專為機(jī)械工程師編寫的熱處理知識

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從設(shè)計的角度了解熱處理

      
  

材料工藝-1

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前   言   

熱處理是將金屬材料放入特定的介質(zhì)中加熱，保溫和冷卻,，來改變材料表面或內(nèi)部的金相組織結(jié)構(gòu),，來得到我們需要的材質(zhì)特性。這是一門很深的學(xué)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(jī)械工程師，我們只需要著重關(guān)注一些設(shè)計常用材料熱處理知識就夠了,。

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了解各項(xiàng)熱處理的

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一,、退火
, N0 R; A; Y! C: Z" u# z! k工藝：將鋼加熱至適當(dāng)溫度——保溫——爐冷
目的：
5 V! j+ M0 C$ v8 b

• 降低硬度，提高塑性,，為切削加工做準(zhǔn)備
• 消除內(nèi)應(yīng)力
• 細(xì)化晶體,，為后續(xù)熱處理做準(zhǔn)備
  

二、正火
0 s' j, [3 }9 \; Y# N, v工藝：將工件加熱至Ac3以上30-50度——保溫——取出空冷/噴水/吹風(fēng)冷卻,。
目的：使晶粒細(xì)化和碳化物分布均勻化,。功能和退火有點(diǎn)類似，但還是有區(qū)別,，后文會給出對比,。
三、淬火
1 {8 R6 b- L5 [. A5 j7 R0 Z9 ?* k工藝：將鋼加熱至臨界點(diǎn)以上——保溫一段時間——快速冷卻
2 S# L2 i9 K! s4 N3 p7 a目的：提高鋼的強(qiáng)度,，硬度,，耐磨性,，韌性，疲勞強(qiáng)度甚至鐵磁性,，耐腐蝕性
1 K4 l$ Q2 V( p0 k& N四,、回火
7 x# b4 q; {7 R% B6 p" c$ k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(chǎn)生的應(yīng)力
• 改善零件綜合性能，調(diào)整工件的強(qiáng)度,，硬度,，塑性和韌性
• 穩(wěn)定尺寸，保證精度
  

五,、調(diào)質(zhì)
工藝：調(diào)質(zhì)=淬火+高溫回火
目的：調(diào)節(jié)材料高強(qiáng)度和高韌性,，獲得綜合性能好的零件
7 R4 {2 o/ Y( c# C1 z5 N% T六、表面滲碳/滲氮/氰化
: Q! _# D8 i/ p  N9 h# t$ F! O工藝：將工件加熱——在零件表面滲入相應(yīng)的原子
: a/ ~4 [1 P" `6 l7 ?& F$ P$ _目的：獲得表面硬度高,，芯部韌性好的零件
三者區(qū)別：
. W$ P7 W4 w5 r5 ~0 ^! [0 \
綜合來看：滲碳和滲氮是各有特色,，氰化相當(dāng)于綜合了二者的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是滲層較薄,，易產(chǎn)生黑色組織,。
七、發(fā)黑（發(fā)藍(lán)）
工藝：加熱——堿性藥業(yè)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(diǎn)像淬火，但是加熱的溫度不一樣,，得到的效果不一樣,。
4 |- F4 C$ ^' J1 f' u通俗講法：冰糖+米+水，不蒸煮,，米和冰糖不溶,，蒸煮后得到甜粥
5 o: _" j# s3 q. m" b( y1 f目的：改善鋼和合金鋼的塑性，韌性
" x( U4 Y1 U  i4 z$ _5 S九,、時效處理
5 Z; ~0 u; t& x4 O1.人工時效
9 [, o# c3 S) }& O6 y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(wěn)定精密制件的尺寸,，消除殘余應(yīng)力
5 R: O2 x; s' t! {# s2 f0 w2.自然時效
: d. {/ b0 U/ i; V& N  b% e0 p工藝：工件在室溫條件長時間放置
4 |' l. G: e8 K; E目的：釋放殘余應(yīng)力,，改善機(jī)械性能，穩(wěn)定尺寸
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弄清退火,，正火和回火

: R1 o1 R( \! u- s四把火中,，淬火沒的說，功能獨(dú)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(zhì)性能的作用,，很容易搞混,，簡單區(qū)分如下：
* K% d- b3 N7 F, t2 O, a

• 退火,，正火一般發(fā)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(dá)到要求的時候優(yōu)先選擇正火,，因?yàn)檎�火成本低卻效率高,。
  0 }# x- d2 e0 S" b: n

  情況	預(yù)處理	原因
  低中碳鋼（含碳量<0.45%）	正火	二者都能達(dá)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(fù)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(xiàng)是與第三項(xiàng)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(jìn)行回火,，或者如第一點(diǎn)說的正火或退火
  & {/ i5 K- }; K0 Q) e

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如何選擇熱處理硬度

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• 根據(jù)載荷種類考慮
  

  承受均勻靜載荷（工件無應(yīng)力集中缺口）	硬度越高，強(qiáng)度越高,，可根據(jù)載荷大小,，選擇較高的硬度或與強(qiáng)度相適應(yīng)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(yīng)力集中缺口）	需要較高的塑性,，使其在承載情況下,，應(yīng)力分布趨于均勻，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象,，只能具有適當(dāng)?shù)挠捕�,。如工作情況下不允許降低硬度，則可用滾壓等表面強(qiáng)化處理,，改善應(yīng)力分布
  承受沖擊,、疲勞應(yīng)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(yīng)力都大時,，一般是表面淬硬

• 根據(jù)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(zhuǎn)速很高(3000r/min),，這個不可能淬到很高的硬度(一般只能達(dá)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(diào)質(zhì)硬度220～260HB

• 若倆零件摩擦,，二者硬度應(yīng)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)

  
  + X+ G$ r! o; D& D: V- H

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常用材質(zhì)熱處理

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熱處理標(biāo)注方式參考

• 要求硬度檢測的標(biāo)法
  
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• 局部熱處理標(biāo)注
  

. \* {! w/ {7 a  c  H3.表面處理的標(biāo)法

4.滲碳/滲氮/氰化
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% J) j- Z* G0 D# {& I2 n/ [
5.技術(shù)要求寫法參考

7 S' A8 V. S4 }' |
6.整張圖紙參考


上圖倆份圖紙來源網(wǎng)絡(luò),，主要用來參考熱處理的標(biāo)注，其實(shí)并不完整,，請勿計較,。
  N! ~/ x3 n& U9 M說明

說明：本篇熱處理是網(wǎng)友巴黎鐵塔急切想了解的，所以提前更新一篇工藝類文章,。若各位朋友還有什么需要提前看到的內(nèi)容,，可以給我留言，我會安排盡快更新相應(yīng)的文章,。

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收藏
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劉永青87

昨天晚上在今日頭條里看到這文章,，說得很好,，看完并收藏,。

金胖子

學(xué)習(xí)了

機(jī)器人99

學(xué)習(xí)了 謝謝樓主分享！

冷月梧桐

這個好的東西,，居然沒有下載,，不科學(xué)呀

書中日月長

收藏了，謝謝分享

夢寒

好,。

空白格007

感謝,，已經(jīng)收藏

SKSYJ

好帖子已收藏