|
从设计的角度了解热处理
) C; j) ~1 I2 b# b2 |. t: C/ {# h ) J" M' \/ e L+ P5 D6 t: Q, ~& q
材料工艺-1
1 g6 E; n& |- f3 X+ G5 Z2 X( O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
$ B5 c# ~5 H2 t" q" V- @; C' B Z: ]9 b7 ]
一、退火5 g. _; U" R' \7 m
工艺：将钢加热至适当温度——保温——炉冷: t! k+ J) c; O/ k$ e
目的：' M% N6 J* {1 V. e
- 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
+ l/ v) H8 H3 \/ v* V
二、正火
7 J5 N: p e7 Z' g, y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。( w* U. v, p( T
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。
' V% t: R+ f' p4 I i! I* [三、淬火4 x7 p( W! R# ]% m( C+ \! C2 }
工艺：将钢加热至临界点以上——保温一段时间——快速冷却, }0 I3 U1 Q6 g& S+ @1 V
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+ G/ U% l+ E' H- S: `
四、回火
" [5 M5 C' ?' k+ ]/ ^工艺：工件淬火后——重新加热——保温——空冷/水冷/油冷
1 R- K7 A: f) G6 i3 y; e目的：! h, K) k# F2 }% W
- 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& l( j7 I0 A7 |7 l W
五、调质/ L# ^% o; O2 V8 n N5 D4 C8 w
工艺：调质=淬火+高温回火
* b w7 |) s4 w" {; \目的：调节材料高强度和高韧性，获得综合性能好的零件) j+ W7 Y2 C7 F
六、表面渗碳/渗氮/氰化; N) i# y9 L3 s N Y
工艺：将工件加热——在零件表面渗入相应的原子
. x1 g- W. e# F# d9 I目的：获得表面硬度高，芯部韧性好的零件4 t' T# N* K' A5 B
三者区别：
- \( K+ Y; v% o7 ], F8 M$ _1 t
' I }: o" V' S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。# y: ^% Q+ W2 m' V$ S( O+ Q1 q
七、发黑（发蓝）
$ H" a9 U( f+ f( C& r% k, F; b: h4 q工艺：加热——碱性药业浸泡——形成氧化膜
/ J1 F1 n/ D! F- Q0 |目的：表面防腐蚀，防锈
% v& ?% x* b0 O- D' w八、固溶处理
5 Y- I' i' v/ a工艺：将材料加热——保温——过剩相充分溶解——快速冷却 # H- a9 x. D4 q' C E3 R4 j
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。
, e0 i' k8 b: H, Y; {* R通俗讲法：冰糖+米+水，不蒸煮，米和冰糖不溶，蒸煮后得到甜粥7 T. t4 L/ d; B( H& m* w {" Q
目的：改善钢和合金钢的塑性，韧性
/ d* x8 O W8 h, M( @3 @$ T8 c9 c九、时效处理% t! i0 z2 ]4 T2 G# k1 J* q
1.人工时效6 _4 ~; L6 F8 A4 b2 {8 L! [
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。
; @* m" o! w; R& d; U# j目的：稳定精密制件的尺寸，消除残余应力( H' I8 W- q; J/ |6 ^) M, C, j
2.自然时效
0 G$ s/ t' e0 q0 c) A5 _工艺：工件在室温条件长时间放置
2 a1 G: d" V2 N0 E( E+ C) U2 Y目的：释放残余应力，改善机械性能，稳定尺寸
) x7 s( `$ \8 t+ p& ~2弄清退火，正火和回火 8 n5 S: e) U2 S5 I- U
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：
6 U+ A. J$ g1 k6 ?. d- 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。) R+ O9 J* k% J8 C. D
| 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
% a" s, D4 P6 Z1 f& k8 ~8 g7 l/ E0 c
3如何选择热处理硬度
& @/ b$ T" z1 \- g7 c) i- 根据载荷种类考虑
6 g! I# ?, o5 e6 k( s' l+ || 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' s& ]0 P0 g8 }! X& J6 A2 S' p0 t
| 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
* @! @5 C7 ?* Y t& `# [8 s| 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) |
) {6 g# @) s" r$ Z4 h
4常用材质热处理
+ }( `/ C9 x) c; W' J1 a ; p( Y% m. B& s" }1 ~$ P
& u+ E% i q+ b- G0 Z 9 G8 M9 f9 N$ t( { K/ U; ]% g
5热处理标注方式参考
5 b! b* f4 Q: c3 q- 要求硬度检测的标法4 O& S; Q* |. S5 o' p) V
 9 X( u& c: H n6 |
 - 局部热处理标注
& d5 m5 v* f: J: ~- s1 X. s! ?* Y
 
6 j" l+ w! G0 s) [3 [/ r- ^% X( ?
R2 v; I8 L- C& W s3.表面处理的标法
3 V0 g, g$ r9 l3 V6 p4 ~' X
8 t3 p2 `9 d/ K5 ?4.渗碳/渗氮/氰化+ Y' A" G* a& c9 x# Y
 ! P1 p$ p) H* n1 S5 ]2 q6 A
 9 f( e/ b& B8 h+ d0 s* r) S
 ; n# }9 b& X4 L4 X; S
5.技术要求写法参考! K" ]8 D: h* I d
/ { `' s9 G6 ^- a & O6 D- b0 b& o) W( N
6.整张图纸参考$ ]2 J1 [. G* b/ v7 C2 m
 . k; c; U! V- e" R4 S' D/ I/ X
% E, T2 ~9 `: y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。( V A* |3 j- `# `$ p& s
说明! B# T# _: X& @3 C5 U/ {
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。
7 P" c- o- q' @好东西要记得点赞和给大家分享噢。。。 " X% d% m1 g: [$ @1 x# S$ |
/ ^) U+ q5 b# V( |. K" n; C* a3 |$ F) v2 Z5 O. J+ s/ f5 q
, J5 u: Q/ R0 J# x% F | 
[复制链接]
发表于 2017-5-28 22:53:59
