專為機械工程師編寫的熱處理知識

薦 [復制鏈接]

553638338

電梯直達

1^#

發表于 2017-5-28 22:53:59 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式

從設計的角度了解熱處理

材料工藝-1

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。

了解各項熱處理的

一、退火
工藝：將鋼加熱至適當溫度——保溫——爐冷
目的：

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
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。
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。
三、淬火
工藝：將鋼加熱至臨界點以上——保溫一段時間——快速冷卻
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
四、回火
工藝：工件淬火后——重新加熱——保溫——空冷/水冷/油冷
目的：

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
# {( H$ z, Z& T

五、調質
工藝：調質=淬火+高溫回火
目的：調節材料高強度和高韌性，獲得綜合性能好的零件
六、表面滲碳/滲氮/氰化
工藝：將工件加熱——在零件表面滲入相應的原子
目的：獲得表面硬度高，芯部韌性好的零件
三者區別：

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。
七、發黑（發藍）
工藝：加熱——堿性藥業浸泡——形成氧化膜
目的：表面防腐蝕，防銹
八、固溶處理
工藝：將材料加熱——保溫——過剩相充分溶解——快速冷卻
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。
通俗講法：冰糖+米+水，不蒸煮，米和冰糖不溶，蒸煮后得到甜粥
目的：改善鋼和合金鋼的塑性，韌性
九、時效處理
1.人工時效
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。
目的：穩定精密制件的尺寸，消除殘余應力
2.自然時效
工藝：工件在室溫條件長時間放置
目的：釋放殘余應力，改善機械性能，穩定尺寸
2

弄清退火，正火和回火

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：

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。

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

如何選擇熱處理硬度

根據載荷種類考慮

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

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

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)

常用材質熱處理

熱處理標注方式參考