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从设计的角度了解热处理
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材料工艺-1 & K2 e9 W0 O" [! r0 z( b. b
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
2 F% R7 d' Q4 e" U: B4 j, t5 [5 W' Y# x, P+ U
一、退火1 |4 W5 _* t q
工艺：将钢加热至适当温度——保温——炉冷# Y4 \7 h5 i. z0 w# e
目的：% x; E6 K: H% V& z2 ^0 H( [1 n0 i. S5 l
- 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; c# L- c% U4 X! P2 Q9 a
二、正火8 Z7 |4 r+ }) w0 s) E3 a! ~% O
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。1 @9 E; b( P6 x
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。
+ F9 e! _7 _+ a三、淬火( h3 U5 {3 M; q: y1 f6 C
工艺：将钢加热至临界点以上——保温一段时间——快速冷却# u9 Q: D6 t" s* r$ ]
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2 k/ b2 L; u! ^6 H9 J
四、回火/ O! e" j. k K% w/ Y9 s
工艺：工件淬火后——重新加热——保温——空冷/水冷/油冷* e% A9 P' S$ l1 ]7 j7 i
目的：
/ [, b, c. z4 X0 x4 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- h$ ^" \/ w0 U+ |
五、调质
+ Z' t' w# r" ^" B+ C工艺：调质=淬火+高温回火
9 Y( z- S" b3 u2 u" |+ a1 ^目的：调节材料高强度和高韧性，获得综合性能好的零件% ~* _5 J6 P( l( t& P
六、表面渗碳/渗氮/氰化4 B, a6 U0 _6 t: f! h
工艺：将工件加热——在零件表面渗入相应的原子
! g3 O8 F$ ]# H5 C" v& I目的：获得表面硬度高，芯部韧性好的零件
6 z& f% a6 Z! L* x9 t三者区别：4 [$ I6 F) c6 I5 A( I9 P
 $ t3 o- \/ x. }% X" p" F4 r
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。
4 [0 i/ J! ]0 k" d- Q七、发黑（发蓝）6 B3 D, N+ p$ ^5 ~& E
工艺：加热——碱性药业浸泡——形成氧化膜
' Z/ N, E5 v% z. t目的：表面防腐蚀，防锈, u1 J! c" Y6 a7 L `4 H; e/ w
八、固溶处理
! ?7 k9 E# C5 L+ P! B6 X, D2 U ^, I工艺：将材料加热——保温——过剩相充分溶解——快速冷却 , d! |1 v) \3 E1 Z; h
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。3 e3 m# i3 t% f9 c% ~5 J( x9 J
通俗讲法：冰糖+米+水，不蒸煮，米和冰糖不溶，蒸煮后得到甜粥
6 b7 A; ^7 {" ]4 y2 {3 y B目的：改善钢和合金钢的塑性，韧性
( t o$ @4 v2 G4 p- A* l& k九、时效处理
, t# G8 V- a& }5 V# g) A1.人工时效
, ~* F& S' H: z9 S7 Q( A* 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。3 d2 Y) B8 v" O0 z) @8 G: a
目的：稳定精密制件的尺寸，消除残余应力
+ l: c, X; ^+ F: U% o2.自然时效/ ~( H: h' x8 E
工艺：工件在室温条件长时间放置3 [9 Y$ W0 I. a" Y5 K: J7 h
目的：释放残余应力，改善机械性能，稳定尺寸4 ?& r7 @- r5 [) p1 C/ O
2弄清退火，正火和回火 3 K) P! _& {% T9 _8 l& y8 }
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：4 y d" q8 b# S
- 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。 K: f# B9 T9 c( w- D& \& w- j
| 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
3 o9 p3 }7 a' j! L. e8 U9 o: o
3如何选择热处理硬度
' _& k# e* y6 V- 根据载荷种类考虑/ }, x7 n0 b$ @6 r
| 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
* N% z2 ^: @" N1 q/ M# j5 A7 U| 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
' k; m/ Z+ H2 m0 {! y* ^| 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) |
- k7 ]$ u# T- b: g- W
4常用材质热处理 - _8 K6 e% [! I7 L1 Q$ Q8 i
, `( L! v$ u! U, N 7 l/ U. m; o7 K% Z6 z
 4 [4 Y2 X' K' _6 d+ c/ N& x+ S
5热处理标注方式参考
, w' C8 e( H' Y; [0 ?1 b- 要求硬度检测的标法5 V8 q1 `' `; }4 Q8 h8 I4 Y: c
 7 f. |: M0 T2 u
 - 局部热处理标注
. Z6 E0 H# F! x1 \8 C
 
( n1 N" \* D [# G4 J
& X9 C X+ I: `" m+ r3.表面处理的标法
2 ~* {! r4 ]+ ]- F6 b6 |. U: u / f3 ~3 u2 Q5 `* A9 B6 `8 V. U
4.渗碳/渗氮/氰化
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$ S% Q7 T1 H, C9 |( F+ u" J
3 A1 ?. U/ z' k; x/ Q + k: T3 ~* \% {* L/ E3 o
5.技术要求写法参考
, Q$ {1 h1 i: E( T- | E' l# J$ e8 Y6 A
7 k& @% L x; z* p M P6.整张图纸参考
& w, u. R5 @4 \9 M( T- P 7 ]; _; q3 d. T+ c j
 & c! F: @6 \/ f
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。
+ j7 f. ?* o) D! `/ @说明6 \9 W$ R) h. K4 ^
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。
+ W7 O" @* h! |- P0 q1 U% U好东西要记得点赞和给大家分享噢。。。 1 F: q* w6 y, F/ ^
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发表于 2017-5-28 22:53:59
