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从设计的角度了解热处理 ; u+ L4 ^/ s/ V- |7 r
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材料工艺-1
1 ~; V5 {# I/ O, c& x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 4 A; i6 n! ]. W5 I- ~
/ c9 m4 u* y: `一、退火# x" W2 _0 ?7 I7 W" I
工艺：将钢加热至适当温度——保温——炉冷) ]( u9 G: `7 `. S3 m
目的：; x* O* ^: A( T
- 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
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二、正火
; Q U' `$ s, w7 K: |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。4 }0 l& N- M. {6 c8 h3 \# C( a
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。
# I* s* a, d/ `" N% }% X/ V三、淬火
: M) X9 S* F) X7 [: L; b; F: d: R工艺：将钢加热至临界点以上——保温一段时间——快速冷却% K$ c% `; U4 z- d: F2 h
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
5 ~5 r6 ~" ?& z: H' t$ o: B四、回火
2 G$ B) j0 o3 c- D: k工艺：工件淬火后——重新加热——保温——空冷/水冷/油冷
: P7 o& O, g7 {( Z目的：+ E( S; `& i/ {) ^8 i
- 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
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五、调质0 [. n& l2 _' A ^: Z3 Q
工艺：调质=淬火+高温回火" J5 X( m$ P& ~& u7 ^, r
目的：调节材料高强度和高韧性，获得综合性能好的零件& Y9 F; K4 u V8 q) {% H# j' J* `: i
六、表面渗碳/渗氮/氰化2 d6 y [5 Z8 J9 |
工艺：将工件加热——在零件表面渗入相应的原子6 l. z0 O( p. R# _
目的：获得表面硬度高，芯部韧性好的零件9 r, o0 H. e/ ^7 G4 P
三者区别：
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$ I. c+ C% S' z: n% o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。' S. p3 r. n, z: ~( q+ L4 e- F
七、发黑（发蓝）) ?& Q1 E a# u+ z1 }3 d2 c: Y
工艺：加热——碱性药业浸泡——形成氧化膜
4 U7 v5 G8 w$ y) u" ]* a: J8 ?0 u目的：表面防腐蚀，防锈
( i3 t' [" ?. z3 @4 ?八、固溶处理( m! W, L3 A1 `2 J
工艺：将材料加热——保温——过剩相充分溶解——快速冷却 6 N6 j4 k8 s$ i3 V T
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。( Z9 c3 n) p, @' S
通俗讲法：冰糖+米+水，不蒸煮，米和冰糖不溶，蒸煮后得到甜粥
1 I: g$ W h! ~" i- l# H目的：改善钢和合金钢的塑性，韧性
. O! y; q7 d" u0 h) N' p九、时效处理$ \$ i. b1 `3 {$ A2 Q D6 A3 _
1.人工时效0 |' G8 G/ w! b5 P
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。8 G9 g) B! @. H0 k
目的：稳定精密制件的尺寸，消除残余应力4 L- t' m. |" G6 y0 B) e
2.自然时效' r+ g& f) n8 Z5 h
工艺：工件在室温条件长时间放置5 K7 B* H. S# w& a2 `# s( Q
目的：释放残余应力，改善机械性能，稳定尺寸% B% g. f) F9 f/ P5 X+ ]8 \
2弄清退火，正火和回火 1 o* m y9 @% `4 P* C s( X8 A
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：
) e6 c% B% s( [! y2 ?- 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。! o- ~3 S9 r) O& p
| 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6 m% C D8 y. u3 P" q
3如何选择热处理硬度
% L" ?% H& ]7 \. L% d A- 根据载荷种类考虑$ c' A3 Z2 A3 o# ]- a3 i0 }
| 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
9 E0 ^) l; v: M! U# d| 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
: c5 ^: \% O% t4 X9 N9 e6 @4 H| 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) |
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4常用材质热处理 # g6 `! {) [2 I2 w$ I
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4 ]2 P$ t' p; K0 ]) Q, s5热处理标注方式参考
# a. Q/ P, X/ k" V6 x& |- 要求硬度检测的标法, l! ]; F2 C: T4 c9 v3 x) L3 c
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 - 局部热处理标注0 w" u2 V9 `8 e% G
 
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: F, x2 S. i6 V( p% j+ N, l3.表面处理的标法
7 k# z$ B8 ]9 B2 A v$ c 7 A$ F0 a2 X6 ^* s* v' @# q8 v
4.渗碳/渗氮/氰化- P2 j2 U! ? u9 h! S
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 4 h# Z! u+ G, L: p) C% |1 L! @# ~& d
5 u" e2 Y) Q2 Y2 w9 q3 |5.技术要求写法参考) C% T& P- Q1 O" W! c
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! d, S5 H3 v. C6.整张图纸参考+ ?+ H) H9 n4 S' ^# g
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/ Q0 \& O) Z3 A2 D' l4 H. a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。& T& E8 J. j; ^0 Y
说明9 ^* u( c- O$ z9 t, 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。
6 e7 O7 ^2 X0 y好东西要记得点赞和给大家分享噢。。。
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发表于 2017-5-28 22:53:59
