專為機(jī)械工程師編寫的熱處理知識(shí)

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從設(shè)計(jì)的角度了解熱處理

      
  

材料工藝-1

前   言   

熱處理是將金屬材料放入特定的介質(zhì)中加熱，保溫和冷卻，來改變材料表面或內(nèi)部的金相組織結(jié)構(gòu)，來得到我們需要的材質(zhì)特性。這是一門很深的學(xué)問，深究起來一本厚厚的書都寫不全。落水三千，只取一瓢自己需要的，吃透了即可。作為機(jī)械工程師，我們只需要著重關(guān)注一些設(shè)計(jì)常用材料熱處理知識(shí)就夠了。

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了解各項(xiàng)熱處理的

一、退火
* I# m8 [& ?4 ~5 h# `! m8 [工藝：將鋼加熱至適當(dāng)溫度——保溫——爐冷
目的：

• 降低硬度，提高塑性，為切削加工做準(zhǔn)備
• 消除內(nèi)應(yīng)力
• 細(xì)化晶體，為后續(xù)熱處理做準(zhǔn)備
  

二、正火
工藝：將工件加熱至Ac3以上30-50度——保溫——取出空冷/噴水/吹風(fēng)冷卻。
" |3 H( k. e+ S目的：使晶粒細(xì)化和碳化物分布均勻化。功能和退火有點(diǎn)類似，但還是有區(qū)別，后文會(huì)給出對(duì)比。
6 e" \1 D- h. U! y! X9 G3 g三、淬火
工藝：將鋼加熱至臨界點(diǎn)以上——保溫一段時(shí)間——快速冷卻
目的：提高鋼的強(qiáng)度，硬度，耐磨性，韌性，疲勞強(qiáng)度甚至鐵磁性，耐腐蝕性
6 D1 _/ g6 X4 ^7 L4 F' L$ b四、回火
工藝：工件淬火后——重新加熱——保溫——空冷/水冷/油冷
目的：

• 清除淬火產(chǎn)生的應(yīng)力
• 改善零件綜合性能，調(diào)整工件的強(qiáng)度，硬度，塑性和韌性
• 穩(wěn)定尺寸，保證精度
  

五、調(diào)質(zhì)
工藝：調(diào)質(zhì)=淬火+高溫回火
目的：調(diào)節(jié)材料高強(qiáng)度和高韌性，獲得綜合性能好的零件
六、表面滲碳/滲氮/氰化
4 w# C  {6 b9 `+ _8 W. a' b工藝：將工件加熱——在零件表面滲入相應(yīng)的原子
3 O; v) P# n, q$ W; H$ E% s, z目的：獲得表面硬度高，芯部韌性好的零件
1 r) h% p; @! |7 L' B2 V" H$ P三者區(qū)別：
  Q+ q/ ~6 n- c$ Y5 o( t& c3 @
綜合來看：滲碳和滲氮是各有特色，氰化相當(dāng)于綜合了二者的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是滲層較薄，易產(chǎn)生黑色組織。
9 v% F, o% U% M七、發(fā)黑（發(fā)藍(lán)）
工藝：加熱——堿性藥業(yè)浸泡——形成氧化膜
目的：表面防腐蝕，防銹
5 Q( J7 ~& C: y1 W4 ?, [& T& A八、固溶處理
工藝：將材料加熱——保溫——過剩相充分溶解——快速冷卻
9 W* h. H# m$ a; E" E$ _- }. k此工藝有點(diǎn)像淬火，但是加熱的溫度不一樣，得到的效果不一樣。
8 i# p/ _$ A$ Z9 _* W& g, J通俗講法：冰糖+米+水，不蒸煮，米和冰糖不溶，蒸煮后得到甜粥
/ v9 ~3 Q' q4 A9 C0 }9 t% T目的：改善鋼和合金鋼的塑性，韌性
5 e$ x, c/ j( U. R7 p九、時(shí)效處理
& k9 c! T2 [0 O& T: l4 R1.人工時(shí)效
工藝：低溫回火后，精加工前——加熱材料至100-150度——保溫5-20小時(shí)。
目的：穩(wěn)定精密制件的尺寸，消除殘余應(yīng)力
2.自然時(shí)效
工藝：工件在室溫條件長(zhǎng)時(shí)間放置
目的：釋放殘余應(yīng)力，改善機(jī)械性能，穩(wěn)定尺寸
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弄清退火，正火和回火

4 N1 A( {/ ~- L' S四把火中，淬火沒的說，功能獨(dú)一無二，最容易理解，但另外三把火看起來都差別不大，都是改善材質(zhì)性能的作用，很容易搞混，簡(jiǎn)單區(qū)分如下：

• 退火，正火一般發(fā)生在切削和淬火前，但是對(duì)于性能要求不高的工件也可代替回火，作為最終熱處理。
• 退火，正火在同樣能達(dá)到要求的時(shí)候優(yōu)先選擇正火，因?yàn)檎鸪杀镜蛥s效率高。
  , B$ {' j' h% C8 G" F. p

  情況	預(yù)處理	原因
  低中碳鋼（含碳量<0.45%）	正火	二者都能達(dá)到要求，選正火
  高碳鋼，合金鋼	退火	若此處用正火，硬度太高，不利于切削
  形狀復(fù)雜，尺寸大	退火	退火溫柔，不易變形，開裂
  一般工件	正火	這一項(xiàng)是與第三項(xiàng)對(duì)比形成的

• 淬火后的加工件是不能直接使用的，脆性太大，易斷，所以一般都會(huì)進(jìn)行回火，或者如第一點(diǎn)說的正火或退火
  * R; N' {* i" E  }  a% `' E7 g

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如何選擇熱處理硬度

4 A- K/ r, P# o& V8 d

• 根據(jù)載荷種類考慮
  

  承受均勻靜載荷（工件無應(yīng)力集中缺口）	硬度越高，強(qiáng)度越高，可根據(jù)載荷大小，選擇較高的硬度或與強(qiáng)度相適應(yīng)的硬度(缺口一般是指槽、溝或斷面變化很大)
  承受均勻靜載荷（工件有應(yīng)力集中缺口）	需要較高的塑性，使其在承載情況下，應(yīng)力分布趨于均勻，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象，只能具有適當(dāng)?shù)挠捕?。如工作情況下不允許降低硬度，則可用滾壓等表面強(qiáng)化處理，改善應(yīng)力分布
  承受沖擊、疲勞應(yīng)力的零件	1.沖擊不大時(shí)，一般可用中碳鋼全部淬硬
  	2.沖擊力較大，一般用中碳鋼全部淬硬，或表面淬硬；
  	3.沖擊力和疲勞應(yīng)力都大時(shí)，一般是表面淬硬

• 根據(jù)速度和精度考慮
  

  高速或高精度	一般要求硬度50～62HRC，但如果軸徑太大，雖然轉(zhuǎn)速很高(3000r/min)，這個(gè)不可能淬到很高的硬度(一般只能達(dá)220HB左右)，便不能一律要求高速度高硬度，而要通過降低配合件的硬度和其他措施來處理
  中速	一般采用中硬度40～45HRC
  低速	一般采用低硬度，正火或調(diào)質(zhì)硬度220～260HB

• 若倆零件摩擦，二者硬度應(yīng)該有差，一硬一軟，更耐磨
  ) |% o3 Z$ m' C4 D4 Y

  舉例一：傳動(dòng)齒輪	小齒輪齒面硬度一般比大齒輪齒面硬度高25～40HB
  舉例二：螺母與螺栓	螺母材料比螺栓低一級(jí)，硬度低20～40HB(可以避免咬死和減少磨損)

  
  

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常用材質(zhì)熱處理

5 R) Y) L1 h. Z. D9 Y


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熱處理標(biāo)注方式參考

• 要求硬度檢測(cè)的標(biāo)法
  
  5 o& F6 |2 V  I; g8 f( H: G
• 局部熱處理標(biāo)注
  " O; Y0 C6 ]3 x- G

3.表面處理的標(biāo)法

& w5 ]% f, ?' @* W5 e' L4.滲碳/滲氮/氰化

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  N/ D" [+ [4 f/ x' t% y
3 B9 c# N3 `+ |7 V  y4 Y5.技術(shù)要求寫法參考


6.整張圖紙參考
' n9 i: V2 `: ~3 H( i& O

) q  O* i5 C3 x- d, U9 z, i上圖倆份圖紙來源網(wǎng)絡(luò)，主要用來參考熱處理的標(biāo)注，其實(shí)并不完整，請(qǐng)勿計(jì)較。
說明
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說明：本篇熱處理是網(wǎng)友巴黎鐵塔急切想了解的，所以提前更新一篇工藝類文章。若各位朋友還有什么需要提前看到的內(nèi)容，可以給我留言，我會(huì)安排盡快更新相應(yīng)的文章。

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收藏
1 i+ y+ L7 c3 F% g0 ]7 V

劉永青87

昨天晚上在今日頭條里看到這文章，說得很好，看完并收藏。

金胖子

學(xué)習(xí)了

機(jī)器人99

學(xué)習(xí)了 謝謝樓主分享！

冷月梧桐

這個(gè)好的東西，居然沒有下載，不科學(xué)呀

書中日月長(zhǎng)

收藏了，謝謝分享

夢(mèng)寒

好。

空白格007

感謝，已經(jīng)收藏

SKSYJ

好帖子已收藏