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

0 i' s( V2 x; w

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
6 S) S% k4 K& e2 C1 k" `; e3 {工艺：将钢加热至适当温度——保温——炉冷
) x% Y6 Y5 _' l: D目的：
, U9 f  h8 |1 C" `9 G: `

• 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
  6 {* j& ^5 q* q' D+ m! X1 C) u

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。
3 _7 c% w7 h: N) X4 t2 Q9 i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
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
( C4 [. a, w; L$ w; z7 A四、回火
; S0 h  ^3 A8 Z3 Z/ y3 i7 M$ ~  s工艺：工件淬火后——重新加热——保温——空冷/水冷/油冷
目的：
# J3 z7 `% m5 [2 h

• 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
  * E: ~5 M( m& D( U' A1 G/ J

五、调质
: H7 f: A: ]4 H* y工艺：调质=淬火+高温回火
2 K, x5 U) a0 ~9 ]0 k  ~. X目的：调节材料高强度和高韧性，获得综合性能好的零件
3 [3 d0 s" F5 i! E; z$ e六、表面渗碳/渗氮/氰化
) P# u+ M( X8 K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
9 Y- K' u1 n# W3 Z2 n- D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。
7 A2 e. Q- ~& s7 q1 |/ l2 ~; ?七、发黑（发蓝）
工艺：加热——碱性药业浸泡——形成氧化膜
7 v% v/ [  A) G# I" N目的：表面防腐蚀，防锈
) [7 r$ }/ H' Y2 ?八、固溶处理
; B8 u5 o) v8 d8 y/ Y% @工艺：将材料加热——保温——过剩相充分溶解——快速冷却
: ~5 ~- `" q% r& |% p: I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。
0 |; C+ j, O5 O2 C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
/ {  s/ _( L: Q. U6 k1.人工时效
: Y) C9 J2 X% l/ j0 b5 Y2 B' n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。
6 [  f$ ~0 ]8 |4 F5 ^9 J: _目的：稳定精密制件的尺寸，消除残余应力
2.自然时效
% X9 d5 b( Q* i. D. d( j2 F工艺：工件在室温条件长时间放置
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

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：
, F+ y5 Z+ O) \/ v

• 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
  + b& v8 C/ r" H% O/ R

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如何选择热处理硬度

• 根据载荷种类考虑
  8 l4 J$ ]: Y2 \5 p  G$ i. ~+ h3 S

  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
  . `: V0 A3 I2 s. ~" S' G' A8 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
  

  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)

  
  9 Z& j% Z* e" Y  L! L6 V: u' W

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常用材质热处理

4 R3 E' u0 e5 y' H


  u% x, `' F, z" N: F8 ]. @5

热处理标注方式参考

7 Q% Y1 o5 y6 \( b, C; G

• 要求硬度检测的标法
  + P1 V3 H9 @# U' U" W
  7 v, \0 P, Q# I, @' i3 N
• 局部热处理标注
  

1 W% p& L! h5 Z. O/ _3.表面处理的标法

4.渗碳/渗氮/氰化



5.技术要求写法参考


6.整张图纸参考
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" E5 }8 J+ d* ~
- X: [! p& z$ P! h. `% z3 v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

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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收藏

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