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从设计的角度了解热处理
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# v" F! y2 l" M1 u材料工艺-1
& J7 b t3 c! K/ C3 n' y7 W3 T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 3 N7 c0 c; G3 ?
( [ i5 `: D" \1 I/ v一、退火
1 V% v+ d! x l$ F6 N/ y工艺：将钢加热至适当温度——保温——炉冷
4 ?+ J- }9 m* ?! I2 S) y( _目的：. M$ C( Q& l) 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, Y5 E7 x; ^: E* P% X2 O8 K- u
二、正火
* K* k7 Q: H* S/ b- d8 T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。3 _1 e( t2 H4 a& }2 ~
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。2 k) w+ S. ^7 }8 x- n
三、淬火
& L' J! @2 i5 g6 Q7 a# D: a工艺：将钢加热至临界点以上——保温一段时间——快速冷却+ h$ @) n( X. b
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8 K7 A! [" Y" A
四、回火
! U& F& A, U1 W; Q8 d工艺：工件淬火后——重新加热——保温——空冷/水冷/油冷
- F4 o; ~9 p& Y目的：
9 N) G8 b! ~1 d! K& s! D5 d- 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7 I9 e- V( `; e. w
五、调质! U1 |/ \' z2 T: _3 K4 ?& b# M* @ E
工艺：调质=淬火+高温回火+ {( r, D) _7 U/ n) K
目的：调节材料高强度和高韧性，获得综合性能好的零件
4 E+ @6 ] A6 w1 s/ |5 z六、表面渗碳/渗氮/氰化6 O' S5 l/ e# S9 R- b
工艺：将工件加热——在零件表面渗入相应的原子
b# ^. X! ~/ J6 r- _% F/ p: [目的：获得表面硬度高，芯部韧性好的零件
, r% z+ V- u7 |三者区别：4 a, `$ B: \6 D5 N$ R
 P& D! `% t: r; s. N
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。8 N- V" Q6 R* ]
七、发黑（发蓝）* `& M; L1 I7 n; ^
工艺：加热——碱性药业浸泡——形成氧化膜
4 y' E0 g, Y7 d# ~7 ]/ ^目的：表面防腐蚀，防锈
' ?6 g8 M; d5 f9 A八、固溶处理
9 C' d) U6 l+ w) @工艺：将材料加热——保温——过剩相充分溶解——快速冷却 " s: B' b" _ U* j0 Q
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。
/ y' X9 k4 G* N, z) p$ l8 A7 i通俗讲法：冰糖+米+水，不蒸煮，米和冰糖不溶，蒸煮后得到甜粥3 [. {+ w& B3 q8 y" e+ q5 p
目的：改善钢和合金钢的塑性，韧性
/ ^# ~7 {+ b9 L( \8 }九、时效处理. c' Z) u- o& [& Q M
1.人工时效) l- ~8 ~5 @( Z
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。/ ?' U( {/ @( C) }: |( k! R9 h
目的：稳定精密制件的尺寸，消除残余应力' t# K! [% ?% I# Q2 i: U) y; g
2.自然时效
4 V; A* `9 u) x3 _! O工艺：工件在室温条件长时间放置
& |: a+ ~5 J1 q% S! V. ^# ^目的：释放残余应力，改善机械性能，稳定尺寸
( c0 \! ^: |6 `! W. P2弄清退火，正火和回火 # |% w2 F. Y8 I ]
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：, f( S" F5 I$ i( F8 e: s7 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。
1 a3 D! R: w4 W; V& }7 W) G| 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
! ^9 w$ A7 ?, P2 s% N3 E5 A7 F2 g
3如何选择热处理硬度 . o: O, E* U& w- Y* N
- 根据载荷种类考虑" A& P( ]5 |# B0 o. n
| 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
- R# }6 x7 C& i) q1 [| 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 N- h$ |( M/ G
| 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) |
- Z M* F9 C- E
4常用材质热处理
, W& \% m4 P/ p+ A: c
# @" [6 K) u% K0 n 4 Y) _) b; T- ^. f' Q+ U6 r+ L
 c, P2 b: s. }
5热处理标注方式参考
- ^4 G; }4 F4 Z/ O7 ^0 ]( L- 要求硬度检测的标法
Q( s1 S! c/ e/ L+ f
3 f# }) v% c% [+ P0 Z, q8 T - 局部热处理标注# S, H! \$ e+ Q" p
 
/ v% D: S) p! Q; y 7 }! l7 w5 ^8 Z$ a# P. C
3.表面处理的标法
( P: f- W+ u; I3 w
! E9 N- M: J% s& y4 `1 z9 `4.渗碳/渗氮/氰化, C) z7 `7 ~* N0 Q- _6 s
) Q' j$ f* H1 J4 }/ H ]/ q! T S# T/ F9 t0 H
 / j$ s% t% p9 Y/ ]& t7 g- X
5.技术要求写法参考
- @' X: F# v) A$ l# i
5 F' ]/ Y& }; `, k' C6 w6 K, {$ I
# [+ F+ @- I, W9 m9 D3 s' [6.整张图纸参考
3 X6 T& {! e& y
0 m3 V7 l# t3 [5 { 7 _7 J, v9 D8 `( 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。! { L. B2 ]4 R" J" y3 d
说明* @' W2 ~- }4 T9 J, J
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。 / f3 m& x( N" E0 _( T- D% c# g
好东西要记得点赞和给大家分享噢。。。 0 ]# Z% N9 D3 X8 h. `
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发表于 2017-5-28 22:53:59
