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从设计的角度了解热处理
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$ _( K: l7 w1 H9 W6 |. E; q6 a1 i材料工艺-1 7 N" C+ e' d; m2 r3 B$ Z
前 言 热处理是将金属材料放入特定的介质中加热，保温和冷却，来改变材料表面或内部的金相组织结构，来得到我们需要的材质特性。这是一门很深的学问，深究起来一本厚厚的书都写不全。落水三千，只取一瓢自己需要的，吃透了即可。作为机械工程师，我们只需要着重关注一些设计常用材料热处理知识就够了。 1了解各项热处理的 ) q9 p! L3 N5 P/ H/ B3 L3 x1 X3 @ r7 P
: h- t% D- L7 p. Y$ ?8 T- y- x* v& e
一、退火$ Y `+ c( G& `$ K% \
工艺：将钢加热至适当温度——保温——炉冷9 m7 y4 }* s. M9 n: h' Q. b
目的：9 P5 [! ^5 W4 m$ |2 p9 D# C
- 降低硬度，提高塑性，为切削加工做准备
- 消除内应力
- 细化晶体，为后续热处理做准备8 `; r! Y# R' v$ ~, x5 c2 T
二、正火
* ]" s8 S; L4 e+ x; D' X( v8 }工艺：将工件加热至Ac3以上30-50度——保温——取出空冷/喷水/吹风冷却。( I8 e) r/ }6 l) K2 z
目的：使晶粒细化和碳化物分布均匀化。功能和退火有点类似，但还是有区别，后文会给出对比。: o- L1 X. p# ^& Q. b' d3 i$ S
三、淬火6 X' S, l* e9 L, ?' r
工艺：将钢加热至临界点以上——保温一段时间——快速冷却
- m C3 f7 V/ r; | Z目的：提高钢的强度，硬度，耐磨性，韧性，疲劳强度甚至铁磁性，耐腐蚀性
, C2 a& n5 l E3 v* P四、回火6 N/ }0 ~5 R: h* F* O' i6 O
工艺：工件淬火后——重新加热——保温——空冷/水冷/油冷4 r* F4 i% n6 n1 l* n: w
目的：$ x9 C" E. v- f" M
- 清除淬火产生的应力
- 改善零件综合性能，调整工件的强度，硬度，塑性和韧性
- 稳定尺寸，保证精度: `1 i$ n8 z( j. z7 Y& ~
五、调质
$ N. h! U5 u" ?& d工艺：调质=淬火+高温回火
6 _% g% B3 q [; ]( `4 k) C目的：调节材料高强度和高韧性，获得综合性能好的零件
1 }) i0 Z' Q: z六、表面渗碳/渗氮/氰化
: d5 a+ {( f* `3 Z9 K7 V工艺：将工件加热——在零件表面渗入相应的原子
3 ?8 E/ Q3 j1 U. ^# `# r8 c/ R目的：获得表面硬度高，芯部韧性好的零件! j5 h S. \$ h% u
三者区别：- |) y T @ M( _4 m
5 C7 w# T# F, e5 [1 ]综合来看：渗碳和渗氮是各有特色，氰化相当于综合了二者的优点，缺点是渗层较薄，易产生黑色组织。
0 I; r' A% o0 m+ F( X七、发黑（发蓝）$ R8 X: S5 k5 b6 b9 a7 _0 g! h3 `
工艺：加热——碱性药业浸泡——形成氧化膜
1 T4 }, a: H4 v5 E; G目的：表面防腐蚀，防锈
5 s" C+ t3 w0 [9 a T八、固溶处理
; A# {* z, c0 S# {0 \+ d' P* b工艺：将材料加热——保温——过剩相充分溶解——快速冷却
9 n+ V+ h" S. f) F4 \, n4 M此工艺有点像淬火，但是加热的温度不一样，得到的效果不一样。- X! H f A' w
通俗讲法：冰糖+米+水，不蒸煮，米和冰糖不溶，蒸煮后得到甜粥& k, k- h7 I; e. Z1 R- v9 }! T
目的：改善钢和合金钢的塑性，韧性* W* N& x+ Y( {
九、时效处理
+ [0 \/ O$ n9 r1.人工时效 o' l& m i7 @ d. Y, z% }( i* v
工艺：低温回火后，精加工前——加热材料至100-150度——保温5-20小时。 z; t& V0 C! K3 V
目的：稳定精密制件的尺寸，消除残余应力5 v+ z( ^0 ]2 X$ D8 x
2.自然时效
9 Z7 i+ O) |2 p4 s工艺：工件在室温条件长时间放置+ x* J4 P* A) S, `/ f" y
目的：释放残余应力，改善机械性能，稳定尺寸" f9 ^+ F6 h$ J. ?+ S& A
2弄清退火，正火和回火 & S' g4 F, ^; T1 C
四把火中，淬火没的说，功能独一无二，最容易理解，但另外三把火看起来都差别不大，都是改善材质性能的作用，很容易搞混，简单区分如下：' {% ?( T/ F, ?8 e
- 退火，正火一般发生在切削和淬火前，但是对于性能要求不高的工件也可代替回火，作为最终热处理。
- 退火，正火在同样能达到要求的时候优先选择正火，因为正火成本低却效率高。1 P- {' J. }( o/ R) B! o/ w
| 情况 | 预处理 | 原因 | | 低中碳钢（含碳量<0.45%） | 正火 | 二者都能达到要求，选正火 | | 高碳钢，合金钢 | 退火 | 若此处用正火，硬度太高，不利于切削 | | 形状复杂，尺寸大 | 退火 | 退火温柔，不易变形，开裂 | | 一般工件 | 正火 | 这一项是与第三项对比形成的 |
- 淬火后的加工件是不能直接使用的，脆性太大，易断，所以一般都会进行回火，或者如第一点说的正火或退火" I/ f4 g; i7 \4 B z
3如何选择热处理硬度 6 v9 R" y3 R0 M3 j1 G# F/ _4 `: _4 T
- 根据载荷种类考虑4 q8 `3 A. e k7 J) u
| 承受均匀静载荷（工件无应力集中缺口） | 硬度越高，强度越高，可根据载荷大小，选择较高的硬度或与强度相适应的硬度(缺口一般是指槽、沟或断面变化很大) | | 承受均匀静载荷（工件有应力集中缺口） | 需要较高的塑性，使其在承载情况下，应力分布趋于均匀，减少应力集中现象，只能具有适当的硬度。如工作情况下不允许降低硬度，则可用滚压等表面强化处理，改善应力分布 | | 承受冲击、疲劳应力的零件 | 1.冲击不大时，一般可用中碳钢全部淬硬 | 2.冲击力较大，一般用中碳钢全部淬硬，或表面淬硬； | 3.冲击力和疲劳应力都大时，一般是表面淬硬 |
- 根据速度和精度考虑
3 f# V5 W ]" B- E+ e| 高速或高精度 | 一般要求硬度50～62HRC，但如果轴径太大，虽然转速很高(3000r/min)，这个不可能淬到很高的硬度(一般只能达220HB左右)，便不能一律要求高速度高硬度，而要通过降低配合件的硬度和其他措施来处理 | | 中速 | 一般采用中硬度40～45HRC | | 低速 | 一般采用低硬度，正火或调质硬度220～260HB |
- 若俩零件摩擦，二者硬度应该有差，一硬一软，更耐磨
0 ^8 c A/ \. e| 举例一：传动齿轮 | 小齿轮齿面硬度一般比大齿轮齿面硬度高25～40HB | | 举例二：螺母与螺栓 | 螺母材料比螺栓低一级，硬度低20～40HB(可以避免咬死和减少磨损) |
, ~1 R! Q! f- z# N( j8 e6 C
4常用材质热处理 * {2 ?9 o4 f7 a) u9 l* R; ]% o
[% B, ~. V% h) s# M }$ A y
( h, n) h' q) G6 O3 v: h * q$ h! ?9 g1 ^% f
5热处理标注方式参考
6 O5 s+ u( c( D2 W3 P0 `# k" X- 要求硬度检测的标法
7 u, u. z$ q. F% O7 p
- x4 x7 s% ~2 ~6 ~' H - 局部热处理标注
8 O0 R) _% H+ h/ N( i# Q8 y
  2 P0 N, {+ p9 b" Y
 7 |1 H) s- k3 p) L
3.表面处理的标法
$ F1 p7 P' E$ H1 Y( Y- D & s0 Z& `/ S, v/ _+ P2 L
4.渗碳/渗氮/氰化3 w5 h1 j* |- O7 z. z
 ; k/ c5 R3 } p
9 n2 [4 _7 x; N1 G* Y3 ~0 \
" p4 |2 l! W& m) L* H6 m, y5.技术要求写法参考4 k! v+ z8 }1 |. P X9 j3 X! m `% d
" C/ X& t x5 b% h
 h! j8 u0 Y7 U' g
6.整张图纸参考
2 b- n. x B; ^' D) B+ M0 T 3 w; K4 K/ V2 {4 W+ o+ t
W& U/ p7 a6 F9 f! u上图俩份图纸来源网络，主要用来参考热处理的标注，其实并不完整，请勿计较。% W& }% f9 i) y1 [: T. ]- X
说明
. ~8 w+ H+ F" @( L8 N说明：本篇热处理是网友巴黎铁塔急切想了解的，所以提前更新一篇工艺类文章。若各位朋友还有什么需要提前看到的内容，可以给我留言，我会安排尽快更新相应的文章。
4 D$ S; Q- t2 t& z, e" ^' E& ?好东西要记得点赞和给大家分享噢。。。 ; [) F0 J4 Z5 |8 d6 a# M0 x
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发表于 2017-5-28 22:53:59
