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

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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(lái)改變材料表面或內(nèi)部的金相組織結(jié)構(gòu)，來(lái)得到我們需要的材質(zhì)特性。這是一門很深的學(xué)問(wèn)，深究起來(lái)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

( g: G! G) o0 M: {0 `3 X
* |6 l7 j2 o' i- `3 y4 z一、退火
工藝：將鋼加熱至適當(dāng)溫度——保溫——爐冷
; b+ R$ X4 G' [4 w目的：
, N) E1 `5 X6 t5 a# M

• 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
  * o. F. d4 _  t* A' e

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。
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。
9 H" _, S0 ?# ]- s4 U# @三、淬火
" M8 ?4 y7 _3 p/ K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
四、回火
, T+ z/ o0 m% ^4 Q& Q工藝：工件淬火后——重新加熱——保溫——空冷/水冷/油冷
  B* K2 F4 E! D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)
+ Z+ |6 z" m( k9 X6 k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
工藝：將工件加熱——在零件表面滲入相應(yīng)的原子
目的：獲得表面硬度高，芯部韌性好的零件
三者區(qū)別：
0 j, G! t. ?* a# I
% t0 B3 I0 W9 Q" M! N" V# H* }! h綜合來(lái)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。
2 y, r( \  k: R1 t七、發(fā)黑（發(fā)藍(lán)）
工藝：加熱——堿性藥業(yè)浸泡——形成氧化膜
6 L* N2 p& G, @3 X7 ^& U! C目的：表面防腐蝕，防銹
八、固溶處理
工藝：將材料加熱——保溫——過(guò)剩相充分溶解——快速冷卻
- O* G" i2 S' g) W( g4 W) N5 a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。
* ^. V, l% b1 n$ t  r" K+ O9 ~/ d通俗講法：冰糖+米+水，不蒸煮，米和冰糖不溶，蒸煮后得到甜粥
* `( j3 Y$ f1 |; N3 B$ w7 V# ^目的：改善鋼和合金鋼的塑性，韌性
九、時(shí)效處理
  e& @* Q* j9 G2 a6 S( v1.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
# B$ D  b1 n  d; t, ^. P5 X: K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

四把火中，淬火沒(méi)的說(shuō)，功能獨(dú)一無(wú)二，最容易理解，但另外三把火看起來(lái)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：
5 G/ A$ d9 ^& ?' c- O7 F, n

• 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�火成本低卻效率高。
  

  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(kāi)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(shuō)的正火或退火
  

3

如何選擇熱處理硬度

• 根據(jù)載荷種類考慮
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  承受均勻靜載荷（工件無(wú)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
  & n4 {' \$ O* ^6 M

  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(guò)降低配合件的硬度和其他措施來(lái)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
  

  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)

  
  * Y7 \+ R4 W. j- L/ U0 I

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常用材質(zhì)熱處理

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熱處理標(biāo)注方式參考

' r. v4 u! ]) T# b) h, _* M

• 要求硬度檢測(cè)的標(biāo)法
  
  
• 局部熱處理標(biāo)注
  

3.表面處理的標(biāo)法

; N4 I: o* g- ]. _- F" q4.滲碳/滲氮/氰化

2 q. O$ Z  w& y. U+ A

5.技術(shù)要求寫法參考
4 w) T$ h0 x% o; a& W0 B9 z* {( g

4 ~' j% ~! L: `) F; C6.整張圖紙參考
9 x. C1 M9 X2 ~' x/ a; S

! W# y' T0 i- Q& H; N$ O* M上圖倆份圖紙來(lái)源網(wǎng)絡(luò)，主要用來(lái)參考熱處理的標(biāo)注，其實(shí)并不完整，請(qǐng)勿計(jì)較。
說(shuō)明
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說(shuō)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

劉永青87

昨天晚上在今日頭條里看到這文章，說(shuō)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(méi)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