专为机械工程师编写的热处理知识

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从设计的角度了解热处理

      
  
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材料工艺-1

前   言   

热处理是将金属材料放入特定的介质中加热，保温和冷却，来改变材料表面或内部的金相组织结构，来得到我们需要的材质特性。这是一门很深的学问，深究起来一本厚厚的书都写不全。落水三千，只取一瓢自己需要的，吃透了即可。作为机械工程师，我们只需要着重关注一些设计常用材料热处理知识就够了。

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了解各项热处理的

一、退火
+ m( W* S0 R0 ^工艺：将钢加热至适当温度——保温——炉冷
6 u& m5 n- g5 W( @; t目的：
' f  ~1 L/ v! d3 p

• 降低硬度，提高塑性，为切削加工做准备
• 消除内应力
• 细化晶体，为后续热处理做准备
  ( {+ B3 u) i0 M

二、正火
工艺：将工件加热至Ac3以上30-50度——保温——取出空冷/喷水/吹风冷却。
' v9 a& I5 H: B4 S6 c- w目的：使晶粒细化和碳化物分布均匀化。功能和退火有点类似，但还是有区别，后文会给出对比。
三、淬火
工艺：将钢加热至临界点以上——保温一段时间——快速冷却
9 c/ d& T, s) [- {% M目的：提高钢的强度，硬度，耐磨性，韧性，疲劳强度甚至铁磁性，耐腐蚀性
四、回火
工艺：工件淬火后——重新加热——保温——空冷/水冷/油冷
目的：
$ m. W  Y( D  ?5 F: I0 G

• 清除淬火产生的应力
• 改善零件综合性能，调整工件的强度，硬度，塑性和韧性
• 稳定尺寸，保证精度
  

五、调质
7 ]8 o& Y' ]7 a; W5 A工艺：调质=淬火+高温回火
目的：调节材料高强度和高韧性，获得综合性能好的零件
4 s* c% Z1 S. L: {2 D六、表面渗碳/渗氮/氰化
' @# s+ F& ^+ k8 }! g) R工艺：将工件加热——在零件表面渗入相应的原子
, k2 `! c3 e5 h, A目的：获得表面硬度高，芯部韧性好的零件
三者区别：

综合来看：渗碳和渗氮是各有特色，氰化相当于综合了二者的优点，缺点是渗层较薄，易产生黑色组织。
七、发黑（发蓝）
: Y* s" O; Y& y2 T2 ?工艺：加热——碱性药业浸泡——形成氧化膜
目的：表面防腐蚀，防锈
八、固溶处理
工艺：将材料加热——保温——过剩相充分溶解——快速冷却
此工艺有点像淬火，但是加热的温度不一样，得到的效果不一样。
通俗讲法：冰糖+米+水，不蒸煮，米和冰糖不溶，蒸煮后得到甜粥
目的：改善钢和合金钢的塑性，韧性
九、时效处理
1.人工时效
$ ^: p+ Z$ ?& L2 U% o工艺：低温回火后，精加工前——加热材料至100-150度——保温5-20小时。
目的：稳定精密制件的尺寸，消除残余应力
2.自然时效
4 m+ Q, m9 ^! ]8 Z0 V工艺：工件在室温条件长时间放置
# F1 s7 }% }# H: {$ [目的：释放残余应力，改善机械性能，稳定尺寸
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弄清退火，正火和回火

: @( D& X. M: Y四把火中，淬火没的说，功能独一无二，最容易理解，但另外三把火看起来都差别不大，都是改善材质性能的作用，很容易搞混，简单区分如下：
( T  m' g; _; ?1 u# U

• 退火，正火一般发生在切削和淬火前，但是对于性能要求不高的工件也可代替回火，作为最终热处理。
• 退火，正火在同样能达到要求的时候优先选择正火，因为正火成本低却效率高。
  

  情况	预处理	原因
  低中碳钢（含碳量<0.45%）	正火	二者都能达到要求，选正火
  高碳钢，合金钢	退火	若此处用正火，硬度太高，不利于切削
  形状复杂，尺寸大	退火	退火温柔，不易变形，开裂
  一般工件	正火	这一项是与第三项对比形成的

• 淬火后的加工件是不能直接使用的，脆性太大，易断，所以一般都会进行回火，或者如第一点说的正火或退火
  

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如何选择热处理硬度

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• 根据载荷种类考虑
  

  承受均匀静载荷（工件无应力集中缺口）	硬度越高，强度越高，可根据载荷大小，选择较高的硬度或与强度相适应的硬度(缺口一般是指槽、沟或断面变化很大)
  承受均匀静载荷（工件有应力集中缺口）	需要较高的塑性，使其在承载情况下，应力分布趋于均匀，减少应力集中现象，只能具有适当的硬度。如工作情况下不允许降低硬度，则可用滚压等表面强化处理，改善应力分布
  承受冲击、疲劳应力的零件	1.冲击不大时，一般可用中碳钢全部淬硬
  	2.冲击力较大，一般用中碳钢全部淬硬，或表面淬硬；
  	3.冲击力和疲劳应力都大时，一般是表面淬硬

• 根据速度和精度考虑
  

  高速或高精度	一般要求硬度50～62HRC，但如果轴径太大，虽然转速很高(3000r/min)，这个不可能淬到很高的硬度(一般只能达220HB左右)，便不能一律要求高速度高硬度，而要通过降低配合件的硬度和其他措施来处理
  中速	一般采用中硬度40～45HRC
  低速	一般采用低硬度，正火或调质硬度220～260HB

• 若俩零件摩擦，二者硬度应该有差，一硬一软，更耐磨
  

  举例一：传动齿轮	小齿轮齿面硬度一般比大齿轮齿面硬度高25～40HB
  举例二：螺母与螺栓	螺母材料比螺栓低一级，硬度低20～40HB(可以避免咬死和减少磨损)

  
  $ [8 W. m8 S: K) k

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常用材质热处理

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热处理标注方式参考

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• 要求硬度检测的标法
  
  
• 局部热处理标注
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) k$ a% x& F8 w4 d% ], N3.表面处理的标法

. ]& q* K7 z% q0 l, Q4.渗碳/渗氮/氰化
+ v2 s# z& c/ T) C9 E; [
: X4 F4 ~$ y; Y& }7 T) ~

5.技术要求写法参考


4 x, R; i( s; l9 D- n3 ~6.整张图纸参考
2 U" i. p+ j/ x3 G4 r
. f( q- P& J& X! c: F/ _
6 t+ ~' @) d! B3 s4 G- |, i; I上图俩份图纸来源网络，主要用来参考热处理的标注，其实并不完整，请勿计较。
  a, P  l; `; x& e+ T0 C; @- T说明

说明：本篇热处理是网友巴黎铁塔急切想了解的，所以提前更新一篇工艺类文章。若各位朋友还有什么需要提前看到的内容，可以给我留言，我会安排尽快更新相应的文章。

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卡卡布达

讲的清晰明了，感觉

下等的牛

学习学习

路边有个螺丝帽

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4 O' [" [1 ~: d8 a4 }% k

油泵JH

很好，就是图看不到了

刘生693

这个好的东西，居然没有下载，不科学呀

machel77

无法看全，是显示问题？

renhao43

1

会说谎的小先生

收藏了

油泵JH

图片无法加载怎么回事