熱處理基礎知識

1、熱處理第一節(jié)1. 定義：把金屬材料加熱到一定的溫度并保溫一定時間， 然后以 一定的進度進行冷卻，得到所需的顯微組織和性能的工藝過程。 解釋：一定溫度：根據(jù)要求的某一溫度。 淬火：完全奧氏體化的溫度。各種鋼的加熱溫度都是根據(jù)臨界點AC1、 3來確定的。影響因素， 原始組織，加工狀態(tài)，工件尺寸等。以一定的速度進行冷卻因為速度不同所獲得的顯微組織不 同，因而機械性能不同。2. 熱處理的作用熱處理這一方法歷史上， 例如刀、劍、鋼針加熱放入水中 用鍋炒炒。金屬材料是現(xiàn)代化工業(yè)中的主要材料，例如：汽車齒輪、刀具、 機床部件都需進行熱處理。熱處理作用： A 提高硬度B 降低硬度便于切削或其它切削加工C 消除

2、因在各種加工中所引起的內應力。D 改善金屬的內部組織和性質， 使其滿足不同的要 求。E 提高表面耐磨耐腐性。熱加工的對象是半成品，出現(xiàn)錯誤時會產(chǎn)生廢品，損失大。3. 哈量廠的熱處理哈量生產(chǎn)的產(chǎn)品通用量具， 標準刃具、精密量儀、數(shù)控刀具、 數(shù)控機床。97% 的零部件都需要經(jīng)過熱處理。熱處理分廠有 160 人，除了 一些輔助工段有 3 個主要工段。1） 合金鋼工段主要處理量具， 儀器配件、 數(shù)控機床配件。 所用鋼種： T10A 優(yōu)質碳素工具鋼（游標卡尺）15 軸承鋼（換塞規(guī)，塊規(guī)）9合金工具鋼（板牙、自用工具）40 合金結構鋼（機床配件）45# 碳素結構鋼（板牙）20 合金結構鋼（滲碳件、數(shù)控刀柄

3、）2 ） 高速鋼工段： W654V2 、W954V 、W184V 產(chǎn)品：鉆 頭、絲錐、銑刀。3 ） 綜合處理工段：滲碳、真空淬火、多用爐淬火。 第二節(jié)：鋼的分類鋼是由的合金元素組成鐵碳合金按其含碳量的質量分數(shù)表示：鋼 0.02182.11%工業(yè)純鐵 <0.0218%鑄鐵 >2.11%按化學成分分類1. 碳素鋼：碳的質量分數(shù)小于 2.11% 而不含有特意加入的合金元素的鋼稱為碳素鋼，簡稱碳鋼按鋼的含碳量分1 )低碳鋼w 0.25%例如； 20 鋼，0.170.242 )中碳鋼 0.25%< w 0.06例如： 45# ，0.420.493 )高碳鋼 >0.06例如： T1

4、0A ，0.951.042. 合金鋼：低合金鋼：按合金元素的總質量分數(shù)小于等于5% 如 40 、 20 。中合金鋼：按合金元素的總質量分數(shù)大于等于5% 小于 10% 例如：38高合金鋼：按合金元素的總質量分數(shù)大于等于10% 例 W654V2 。二按用途分類：1. 結構鋼：用作機器零件和工程結構鋼。例做橋梁、船舶、齒輪 軸。1)碳素機構鋼：45# 、 65# 、652)合金結構鋼：20 、 40 、42 。2.工具鋼（ C>0.7%）：1)碳素工具鋼：T10A 、 T12A2 ） 合金工具鋼： W654V2 、W184V3. 特殊鋼：具有特殊的物理、化學、機械性能的鋼。例如：不銹鋼、耐磨鋼

5、和磁鋼。第二節(jié)熱處理工藝制定原則及典型熱處理工藝熱處理工藝規(guī)程的編制是零件工藝中最主要、最基本的工作內 容。也是充分發(fā)揮材料的力學性能和零件的服役能力的基本保證。 因 此確切的說， 工藝規(guī)程的編制工作屬于工程設計的范疇。 是工程工作 中重要的一個環(huán)節(jié)。一工藝編制要遵守以下原則1. 工藝的先進性 采用新工藝、新技術。熱處理設備的更新與改造。例（晶體管主 頻，無觸點、數(shù)字控溫、變頻變壓器。 ）采用新型工藝材料。目的：提高產(chǎn)品熱處理質量、提高生產(chǎn)能力、降低成本、提高熱 處理后工件的表面質量，安全、環(huán)保。2. 工藝的合理性。A 工藝安排的合理性： 前后序安排要合理， 減少后序加工的難度， 與機械加工要

6、協(xié)調，降低生產(chǎn)成本。B 零件熱處理要求合理性熱處理工藝應與材料的特征相適應，零件的幾何尺寸和形狀應與熱處理的工藝相適應C 工藝方法及工藝參數(shù)的合理性選擇合適的工藝參數(shù)，工藝方法應簡單適用，減少生產(chǎn)成本，便 于操作。 選擇工藝參數(shù)應根據(jù)相關標準， 與標準不同的工藝參數(shù)應有 試驗根據(jù)。D 熱處理前零件的尺寸形狀的合理性，防止變形、開裂等缺陷E 熱處理前工作狀態(tài)的合理性 鑄、鍛件應退火，機械加工應去除應力。3. 工藝的可行性A 企業(yè)的熱處理條件、人員結構及素質、熱處理設備配備程度、 設備的精度。B 操作人員的專業(yè)技術水平，人員的文化程度、專業(yè)技術水平及 對工藝操作的熟練程度。C 工藝技術的合理性：保

7、證工藝的制定有法可依。4. 工藝的經(jīng)濟性A 能源利用：減少能源消耗，選用節(jié)能設備。B 設備工裝的使用：合理利用空間，采用機械化，自動化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率。C 工藝方法應簡便，減少不必要的程序，縮短生產(chǎn)周期。D 利用現(xiàn)有設備設計輔助工裝及輔助工序。 化學熱處理滲碳，真空熱處理5. 工藝可檢查性A 工藝參數(shù)的追溯，溫度時間的記錄，產(chǎn)品數(shù)量規(guī)格的記錄，操 作者的記錄。B 檢查結論的追溯，含金相，硬度，終檢記錄。6. 工藝的安全性A 工藝本身的安全性： 1 ）爆干后預熱 2）加熱包鹽 3 ） 各種壓 力容器的安全措施B 控制有害作業(yè)，不采用有害工藝，如氰化物的使用等。C 環(huán)保：生產(chǎn)場所避免有害氣體排放

8、，防止廢棄物污染對排放物 進行處理。二.典型熱處理工藝（一）©1直柄麻花鉆，材料 W654V2.技術要求：刃溝長L4/5,硬度63，徑向跳動W 0.22 。1. 淬火：裝量 88 件卡具a 烘干 200300 C,b 一次預熱800830 C, 2分10秒，c二次預熱800830 C, 2分10秒。d 加熱 12351240 C, 2 分 10 秒e分級冷卻580630 C, 2分10秒f 空冷到室溫2. 清洗3. 回火，三次 550560 C,三次每次 室溫再回火。4. 清洗5. 噴砂6. 防銹7. 調直8. 檢查（二）150 卡尺測尺熱處理材料 T10A ，技術要求：兩面 586

9、3 ， 大小面 0.12 。1. 淬火裝卡具（ 20 件）裝量 60 件a 烘干 200300 C, 6 分b 預熱 650700 C, 6 分c 加熱 780790 C, 6 分d冷卻（硝鹽，2） 150180 C, 6分2. 清洗3. 尺爪退火4. 回火420450 C, 2小時5. 檢查6. 量面淬火（高頻）過飽和 3 水溶液。1 小時，每次空冷到其余 4048 ,平面度7. 回火 200210 C, 2h8. 檢查9. 調直10. 檢查（三）125 量塊熱處理工藝材料：15硬度64，磁性95%1. 淬火：綁串，數(shù)量 72 件a 烘干 200300 C, 15 秒b 預熱 650700

10、C, 15 秒c 加熱 860865 C, 15 秒d 冷卻：油2. 冷處理：-80 C, 3h3. 清洗4. 回火5. 清洗6. 檢查7. 噴砂8. 檢查 :0 級± 0.3u1 級± 0.6u第三節(jié)：熱處理爐的分類一 .按熱源分：電阻爐、煤氣爐、油爐、煤爐二.按工作溫度分：高溫爐（1000 C）;中溫爐（6501000 C）;低溫爐（650 C）三 . 按工藝用途分：退火爐、淬火爐、回火爐、滲碳、氮化爐、 實驗爐四.按加熱介質分：自然氣氛爐、浴爐、可換氣氛爐、真空爐、 流動粒子爐。五.按爐型結構分：廂式爐、井式爐、臺車式爐、罩式爐、傳送 帶式爐等 真空爐：隨著我國科研生

11、產(chǎn)技術快速發(fā)展， 真空熱處理技術的應用近 些年來明顯增加。特點：工件無氧化，無脫碳，表面質量好，畸變小，熱處理零件 綜合性 能好，以及無污染，無公害，自動化程度高等一系列優(yōu)點。投入大， 生產(chǎn)周期長，批量大是其缺點。抽真空度：機械泵 6.6x10-2羅茨泵 1.33x10-2加熱條件 淬火介質1.空氣：高速鋼2. 油： 32# 變壓器油3. 水： 10153 水溶液4. 堿或鹽?。?150180 C25. 新型的有機聚合物淬火介質：聚乙烯醇（） 、聚二醇（）等。工件冷卻均勻，避免軟點，減少變形與開裂。 無毒無煙，無腐蝕， 冷卻速度范圍寬等優(yōu)點。熱處理過程的定義1.退火：將組織偏離平衡狀態(tài)的金屬或

12、合金加熱到適當?shù)臏囟缺?持一定時間，然后緩慢冷卻以獲得接近平衡狀態(tài)組織結構的熱處理工 藝稱為退火。目的： a 消除偏析，均勻化學成分 b 降低硬度，便于切削加工 c 消除或減少內應力，消除加工硬化，以便進一步冷變形 加工d 細化晶粒，改善組織或消除組織缺陷e 改善高碳鋼中碳化物形態(tài)和分布，為零件最終熱處理做 好組織準備。2. 正火：將鋼材或鋼件加熱到 3 (m)以上適當溫度后，空中冷 卻，得到珠光體類型組織的熱處理工藝稱為正火。 正火是退火的一個 特例，其目的基本相同。3. 淬火：將鋼加熱到臨界點 1 或 3 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變?yōu)轳R氏體

13、或 下貝體組織的熱處理工藝稱為淬火。淬火后的零件必須回火。目的：(淬火 +回火)a 提高鋼的硬度和耐磨性，延長使用壽命。b 提高鋼的彈性極限。C 提高鋼的綜合力學性能。d 改善鋼的特殊性能永久磁鐵。淬火：整體、局部、表面淬火。冷卻方式：單液淬火、雙液淬火、分級、等溫淬火。 介質不同：鹽浴淬火、高頻淬火、火焰淬火。淬硬性：鋼在理想條件下進行淬火硬化所能達到的最高硬度能 力。45# 水， 50。淬透性：指在規(guī)定條件下， 決定鋼材淬硬深度和硬度分布的特性。 水冷 油冷45#1316.569.5T10A 1015<840 3038 1928鹽浴加熱爐成分：高溫爐 1002合金鋼淬火： 66% 2+34合金元素在鋼中的作用 合金鋼性能優(yōu)良，在于鋼中合金元素的作用。合金元素在鋼中可 以與鐵和碳形成固溶體 （包括合金奧氏體、 合金鐵素體、 合金馬氏體） 和碳化物（包括合金滲碳體、特殊碳化物） 。作用： （1）合金元素改善鋼的熱處理工藝性能 細化奧氏體晶粒，、V、阻礙奧氏體晶粒長大，除外 提高淬透性， 除外，幾乎所有的合金元素固溶于奧氏體 中增加奧氏體中的穩(wěn)定性，從而減慢過冷奧氏體的分解速度，使 C 曲線右移，因而降低了鋼淬火時的臨界冷卻速度，提高了淬透性。 提高回火抗力，