第六章热处理工艺设计(13修)1

1、杨凯军杨凯军第六章 热处理工艺设计出发点出发点：合理利用热处理新技术、新工艺并做到技术与经济统一。热处理工艺优化设计的总目标总目标：如何用最廉价的材料并规定合理的组织、性能要求，以最低的能源消耗、最高的劳动生产率生产出质量可靠、性能稳定的工件，满足整机对零部件提出的要求。同时这种工艺流程和方法应当没有公害。 一个好的热处理工艺就是要充分利用有利因素，抑制不利因素，预防早期失效。利用系统工程学原理：建立材料材料热处理工艺参数热处理工艺参数性能性能的数学模型的数学模型杨凯军杨凯军6.1 6.1 热处理工艺与机械设计关系热处理工艺与机械设计关系正确选择材料结构工艺性良好合理制定热处理技术条件杨凯军杨

2、凯军6.1 6.1 热处理工艺与机械设计关系热处理工艺与机械设计关系1、正确选择材料正确选择材料选材时，要考虑实际淬火效果，不能仅凭手册上选材时，要考虑实际淬火效果，不能仅凭手册上简单数据（简单数据（P156P156书中两个例子）书中两个例子）要求工件整体性能均一时，要考虑与钢淬透性有要求工件整体性能均一时，要考虑与钢淬透性有关的材料的关的材料的“质量效应质量效应”。表面强化与心部强韧化匹配表面强化与心部强韧化匹配。杨凯军杨凯军例：例：45钢水淬钢水淬直径25mm以下（完全淬透） 58HRC直径50mm41HRC直径125mm24HRC杨凯军杨凯军1 1、调质处理对整个截面均匀承载零件，要求心

3、部、调质处理对整个截面均匀承载零件，要求心部至少有至少有50%M50%M，对重要零件例如连杆及连杆螺栓，要，对重要零件例如连杆及连杆螺栓，要求达到求达到95%M95%M以上。以上。2 2、对工、模具，一般要求完全淬透、对工、模具，一般要求完全淬透3 3、对某些轴类零件承受弯曲、扭转等复合作用，、对某些轴类零件承受弯曲、扭转等复合作用，一般只要求自表面四分之三或一半半径处淬硬即可。一般只要求自表面四分之三或一半半径处淬硬即可。4 4、对尺寸较大的碳素钢和低合金钢调质件，一般、对尺寸较大的碳素钢和低合金钢调质件，一般用正火和用正火和“高温回火高温回火”代替。代替。例：淬透性影响的例：淬透性影响的“

4、质量效应质量效应”杨凯军杨凯军2 2、结构工艺性良好、结构工艺性良好（1 1）在零件热处理加热和冷却时要便于装卡、吊挂）在零件热处理加热和冷却时要便于装卡、吊挂（2 2）有利于热处理时均匀加热和冷却）有利于热处理时均匀加热和冷却（3 3）避免尖角、棱角）避免尖角、棱角（4 4）采用封闭、对称结构）采用封闭、对称结构（5 5）对形状复杂或截面尺寸变化较大的零件，应尽）对形状复杂或截面尺寸变化较大的零件，应尽可能的采用组合结构或镶拼结构可能的采用组合结构或镶拼结构杨凯军杨凯军3 3、合理制定热处理技术条件、合理制定热处理技术条件（1 1）热处理技术条件提出要适度、技术上要合理）热处理技术条件提出要

5、适度、技术上要合理根据零件服役条件，恰当的提出性能要求。P159热处理要求只能在所选的钢号淬透性和可硬性允许范围。热处理要求应允许有一定的热处理变形。经济效果（2 2）技术条件制定要努力挖掘材料性能潜力，不断）技术条件制定要努力挖掘材料性能潜力，不断地提高材料强度使用水平地提高材料强度使用水平杨凯军杨凯军6.2 热处理工艺与其它冷热加工工艺的关系热处理工艺与其它冷热加工工艺的关系1、锻造工艺对热处理质量的影响、锻造工艺对热处理质量的影响锻造加热温度对热处理质量的影响锻造比不足获锻打方法不当对热处理质量的影响锻造变形不均匀对热处理质量的影响2、切削加工与热处理关系、切削加工与热处理关系杨凯军杨凯

6、军6.3 热处理工艺流程及规范的设计热处理工艺流程及规范的设计1、工艺流程设计的基本要求、工艺流程设计的基本要求工艺流程必须保证热处理后组织和性能要求工艺流程必须保证热处理后组织和性能要求尽量采用高效率低能耗的热处理工艺流程尽量采用高效率低能耗的热处理工艺流程减少热处理工艺中的公害减少热处理工艺中的公害对拟采用的各种热处理工艺方案进行综合的技术、对拟采用的各种热处理工艺方案进行综合的技术、经济分析。经济分析。2、热处理工艺参数优化、热处理工艺参数优化杨凯军杨凯军3、热处理工艺复合原则及方法、热处理工艺复合原则及方法功能继承原则优质原则节能和经济原则复合热处理工艺在实施时工艺易于控制、组织和性能

7、稳定可靠，才能用于生产。杨凯军杨凯军指标名称指标名称含义含义评定方法评定方法淬硬性淬硬性一般用一般用HRC硬度值表示所得到的马硬度值表示所得到的马氏体组织数量氏体组织数量淬透性淬透性淬火变形或开裂趋势淬火变形或开裂趋势内应力超过钢的屈服强度或达到和超内应力超过钢的屈服强度或达到和超过钢的断裂抗力时发生变形和断裂过钢的断裂抗力时发生变形和断裂变形程度常采用特制的环形试样或变形程度常采用特制的环形试样或圆柱型试样来测量或比较圆柱型试样来测量或比较钢件的裂纹分布及深度，一般采用钢件的裂纹分布及深度，一般采用特制的仪器（如磁粉探伤仪或超声特制的仪器（如磁粉探伤仪或超声波探伤仪）来测量和判断波探伤仪）来

8、测量和判断氧化及脱碳氧化及脱碳钢件表面氧化层的评定，尚无具体钢件表面氧化层的评定，尚无具体规定；而脱碳层的深度一般都采用规定；而脱碳层的深度一般都采用金相法，按金相法，按GB/T224-87规定执行规定执行过热及过烧敏感趋势过热及过烧敏感趋势高温加热时，引起奥氏体晶粒粗大的高温加热时，引起奥氏体晶粒粗大的现象称之。同样，不仅奥氏体晶粒粗现象称之。同样，不仅奥氏体晶粒粗大，而且晶粒间界因氧化而出现氧化大，而且晶粒间界因氧化而出现氧化物或局部熔化现象称为过烧物或局部熔化现象称为过烧过烧无需评定过烧无需评定过热趋势用奥氏体晶粒度的大小来过热趋势用奥氏体晶粒度的大小来评定，粗于评定，粗于1号以上晶粒度

9、的钢属于号以上晶粒度的钢属于过热钢过热钢衡量热处理工艺性能的主要指标衡量热处理工艺性能的主要指标杨凯军杨凯军回火稳定性回火稳定性淬火钢进行回火时，合金钢与碳钢相淬火钢进行回火时，合金钢与碳钢相比，随着回火温度的升高，硬度值下比，随着回火温度的升高，硬度值下降缓慢，这种现象称之降缓慢，这种现象称之可用不同回火温度的硬度值，可用不同回火温度的硬度值，即回火曲线来加以比较、评定即回火曲线来加以比较、评定回火脆性回火脆性淬火钢在某一温度区域回火时，其冲淬火钢在某一温度区域回火时，其冲击韧性会比其在较低温度回火时反而击韧性会比其在较低温度回火时反而下降的现象，称为回火脆性下降的现象，称为回火脆性在在25

10、04000回火时出现第一类回火回火时出现第一类回火脆性；出现在所有钢种中，且在重复脆性；出现在所有钢种中，且在重复回火时不再出现。又称为不可逆回火回火时不再出现。又称为不可逆回火脆性。脆性。在在4505700回火时出现第二类回火回火时出现第二类回火脆性；对于某些合金钢，回火后缓慢脆性；对于某些合金钢，回火后缓慢冷却时出现，快冷则不出现。又称为冷却时出现，快冷则不出现。又称为可逆回火脆性可逆回火脆性一般用淬火钢回火后，快冷与一般用淬火钢回火后，快冷与缓冷以后进行常温冲击试验的缓冷以后进行常温冲击试验的冲击值之比来表示。当此比值冲击值之比来表示。当此比值大于大于1，则该钢种具有回火脆，则该钢种具有回火脆性，其值愈大则回火脆性倾向性，其值愈大则回火脆性倾向愈大愈大时效趋势时效趋势一般用力学性能或硬度在室温一般用力学性能或硬度在室温或低温下随着时间的延长而变或低温下随着时间的延长而变化的曲线来表示化的曲线来表示衡量热处理工艺性能的主要指标衡量热处理工艺性能的主要指标(续续)杨凯军杨凯军杨凯军杨凯军杨凯军杨凯军杨凯军杨凯军杨凯军杨凯军杨凯军杨凯军杨凯军杨凯军杨凯军杨凯军氮化后零件真空渗碳炉生产现场杨凯军杨凯军杨凯军杨凯军上贝氏体杨凯军杨凯军透镜下贝氏体形态杨凯军杨凯军板条马氏体形态杨凯军杨凯军针状/孪晶马氏体形态杨凯军杨凯军杨凯军杨凯军杨凯军杨凯军杨凯军杨凯军杨凯军