專為機械工程師編寫的熱處理知識

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從設計的角度了解熱處理

      
  
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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)部的金相組織結構,，來得到我們需要的材質(zhì)特性,。這是一門很深的學問,，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。作為機械工程師，我們只需要著重關注一些設計常用材料熱處理知識就夠了,。

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了解各項熱處理的

$ W- g  r4 h) s一,、退火
% ~( n) X6 F+ l6 p- Z: }工藝：將鋼加熱至適當溫度——保溫——爐冷
目的：
6 v$ @- S$ E! ^8 C: E! V5 a( H& S

• 降低硬度，提高塑性,，為切削加工做準備
• 消除內(nèi)應力
• 細化晶體,，為后續(xù)熱處理做準備
  

二、正火
. j8 ^  r( C6 z& a. U- L6 p工藝：將工件加熱至Ac3以上30-50度——保溫——取出空冷/噴水/吹風冷卻,。
: Q2 @* ]; D1 G目的：使晶粒細化和碳化物分布均勻化,。功能和退火有點類似，但還是有區(qū)別,，后文會給出對比,。
6 T% @8 Z2 Z& Y/ ^0 V0 v6 d/ f三、淬火
工藝：將鋼加熱至臨界點以上——保溫一段時間——快速冷卻
3 j2 O. @  E! c. {目的：提高鋼的強度,，硬度,，耐磨性，韌性,，疲勞強度甚至鐵磁性,，耐腐蝕性
" Z! t( p% Q2 Y' ~5 g0 N四、回火
' g8 {/ d. G- T: h; c工藝：工件淬火后——重新加熱——保溫——空冷/水冷/油冷
3 Q- _3 _4 R* I' L5 q* e7 u目的：
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• 清除淬火產(chǎn)生的應力
• 改善零件綜合性能,，調(diào)整工件的強度，硬度,，塑性和韌性
• 穩(wěn)定尺寸,，保證精度
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五、調(diào)質(zhì)
6 J( \3 e( m* k工藝：調(diào)質(zhì)=淬火+高溫回火
/ ^1 B- ]/ e7 B  @% k  Z! G目的：調(diào)節(jié)材料高強度和高韌性,，獲得綜合性能好的零件
六,、表面滲碳/滲氮/氰化
, S1 G) E8 p; B4 j4 j- v6 U* c工藝：將工件加熱——在零件表面滲入相應的原子
目的：獲得表面硬度高，芯部韌性好的零件
三者區(qū)別：
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綜合來看：滲碳和滲氮是各有特色,，氰化相當于綜合了二者的優(yōu)點,，缺點是滲層較薄，易產(chǎn)生黑色組織,。
七,、發(fā)黑（發(fā)藍）
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
此工藝有點像淬火,，但是加熱的溫度不一樣，得到的效果不一樣,。
* P( m8 Y9 A- W, W通俗講法：冰糖+米+水,，不蒸煮，米和冰糖不溶，蒸煮后得到甜粥
目的：改善鋼和合金鋼的塑性,，韌性
6 e! o$ }4 u- L# Q) M6 g' e九,、時效處理
1.人工時效
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,，消除殘余應力
2.自然時效
4 V/ k, I: C8 |8 s+ D, Z+ w工藝：工件在室溫條件長時間放置
目的：釋放殘余應力，改善機械性能,，穩(wěn)定尺寸
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弄清退火,，正火和回火

四把火中，淬火沒的說,，功能獨一無二,，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：
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• 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,，正火在同樣能達到要求的時候優(yōu)先選擇正火，因為正火成本低卻效率高,。
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  情況	預處理	原因
  低中碳鋼（含碳量<0.45%）	正火	二者都能達到要求,，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	這一項是與第三項對比形成的

• 淬火后的加工件是不能直接使用的，脆性太大,，易斷,，所以一般都會進行回火，或者如第一點說的正火或退火
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如何選擇熱處理硬度

• 根據(jù)載荷種類考慮
  

  承受均勻靜載荷（工件無應力集中缺口）	硬度越高,，強度越高,，可根據(jù)載荷大小，選擇較高的硬度或與強度相適應的硬度(缺口一般是指槽,、溝或斷面變化很大)
  承受均勻靜載荷（工件有應力集中缺口）	需要較高的塑性,，使其在承載情況下,，應力分布趨于均勻，減少應力集中現(xiàn)象,，只能具有適當?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化處理,，改善應力分布
  承受沖擊,、疲勞應力的零件	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)

  
  

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常用材質(zhì)熱處理

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熱處理標注方式參考

+ g9 |; Z6 F6 N

• 要求硬度檢測的標法
  + g2 P# }! x- k6 F/ A- W
  2 T, u7 v. r! m& d, ?. K1 @
• 局部熱處理標注
  

3.表面處理的標法

$ d3 }+ P$ |& h  V) U4.滲碳/滲氮/氰化
9 q9 Q7 b+ Q9 f  R- K
+ \1 T0 `5 A, D5 \0 v
" n3 D. a# q( i( ~
8 @$ a" L- T2 ^6 G, o1 i5.技術要求寫法參考


6.整張圖紙參考
. }2 u0 P3 L' ]& I7 v0 t- w  b
, O  c, W/ ]8 _: |8 W3 C
上圖倆份圖紙來源網(wǎng)絡，主要用來參考熱處理的標注,，其實并不完整,，請勿計較。
: ?; T3 q* _$ |2 M6 Z% ^2 @+ w說明
: m- Y! s, n4 z+ Q

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的文章。

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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

學習了

機器人99

學習了 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