专为机械工程师编写的热处理知识

553638338

从设计的角度了解热处理

      
* u' j! E' L: W4 h  

材料工艺-1

9 i: ^# i8 }8 {( ?- S/ P. ^1 v

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

* O* }1 ]$ o- c" m2 L, E% W* Y! X
; E2 M  E7 y* p/ z  b" {# \/ Y2 S/ o一、退火
工艺：将钢加热至适当温度——保温——炉冷
目的：

• 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
  / |# ^! w5 B* X- d0 ~+ T

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。
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。
( ^# ^9 W5 V3 M. W6 u; L/ h, ~! W. [三、淬火
- c6 V/ {8 A* A! V工艺：将钢加热至临界点以上——保温一段时间——快速冷却
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
, P- Z( d5 O9 L& r8 p四、回火
+ J5 m9 {. q7 }, o9 i工艺：工件淬火后——重新加热——保温——空冷/水冷/油冷
目的：
4 R6 e/ D0 b. U. T

• 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
工艺：调质=淬火+高温回火
+ E: P6 c+ _/ W! q+ n目的：调节材料高强度和高韧性，获得综合性能好的零件
六、表面渗碳/渗氮/氰化
工艺：将工件加热——在零件表面渗入相应的原子
目的：获得表面硬度高，芯部韧性好的零件
; ~1 a  K3 u1 a三者区别：
1 B& v5 {3 i7 j! O" X* R
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。
; O# y) @; T0 e! O7 H  O# Z: i% ?. ]七、发黑（发蓝）
# \- P- i( j5 {* j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
6 @. [7 G" p' f: G4 z" z$ @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。
/ U4 m) V+ W. j1 [0 \3 r% V4 I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
% l: @) r) `8 P) i九、时效处理
1.人工时效
/ ]. B  C& x6 z: R/ b0 D  Y, c2 }% K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
工艺：工件在室温条件长时间放置
3 I) j5 R1 Y/ g4 t! S/ T目的：释放残余应力，改善机械性能，稳定尺寸
2

弄清退火，正火和回火

! J2 h. f' J' _+ a8 l5 b& A/ K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：
: o6 `9 y9 a! H7 _4 c

• 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
  

3

如何选择热处理硬度

- j; y8 W7 o* c

• 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
    @: I) i% x+ m

  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
  * x1 j0 \/ U  q/ e7 |& Q1 y

  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)

  
  

4

常用材质热处理

9 E) B( v8 z3 p! ~: p& W7 o) m. a
! c! g2 i" c& v
# F  M6 Y3 d# M
5

热处理标注方式参考

' N. `7 R3 O/ L( y5 K# p

• 要求硬度检测的标法
  . i, ^# z4 q7 y3 T
  0 r+ C+ @$ {" E3 i+ }' ~* O/ c
• 局部热处理标注
  + t- G! ]6 p) z1 @7 j# e/ X. [

/ [6 a5 C% o  x+ G' w# j9 s' y! W
3.表面处理的标法

4.渗碳/渗氮/氰化


; q! ^% D3 n; X0 |+ {
  o; z$ e- ^/ K0 z) h5.技术要求写法参考

- F2 F/ c5 z) R' Z
: q# T) B, T4 ~* h. q3 s6.整张图纸参考

7 o* w; z. X) N7 E9 c) y
" i  K/ y9 G; |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。
说明
0 A8 _  R& ?9 Y/ E5 w' X( ?  d

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。

- s' `2 l7 G7 g9 r6 i: }$ I

好东西要记得点赞和给大家分享噢。。。

4 ?9 ~8 I  S6 G- }6 y

17567410

收藏
& k, T8 g) J1 @2 N( g

刘永青87

昨天晚上在今日头条里看到这文章，说得很好，看完并收藏。

金胖子

学习了

机器人99

学习了 谢谢楼主分享！

冷月梧桐

这个好的东西，居然没有下载，不科学呀

书中日月长

收藏了，谢谢分享

梦寒

好。

空白格007

感谢，已经收藏

SKSYJ

好帖子已收藏