熱處理工藝性培訓(許)

戰(zhàn)術導彈設計工藝性指南（設計工藝性培訓）中國航天科工集團第三十三研究所零件熱處理設計工藝性主講人:許奔榮二○○六年五月戰(zhàn)術導彈設計工藝性指南二○○二年十一月

主講人:許奔榮中國航天科工集團第三十三研究所歡迎各位參加培訓中國航天科工集團第三十三研究所主講人:許奔榮歡迎各位參加培訓零件熱處理設計工藝性戰(zhàn)術導彈設計工藝性指南第十二章：零件熱處理設計工藝性二○○三年三月授課提綱（P131~148）12.1熱處理種類及常用金屬材料12.2常用金屬材料熱處理的工藝性12.3熱處理工藝的選擇及應用12.4零件熱處理的工藝性要求12.5零件熱處理工藝的工序安排12.6零件熱處理技術要求及標注方法熱處理是通過對金屬材料或零件的加熱、保溫及冷卻過程，獲得所需性能的工藝方法。它對保證產(chǎn)品性能、質(zhì)量、壽命及使用安全性具有十分重要的意義。零件熱處理工藝性是指：在滿足使用要求的前提下，采用熱處理工藝的可行性與經(jīng)濟性。零件熱處理工藝性涉及零件材料的選擇、結構設計、工藝流程的安排等。零件在設計時應充分考慮熱處理的工藝性、合理選材、正確提出技術要求，合理確定熱處理在整個加工過程中的位置；處理好熱處理前后工序間的關系。一、熱處理種類及常用金屬材料1.1熱處理的種類與分類根據(jù)不同的特點及用途熱處理工藝有多種分類方法。

b）按熱處理的加熱特點及目的分類見表（2）

c）按熱處理加熱介質(zhì)及使用設備分類見表（3）

a）按飛航導彈零件材料類型分類見表（1）一、

熱處理種類及常用金屬材料

a）按飛航導彈零件材料類型分類見表（1）熱處理材料類別熱處理

類別

零件熱處理

黑色金屬熱處理（鋼的熱處理）

結構鋼熱處理不銹鋼熱處理彈簧鋼熱處理工模具鋼熱處理鑄鐵及焊接件熱處理有色金屬合金熱處理

鋁合金熱處理銅合金熱處理鈦合金熱處理鎂合金熱處理高溫合金熱處理

鐵基高溫合金熱處理鎳基高溫合金熱處理

b）按熱處理的加熱特點及目的分類見表（2）

熱處理加熱特點熱處理

類別

零件熱處理

整體熱處理

退火、正火、淬火、回火

固溶、時效、穩(wěn)定化處理冷處理、形變熱處理化學熱處理

滲碳、滲氮、軟氮化、

滲金屬

表面熱處理感應加熱處理

激光熱處理火焰加熱處理

c）按熱處理加熱介質(zhì)及使用設備分類見表（3）

熱處理加熱介質(zhì)熱處理

類別零件熱處理

常規(guī)熱處理（空氣加熱介質(zhì)）

鹽浴熱處理退火、正火、淬火、回火固溶、時效鹽浴淬火、堿浴等溫淬火真空熱處理（真空化學熱處理）真空退火、真空淬火、回火真空時效、真空滲碳氣體保護熱處理可控氫氣熱處理氫氣保護熱處理氮氣保護熱處理1.2飛航導彈常用金屬材料

熱處理工藝與材料的種類、牌號密切相關，戰(zhàn)術導彈使用材料規(guī)格、牌號繁多，但主要種類有：鋁合金、結構鋼、不銹鋼、鈦合金、精密合金及高溫合金。見書第133頁，表12-4、一、

熱處理種類及常用金屬材料

表（12-4）戰(zhàn)術導彈常用主要金屬材料

鋼分類常用材料牌號

結構鋼

退火、正火鋼10、18A、20A

調(diào)質(zhì)鋼45、40Cr、30CrMnSiA、40CrNiMoA超高強度鋼30CrMnSiNi2、35Cr2Ni4MoA40CrNi2Si2MoVA滲碳鋼20Cr、12CrNi3A氮化鋼38CrMoAlA彈簧鋼形變強化70、T9A、65Mn馬氏體相變強化50Cr、60Si2MnA不銹鋼奧氏體型馬氏體型1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni92Cr13、2Cr13Ni2、4Cr13Cr17Ni2沉淀硬化型0Cr17Ni4Cu4N2b、0Cr17Ni7Al工模具鋼工具鋼T8A、T10A模具鋼CrMn、CrWMn

續(xù)表（12-4）戰(zhàn)術導彈常用主要金屬材料

有色金屬合金分類常用材料牌號鋁合金純鋁、防銹鋁1070A、1035、5A02、5A06、3A21鍛鋁2A50、2A70、2A14硬鋁、超硬鋁合金2A01、2A06、2A11、2A12、7A04、A09鑄鋁ZL101、ZL102、ZL702、ZL104、ZL201銅合金不可強化T1、T2、H62可熱處理強化QBe1.9、QBe2.0、QSn4-3鈦合金不可熱處理強化TA1、TC1、TC3可熱處理強化TC4、ZT3鎂合金不可熱處理強化MB8可熱處理強化ZM1、ZM5

續(xù)表（12-4）戰(zhàn)術導彈常用主要金屬材料

精密合金分類常用材料牌號軟磁合金電磁純鐵DT4C、DT4、DT3鐵鎳合金1J50、1J79、1J32鐵鈷釩合金1J21、1J22磁滯合金

鐵鎳鈷釩合金2J4、2J7鐵鈷鉬合金2J22彈性合金恒彈合金3J53、3J58高耐磨彈性合金3J40高彈合金3J33、3J33B膨脹合金低膨脹合金4J36

續(xù)表（12-4）戰(zhàn)術導彈常用主要金屬材料

高溫合金分類常用材料牌號鐵-鎳基高溫合金固溶強化合金GH1140時效強化合金GH2132鎳基高溫合固溶強化合金GH625、GH39時效強化合金GH4169、GH44

二、常用金屬材料熱處理的工藝性

鋼的熱處理工藝性主要包括：淬透性、淬硬性、回火脆性、過熱敏感性、回火穩(wěn)定性、抗氧化脫碳性、表面裂縫敏感性等，這些工藝性都與化學成分與組織有關，是選材的重要依據(jù)。2.1

合金鋼熱處理工藝性2.1.1淬透性淬透性——在一定條件下，淬火后能獲得有效淬硬層深度的能力，一般用淬硬層深度來衡量及淬火臨界直徑，剖面硬度分布曲線，頂端淬火硬度分布曲線表示。淬透性高的材料加工的零件，熱處理工藝性好，淬火時不易開裂、變形。反之易變形、開裂。合金鋼淬透性比碳鋼要好，合金含量的增加淬透性提高。航空工業(yè)規(guī)定心部獲得95%馬氏體的直徑作為淬火臨界直徑（一般機械行業(yè)為50%）。通常圓柱體的淬透直徑為：30CrMnSiA

油淬25mm

等溫淬火12mm40CrNiMoA油淬35mm

45鋼水淬5mm

常用材料淬透性高低排序為：Cr12MoV＞GCr15＞40CrNiMo＞30CrMnSiA＞40Cr＞45鋼＞35鋼2.1

合金鋼熱處理工藝性二、常用金屬材料熱處理的工藝性2.1.2淬硬性——在一定條件下，淬火后表面淬硬層能獲得最高硬度，屬材料特性，主要取決化學成分。一般用淬硬層硬度來衡量。淬硬性決定了材料力學性能熱處理后能達到的最低要求。在零件設計時，力學性能、形狀大小決定后，就必須考慮材料的淬透性和淬硬性能否滿足要求。二、常用金屬材料熱處理的工藝性2.1.2淬硬性回火脆性——鋼材在回火后，沖擊韌性明顯下降的現(xiàn)象。部分結構鋼在兩個溫度區(qū)內(nèi)回火會出現(xiàn)回火脆性。（沖擊韌性下降）。設計應避免選用需在回火脆性區(qū)的硬度要求。回火脆性特點見表12-5、12-6二、常用金屬材料熱處理的工藝性2.1.3回火脆性

表（13-6）常用結構鋼的回火脆性溫度范圍

鋼號第一類第二類鋼

種第一類第二類T8～T122000C～3000C無40Cr3000C～3700C4500C～6500C30CrMnSi2500C～3800C4600C～6500CCrWMn2500C～3000C無40CrNiMOA3000C～4000C無2Cr134500C～5600C6000C～7500C50CrV2000C～3000C無3Cr133500C～5500C6000C～7500C38CrMOAl3000C～4500C無9SiCr2100C～2500無種

類名

稱回火溫度是否可逆鋼

種第一類低溫回火脆性2500C～3500C不可逆一般淬火鋼第二類高溫回火脆性4500C～5500C可逆含Mn、Cr、Ni的合金鋼

表（13-5）結構鋼的回火脆性

2.1.4過熱敏感性過熱敏感性——鋼在加熱時，容易出現(xiàn)過熱、過燒的程度，過熱敏感性大的鋼材，熱處理加熱時，易出現(xiàn)過熱或過燒現(xiàn)象。過熱：加熱溫度過高，晶粒長大、使其性能（強度、塑性、沖擊韌性及疲勞性能）有較明顯降低現(xiàn)象。過燒：加熱溫度過高，晶界或低熔點組織被氧化與部分融化現(xiàn)象。過熱敏感性大的材料，工藝性差。Mn鋼的過熱敏感性較大。

一般過熱組織，可通過再次熱處理消除；過燒組織，不能挽救，只能報廢。

二、常用金屬材料熱處理的工藝性2.1.4過熱敏感性2.1.5回火穩(wěn)定性回火穩(wěn)定性——鋼在回火時，抗軟化的能力，即回火抗力?；鼗鸱€(wěn)定性高（回火抗力強），材料的工藝性好。合金鋼的回火穩(wěn)定性要比碳鋼好?；鼗饻囟雀?、時間長，應力消除充分，塑性與韌性也高。零件的使用溫度較高時，必須選擇回火穩(wěn)定性好的材料，其使用溫度必須要在回火溫度以下。二、常用金屬材料熱處理的工藝性2.1.5回火穩(wěn)定性2.1.6抗氧化脫碳性抗氧化脫碳性——鋼在加熱過程中，抗氧化、脫碳的能力。鋼的氧化：表面形成氧化物（氧化色、氧化皮），使其失去原有金屬光澤的現(xiàn)象。鋼的脫碳：鋼材表面部分或全部含碳量的喪失，使表面含碳量降低的現(xiàn)象。加熱中的脫碳，易使其淬火開裂，或表面硬度下降。加熱易氧化脫碳性的材料，熱處理工藝性差?？寡趸撎夹詮姷牟牧?，熱處理工藝性好。二、常用金屬材料熱處理的工藝性.2.1.6抗氧化脫碳性2.1.7表面裂縫敏感性表面裂縫敏感性——表面存在的微裂縫，使零件失效，造成破壞的現(xiàn)象。超高強度鋼對表面狀態(tài)較為敏感，表面如存在的微裂縫，使其疲勞性能、耐腐蝕性能、塑性及斷裂韌性大幅度下降，易造成零件的失效。強度越高，對表面裂縫越敏感。熱處理工藝性差。二、常用金屬材料熱處理的工藝性2.1.7表面裂縫敏感性2.1.8高合金鋼的導熱性高合金鋼包括高溫合金，精密合金等，其導熱性較差。導熱性差的材料，熱處理工藝性差，冷加工的工藝性也不好。該類零件熱處理加熱時，應采取預熱或階梯升溫等慢速加熱方法，以減少零件的變形。二、常用金屬材料熱處理的工藝性.2.1.8高合金鋼的導熱性2.1.9合金鋼的熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性是指：材料在溫度變化的條件下組織、性能的穩(wěn)定性。熱穩(wěn)定性好的材料，其組織、性能對溫度變化不敏感，可在較高溫度下使用。熱穩(wěn)定性差材料，只適合在室溫條件下（在限定溫度范圍內(nèi)）使用。含有高熔點元素的合金鋼，如鎢、釩、鉬等，熱穩(wěn)定性好。合金元素含量增加，熱穩(wěn)定性一般增加。碳鋼的熱穩(wěn)定性較差。二、常用金屬材料熱處理的工藝性.2.1.9合金鋼的熱穩(wěn)定性2.2鋁合金熱處理工藝性

鋁合金熱處理的強化主要通過固溶處理和之后的時效強化處理。固溶處理目的是獲得過飽和固溶體，時效強化處理的目的是使過飽和固溶體的沉淀硬化，合金的過飽和程度越高，實效強化效果越好。

鋁合金熱處理工藝性主要包括：冷卻速度敏感性、過熱、過燒敏感性及組織的穩(wěn)定性。

二、常用金屬材料熱處理的工藝性.2.2鋁合金熱處理工藝性2.2.1冷卻速度敏感性冷卻速度敏感性——鋁合金熱處理要求快速冷卻，以獲得高強度和良好韌性。鋁合金淬火對冷速敏感，轉(zhuǎn)移時間要求短好，一般≤5s～15s，時間過長固容強化效果下降。鋁合金淬火后，具有高塑性，可進行加工成型或校形。二、常用金屬材料熱處理的工藝性2.2.1冷卻速度敏感性.2.2.2過熱、過燒敏感性2.2.2過熱、過燒敏感性過熱、過燒敏感性——鋁合金固容熱處理對溫度十分敏感，加熱溫度接近熔點，易出現(xiàn)過熱、過燒現(xiàn)象。為提高鋁合金的熱處理強化效果，固容溫度在不發(fā)生過熱、過燒的前提下應盡量提高。為獲得最佳強化性能，必須嚴格控制加熱溫度，一般在10℃以內(nèi)，爐溫均勻度≤5℃。

組織穩(wěn)定性——消除加工與淬火應力，使其在使用中能減少變形，穩(wěn)定尺寸。鋁合金因其剛度（彈性模量）較低，在加工和儲存、使用中受內(nèi)外應力作用易產(chǎn)生變形?？赏ㄟ^熱處理等其它工藝方法消除內(nèi)應力。二、常用金屬材料熱處理的工藝性.2.2.3組織穩(wěn)定性二、常用金屬材料熱處理的工藝性2．2．4固溶處理的尺寸限制固溶處理的尺寸限制當對鋁合金熱處理強度有較高要求時，要考慮其尺寸效應。美國道格拉斯公司規(guī)定，用水冷卻時，鋁合金零件尺寸厚度應控制在：10號鍛鋁（LD10）2014合金100mm12號硬鋁（LY12）2024合金90mm2號鍛鋁（LD2）6061合金76mm4號超硬鋁（LC4）7075合金76mm2.3.1冷卻速度敏感性鈦合金熱處理工藝性主要包括：冷卻速度敏感性、吸氫和氧化敏感性。二、常用金屬材料熱處理的工藝性2.3鈦合金熱處理工藝性冷卻速度敏感性——鈦合金的強化熱處理對冷卻速度敏感，要求冷卻速度越快越好。與鋁合金類似，轉(zhuǎn)移時間要短好。2.3.2吸氫和氧化敏感性吸氫和氧化敏感性——鈦合金易吸氫，使其性能變壞。鈦合金加熱到300℃開始吸氫，500℃時加劇?？刹扇≌婵粘龤?。鈦合金熱處理后表面氧化層，對其使用性能影響很大，降低其塑性和韌性，必須去除表面氧化層。零件設計時要考慮加工余量。設計時應根據(jù)零件大小、復雜程度及變形要求，選擇材質(zhì)。對較大件或形狀復雜易變形零件，應選用淬透性高的材料。用淬透性高的材料加工的零件，淬火時不易變形。反之易變形。二、常用金屬材料熱處理的工藝性2.3.2吸氫和氧化敏感性2.3鈦合金熱處理工藝性2.3.2吸氫和氧化敏感性為使零件獲得較好的使用性能，如強度、硬度、彈性、磁性等，一般在加工過程中都需要進行某種的熱處理。熱處理工藝的選擇，主要取決于材料的種類成分、零件的形狀、尺寸、技術要求及工序安排。同一種材料經(jīng)不同熱處理后能獲得不同的組織，具有不同的使用性能。同一零件可選擇不同的材料，采用相應的熱處理工藝，來滿足零件的使用要求。三、熱處理工藝的選擇及應用3.1鋼鐵零件中熱處理工藝選擇三、熱處理工藝的選擇及應用3.1鋼鐵零件中熱處理工藝選擇鋼鐵零件熱處理工藝種類有退火、正火、淬火、回火及滲碳、滲氮等，其選擇種類及應用范圍見表12-7。表12-7鋼的熱處理種類及應用范圍工藝名稱作

用

應用范圍退火擴散退火成分均勻化鑄鋼件及有成分偏析的鍛軋件完全退火理化組織和降低硬度亞共析鋼鍛、焊、軋件等溫退火細化組織，降低硬度，防止白點碳鋼、合金鋼以及高合金鋼的鍛件、沖壓件等。較完全退火的組織更均勻，且縮短工藝周期球化退火碳化物球狀化，降低硬度，提高塑性共析鋼或過共析鋼件（如工模具、軸承鋼）不完全退火（亞臨界退火）細化組織，降低硬度中、高碳鋼及低合金鋼的鍛、軋件，組織細化程度低于完全退火低溫退火（再結晶退火）消除加工硬化，使冷變形晶粒再結晶為細小等軸晶冷變形鋼材和零件消除應力退火消除內(nèi)應力，使之達到穩(wěn)定狀態(tài)

鑄件、焊接件、鍛軋件及機加

正火正火提高硬度，改善加工性能

低碳鋼中碳鋼、合金鋼正火消除網(wǎng)狀碳化物，為球化退火作準備高碳鋼、高合金鋼滲碳鋼續(xù)表12-7鋼的熱處理種類及應用范圍工藝名稱作

用

應用范圍淬

火單液淬火在單一冷卻介質(zhì)（如油、水、空氣）中淬火，達到硬度、強度要求最常用方法雙液淬火在兩種淬火介質(zhì)（水-油、水-空氣、油-空氣）中淬火，保證足夠淬硬層，避免淬裂，減少變形中、高碳鋼零件分級淬火先淬火浴槽中，使零件內(nèi)外溫度都達到浴槽介質(zhì)溫度，然后淬火另一種冷卻較緩慢介質(zhì)中，減少變形和開裂合金鋼在型零件等溫淬火先淬火浴槽完成淬火，然后再空冷，獲得良好綜合性能，減少變形和開裂形狀復雜、變形要求嚴格的零件，包括尺寸較小的合金鋼、碳鋼零件，尺寸較大零件或淬透性差的鋼種固溶處理將其他相充分溶解到固溶體中合金鋼及C含量低于0.6%碳鋼零件回

火低溫回火150℃～500℃回火，獲得火馬氏體組織，目的是在保持高硬度條件下，提高塑性和韌性超高強度鋼、工模具鋼、量具、刃具、軸承及滲碳件中溫回火350℃～500℃回火，獲得屈氏體組織。目的是獲得高彈性和足夠的硬度，保持一定韌性中溫超高強度鋼、彈簧、熱鍛模具高溫回火500℃～650℃回火，獲得索氏體組織。目的是達到較高強度與韌性良好配合結構鋼零件、滲氮件預備熱處理多次回火淬火后進行二次以上回火，進一步促使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變，消除內(nèi)應力，使尺寸穩(wěn)定超高強度鋼、工模具鋼、高速鋼時效從過飽和固溶體中析出金屬間化合物，提高強度、硬度超高強度鋼、工模具鋼、量具、刃具、軸承及滲碳件有色金屬熱處理的工藝方法主要有：退火、時效、固溶及穩(wěn)定化處理。鋁合金及鎂合金的固溶處理溫度按接近熔點，易產(chǎn)生過燒，變形嚴格控制加熱溫度。鋁合金熱處理工藝特性主要是限制最大截面厚度，保證熱處理強化效果；嚴格熱處理工藝，確保熱處理質(zhì)量；控制熱處理變形，提高生產(chǎn)效率；控制熱歷程，限制在較高溫度下暴露時間，注意使用中的尺寸穩(wěn)定性。有色合金固溶處理對設備的爐溫均勻性要求較高，一般不應大于±5℃；固溶淬火轉(zhuǎn)移時間要求越短越好，冷速越快越好，一般采用水冷。鎂合金熱處理時要特別注意安全，謹防燃燒。純鎂在650℃左右起燃，而鑄鎂合金ZM5在450℃左右就會燃燒。有色金屬熱處理加熱時，要避免加熱元件直接接觸工件。鑄造鋁合金的加熱緩慢,特別是對結構復雜或壁厚不均勻的鑄件,應隨爐升溫，緩慢加熱，固溶水溫一般為50℃～100℃。鋁合金熱處理種類選擇及應用見表12-8。鋁合金熱處理狀態(tài)符號見表12-9。

三、熱處理工藝的選擇及應用3.2有色金屬熱處理工藝特點的選擇表12-8鋁合金的熱處理種類及應用范圍工藝名稱作

用

均勻化退火1）

提高鑄錠熱加工工藝性；2）

提高鑄態(tài)合金固溶線溫度，從而提高固溶處理溫度；3）

減輕制品的各向異性，改善組織和性能的均勻性；4）

便于某些變形鋁合金制取細小晶粒制品；5）

組成鋁合金形變熱處理的一個工藝環(huán)節(jié)。消除應力退火

全部或部分消除在壓力加工、鑄造、熱處理、焊接和切削加工等工藝過程中工件內(nèi)部產(chǎn)生的殘余應力，提高尺寸穩(wěn)定性和合金的塑性完全退火

消除變形鋁合金在冷態(tài)壓力加工或固溶處理時效的硬化，使之具有很高的塑性，以便進一步加工不完全退火

使處于硬化狀態(tài)的變形鋁合金有一定程度的軟化，達到半硬化實用狀態(tài)，或使已冷變形硬化的的合金恢復部分塑性，便于進一步變形固溶處理+自然時效

提高合金的性能，尤其是塑性和常溫條件下的耐腐蝕性能固溶處理+人工時效

獲得高的拉伸強度，但塑性較自然時效時低續(xù)表12-8鋁合金的熱處理種類及應用范圍工藝名稱作

用

固溶處理+過時效

拉伸強度不如人工時效的高，但提高了耐應力腐蝕和其它腐蝕的性能人工時效

僅依靠鑄件在成形冷卻過程中所達到的部分固溶效果，經(jīng)人工時效提高強度，改善切削加工性能固溶處理+穩(wěn)定化處理

提高鑄件組織及尺寸穩(wěn)定性和耐腐蝕性能，適用于較高溫度下工作的零件固溶處理+軟化處理

使鑄件在獲得一定強度的同時，得到高的塑性和尺寸穩(wěn)定固溶處理+深冷處理+時效

在保證力學性能的同時，極大地消除殘余應力形變熱處理使變形鋁合金制品具有優(yōu)良的綜合性能。設計圖樣中選擇固溶處理+自然時效，或固溶處理+人工時效CZ、CS狀態(tài)的鋁合金，在零件加工中，一般不再安排固溶及時效處理。但對板材的壓力成型及焊接可根據(jù)需要選擇。鑄鋁件，一般應優(yōu)選T5或T6工藝方法。銅合金熱處理工藝種類選擇及應用見表12-10。三、熱處理工藝的選擇及應用3.2有色金屬熱處理工藝特點的選擇表12-9鋁合金的熱處理種類及應用范圍合金類別舊狀態(tài)符號新狀態(tài)符號狀

態(tài)

含

義

變形鋁合金MO退火RH112或F熱加工YW

半冷作硬化YHX6冷作硬化CW固溶處理ZT1自然時效ST5人工時效CZT4固溶處理加自然時效BCZ

不包鋁固溶處理加自然時效BCZO不包鋁固溶處理加自然時效優(yōu)質(zhì)表面（板）不可熱處理強化的銅合金可選擇完全退火或去應力退火；熱處理強化的銅合金應選擇固溶及時效處理。銅合金熱處理工藝種類的選擇及應用見書第136頁，表12-10。

鈦合金熱處理工藝種類的選擇及應用見表12-13。

三、熱處理工藝的選擇及應用鎂合金熱處理工藝種類的選擇及應用見表12-11，其熱處理狀態(tài)代號見表12-12。書上第136頁。

3.2有色金屬熱處理工藝特點的選擇表12-10銅合金的熱處理種類及應用范圍工藝名稱作

用

完全退火恢復制品塑性；消除制品的組織應力、調(diào)整力學性能；恢復鑄件焊接的熱影響區(qū)，消除焊接應力。去應力退火見書第139頁固溶處理作可熱處理強化銅合金的預處理，以得到過飽和固溶體，為時效作準備。作不可強化銅合金恢復塑性，為下一步壓力加工作準備。時效處理見書第139頁淬火見書第139頁回火見書第139頁三、熱處理工藝的選擇及應用

精密合金熱處理大都采用真空處理及氫氣保護處理，要求零件的表面質(zhì)量較高。熱處理過程中要注意零件的擺放位置與方式，避免因受力不均而引起變形。

彈性合金一般不能采用氫氣保護處理。精密合金中，冷軋狀態(tài)的帶材、絲材，一般再進行固溶處理。

精密合金主要工藝方法真空熱處理及氫氣保護熱處理見表12-14。3.3精密合金熱處理工藝選擇及應用三、熱處理工藝的選擇及應用高溫合金熱處理工藝種類選擇及應用見表12-15。3.4高溫合金熱處理工藝選擇及應用高溫合金熱處理大都采用真空處理處理，要求零件的表面質(zhì)量較高。高溫合金熱處理主要有固溶處理、時效處理、穩(wěn)定化處理等。

4.1零件熱處理技術指標的確

確定零件熱處理后的技術指標，必須考慮以下因素：

a)零件受力情況、工作條件及重要程度；

b)

材料特性，如是否可熱處理強化及材料的淬硬性、淬透性、變形開裂傾向、過熱敏感性、回火脆性傾向、氧化脫碳傾向、冷淬性等熱處理工藝性；

c)熱處理后材料的機械加工工藝性等；

d)熱處理后材料的特種加工（如焊接、化銑等）工藝性；

e)材料及其熱處理的經(jīng)濟性。四、零件熱處理的工藝性要求4.1零件熱處理技術指標的確

確定零件熱處理后的技術指標應參照金屬材料技術標準、鍛鑄件技術標準、金屬材料熱處理技術標準等。要按所選材料的有關標準所規(guī)定的范圍選取，才能體現(xiàn)材料的性能特點。如果超出上述標準的規(guī)定，必須事先征得工藝部門的同意并進行必要的工藝試驗，以確保材料的綜合性能和達到足夠的熱處理工序能力指數(shù)（合格品率）。

飛航導彈常用金屬材料的技術標準見表12-16。四、零件熱處理的工藝性要求4.1零件熱處理技術指標的確

在確定熱處理技術條件方面，常見的不合理現(xiàn)象有：

要求大截面零件獲得小尺寸試樣的指標；要求低碳鋼不經(jīng)過化學熱處理達到高硬度；要求零件硬度超越鋼材的淬硬性；要求一個零件上有多種硬度等等。此外，在標注技術條件時，一般不宜對熱處理方式方法規(guī)定得太具體。

四、零件熱處理的工藝性要求4.1零件熱處理技術指標的確4.2.1合理選材和規(guī)定硬度要求對形狀復雜、截面尺寸相差較大或要求變形較小的零件，應選用淬透性較好的材料，以便使用冷卻性較緩和的淬火介質(zhì)。四、零件熱處理的工藝性要求常用熱處理標準見表12-17書中第143頁4.2防止零件熱處理變形、開裂規(guī)定硬度值時，在滿足使用要求的前提下，盡量取下限。13.4.2.2改進零件結構形狀的設計零件外形應避免尖角棱角，盡量加工成圓角、倒角以避免淬火裂紋。零件結構盡量避免截面尺寸突然變化，厚薄懸殊，否則淬火冷卻時出現(xiàn)變形甚至開裂。零件應盡量采用簡單均勻、封閉、對稱的結構。避免較深的盲孔。軸類零件長徑比不應過大。某些有淬裂傾向而各部分工作條件要求不同的零件或形狀復雜的零件，在可能條件下建議改為組合結構或鑲拼結構。降低切削加工零件的表面粗糙度，也有利于避免淬火裂紋。

四、零件熱處理的工藝性要求4.2防止零件熱處理變形、開裂4.2.3合理安排熱處理工序在零件加工過程中，熱處理工序的位置安排應合理。對形狀復雜要求高的零件，應在粗、精加工工序之間進行預備四、零件熱處理的工藝性要求4.2防止零件熱處理變形、開裂熱處理，消除加工應力。安排機加工序，要考慮熱處理的變形，預留變形的加工量。零件半成品熱處理后的機加工，不應破壞材料已獲得的組織狀態(tài)。四、零件熱處理的工藝性要求在零件結構設計時，要充分考慮結構的熱處理工藝性。要避免零件結構不合理給熱處理帶來的困難，甚至無法實現(xiàn)。4.3.零件結構設計的合理性四、零件熱處理的工藝性要求影響零件結構熱處理工藝性因素主要有：a)零件材料的選擇；b)零件的幾何形狀與剛度；c)零件的尺寸大??；d)零件的表面狀態(tài)。為避免零件熱處理時的變形、開裂、硬度不足及軟點等，零件的幾何形狀是關鍵。尖銳的棱邊、尖角、凹腔等會生產(chǎn)應力集中、是生產(chǎn)開裂的主要根源；零件截面突變也易造成應力集中；材料組織不均勻也易導致零件的變形與開裂。如零件結構形狀已無改善余地，可使用淬透性好的材料，選擇合理的熱處理工藝，減緩淬火冷卻速度，也可減少變形、避免開裂。零件的結構剛度差，加熱和冷卻易產(chǎn)生大的變形，可設計專用夾具來防止變形。4.3.1零件的熱處理結構設計工藝性四、零件熱處理的工藝性要求在零件結構設計時，應注意改善熱處理工藝性，其要求有：a）

銳邊尖角要倒鈍或改成圓角；b）

盡量使截面均勻、質(zhì)量平衡，必要時可開工藝孔或工藝槽；c）

軸類零件的細長比不可太大；d）

零件幾何形狀力求簡單、對稱；e）

提高零件結構剛性，必要時可附加加強筋；f）

內(nèi)孔要求淬硬時，應改盲孔為通孔；g）

孔與孔及孔與棱邊應有一定距離，不應過窄；h）

盡量避免配作孔、局部熱處理（局部滲碳、滲氮）；i）

形狀特別復雜或不同部位有不同性能要求時，盡可能采用組合結構；j）

特別細長、薄長的零件結構上應盡可能采用拼接；k）

零件熱處理前的表面粗糙度：一般淬火件不大于

Ra3.2μm、滲碳件不大于

Ra6.3μm；滲氮僅Ra0.1μm左右；l）高頻淬火部位應盡量避免有孔或槽。另外，零件的結構形狀與熱處理工藝方法及所選用設備有關。

4.3.2改善零件熱處理工藝性的結構設計四、零件熱處理的工藝性要求零件在熱處理快速加熱、冷卻的過程中，由于熱應力和組織應力的作用，使零件產(chǎn)生殘余應力，引起變形。給后續(xù)的加工增加難度，甚至使零件報廢。首先應采取多種措施，盡量減少應力和變形。此外，對某些材料和結構的零件，熱處理變形是必然的，只是大小問題，因此，必須在熱處理前預留加工余量，通過熱處理后的加工，消除變形量，滿足零件設計精度要求。

4.3.3熱處理變形與預留加工余量四、零件熱處理的工藝性要求熱處理前預留合適的加工余量，可提高熱處理工藝性。預留量過小，將增加熱處理的難度與成本；預留量過大，將增加熱處理后的加工難度與加工應力，不利于精密加工。因此，必須合理的選擇預留量，必要時可通過工藝試驗來確定。零件熱處理的預留量應根據(jù)材料的種類、零件的結構及尺寸大小、熱處理工藝方法來確定。典型零件熱處理淬火變形推薦預留加工余量見表12-18、12-19、12-20，書中144頁。

4.3.3熱處理變形與預留加工余量四、零件熱處理的工藝性要求

對形狀復雜、截面尺寸相差較大或要求變形較小的零件，應選用淬透性較好的材料，以便使用較緩和的淬火介質(zhì)。

對零件的硬度選擇，在滿足使用要求的前提下，盡量取下限。

4.4.鋼件減少熱處理變形的措施與方法4.4.1合理選材并提出硬度要求四、零件熱處理的工藝性要求

零件外形應盡量簡單、均勻、結構對稱，盡量避免截面尺寸突然變化，不應出現(xiàn)尖銳棱角，避免較深的盲孔。軸類零件的長徑比不應過大。零件壁厚的差別不應相差懸殊。

4.4.鋼件減少熱處理變形的措施與方法4.4.2零件結構設計的工藝性要求四、零件熱處理的工藝性要求在加工中，熱處理工序的先后順序合理應安排。

對形狀復雜精度要求高的零件，應在粗、精加工之間進行預備熱處理，消除加工應力。要考慮熱處理的變形，預留變形的加工量。4.4.3合理安排熱處理工序四、零件熱處理的工藝性要求4.4.4制定合理的熱處理工藝，

在滿足熱處理工藝及性能的條件下，盡量降低淬火加熱時間。

選擇較緩和的冷卻介質(zhì)，采取預熱處理及慢速升溫法，采用等

溫淬火，分級淬火等工藝。用局部熱處理專代替整體熱處理，在夾具中進行熱處理；注意熱處理時零件的擺放方式使其受力均勻。

4.4.鋼件減少熱處理變形的措施與方法四、零件熱處理的工藝性要求4.5零件熱處理前表面狀態(tài)要求

熱處理工序在機械加工前進行的零件，對其表面狀態(tài)無特殊要求。

熱處理工序為中間工序時，不同的工藝方法有不同要求。對于鋼鐵零件的調(diào)質(zhì)、淬火，去掉毛坯表面層即可。

有色金屬的退火及消除應力處理，表面應干凈無油污、沒有殘存的機械加工用劃線涂色等。

真空及氣體保護處理，表面要求干凈、無油污。

熱處理工序作為末工序時，一般采用真空或氣體保護處理。要求零件表面光亮無油污、金屬切削及機械加工劃線涂色等多余物，另外，表面不允許有凹坑、凸瘤、毛刺劃傷等。精密合金的帶材、沖片熱處理時，嚴禁帶有邊角毛刺。

4.5零件熱處理前表面狀態(tài)要求

12.5.1熱處理工序安排的原則

有力學性能要求，熱處理后可加工的零件，熱處理工序應盡量往前安排，即可安排在可加工工序之前。如小件調(diào)質(zhì)可安排在粗加工之前，大件調(diào)質(zhì)（考慮到淬透性）可安排在粗加工之后；淬火件可安排在磨削加工或電加工之前。

有物理性能（如磁性）要求的零件，熱處理后再進行機械加工將產(chǎn)生應力影響其性能。其熱處理工序應盡量往后排。如軟磁合金的退火，一般都安排在末工序。

消除應力退火及正負循環(huán)穩(wěn)定化處理，應安排在需消除應力的工序后進行。如消除沖壓、焊接應力退火，應安排在沖壓、焊接工序后進行；用以消除機械加工應力的退火，一般在粗加工或加工量較大的工序后進行?；瘜W表面熱處理，一般應安排在末工序進行。

五、零件熱處理的工序安排

4.5零件熱處理前表面狀態(tài)要求

5.2一般熱處理工藝的工序安排

零件熱處理工藝的工序按排應根據(jù)材料的種類、牌號、技術要求及零件的形狀、大小來選擇，根據(jù)需要可安排一次，二次或多次。熱處理工序可安排在粗加工之前，粗加工之后精加工之前或精加工之后。飛航導彈常用零件熱處理工藝的工序安排見表12-21。書中第146頁。

五、零件熱處理的工序安排

4.5零件熱處理前表面狀態(tài)要求

零件設計時，在材料確定后，應提出明確的熱處理技術要求，即熱處理質(zhì)量檢驗指標。該要求應在零件圖樣上標注。一般應包括檢驗項目及檢驗判據(jù)。零件圖樣上的熱處理技術要求，一般應為成品件熱處理的最終狀態(tài)需達到的技術要求。

熱處理技術要求應用已標準化的符號、代號標注，盡量避免文字說明。

技術要求的標注必須簡明、準確、合理，如果技術內(nèi)容要求較多且有技術標準或技術規(guī)范時，可引用標準或?qū)懨靼茨臣夹g規(guī)范執(zhí)行。標注的技術要求應符合生產(chǎn)實際，具有可檢測性。如對需要正火、調(diào)質(zhì)及淬火零件，通常只標注硬度要求或抗拉強度要求，并根據(jù)零件的材料、種類、大小、選擇洛氏硬度HRC,布氏硬度HB或維氏硬度HV。同一零件的不同部位有不同的熱處理要求時，應在零件圖樣上分別標注。

六、件熱處理技術要求及標注方法

6.1一般要求

6.2.1硬度與力學性能要求

硬度試驗簡單，且與強度有一定對應關系，可間接反映其它力學性能。因此它是熱處理最常用、最重要的一個指標。

對于重要件，除有硬度外還有強度極限、塑性或斷裂韌性等要求。注意：材料強度、結構強度與系統(tǒng)強度三者是不完全一致的。六零件熱處理技術要求及標注方法

6.2熱處理檢驗項目及