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从设计的角度了解热处理
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7 h! _$ @- K4 U* k材料工艺-1
5 V4 j- @3 O0 d/ t/ O' T* M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 E& K+ ?! p" V. @$ K' M" i
2 Y4 s/ d/ p" y& u一、退火
5 I3 I# R4 f" b9 ~& U Q工艺：将钢加热至适当温度——保温——炉冷2 v1 Q! M. D3 O: } ~
目的：8 k! J! S2 S; P% d& }
- 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& V- y+ ]4 o s& }: B4 l. \) ~3 {! I$ Z
二、正火
6 c f. m" S, n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。/ K$ q* _9 H2 P
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。
4 P7 q" x$ k- m( H& @/ `三、淬火# ^9 X; c" p3 h$ F9 X
工艺：将钢加热至临界点以上——保温一段时间——快速冷却: c2 a( y! f% ?4 B) ?- L
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, k I, o; L+ e. K( H9 R4 x
四、回火
v' V0 U6 [; r- Q: M6 s工艺：工件淬火后——重新加热——保温——空冷/水冷/油冷2 z2 ?3 h7 X; N& {9 u/ {' T; m
目的：
! T& o, e6 O7 u, _- 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( w: f; W* P4 q9 g+ ~4 I+ N( _( f
五、调质
$ k+ [3 M O5 c% q7 C- j" B. D工艺：调质=淬火+高温回火
. V0 U5 e7 l5 Y0 }目的：调节材料高强度和高韧性，获得综合性能好的零件
w% k9 ~! q- D六、表面渗碳/渗氮/氰化
' I! H/ ]0 M6 L8 H工艺：将工件加热——在零件表面渗入相应的原子
8 ]0 W# P( K& L k7 y目的：获得表面硬度高，芯部韧性好的零件
) G! L1 y; ?# U# R4 M- {三者区别：0 b# m% s9 ]# B5 |5 Q# H. T2 I
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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 v" _- v5 w七、发黑（发蓝）- k. z9 E( D; b+ y8 P A
工艺：加热——碱性药业浸泡——形成氧化膜. r4 f6 t5 Q$ y( q, J; G1 e
目的：表面防腐蚀，防锈/ | N/ y) h1 u$ @" o; N' c
八、固溶处理
; R0 R+ {* n' T6 o0 J工艺：将材料加热——保温——过剩相充分溶解——快速冷却 : m4 A. [% O" w( B
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。
" c# q/ N s! L3 ^通俗讲法：冰糖+米+水，不蒸煮，米和冰糖不溶，蒸煮后得到甜粥
~+ x+ r) g8 @. j0 u目的：改善钢和合金钢的塑性，韧性
7 r; Y! F( M$ I) H! b九、时效处理* S( `0 z v% F8 ^' R% E9 Q
1.人工时效6 Z* k; x7 S" D' K& j5 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。" Y% k" u7 z+ J: ~8 L* q+ \
目的：稳定精密制件的尺寸，消除残余应力
1 z" `: f" n. G9 \2 k) V. z) Q0 J2.自然时效
2 q! T+ N. T& A) E工艺：工件在室温条件长时间放置; P9 W8 X N, c1 q F. ^
目的：释放残余应力，改善机械性能，稳定尺寸8 e6 V' P! i+ T/ E. s
2弄清退火，正火和回火 ) A' b# f9 @7 t* m$ K0 ?
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：7 e2 _7 I; t4 h+ c
- 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。
' _3 X9 U* d8 Q. }9 S. |! n# w3 Q& _| 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 Z, I8 K! n$ z/ _3 c
3如何选择热处理硬度
8 ?4 w' V& O4 V. ^5 g- 根据载荷种类考虑
2 e: {5 X& Y$ [! M- U) x4 o) W| 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7 m5 Q: V$ P. G$ D8 ~% 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$ x, N r/ O1 B) D6 x
| 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 ( g5 G2 x/ D# K8 M' p
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" X( ~1 ^% p$ T! M4 t! N5热处理标注方式参考 / N3 t' W( x9 c# |+ l I' P R0 c) I
- 要求硬度检测的标法
( _2 Z% r) J% M6 p- D; i3 _ " J: H* m: f. K$ S2 l! _2 n/ U
 - 局部热处理标注+ p) S1 y+ [8 q
 
9 N- P8 j8 K& O0 [) P) R- f3 D' R ! u5 b- j1 I) f# ]- Y) A% a
3.表面处理的标法
3 |- G+ h& g1 L5 X* J$ [ ; A& D+ {9 A( r7 G7 A
4.渗碳/渗氮/氰化
8 `5 I9 f# G! L4 a
\* s) R5 H7 y3 G. {
" G/ p0 E. n5 T9 |
8 }2 f W* D( t& p* Z5.技术要求写法参考. T/ R, d$ o1 C+ u( ~, o7 u- k
2 B9 g2 t) ~# i1 C/ u# \# {
 ' R5 e+ h6 R7 c+ |2 ?
6.整张图纸参考
8 ~& f3 y0 v9 e! ` X7 u
8 \9 Z" Q& K ?9 {, F3 M9 o: E* v 4 A3 k$ P M" d s+ _% `0 v4 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。1 e( E/ s5 w0 {1 ?9 X
说明
! H# H$ l& ~8 ^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。 : }; H3 M; @- F- w+ [
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发表于 2017-5-28 22:53:59
