3O4所構(gòu)成，由于處于工件外表的這種氧化膜結(jié)構(gòu)致密，與基體結(jié)合牢固，氧原子難以繼續(xù)滲入，故氧化的速度比擬緩慢。脫碳：是指鋼表層中的碳被氧化，使鋼的表層含碳量

24、降低，鋼的加熱溫度越高，且鋼的含碳量越多特別具有高含量的硅、鉬、鋁等元素時(shí)，鋼越容易脫碳。由于碳的擴(kuò)散速度較快，所以鋼的脫碳速度總是大于其氧化速度。在鋼的氧化層下面，通?？偸谴嬖谥欢ê穸鹊拿撎紝樱捎诿撎际逛摰谋韺犹己肯陆?，從而導(dǎo)致鋼件淬火后表層硬度缺乏，疲勞強(qiáng)度下降，而且使鋼在淬火時(shí)，容易形成外表裂紋。為了防止氧化、脫碳，根據(jù)工件的技術(shù)要求和實(shí)際情況，可以采用保護(hù)氣氛加熱、真空加熱，以及用工件外表涂料包裝加熱等方法。在鹽浴中加熱時(shí)，可以采用經(jīng)常參加脫氧劑的方法，并要求建立嚴(yán)格的脫氧制度。此外，對(duì)普通箱式爐稍加改造后，采用滴入煤油的方法進(jìn)行保護(hù)，可大大改善加熱工件的外表質(zhì)量。過(guò)熱和過(guò)燒：鋼

25、件進(jìn)行奧氏體化加熱時(shí)，如加熱溫度過(guò)高或加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)引起奧氏體晶粒長(zhǎng)大變粗，形成的馬氏體也粗化，這種現(xiàn)象叫過(guò)熱。過(guò)熱的工件幾乎不能防止淬火裂紋產(chǎn)生。因?yàn)樵谏傻鸟R氏體中存在大量微裂紋，這種馬氏體裂紋會(huì)開(kāi)展為淬火裂紋。在加熱溫度更高的情況下，鋼的奧氏體晶粒進(jìn)一步粗化，并產(chǎn)生晶界氧化，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起晶界熔化，這種現(xiàn)象叫過(guò)燒。產(chǎn)生過(guò)燒的工件，其性能急劇降低。有過(guò)熱缺陷的工件，可先進(jìn)行一次細(xì)化組織的正火或退火，然后再按正常標(biāo)準(zhǔn)重新淬火。有過(guò)燒缺陷的工件因無(wú)法挽救而只能報(bào)廢。 軟點(diǎn)：工件或鋼材淬火硬化后，外表硬度偏低的小區(qū)域被稱之為軟點(diǎn)。當(dāng)用水作冷卻介質(zhì)時(shí)，工件外表因被傳熱很差的蒸氣膜包住而造成冷卻緩

26、慢，所以淬火后工件的軟點(diǎn)比擬嚴(yán)重，在存在氧化皮和脫碳的部位也會(huì)出現(xiàn)軟點(diǎn)。軟點(diǎn)可用銼刀檢查，容易銼動(dòng)的地方即是軟點(diǎn)所在部位。為了防止軟點(diǎn)，應(yīng)該使工件在無(wú)氧化、無(wú)脫碳條件下加熱；其次是加強(qiáng)淬火介質(zhì)在淬火過(guò)程中的機(jī)械攪拌；也可采用清水中參加鹽、堿，或采用聚乙烯醇等水溶性有機(jī)溶液做淬火介質(zhì)，使鋼件在淬火時(shí)形成蒸氣膜迅速破壞，不至于出現(xiàn)淬火軟點(diǎn)。淬火裂紋淬火裂紋是由于淬火內(nèi)應(yīng)力在工件表層的拉應(yīng)力超過(guò)冷卻時(shí)鋼的斷裂強(qiáng)度而引起的，這種裂紋是工件在進(jìn)入冷卻介質(zhì)中不久之后，溫度降至Ms點(diǎn)大約為250度以下時(shí)產(chǎn)生的。這是因?yàn)楣ぜ膴W氏體化溫度急冷至Ms點(diǎn)以下的過(guò)程中，因馬氏體轉(zhuǎn)變使塑性急劇降低，而組織應(yīng)力急劇增大

27、，所以容易形成裂紋。形成淬火裂紋的原因：a.導(dǎo)致淬火裂紋的原因很多，大體可歸納為三個(gè)方面。熱處理工藝：如過(guò)熱、脫碳、冷速過(guò)快、冷卻操作不當(dāng)、淬火后未及時(shí)回火等。b.原材料原因：如有大塊或連續(xù)分布的非金屬夾雜物、碳化物偏析、白點(diǎn)、氣孔、鍛造折疊等。c.工件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或選材不當(dāng)：如工件壁厚相差懸殊，具有形成應(yīng)力集中的尖角、凹角等。在選材方面對(duì)形狀復(fù)雜的零件選用淬透性較低的鋼種，從而造成在劇烈的冷卻過(guò)程中開(kāi)裂。淬火裂紋的防止：淬火裂紋一旦產(chǎn)生便無(wú)法挽救，因此必須設(shè)法防止。為了防止淬火裂紋，首先應(yīng)改善零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工藝性，并正確選用鋼材。在淬火技術(shù)方面，應(yīng)特別注意在點(diǎn)以下Ms點(diǎn)以上快冷、在Ms慢冷，即遵

28、守“先快后慢的原那么，如雙介質(zhì)淬火和分級(jí)淬火能有效防止淬火裂紋。工件淬火后要注意立即回火，因?yàn)榇慊鸸ぜ谢蚨嗷蛏俚卮嬖谝欢康氖Ｓ鄪W氏體，這些奧氏體在室溫下的放置過(guò)程中會(huì)轉(zhuǎn)變成馬氏體，從而因發(fā)生體積膨脹而導(dǎo)致開(kāi)裂。同時(shí)，淬火剩余應(yīng)力的存在會(huì)助長(zhǎng)裂紋產(chǎn)生。這種裂紋是延遲發(fā)生的淬火裂紋，其形狀與淬火裂紋相同。回火缺陷回火缺陷主要指回火裂紋和回火硬度不合格。所謂回火裂紋，是指淬火狀態(tài)鋼進(jìn)行回火時(shí)，因急熱、急冷或組織變化而形成的裂紋。有回火硬化二次硬化現(xiàn)象的高合金鋼，比擬容易產(chǎn)生回火裂紋。防止方法是在回火時(shí)緩慢加熱，并使回火溫度緩慢冷卻。硬度過(guò)高一般是因回火溫度不夠造成的，補(bǔ)救方法是按正?；鼗饦?biāo)準(zhǔn)重新

29、回火?；鼗鸷笥捕热狈χ饕腔鼗饻囟冗^(guò)高，補(bǔ)救方法是退火后重新淬火回火。出現(xiàn)硬度不合格時(shí)，首先要查找原因，檢查是否發(fā)生混料，因?yàn)檫@也是引起淬火后硬度不合格的主要原因?；鼗鸫嘈?，是鋼的一種熱處理特性，而不是熱處理缺陷。但如果不注意這種特性，有時(shí)就會(huì)成為回火缺陷的根源?；鼗鸫嘈砸话阌袃深悾谝活愂堑蜏鼗鼗鸫嘈?，鋼在250-400度范圍內(nèi)產(chǎn)生，生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)法通過(guò)改變工藝操作來(lái)消除，只能盡量防止在此溫度范圍內(nèi)回火，或改用等溫淬火工藝來(lái)代替淬火加回火；第二類是高溫回火脆性，某些合金鋼在450-575度回火，或在稍高溫度下回火后緩慢冷卻，出現(xiàn)了沖擊韌度下降的現(xiàn)象，這類已脆化的鋼再次重新加熱至預(yù)定的回火溫度，

30、然后快冷至室溫，脆性消失，所以也叫可逆回火脆性。 減少變形及防止裂紋的措施淬火的目的是為了獲得馬氏體，就要快速冷卻，但這又會(huì)引起淬火內(nèi)應(yīng)力，淬火工件發(fā)生變形和開(kāi)裂的根本原因是由于淬火內(nèi)應(yīng)力造成的。因此，除制定合理的淬火工藝外，同時(shí)還必須設(shè)法減小淬火內(nèi)應(yīng)力，防止變形和開(kāi)裂。所以有必要對(duì)淬火過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力有所了解。內(nèi)應(yīng)力有熱應(yīng)力和組織應(yīng)力兩種，它們的成因和作用是不同的。6 分析與討論 40MnB車床主軸的熱處理工藝設(shè)計(jì)已經(jīng)在前面展示，單就其性能以及熱處理的過(guò)程想必是沒(méi)多大問(wèn)題，假設(shè)放入實(shí)際生產(chǎn)中有很多不可預(yù)知的問(wèn)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(guò)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)中減低本錢、提高效率并且減少工時(shí)，降低能源消耗?？傊捎谳S較長(zhǎng)，且錐孔與外錐體對(duì)兩軸頸的同心度要求高，故錐部淬火應(yīng)與花鍵淬火分開(kāi)進(jìn)行，這樣可減少淬火變形，并且錐部淬火及回火后，需用粗磨來(lái)糾正淬