油泵柱塞套的热处理工艺制定

无锡职业技术学院毕业设计（论文）说明书第页毕业设计（论文）开题报告学生姓名学号班级所属院系专业材料成型与控制技术指导教师职称所在部门机械技术学院毕业设计（论文）题目20CrMnTi油泵柱塞套的热处理工艺制定题目类型工程设计（项目）□论文类√作品设计类□其他□一、选题简介、意义随着时代的发展，人们对于外力的依赖越来越大，也就是机器。油泵柱塞套也正是柴油机燃油系统三大精密偶件之一，所以柴油机的性能和效率也取决于油泵柱塞套的性能。根据油泵柱塞套的市场需求和20CrMnT的性能，从而对材料和油泵柱塞套的工作环境分析，制定出一套良好的热处理工艺。二、课题综述本论文课题20CrMnTi油泵柱塞套的热处理工艺制定，它来源于企业，同时它影响更多的是生活中的人，为了机器的运行更加的良好，保证其有效的工作效率。为了制定出更好的热处理，我们需要从生活中入手，从中思考。首先，先去图书馆查阅20CrMnTi和油泵柱塞套分析各方面的资料，从中收集对论文有帮忙的知识点，进行合理整合分析。然后，根据图书馆找到的资料，我们在从企业得到一些有用的知识点，促进我们理论和实际相结合。得出一套最适合20CrMnTi材料和油泵柱塞套的热处理方法。再从生活中找到一些因为缺陷而导致失效的原因，以此分析。最后通过把图书馆查阅的资料和查到的数据进行整理、分析，最后得出20CrMnTi油泵柱塞套钢最佳的热处理工艺分析：正火：温度920～940℃，50～60min，出炉空冷渗碳：温度900℃～930℃，保温时间4～5h，炉冷淬火：温度850～870℃，淬火介质为机械油，保温时间30min回火：温度180～200℃，保温时间90min，出炉空冷。三、设计（论文）体系、结构（大纲）目录绪论第二章零件的分析2.1零件的服役条件和技术要求2.2零件所需的性能要求第三章20CrMnTi材料分析3.1主要性能3.2化学成分以及影响3.3主要用途第四章20CrMnTi油泵柱塞套热处理选择4.1油泵柱塞套的工艺流程制定4.2油泵柱塞套的热处理的工艺方法4.3热处理的工艺方法与性能的关系4.4热处理的缺陷分析第五章热处理设备的选择第六章工装（夹具、辅助工具）的选择第七章质量检验第八章结论热处理工艺卡毕业设计小结参考文献指导教师意见：签字：年月日院（系）审批意见：签章：年月日毕业设计（论文）题目题目来源课题需要完成的任务任务序号任务内容论文成果（论文附件）1查阅资料资料清单（参考文献）2企业调研3编制热处理工艺卡热处理工艺卡一份4撰写论文(说明书)论文(说明书)一份5查阅资料企业调研编制热处理工艺卡撰写论文(说明书)目录第一章绪论…………6第二章零件的分析…………………62.1零件的服役条件和技术要求……………62.2零件所需的性能要求……………………7第三章20CrMnTi材料分析…………73.1主要性能………………73.2化学成分以及影响……………………8主要用途………………9第四章20CrMnTi油泵柱塞套热处理选择…………94.1油泵柱塞套的工艺流程制定……………94.2油泵柱塞套的热处理的工艺方法………94.3热处理的工艺方法与性能的关系………164.4热处理的缺陷分析………19第五章热处理设备的选择…………21第六章工装（夹具、辅助工具）的选择…………22第七章质量检验…………………23第八章结论…………24热处理工艺卡…………25毕业设计小结…………26参考文献…………2820CrMnTi油泵柱塞套的热处理工艺制定摘要：本文通过对20CrMnTi油泵柱塞套工艺资料分析，分别进行正火、渗碳、淬火、低温回火等热处理工艺分析。分析正火、渗碳、淬火、低温回火等热处理工艺对20CrMnTi钢的组织结构、硬度、强度的影响，材料的力学性能也有所提高。同时对油泵柱塞套进行工艺制定，使其生产更加的优质、高效、低成本。关键词：正火、淬火、渗碳、低温回火、热处理20CrMnTiPumpplungersleeveHeatTreatmentTechnologicalFormulateAbstract:Thisarticlethroughto20CrMnTipumpplungersleevetechnologyfordataanalysis,processanalysiswerenormalizingheattreatment,carburizing,quenching,tempering,etc.,Inthispaper.Influenceofnormalizing,carburizing,quenching,temperingandotherheattreatmenton20CrMnTisteelstructure,hardness,strength,mechanicalpropertiesofmaterialsalsoincreased.Whilethepumpplungersleeveforprocessdevelopedtoproducemorehighquality、Efficient、inexpensive。Keywords:normalizing、quenching、lowtemperingheat、carburizing、treatment.绪论对于油泵柱塞套来说，因为它的特殊工作环境和重要性，所以油泵柱塞套需要优良的性能来保证其有效的工作状态。为了让油泵柱塞套在机加工后组织稳定，热处理就成了不可缺少的步骤。油泵柱塞套作为柴油机里面三大精密偶件，它的工作状态会直接影响到柴油机的功率输出。若油泵柱塞套出现瑕疵会导致供油不稳定，很可能导致柴油机熄火。所以不仅是油泵柱塞套单方面的需要保证质量，也需要在选材的过程中注意刚才的优劣状况。20CrMnTi作为低碳合金钢，其综合力学性能良好，渗碳后具有良好的耐磨性和抗弯强度。热处理工艺简单，热加工和冷加工性较好，在回火的时候控制好回火温度，以免发生回火脆性。通过油泵柱塞套的工作环境和性能要求，对20CrMnTi的材料做出分析选出合理的热处理方案。零件的分析2.1零件的服役条件和失效形式柱塞套是柱塞泵偶件的零件（油泵柱塞套如图1），柱塞和套筒是喷油泵中主要的偶件，也是最精密的偶件，要求尺寸配合精度高，因而尺寸稳定性要高。在使用中燃油中的杂质和磨料会随同燃油以很高的压力和流速冲刷柱塞副的工作表面并造成磨损。柱塞的主要功能是传递小动力，所以工作时并不需要承受大的冲击载荷，不过要求较高的强度和刚度。由于表面会磨损，所以必须要有足够的硬度和耐磨性。柱塞套的主要失效形式是断裂和磨损。由于长期燃油中夹杂着杂质运动，会使表面产生磨损。在高压和高温的作用下，使油通过表面的微小磨痕逐渐渗透，使其变大形成裂纹，从而发生断裂。图1.油泵柱塞套2.2零件的尺寸和性能要求油泵柱塞套因为是精密零件，需要具有较高的尺寸稳定性和耐磨性以及一定的耐火性和耐回火性，因此选用低碳合金结构钢，通过表面渗碳后，表面硬度高而且心部会具有一定的韧性，根据GB/T

5264—2010规定表面硬度需要达到58～62HRC，渗碳层0.5～0.8mm。油泵柱塞套的D为27.06mm，内径d为11.01mm，长度73.86mm。20GrMnTi的材料分析根据油泵柱塞套的工作环境总结得出，油泵柱塞套表面耐磨性和良好的尺寸稳定性，并且需要一定的耐热性，因此材料选择低碳合金结构钢，为了成本考虑，只需要使用20CrMnTi就可以满足使用（20CrMnTi的化学成分见图2）。3.1主要性能20CrMnTi是低碳合金钢，该钢具有较高的机械性能，零件表面渗碳0.7-1.1mm。在渗碳淬火低温回火后，表面硬度为58-62HRC，心部硬度为30-45HRC。（化学成分见图3）20CrMnTi的工艺性能较好，锻造后以正火来改善其切削加工性。此外，20CrMnTi还具有较好的淬透性，由于合金元素钛的影响，对过热不敏感，故在渗碳后可直接降温淬火。且渗碳速度较快，过渡层较均匀，渗碳淬火后变形小。适合于制造承受高速中载及冲击、摩擦的重要零件，因此根据油泵柱塞套的工作条件选用20CrMnTi钢是比较合适的。经过900-930℃渗碳，870℃淬火，180-200℃回火后机械性能的抗拉强度≥1100Mpa、屈服强度≥850Mpa、延伸率≥10％、断面收缩率≥45％，冲击韧性≥680，硬度为58-62HRC。（20CrMnTi相变点见下图）图220CrMnTi相变点相变点Ac1Ac3Ar1Ar3温度740℃825℃650℃730℃3.2化学成分以及影响为了使材料具有更好的性能，一般采用合金钢，合金元素能够在铁碳元素的基础上使其性能更加良好。图320CrMnTi的化学成分CSiMnCrSPNiCuTi0.17~0.230.17~0.370.80~1.101.00~1.30≤0.035≤0.035≤0.030≤0.0300.04~0.1020CrMnTi的化学成分主要作用：C ：碳是钢中的基本元素有助于石墨化。钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低；碳含量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力。Si：硅是第二个有重要影响的元素，它不仅可以有效地减小白口倾向，增加铁素体量，而且具有细化共晶团，提高石墨球圆整度的作用。但是，硅提高铸铁的韧脆性转变温度，降低冲击韧性，因此硅含量不宜过高，尤其是当铸铁中锰和磷含量较高时，更需要严格控制硅的含量。Mn：降低钢的下临界点，增加奥氏体冷却时的过冷度，细化珠光体组织以改善其力学性能，为低合金钢的重要合金元素，能明显提高钢的淬透性，但有增加晶粒粗化和回火脆性的影响Cr：硫在通常情况下是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性。在钢加入少量的硫能改善切削加工性能。

S：硫在通常情况下是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性。在钢加入少量的硫能改善切削加工性能。

P：磷容易产生偏析，严重时会造成冷脆，降低铸件的塑性和韧性，磷被认为是钢中的有害元素，会造成冷脆，，一般应将w（P）限制在0.08%以下。Ni：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较好的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。Cu:铜元素比较稳定，不易被氧化，所以含有的铜元素起到了耐腐蚀作用.Ti：钛是强碳化物形成元素，在钢中生成

MC

型碳化物，能够提高钢的耐磨性和细化晶粒。有固溶强化作用，固溶于奥氏体中提高钢的淬透性，改善挥霍稳定性，有二次硬化的作用。3.3主要用途20CrMnTi是性能良好的渗碳钢，淬透性较高，经渗碳淬火后具有硬而耐磨的表面与坚韧的心部，具有较高的低温冲击韧性，焊接性中等，正火后可切削性良好。用于制造截面<30mm的承受高速、中等或重载荷、冲击及摩擦的重要零件，是18CrMnTi的代用钢，广泛用作渗碳零件，在汽车、拖拉机工业用于截面在30mm以下，承受高速、中或重负荷以及受冲击.摩擦的重要渗碳零件。20CrMnTi热处理的选择4.1油泵柱塞套的工艺流程制定根据的油泵柱塞套的工艺要求和材料的性能，制定加工路线。加工路线分为机加工和热处理工艺。（热处理工艺曲线见图18）工艺流程：锻造－正火－机加工－渗碳－淬火－回火－机加工。4.2热处理工艺方法4．2．1正火工艺为了解决20CrMnTi油泵柱塞套后期的加工和解决掉前期的锻造缺陷，需要选择一个预先热处理，因为20CrMnTi锻造后组织不够稳定，而且20CrMnTi的含碳量较低，硬度较小。为了改善切削加工性能，预先热处理选择正火。20CrMnTi油泵柱塞套正火的目的：提高20CrMnTi的硬度，提高塑性，以利于切削加工，细化晶粒，均匀钢的组织及成分。改善钢的性能，为后期的热处理作准备，消除锻造应力，防止变形和开裂。图4.20CrMnTi正火后的组织图加热温度：20CrMnTi的Ac3约为825℃，正火加热温度为Ac3＋（30～50℃），在实际生产中，实际正火温度会比理论正火温度高，为了奥氏体均匀化，增加奥氏体的稳定性，实际的正火温度为930℃。加热速度：加热的速度和材料的成分，所需加工零件的尺寸、形状息息相关。为了防止加热速度过快导致开裂，应当控制加热速度。基于油泵柱塞套的复杂程度以及尺寸和大小的实际情况，采用低温入炉，加热速度控制在50～100／h。保温时间：常用的保温时间计算公式t＝α·k·d通过查找首册，确定加热系数α为1.4，工件加热的修正系数k为1.4～1.8，d为27mm，因此得出的保温时间约为60min（正火厚度和加热时间、零件的装炉系数见下表5、6）。表5.正火厚度和加热时间的关系钢材每一mm有效厚度的加热时间空气电阻炉盐浴炉碳钢54～66s25～30s合金钢78～96s50～60s表6.零件的装炉系数冷却方式：由于冷却速度越快，珠光体的组织越细，强度硬度越高。冷却越慢，会造成组织粗大。冷却速度选择空冷。20CrMnTi正火后的组织为：珠光体P+铁素体F。（组织金相图见图4）20CrMnTi油泵柱塞套的正火工艺曲线如图7所示。图7.20CrMnTi油泵柱塞套正火工艺曲线4．2．2渗碳工艺20CrMnTi油泵柱塞套渗碳的目的：因为20CrMnTi油泵柱塞套表面需要耐磨，所以表面的硬度较高，因此需要渗碳。渗碳就是使油泵柱塞套的表面具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的心部仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。图820CrMnTi渗碳后的组织图渗碳介质：采用甲醇－煤油滴注式（渗碳介质煤油在不同温度下的分解产物及含量见下表9、10）表9.煤油的气氛和成分名称分子式渗碳反应式用途煤油航空煤油、灯油主要成分:C9~C14和C11~C17850℃以下分解不充分，含大量的烯，容易产生碳黑和结焦，反应式：N1(C11H24～C17H36)-n2CH4+n2[C]+nH2强渗碳剂表10.煤油在高温下的分解产物名称温度/℃分解产物CO2COH2CH4CmHnO2+N2煤油9500．4～2.21.2～4.637～4640～561～20.4～0.88000.4～1.212～1819～2638.4～47.320～290.4～7.3渗碳温度：由于一般的渗碳温度都基本高于900℃，而渗碳温度越高，渗碳钢的组织也越粗大，恶化心部组织，工件也会变形。因此渗碳温度控制在900℃～930℃。渗碳速度：渗碳速度以以0.15～0.2mm/h来计算时间，渗层为0.6mm～0.8mm，则渗碳时间为4～5h。保温时间：20CrMnTi油泵柱塞套渗碳在炉内的保温时间为5h，根据渗碳的深度，20CrMnTi在920℃渗碳所需的时间如下表11：表11在不同渗碳温度下获得不同渗碳深度所需的渗碳时间渗碳深度/mm渗碳温度/℃强渗后渗碳层深度扩散时间/h扩散后的渗层深度/mm920±10930±10940±100.4～0.7mm40min30min20min0.20～0.2510.5～0.60.6～0.9mm1.5h1h30min0.35～0.401.50.7～0.80.8～1.2mm2h1.5h1h0.45～0.5520.8～0.91.1～1.6mm2.5h2h1.5h0.60～0.7031.2～1.3冷却方式：20CrMnTi钢的渗层达到要求后降温到850±10℃预冷，为淬火做准备。20CrMnTi渗碳后的组织：表面渗碳体+珠光体+铁素体心部珠光体+铁素体（组织见图8）20CrMnTi油泵柱塞套渗碳工艺曲线见图12图1220CrMnTi油泵柱塞套渗碳工艺曲线4．2．3淬火工艺20CrMnTi油泵柱塞套淬火的目的:为了在渗碳后进一步的提高20CrMnTi的硬度，降低脆性，稳定组织。图13淬火后的组织图淬火温度：20CrMnTi的Ac3的温度约为820℃，淬火的温度应该是Ac3＋30～50℃，所以淬火温度是850～870℃。20CrMnTi在在渗碳结束后直接缓冷到850℃然后淬火，淬火的冷却速度为20℃/h。淬火冷却的介质：用机械油作为淬火冷却介质。淬火的保温时间：在渗碳结束后缓冷，温度为850℃，保温时间为10min。淬火后的组织：表面高碳马氏体＋碳化物＋残余奥氏体心部低碳马氏体＋残余奥氏体20CrMnTi油泵柱塞套淬火工艺曲线如下图14图1420CrMnTi油泵柱塞套淬火的工艺曲线4．2．4回火工艺20CrMnTi油泵柱塞套在淬火结束后，20CrMnTi中的马氏体及残留奥氏都是不稳定的组织，因此需要回火使组织发生转变。20CrMnTi油泵柱塞套回火的目的：回火是为了减小或消除油泵柱塞套在淬火时产生的内应力，降低20CrMnTi淬火后遗留下的脆性，使工件获得较好的强度、韧性、塑性、弹性等综合力学性能。

图15.回火后的组织图回火温度：由于油泵柱塞套表面需要保持较高的硬度而心部需要较好的塑形和韧性，低温回火可以满足使用要求，所以采用低温回火，回火温度为180～200℃。保温时间：根据手册查的保温时间90min（如表16）表16.空气回火炉保温时间有效厚度/mm≤2020～4040～6060～8080～100保温时间/min30～6060～9090～120120～150150～180冷却方式：回火结束后，钢制零件采用出炉空冷。回火组织：表面回火马氏体＋碳化物＋残余奥氏体心部回火马氏体＋残余奥氏体（组织如图15）20CrMnTi油泵柱塞套回火工艺曲线见下图17图17.20CrMnTi油泵柱塞套回火的热处理曲线20CrMnTi油泵柱塞套热处理工艺曲线如图19图18.20CrMnTi油泵柱塞套总热处理工艺图4．3热处理方法与性能的关系20CrMnTi钢正火后对组织和性能影响20CrMnTi在锻造结束后组织粗大，并存在大量的网状渗碳体以及内应力，网状渗碳体会割裂组织，在后期的加工中可能会导致开裂，因此使用正火消除网状渗碳体，均匀组织。为了消除20CrMnTi在锻造过程中晶粒粗大，成分偏析等缺陷，并且细化晶粒采用正火。因为20CrMnTi中的含碳量相对于来说偏低，所以材料过软，硬度不够，正火可以将钢中的奥氏体转换为珠光体，适当的提高硬度。为后续的机加工和热处理创造良好的组织状态。所以20CrMnTi油泵柱塞套选用正火作为预备热处理。正火将20CrMnTi油泵柱塞套加热到920℃左右，可以让组织完全奥氏体化，如果正火的温度过高，就会使材料脱碳甚至造成开裂，使组织粗大，性能也会降低甚至于报废。若温度过低，奥氏体化不完全，组织转变不完全，达不到合适的硬度和韧性。当正火结束后，采用空冷，直接冷却到室温。20CrMnTi钢渗碳注意点和组织性能的关系20CrMnTi的含碳量较低，导致硬度也低，而油泵柱塞套的要求是外硬内韧，因此需要提高表面硬度。渗碳是为了提高表面的硬度，增加耐磨性，延长使用寿命，渗碳是提高硬度最为经济的方法。渗碳是将20CrMnTi油泵柱塞套放在含有碳元素的密封空间，将油泵柱塞套加热到一定的温度并保持一段时间，使其表面形成富含碳元素，并且使油泵柱塞套的表面具有一定的耐磨性能。由于碳在铁素体中的溶解度太小（在共析转变温度只有0.02%），因此渗碳不能在铁素体的状态下进行，而是920～950℃的高温奥氏体状态下进行。钢中的合金元素对于碳在奥氏体中的扩散也有明显的影响。一般来说，碳化物的形成元素降低碳在碳的扩散速度，而非碳化物的形成元素则促进碳的扩散。渗碳的温度控制在900～950℃，。因为钢在970℃以上保温时,组织中容易会出现魏氏组织铁素体和严重的网状铁素体,使钢在强度、硬度下降的同时,韧性ak值剧降低。常用的渗碳温度为920～930℃.根据油泵柱塞套的的服役条件和工作状态选择合适的渗碳层的深度，一般分为浅层（0.1～0.3mm）、一般（0.5～0.8mm）和深层（2～2.5mm）之分，而油泵柱塞套根据技术要求渗碳层深度为0.5~0.8。渗碳有两种，一种是固态渗碳，一种是气体渗碳。气体渗碳就是在高温的作用下，将渗碳介质分解成活性碳原子，活性碳原子融入钢的表面，并逐渐的扩撒，最后形成一定深度的渗碳层。渗碳层主要由保温时间决定，一般来说渗碳速度为0.15～0.2mm/h，所以根据油泵柱塞套的渗碳层来确定保温时间。渗碳的主要参数是渗碳温度和渗碳时间还有炉内气氛，渗碳的温度也不能过高，因为温度越高，时间越长，晶粒越大，零件发生畸变的几率越大。渗碳温度影响扩散速度及渗碳层表面碳浓度和浓度分布。渗碳时还需要注意油泵柱塞套表面的清洁，避免有水或者油污，以及其他的污垢。每炉都应该注意使用钢箔来校正碳势，特别是使用煤油作为渗碳剂的时候。渗碳时需要注意渗碳设备的使用。在使用前需要检查渗碳设备的密封性和内部气体的流动性。在渗碳时工件可能因为内部问题而导致渗碳量不均匀。渗碳结束后（如图8）组织的变化是表面高碳马氏体加上残余奥氏体逐渐过渡为低碳马氏体。心部组织对与20CrMnTi油泵柱塞套有着重要的影响，心部组织的硬度不仅影响零件的强度，还影响弯曲疲劳强度，因此需要控制好渗碳层的深度来保证合适的心部组织。20CrMnTi钢淬火后性能和组织影响淬火是为了将过冷奥氏体进行转变，使零件的性能进一步提升。淬火的好坏很大一部分是与材料相关。材料的淬透性就是淬火的重要指标。淬透性就是钢在一定条件下淬火时获得淬透层深度的能力，主要受奥氏体中的碳含量和合金元素的影响。淬透性好的材料可以使淬火时性能更均匀，减少变形或者开裂。20CrMnTi的淬透性良好，所以可以获得较好的性能。即使淬透性较好，在淬火时还是需要控制加热温度、加热速度、保热时间。一般的加热时间是由工件的有效厚度衬衣加热系数，即τ＝αkD计算得出。而加热速度对于直径小于400mm的中碳合金结构钢可以直接入炉加热。淬火的温度过高会造成高烧，使零件直接报废，温度过低，淬火就会不完全，硬度等指标达不到要求。而保温时间过长会造成晶粒粗大，会影响淬火后的性能甚至于造成报废。为了减小冷却速度获得较好组织，采用油冷。冷却速度过快会造成奥氏体向马氏体转变过快，而导致开裂、内应力过大。因此减小冷却速度，可以使奥氏体转变速度减慢，但是转变更加完全，使性能更好。20CrMnTi低温回火后组织和性能的影响淬火虽然获得了较高的硬度和良好的力学性能，但是淬火后的马氏体和残留奥氏体组织极为不稳定，而且淬火后的组织内应力会造成日后使用的安全隐患。因此选用回火是为了稳定组织，消除内应力，获得最终的零件所需的力学性能。回火作为最终热处理，所以回火也显得更加重要。因为油泵柱塞套的工作环境决定了所需的性能是外硬内韧，所以回火中最佳的选择是低温回火。在保证较高的硬度和强度的前提下，可以给油泵柱塞套提供良好的韧性和塑形。在回火的作用下，马氏体开始分解成回火马氏体和碳化物。回火马氏体硬度和耐磨性较好，析出的碳化物再一次的加强了基体组织。钢的韧性会随着回火的温度变化而变的复杂，一般在回火有两个脆性区，第一类回火脆性的温度在200～400℃，由于采用低温回火的温度是在180～200℃，而在低温区回火时出现回火脆性是不能再次回火消除的，也被称为不可逆回火脆性。所以在温度升高的时候需要严格控制，避免温度升高到回火脆性温度区，造成韧性降低。4.4热处理缺陷分析热处理通过加热、保温，冷却，使零件获得适应工作的所需力学性能。如果出现热处理缺陷就无法达到预期的目的，造成报废。热处理的缺陷性质一般分为热处理裂纹、畸变、残余应力、组织不合格、性能不合格、脆性以及其他的缺陷。原材料的缺陷以及在热处理前后的机加工也会导致热处理缺陷的发生，热处理的缺陷发生主要是因为工艺不当、操作失误、设备和环境的不合适等等。如果热处理缺陷在检查没有注意到，加工为成品，在使用中可能会造成重大安全事故，因此在生产中应该严格按照工艺规范操作，在热处理的检查需要严格检查。热处理缺陷检查和分析：正火时容易出现粗大的魏氏组织，这种缺陷一般出现在亚共析钢正火时，特征是铁素体呈针状由奥氏体晶界插入晶内，珠光体填补于针片状铁素体之间。当出现魏氏组织会使钢的塑性和韧性下降，当奥氏体晶粒粗大的时候这种不良影响尤为严重，消除魏氏组织是对它们进行退火或者正火，然而操作不当时却会使这种组织缺陷重新出现。渗碳采用的是甲醇－煤油滴注式，煤油在高温的作用时会分解出大量的CH4

和[C]，导致炉内积碳严重，使得炉内的气氛不稳定，容易失控。渗碳的温度以及保温的时间使渗碳中变化增加了更多风险系数。（主要缺陷见下表19）表19.渗碳的缺陷缺陷形式形成原因防范措施表层粗大块状或网状碳化物渗碳剂活性太高或渗碳保温时间过长降低碳势气氛下延长保温时间，重新淬火。表层大量残留奥氏体淬火温度过高，奥氏体中碳及合金元素含碳量较高采用合适的加热温度，重新淬火渗碳深度不够炉温低，渗层活性低，炉子漏气或渗碳盐浴成分不正常补渗表面硬度低表面碳浓度低或表面脱碳；残留奥氏体量过多表面浓度低补渗残留奥氏体多采用高温回火或淬火后补一次冷处理消除氧化工件高温出炉不当引起氧化报废淬火中的淬火畸变与淬火裂纹是不可避免的现象。只有超过公差或者是无法矫正的就只有报废了。因此需要严格控制淬火的工艺路线。（主要的淬火缺陷如表20）图20.淬火主要缺陷以及预防缺陷形式形成原因防范措施淬火变形加热和冷却不均匀采用多次预热等多种操作方法硬度不够加热时表买了脱碳采用保护气氛加热开裂锻造不当，发生缩孔，夹层、白点等严格控制产品质量，确保原材料的合格淬火软点淬火冷却介质中有杂质或者是冷却介使用时质的温度过高保持冷却介质的清洁，合理降温氧化、脱碳加热温度过高，保温时间过长严格按照工艺制作，控制加热温度和保温时间回火一般安排在淬火后面，因为淬火后面的组织不够稳定，硬度高，脆性大，通过回火来稳定组织，并且可以矫正淬火后的缺陷，使材料达到所需的力学性能。回火的温度如果太低会造成硬度偏高，温度太高会使硬度不足，只好通过严格控制回火的温度来保障。如果回火时加热速度过快，就可能引起回火裂纹。回火前，应该保证零件表面的清洁，后这会造成表面腐蚀。（主要回火缺陷如下表21）表21.回火的缺陷以及预防缺陷形式形成原因防范措施回火畸变淬火应力挥霍时松弛引起畸变加压回火或趁热矫直回火脆性在回火脆性区回火避免在回火脆性去回火网状裂纹回火加热速度过快，表层产生多向拉力采用比较缓慢的加热速度回火开裂淬火后未及时回火形成裂纹淬火后应及时回火，减少淬火应力。表面腐蚀零件表面带有残留的盐应该在热处理工序结束后立刻清洗表面第五章热处理设备的选择热处理加热设备是完成零件热处理的最关键的设备，由于加热设备很多和设备的使用的成本各不相同，所以需要根据加工零件尺寸和复杂程度来考虑。正火设备：正火的温度为温度920～940℃，所以选用最高工作温度为950℃的RX3-30-9中温箱式电阻炉。（表22是中温箱式电阻炉的主要参数）表22.中温厢式电阻炉产品规格和技术要求型号功率／kW电压／V相数最高工作温度／℃炉膛尺寸（长x宽x高）／mm炉温850℃时的指标空载损耗／kW空炉升温时间／h最大装载量／kgRX3-30-9303803950900x450x35072.5200图22渗碳设备：渗碳的温度为900℃～930℃，，选用最高工作温度为950℃的RQ3-35-9井式气体渗碳炉。（表23是井式气体渗碳炉的主要参数）表23.井式气体渗碳炉产品规格和技术要求型号功率／kW电压／V相数额定温度／℃工作区尺寸（直径x深度）／mm炉温850℃时的指标空载损耗／kW空炉升温时间／h最大装载量／kgRQ3-35-9353803950300x640≤9≤2.570淬火设备：渗碳后冷却到850～870℃，然后直接淬火，随炉空冷。为了避免麻烦以及产生热处理缺陷，淬火的设备和渗碳都采用井式气体渗碳炉。回火设备：油泵柱塞套采用低温回火，工作温度在180~200℃。选用RX5-35-3的低温回火炉（回火炉的主要参数见表24）。表24.回火炉产品规格和技术要求型号有效加热区（长x宽x高）／mm装炉量／kg最高工作温度／℃额定功率／kwRX5-35-3600x900x45042035035第六章工装（夹具、辅助工具）的选择6．1热处理冷却设备的选择热处理结束后，为了获得所需的组织，使得零件组织的稳定。需要借助外设来控制冷却介质的浓度、温度等一系列的状态。热处理的冷却也是热处理即将结束的一道重要工序，除了正火、退火、时效等热处理可以空冷或者选择随炉冷却，其余的热处理如果在炉内冷却，会造成冷却过慢，使零件不能获得最佳的组织和性能。由于淬火的前一道工序是渗碳，也就意味着淬火后的冷却十分重要。淬火选择油冷，因此设备选择是由盛油的槽子构成，可保证冷却油的冷却能力、浓度等。6．2热处理辅助设备的选择为了避免零件在热处理后出现任何可避免的缺陷，需要保证零件的的清洁，需要清除锈斑、油渍、污垢、切削冷却液和研磨剂，以保证不阻碍加热和冷却,不会影响渗碳的介质和气氛的浓度，以防止零件出现软点，渗碳层不均匀，组织不均匀，使得零件的质量受到影响。热处理结束后也需要对零件表面进行清洗，去除表面的残油、残渣和炭黑等附着物，保证热处理后的零件的清洁度，不会影响到下道工序加工。对于小批量的中小型零件来说，可以选择QXLT型室内清洗机。6．3热处理夹具的选择热处理夹具的选择可以保证热处理时零件加热和冷却时受热均匀，不至于零件在热处理时发生变形。为了经济的效益，热处理夹具应该使用寿命长，热强度高。而油泵柱塞套的尺寸不大，所以可以使用挂用夹具，以保证零件在热处理的受热均匀，获得所需的热处理组织和性能。第七章质量检验1、检验的内容：（1）外观的检查（2）硬度检测（3）金相分析（4）渗碳层深度检验2、检验的设备：（1）洛氏硬度计（2）金相显微镜（3）放大镜外观的检查：在放大镜下观察是否有麻点、裂纹、磕碰、锈斑。硬度检测：硬度选择洛氏硬度计，选用120度的金刚石圆锥压头，载合为1500N，保持10～15S。根据技术要求硬度值应达到58～62HRC。金相分析：将试样在砂纸和抛光机逐一打磨，用4%的硝酸酒精浸蚀，再用吹风机吹干，在400倍的金相显微镜观察组织。正火后组织：珠光体＋铁素体渗碳后组织：表面珠光体＋铁素体＋渗碳体心部珠光体＋铁素体淬火后组织：表面高碳马氏体＋碳化物＋残余奥氏体心部低碳马氏体＋残余奥氏体低温回火后组织：表面回火马氏体＋碳化物＋残余奥氏体