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从设计的角度了解热处理
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( T' ~( N! u9 G; D( ^材料工艺-1 5 R, o4 y/ Z! O) g0 f/ `: b2 l
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。 1了解各项热处理的 ) Q' u4 U$ W: c$ O& A E
" D0 i% M$ a/ h一、退火8 K9 {: l4 K2 I
工艺:将钢加热至适当温度——保温——炉冷
8 p- w3 N, q5 P1 X" V! `" y# E目的:
6 ?6 F: u' d$ M0 ]6 I- 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$ }4 b/ U: K2 c+ c! P* z6 x
二、正火% [# G; k3 F7 I* B% m; Z, O
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。
+ \3 Q7 P7 H3 r$ w5 _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。
$ y- q. F4 Z- O三、淬火( y) r' g7 k. c" ?( f0 t" _5 }( T# s
工艺:将钢加热至临界点以上——保温一段时间——快速冷却4 Z3 h& [! V- p! ]8 Z9 E8 c
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
2 |% J, v- `3 y& E: R四、回火+ Y# C3 Q7 O2 ?$ u
工艺:工件淬火后——重新加热——保温——空冷/水冷/油冷
5 N# u( W" \# @$ E目的:* d' n, L+ R( l$ P1 Y
- 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8 w& }- j4 e' _5 u
五、调质
# I. F' ~5 c( Z- U工艺:调质=淬火+高温回火* ]' P. c2 f: O& M
目的:调节材料高强度和高韧性,获得综合性能好的零件
* T: L" I4 _. V# s- S7 D2 u. @六、表面渗碳/渗氮/氰化
6 B M$ ?7 |5 J; w2 W, c% F工艺:将工件加热——在零件表面渗入相应的原子6 Y. K- e) ], _7 Q G R/ _
目的:获得表面硬度高,芯部韧性好的零件' D0 P, m7 v' i! t% d5 a+ T
三者区别:
+ ^& b5 F7 _3 e) ~( U& h1 j6 j) v+ T0 |
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。
, A& a9 j* Q4 e* ^+ @- k5 j, Z; e七、发黑(发蓝)3 a* }; O B3 l8 o# ?* m
工艺:加热——碱性药业浸泡——形成氧化膜
8 j7 M5 d9 W8 U* S/ H4 m* ]目的:表面防腐蚀,防锈
* N: S t1 }$ n7 C6 Y八、固溶处理' _3 m& D+ V4 J8 A& I. `7 k
工艺:将材料加热——保温——过剩相充分溶解——快速冷却 ; G6 l x* b1 I" ?7 V% \
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。" s* y d, F4 O+ I$ W( V
通俗讲法:冰糖+米+水,不蒸煮,米和冰糖不溶,蒸煮后得到甜粥! ~( e0 G8 C, Q
目的:改善钢和合金钢的塑性,韧性
2 h2 ^- Z$ x M' Z9 \5 D九、时效处理
4 u% g" ^1 F! ]1.人工时效9 q; k8 t; f& p* o" n1 M6 Z( d
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。
5 K* ?5 v9 a" n3 J7 j目的:稳定精密制件的尺寸,消除残余应力
) [7 R: z$ a z' h( Z4 {2.自然时效( [" w7 G: u. r9 `
工艺:工件在室温条件长时间放置
5 I" U S1 u; a% c目的:释放残余应力,改善机械性能,稳定尺寸& l' j/ W7 r& j0 u( F8 x
2弄清退火,正火和回火 % V6 J$ i( ^- C' W" n
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:
) m7 F d! D8 N3 T- 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。) d7 Y, Q( m7 g
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
) ]) f6 S0 Y1 S6 c. @3 Y 3如何选择热处理硬度
2 {1 n5 o/ [2 ?, {. n- 根据载荷种类考虑
1 _2 B1 c. `% j$ `! n3 j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
# K; k# e* P& D7 K% m0 O/ _' I( R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4 }; x+ [2 K, `! X4 R7 v
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) | ' x M) s/ A) T8 f' n `# X
4常用材质热处理 % `' ^+ l. l" C+ D* \, F# K
5 ]( O5 a) H% t% b/ K& p7 d' h% n5 S5 c1 H/ a
F. p& e$ w1 p
5热处理标注方式参考
: }( } Q# P9 v& K. y* X& _- 要求硬度检测的标法
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0 N# s7 `& {9 A( P' _ - 局部热处理标注4 P/ z/ l% k( e" f- P. x2 v
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, A% B" t+ j, F3.表面处理的标法6 s# u- {1 E4 V, `; g u U! Q
* L0 {' i% e2 _- {; c4 r4.渗碳/渗氮/氰化
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6 N5 h3 h! f; }4 B3 b7 Q0 u5 u5.技术要求写法参考+ w, O" ]3 J" l: I
- A% s5 {& p% s4 ?8 n: |" R. ]( I n) L# X
6.整张图纸参考- U% l( n0 B7 O# W
% D, W `( A0 a9 z' e' m+ \
6 q" M$ D6 F* z0 Z9 k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。: I" j/ w% S5 g J+ }( G
说明4 n( P% s5 p/ V$ x- [2 x
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。
0 N7 } Q* `# e. ?, h u好东西要记得点赞和给大家分享噢。。。
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