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从设计的角度了解热处理 # I2 E9 v+ U1 a6 `4 `$ w1 K. K3 J, N) o
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材料工艺-1
, Z9 k) i7 J- e0 @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 2 H2 V; g, g! i- f, ?% ]
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一、退火/ Y2 O* |: J' J6 w: I( t
工艺：将钢加热至适当温度——保温——炉冷8 O1 v: j* A v- {
目的：/ L# v* u/ T% B8 [% h9 h
- 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
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二、正火: r' [$ _, e0 [/ O' e9 C
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。; L$ J$ D; O: K5 p$ v
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。
" `/ Q2 U0 x% P3 C三、淬火
- b4 O2 d# n0 l+ P6 x# H工艺：将钢加热至临界点以上——保温一段时间——快速冷却: r; g4 h- a, F3 a' e% G5 O; |) n4 u# L- e
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
$ I. x! z( A8 N/ S; Q四、回火
/ ~. P! N; a: K5 W' L9 r工艺：工件淬火后——重新加热——保温——空冷/水冷/油冷* l* ~! z3 r m
目的：1 |6 p7 N* d2 ]
- 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
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五、调质
7 c9 A- e- M5 U2 c工艺：调质=淬火+高温回火+ i# i& G2 M3 Z4 j7 e9 }
目的：调节材料高强度和高韧性，获得综合性能好的零件
2 I l: x& I/ u$ x( E) p- v. O六、表面渗碳/渗氮/氰化
" C9 F" @) w, i+ S3 [工艺：将工件加热——在零件表面渗入相应的原子
" ~0 u i! h% o4 ^8 }目的：获得表面硬度高，芯部韧性好的零件: k4 ^: ]5 H {& w4 ~1 H& X8 B
三者区别：
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7 J8 ~0 K& G# X' D: b$ Z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。
6 k: X; U) m* y七、发黑（发蓝）: K& J5 U0 f' k5 |1 Q
工艺：加热——碱性药业浸泡——形成氧化膜
9 ^; D( ]7 h4 ?2 {& E& j目的：表面防腐蚀，防锈
) u. X9 D4 w; {. {& @* y; x八、固溶处理
7 j b7 u; b* e3 V工艺：将材料加热——保温——过剩相充分溶解——快速冷却 3 r$ O. E# a+ l7 q' k
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。6 e% I( h/ C" {( S0 {- c" Y" r
通俗讲法：冰糖+米+水，不蒸煮，米和冰糖不溶，蒸煮后得到甜粥/ U5 G. I3 s& Y7 C
目的：改善钢和合金钢的塑性，韧性$ I: ]) d0 `" n1 c1 g* L
九、时效处理9 d6 U3 _4 L2 I3 h& @% t! T
1.人工时效
, s8 D6 m7 L# D. p/ O8 U- {) l; X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。
w6 g" k; \( K; K# m目的：稳定精密制件的尺寸，消除残余应力
$ S- v/ D- Q6 r$ }# N1 \2.自然时效
/ p; Z. ?& l8 r- j工艺：工件在室温条件长时间放置
8 q# _0 b) ~1 j4 M2 p; o! G目的：释放残余应力，改善机械性能，稳定尺寸
_3 D, N" F j4 ^0 D, s- g2 Y" A2 ~2弄清退火，正火和回火 $ Y3 p& ^8 y8 `7 |! E4 n% c
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：
0 {4 I1 X2 f& m$ l( _ Q: g3 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。
- v. m, c, d. v1 L& ]| 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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3如何选择热处理硬度 + w9 v: i: g* Z, m% K5 \! @9 |, m* h
- 根据载荷种类考虑 H4 v! W: W2 ?- Q' a6 Y# X! D" r
| 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6 U* W+ o; s, T0 I3 y2 A7 A
| 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
9 l5 h+ S4 z* [/ Y. ~. _- |& F* }| 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) |
) i4 y) s3 i3 }/ T9 X2 _5 K/ ]
4常用材质热处理
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5热处理标注方式参考 8 g$ Z$ b0 K% M! R w* }
- 要求硬度检测的标法
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6 P( s& ?+ J" m2 X![]() - 局部热处理标注2 ?6 x( V L" i/ ]5 l5 c% W9 ~
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3.表面处理的标法% @$ d/ P; f3 r# w4 ^! B% o
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4.渗碳/渗氮/氰化7 r8 ~; I% Z5 \/ C1 [, F6 E' I2 U
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1 W4 W3 D- s Q# K5.技术要求写法参考* z& d) N& N8 L6 d
! {2 V' T& K5 W2 y
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6.整张图纸参考8 M2 `3 ^2 @4 F, v8 V
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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。
( u% l: O4 U$ S; R; v说明) J' H+ z# H; w8 u+ M9 Y/ r/ I
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。 9 M. H$ j; @1 W0 \$ M' Y
好东西要记得点赞和给大家分享噢。。。
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发表于 2017-5-28 22:53:59
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