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從設計的角度了解熱處理
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# \- N" C/ H! e$ {& {材料工藝-1 4 e2 k" C# [4 n( ~
前 言 熱處理是將金屬材料放入特定的介質中加熱，保溫和冷卻，來改變材料表面或內部的金相組織結構，來得到我們需要的材質特性。這是一門很深的學問，深究起來一本厚厚的書都寫不全。落水三千，只取一瓢自己需要的，吃透了即可。作為機械工程師，我們只需要著重關注一些設計常用材料熱處理知識就夠了。 1了解各項熱處理的
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! p! g& V+ }6 |6 F2 L$ y& P' U) V一、退火
. i& u% N/ b# D% k# j) L工藝：將鋼加熱至適當溫度——保溫——爐冷6 z+ T1 j* \# {
目的：
: l1 N: {5 C+ e- 降低硬度，提高塑性，為切削加工做準備
- 消除內應力
- 細化晶體，為后續熱處理做準備2 |; a5 _+ e$ d/ V
二、正火$ i( j& @* z9 U6 X5 [! S
工藝：將工件加熱至Ac3以上30-50度——保溫——取出空冷/噴水/吹風冷卻。0 N9 n% Y" c' w" W q f
目的：使晶粒細化和碳化物分布均勻化。功能和退火有點類似，但還是有區別，后文會給出對比。
- D+ j/ }! K) }% M三、淬火2 ?% u: R2 E5 K- Y: n6 K/ k, X/ q2 r
工藝：將鋼加熱至臨界點以上——保溫一段時間——快速冷卻
c, s% c$ G4 W) N5 s目的：提高鋼的強度，硬度，耐磨性，韌性，疲勞強度甚至鐵磁性，耐腐蝕性
: l# c) \8 Z) |! a; p四、回火
5 }0 z6 ~- U8 S工藝：工件淬火后——重新加熱——保溫——空冷/水冷/油冷
0 k' {6 ~2 E5 M7 `) h, l4 I& U, o目的：
2 f1 H& ~6 S9 E3 m% _$ x) B- 清除淬火產生的應力
- 改善零件綜合性能，調整工件的強度，硬度，塑性和韌性
- 穩定尺寸，保證精度
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五、調質' Y8 h7 p6 U; K I9 p" M0 X1 V
工藝：調質=淬火+高溫回火( P: N. k7 q7 M2 o
目的：調節材料高強度和高韌性，獲得綜合性能好的零件
: @: O, `8 }/ K/ Z- N7 _8 S# K六、表面滲碳/滲氮/氰化3 u& z* K: \9 D: x9 _. V2 g
工藝：將工件加熱——在零件表面滲入相應的原子; W3 _2 j! W" C" l- a- z
目的：獲得表面硬度高，芯部韌性好的零件
; Y0 Q( r/ V+ q) }$ Q三者區別：/ Y; F( _, l4 \" G `2 d
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z9 G% t/ R. |% U& Y e綜合來看：滲碳和滲氮是各有特色，氰化相當于綜合了二者的優點，缺點是滲層較薄，易產生黑色組織。 ^! V2 g# r7 \4 Z* ~2 v/ ?
七、發黑（發藍）9 V. W3 Y0 m* s: d, P
工藝：加熱——堿性藥業浸泡——形成氧化膜9 a& _4 S" K0 ?; X. e/ B1 g7 h
目的：表面防腐蝕，防銹2 P+ U- P0 ]7 W% {0 S: ^
八、固溶處理8 U8 [$ @1 j# g0 Z1 S; p
工藝：將材料加熱——保溫——過剩相充分溶解——快速冷卻 ; k4 [ q5 }1 }
此工藝有點像淬火，但是加熱的溫度不一樣，得到的效果不一樣。
2 p, ~2 Z1 z0 Y& D1 U5 n通俗講法：冰糖+米+水，不蒸煮，米和冰糖不溶，蒸煮后得到甜粥
! r Q0 I* ?6 d! `# c5 V) e目的：改善鋼和合金鋼的塑性，韌性% v: {) x, w5 |' V2 G# H, @( ] m
九、時效處理5 g% k8 M' N) k9 Z# a2 h
1.人工時效+ {, m5 d# n$ p+ x
工藝：低溫回火后，精加工前——加熱材料至100-150度——保溫5-20小時。: c0 i" F/ @$ t0 y" a5 R
目的：穩定精密制件的尺寸，消除殘余應力( g! Q I7 m+ H6 s: f. h5 K" _
2.自然時效0 g2 F4 A1 W$ x1 s% Q
工藝：工件在室溫條件長時間放置0 z' \8 ~$ v1 f7 F" C0 Q) v p( e
目的：釋放殘余應力，改善機械性能，穩定尺寸
/ v9 n* L! N/ R( l2弄清退火，正火和回火
( D( R- {8 Y$ e* Q# O四把火中，淬火沒的說，功能獨一無二，最容易理解，但另外三把火看起來都差別不大，都是改善材質性能的作用，很容易搞混，簡單區分如下：
) a* k( I: Y2 |- 退火，正火一般發生在切削和淬火前，但是對于性能要求不高的工件也可代替回火，作為最終熱處理。
- 退火，正火在同樣能達到要求的時候優先選擇正火，因為正火成本低卻效率高。
$ y2 F$ K: u2 R3 ?8 _| 情況 | 預處理 | 原因 | | 低中碳鋼（含碳量<0.45%） | 正火 | 二者都能達到要求，選正火 | | 高碳鋼，合金鋼 | 退火 | 若此處用正火，硬度太高，不利于切削 | | 形狀復雜，尺寸大 | 退火 | 退火溫柔，不易變形，開裂 | | 一般工件 | 正火 | 這一項是與第三項對比形成的 |
- 淬火后的加工件是不能直接使用的，脆性太大，易斷，所以一般都會進行回火，或者如第一點說的正火或退火$ Q' k. o7 U6 \$ D9 N- g2 O- @0 s
3如何選擇熱處理硬度 5 @, f4 u2 J2 i; U
- 根據載荷種類考慮
2 b* H4 G4 I) y& W| 承受均勻靜載荷（工件無應力集中缺口） | 硬度越高，強度越高，可根據載荷大小，選擇較高的硬度或與強度相適應的硬度(缺口一般是指槽、溝或斷面變化很大) | | 承受均勻靜載荷（工件有應力集中缺口） | 需要較高的塑性，使其在承載情況下，應力分布趨于均勻，減少應力集中現象，只能具有適當的硬度。如工作情況下不允許降低硬度，則可用滾壓等表面強化處理，改善應力分布 | | 承受沖擊、疲勞應力的零件 | 1.沖擊不大時，一般可用中碳鋼全部淬硬 | 2.沖擊力較大，一般用中碳鋼全部淬硬，或表面淬硬； | 3.沖擊力和疲勞應力都大時，一般是表面淬硬 |
- 根據速度和精度考慮/ o3 i& K6 f# w/ w' }7 G8 S
| 高速或高精度 | 一般要求硬度50～62HRC，但如果軸徑太大，雖然轉速很高(3000r/min)，這個不可能淬到很高的硬度(一般只能達220HB左右)，便不能一律要求高速度高硬度，而要通過降低配合件的硬度和其他措施來處理 | | 中速 | 一般采用中硬度40～45HRC | | 低速 | 一般采用低硬度，正火或調質硬度220～260HB |
- 若倆零件摩擦，二者硬度應該有差，一硬一軟，更耐磨
. R% i7 v" l7 U; j5 {| 舉例一：傳動齒輪 | 小齒輪齒面硬度一般比大齒輪齒面硬度高25～40HB | | 舉例二：螺母與螺栓 | 螺母材料比螺栓低一級，硬度低20～40HB(可以避免咬死和減少磨損) |
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4常用材質熱處理
0 R3 Y- w! I( v/ N![]() # }4 h1 W7 B+ Z6 @! K; d1 D# t
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" h7 C @- ?6 F8 u![]() 0 W+ d+ c6 r# `* M) n }
5熱處理標注方式參考
2 B; W+ c0 Q6 S1 s& R9 ?- 要求硬度檢測的標法. @1 ?" w7 [ ?! c4 h: O( U
![]() % N# O/ U, I) c e( o& O
![]() - 局部熱處理標注
0 E% s1 i7 {9 t
![]() ![]()
! I1 {5 l% H" j: |# J![]()
' D4 Q2 P% W$ j+ ~$ _4 d+ c3.表面處理的標法
& h/ N" o- l9 j- Y) v![]() 1 t1 S6 X+ y1 r: H1 A
4.滲碳/滲氮/氰化1 j1 L6 v% Z0 X. O# L( f: \
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![]() * y8 Q: Y0 ]; t9 B0 C2 K( f6 e
![]() % Q$ h5 P/ B* {
5.技術要求寫法參考
( q. w1 q* ~2 Q8 e( v5 X; u. v) A! }! O/ Z
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; t: G# U! L+ I8 j' @7 ?, u6.整張圖紙參考" `/ w* j% t% o3 D
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1 F6 x/ p/ g0 q! n: t8 r4 q. L![]() & H' E5 ^2 h5 _6 |
上圖倆份圖紙來源網絡，主要用來參考熱處理的標注，其實并不完整，請勿計較。
: m* g# i) n8 S8 E2 ]- \$ I說明
5 x. s! F2 [) w說明：本篇熱處理是網友巴黎鐵塔急切想了解的，所以提前更新一篇工藝類文章。若各位朋友還有什么需要提前看到的內容，可以給我留言，我會安排盡快更新相應的文章。
1 I8 X" q1 L$ Z) h* T2 h, G9 U# z好東西要記得點贊和給大家分享噢。。。 : N# Z0 k; n8 \* X# u4 v5 l
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2 o- g5 ?" ]+ }" Q) l: B
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發表于 2017-5-28 22:53:59
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