相變原理與工藝課程結(jié)課考核零件的熱處理工藝設(shè)計

1、 相變原理與工藝結(jié)課考核題目： *鋼*零件的熱處理工藝設(shè)計 院（系）：材料科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)班級：學(xué)號：學(xué)生姓名：目 錄（小二號黑體，段前段后1行，1.25倍行距，居中排列）1 *鋼*零件熱處理工藝概述12 *鋼*零件的熱處理工藝設(shè)計22.1 *鋼*零件的服役條件、失效形式22.2 *鋼*零件技術(shù)要求及零件示意圖錯誤！未定義書簽。2.3 *零件的材料選擇錯誤！未定義書簽。2.4 *零件*鋼的c曲線錯誤！未定義書簽。2.5 *零件的加工工藝流程圖錯誤！未定義書簽。2.6 *鋼*零件的退火-淬火-回火熱處理工藝42.7*鋼*零件的退火、淬火、回火熱處理工藝?yán)碚?2.8 *鋼*零件熱處理的設(shè)備、儀表

2、和工夾具選擇62.9 *零件的熱處理質(zhì)量檢驗項目、內(nèi)容及要求72.10 *零件的熱處理常見缺陷的預(yù)防及補(bǔ)救方法錯誤！未定義書簽。3 熱處理工藝卡23.1 *正火工藝卡23.2 *淬火工藝卡錯誤！未定義書簽。3.3 *回火工藝卡錯誤！未定義書簽。4 參考文獻(xiàn)10ii1 *鋼*零件熱處理工藝概述（小二號黑體，段前段后1行，1.25倍行距，居中排列）低合金刃具鋼的含碳量一般在0.8%1.5%，其化學(xué)成分特點是高碳低合金化。低合金刃具鋼一般為過共析鋼，鍛軋和鍛造成毛坯后，先以球化退火作為預(yù)先熱處理，以達(dá)到消除鍛造應(yīng)力、降低硬度、便于切削加工的目的，并提供良好的碳化物球化組織。再進(jìn)行淬火加低溫回火作為最

3、終熱處理，目的是便鋼具有在回火馬氏體基體上均勻分布細(xì)粒狀的碳化物組織，以提高刃具的強(qiáng)度、硬度及耐磨性，從而提高刃具的使用壽命。（正文小四號宋體，段前段后0.25行，1.25倍行距）2 *鋼*零件的熱處理工藝設(shè)計（小二號黑體，段前段后1行，1.25倍行距，居中排列）2.1 *鋼*零件的服役條件、失效形式2.1.1 服役條件圓板牙是用來加工外螺紋專用工具。作為刃具必須具有較高的淬透性，保證圓板牙內(nèi)2.1.2 失效形式1）磨損 磨損大都是由于2）崩刃 包括微崩刃、大塊崩刃、掉牙、掉齒等現(xiàn)象。很多崩刃現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于切削時切削刃3）斷裂與破碎 切削工具由于承受較大的沖擊或者因為工具本身的脆性較大有時會

4、產(chǎn)生整體4）被加工工件達(dá)不到技術(shù)要求 在切削過程中，由于工具產(chǎn)生嚴(yán)重的磨損或工具的切削刃上有明顯的崩刃現(xiàn)象，這時工具 2.2 *鋼*零件技術(shù)要求及零件示意圖2.2.1技術(shù)要求圓板牙屬于手工切削或低速切削的工，要求齒部有較高的耐磨性，同時齒部不能太脆，因此要有較高的韌性且變形要小，因此不能脫碳。硬度：6063hrc。金相組織：馬氏體針3級，殘留碳化物網(wǎng)3級。尺寸：螺紋中徑應(yīng)控制在12mm、厚度為14mm、外圓直徑34mm的范圍內(nèi)。裝爐量：5件。2.2.2 零件示意圖圖1 圓板牙平面圖2.3 *零件的材料選擇圓板牙屬于薄刃工具，其刃部所受的沖擊力不大，制造的材料組織中含有均勻分布的9sicr鋼為常

5、見的合金工具鋼，為過共析低合金工具鋼，其主要化學(xué)成分和臨界溫度如下表1和表2所示。表1 9sicr鋼的化學(xué)成分（gb/t 12992000）w/%csimncrsp0.850.951.201.600.300.600.951.250.0300.0302.4 *零件*鋼的c曲線對于“c”曲線的變化來講，奧氏體晶粒粗大，成分均勻性提高，奧氏體穩(wěn)定性增加，“c” 圖2 9sicr鋼奧氏體等溫轉(zhuǎn)變曲線（奧氏體化溫度875）2.5 *零件的加工工藝流程圖圖3 工藝流程圖2.6 *鋼*零件的退火-淬火-回火熱處理工藝制造9sicr圓板牙（m12）采用的熱處理工藝包括預(yù)備熱處理德球化退火和最終熱處2.6.1

6、鍛造工藝曲線 圖4 9sicr圓板牙(m12)熱處理全過程工藝曲線制造圓板牙的毛坯要經(jīng)過鍛造后獲得基本的形狀。鍛造是利用鍛壓機(jī)械對金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，以獲得具有一定機(jī)械性能、一定形狀和尺寸的鍛件的加工方圖5 鍛造工藝曲線查閱熱處理工藝規(guī)范數(shù)據(jù)手冊可以找出9sicr鋼的鍛造工藝的加熱溫度、始鍛溫度冷卻方式，本設(shè)計具體的鍛造工藝參數(shù)如表3所示。表3 9sicr鋼的熱加鍛造工藝規(guī)范項目加熱溫度/開始溫度/終止溫度/冷  卻鋼錠1150120011001150880800緩冷（砂冷或坑冷）鋼坯1100115010501100850800緩冷（砂冷或坑冷）2.6.2 球化退火工

7、藝曲線圓板牙屬于低合金刃具鋼。低合金刃具鋼的預(yù)先熱處理是球化退火，目的是降低硬度，改善鍛造組織和切削加性能，為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。9sicr圓板牙球化退火前的組織要求是細(xì)片狀珠光體，經(jīng)等溫球化退火后為球狀珠光體，其經(jīng)淬-回火后的力學(xué)性能與原始組織為片狀珠光體相比，在強(qiáng)度、硬度相同情況下，其塑韌性都要高，且對淬火溫度的敏感性也相對較小。 acm 870ac1 770ar1 730 30h 爐冷500出爐空冷8007102h4h溫度t時間th100h 圖6 9sicr等溫球化退火工藝曲線2.6.3 淬火工藝曲線本設(shè)計采用等溫淬火。因為等溫淬火除了有消除內(nèi)應(yīng)力、提高力學(xué)性能和耐磨性等作用外，還可使

8、組織應(yīng)力和熱應(yīng)力減至最小，并大大減少工件的變形，適合要求變形小、形狀復(fù)雜的刃具，所以對圓板牙這類要求變形較高的工件，宜采用等溫淬火工藝。a cm 870630860鹽浴爐19021mina c1 77011min45min油冷溫度t時間th圖7 9sicr等溫淬火工藝曲線2.6.3 低溫回火工藝曲線由于鋼中 cr、si的加入，提高了9sicr圓板牙鋼的回火穩(wěn)定性，因此可采用低溫回火。圖8 9sicr回火工藝曲線2.7*鋼*零件的退火、淬火、回火熱處理工藝?yán)碚?.7.1 退火原理將組織偏離平衡狀態(tài)的金屬或合金加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，保溫一定時間，然后緩慢冷卻2.7.2 淬火工藝原理把鋼加熱到臨界點ac

9、1或ac3以上一定溫度，保溫一定時間，然后以大于臨界淬火速度的速度冷卻，使過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或貝氏體組織的熱處理工藝稱為淬火。淬火方法2.7.3 回火工藝原理回火是指將淬火鋼加熱到臨界點a1以下某一溫度，保溫一定時間，使淬火組織轉(zhuǎn)變?yōu)?.8 *鋼*零件熱處理的設(shè)備、儀表和工夾具選擇2.8.1設(shè)備加熱爐為主要的設(shè)備。按工作介質(zhì)分：空氣爐、鹽浴爐、保護(hù)氣氛爐、流動離子爐、圖9 插入式電極鹽浴爐結(jié)構(gòu)圖10 埋入式電極鹽浴爐結(jié)構(gòu)2.8.2儀表熱處理中溫度是一個很重要的參數(shù)，實現(xiàn)精確的測量與控制，對提高熱處理質(zhì)量十分2.8.3工夾具圓板牙的特點是厚度與直徑相比顯得薄，淬火時內(nèi)孔易漲大，除了用等溫淬火

10、來消除具加熱。圖11 淬火掛（吊）具2.9 *零件的熱處理質(zhì)量檢驗項目、內(nèi)容及要求1）變形檢查 圓板牙在熱處理過程中加熱、冷卻，并便隨有相變發(fā)生，所以會產(chǎn)生變形，如彎曲或翹曲變形超過圖紙技術(shù)或工藝要求范圍，必須校正。2）外觀檢查 表面淬火后不能出現(xiàn)過燒、熔化、裂紋等缺陷。硬度合格后應(yīng)進(jìn)行發(fā)黑處理，處理后的顏色為棕色或棕黑色。3）硬度檢查 為保證圓板牙熱處理后達(dá)到技術(shù)或工藝要求，待檢件選取應(yīng)有代表性，通常從熱處理后的零件中選取能反映零件的工作部位或零件的工作部位硬度的其他部位，對每一個待檢件的正時試驗點數(shù)一般應(yīng)不少于3個點。用洛氏硬度準(zhǔn)確測量hra再換算成hrc。圓板牙檢驗部位如下圖12所示。

11、圖12 圓板牙硬度檢查部位示意圖表4 淬火回火硬度偏差范圍4）金相組織檢查 圓板牙球化退火后應(yīng)該為珠光體25級，網(wǎng)狀碳化物3級。按gbt12992000評定。低溫回火后的金相組織為：馬氏體 + 下貝氏體 + 殘余奧氏體 + 碳化物。組織檢驗應(yīng)注意殘余奧氏體和針狀碳化物，都按國家標(biāo)準(zhǔn)評定。2.10 *零件的熱處理常見缺陷的預(yù)防及補(bǔ)救方法2.10.1圓板牙球化退火的缺陷及其預(yù)防、補(bǔ)救圓板牙球化退火后易產(chǎn)生組織缺陷為球化組織粗大不均、球化不完全、組織中有網(wǎng)狀2.10.2圓板牙球化淬火的缺陷及其預(yù)防、補(bǔ)救圓板牙對變形的要求非常高，所以應(yīng)特別注意淬火的變形缺陷。淬火時產(chǎn)生變形、開圖13 熱應(yīng)力對板牙的影

12、響組織應(yīng)力的作用正好相反,板牙繼續(xù)冷卻的時候，表層冷卻轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，馬氏體比容較大，因此產(chǎn)生膨脹，其內(nèi)部由于外層而產(chǎn)生張應(yīng)力，外層受壓應(yīng)力，此時內(nèi)部產(chǎn)生塑性變形，如圖15所示。圖14 組織應(yīng)力對板牙的影響脫碳是圓板牙9sicr制造圓板牙的缺點，發(fā)生脫碳的根本原因是鹽浴中存在大量的氧化物，因此必須對鹽浴進(jìn)行嚴(yán)格的脫氧。圓板牙脫碳后其表面硬度下降，磨去表面脫碳層，硬度仍能達(dá)到要求。熱處理后板牙螺紋不再磨加工，因此齒部脫碳使耐磨性大大降低。脫碳后圓板牙難以挽救，只能預(yù)防。2.10.3圓板牙低溫回火的缺陷及其預(yù)防、補(bǔ)救回火的主要缺陷是硬度不合格，過高或過低、硬度不均勻，以及回火時產(chǎn)生變形及脆3 參考文獻(xiàn)1 王廣生. 熱處理手冊.第4版.第2卷. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，2008, 1.2 張玉庭. 熱處理技師手冊. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2005.3 樊東黎. 熱處理