熱處理

第一節(jié)

1.定義：把金屬材料加熱到一定的溫度并保溫一定時間，然后以一定的進度進行

冷卻，得到所需的顯微組織和性能的工藝過程。

解釋：

一定溫度：根據(jù)要求的某一溫度。

淬火：完全奧氏體化的溫度。

各種鋼的加熱溫度都是根據(jù)臨界點AC1、AC3來確定的。影響因素，原始

組織，加工狀態(tài)，工件尺寸等。

以一定的速度進行冷卻一一因為速度不同所獲得的顯微組織不同，因而機

械性能不同。

2.熱處理的作用

熱處理這一方法歷史上，例如刀、劍、鋼針加熱一一放入水中一一用鍋炒一

一炒。

金屬材料是現(xiàn)代化工業(yè)中的主要材料，例如：汽車齒輪、刀具、機床部件都

需進行熱處理。

熱處理作用:A提高硬度

B降低硬度便于切削或其它切削加工

C消除因在各種加工中所引起的內(nèi)應力。

D改善金屬的內(nèi)部組織和性質，使其滿足不同的要求。

E提高表面耐磨耐腐性。

熱加工的對象是半成品，出現(xiàn)錯誤時會產(chǎn)生廢品，損失大。

3.哈量廠的熱處理

哈量生產(chǎn)的產(chǎn)品一一通用量具，標準刃具、精密量儀、數(shù)控刀具、數(shù)控機床。

97%的零部件都需要經(jīng)過熱處理。熱處理分廠有160人，除了一些輔助工段

有3個主要工段。

合金鋼工段一一主要處理量具，儀器配件、數(shù)控機床配件。

所用鋼種:T10A——優(yōu)質碳素工具鋼（游標卡尺）

GCrl5一一軸承鋼（換塞規(guī)，塊規(guī)）

9SiCr——合金工具鋼（板牙、自用工具）

40Ci一一合金結構鋼（機床配件）

45#——碳素結構鋼（板牙）

20CrMnTi——合金結構鋼（滲碳件、數(shù)控刀柄）

1）高速鋼工段:W6Mo5Cr4V2.W9Mo5Cr4V、W18Cr4V——產(chǎn)品：鉆頭、絲

錐、銃刀。

綜合處理工段：滲碳、真空淬火、多用爐淬火。

第二節(jié)：鋼的分類

鋼是由Fe+C的合金元素組成

鐵碳合金按其含碳量的質量分數(shù)表示：

鋼——Wc=().0218%~2.11%

工業(yè)純鐵——Wc<0.0218%

鑄鐵——Wc>2.11%

按化學成分分類

碳素鋼：碳的質量分數(shù)小于2.11%而不含有特意加入的合金元素的鋼稱

為碳素鋼，簡稱碳鋼

按鋼的含碳量分1)低碳鋼WcW0.25%例如；20Crffl,0.17-0.24

2)中碳鋼().25%<WcW0.()6例如:45#,().42~().49

3)高碳鋼Wc>0.06例如：T10A,0.95-1.04

2.合金鋼：

低合金鋼：按合金元素的總質量分數(shù)小于等于5%如40Cr、20Cro

中合金鋼：按合金元素的總質量分數(shù)大于等于5%小于10%例如:38CrMoAl

1.高合金鋼：按合金元素的總質量分數(shù)大于等于10%例W6Mo5Cr4V2。

2.二按用途分類：

1)結構鋼：用作機器零件和工程結構鋼。例做橋梁、船舶、齒輪軸。

3.碳素機構鋼：45#、65#、65Mn0

1)合金結構鋼:20CrMnTi、4()Cr、42CrMno

2)工具鋼(30.7%):

碳素工具鋼:T10A.T12A

合金工具鋼:W6Mo5Cr4V2.Wl8Cr4V

3.特殊鋼：具有特殊的物理.、化學、機械性能的鋼。例如：不銹鋼、耐磨鋼

和磁鋼。

第二節(jié)熱處理工藝制定原則及典型熱處理工藝

一.熱處理工藝規(guī)程的編制是零件工藝中最主要、最基本的工作內(nèi)容。也是

充分發(fā)揮材料的力學性能和零件的服役能力的基本保證。因此確切的說,

工藝規(guī)程的編制工作屬于工程設計的范疇。是工程工作中重要的一個環(huán)

節(jié)。

二.工藝編制要遵守以下原則

1.工藝的先進性

采用新工藝、新技術。熱處理設備的更新與改造。例(晶體管主頻，無觸點、

數(shù)字控溫、變頻變壓器。)采用新型工藝材料。

2.目的：提高產(chǎn)品熱處理質量、提高生產(chǎn)能力、降低成本、提高熱處理后

工件的表面質量，安全、環(huán)保。

3.工藝的合理性。

A工藝安排的合理性：前后序安排要合理，減少后序加工的難度，與機械加

工要協(xié)調，降低生產(chǎn)成本。

B零件熱處理要求合理性

熱處理工藝應與材料的特征相適應，零件的幾何尺寸和形狀應與熱處理的

工藝相適應

C工藝方法及工藝參數(shù)的合理性

選擇合適的工藝參數(shù)，工藝方法應簡單適用，減少生產(chǎn)成本，便于操作，選

擇工藝參數(shù)應根據(jù)相關標準，與標準不同的工藝參數(shù)應有試驗根據(jù)。

D熱處理前零件的尺寸形狀的合理性，防止變形、開裂等缺陷

E熱處理前工作狀態(tài)的合理性

鑄、鍛件應退火，機械加工應去除應力。

3.工藝的可行性

A企業(yè)的熱處理條件、人員結構及素質、熱處理設備配備程度、設備的精度。

B操作人員的專業(yè)技術水平，人員的文化程度、專業(yè)技術水平及對工藝操作

的熟練程度。

C工藝技術的合理性：保證工藝的制定有法可依。

4.工藝的經(jīng)濟性

A能源利用：減少能源消耗，選用節(jié)能設備。

B設備工裝的使用：合理利用空間，采用機械化，自動化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效

率。

C工藝方法應簡便，減少不必要的程序，縮短生產(chǎn)周期。

D利用現(xiàn)有設備設計輔助工裝及輔助工序。

化學熱處理一一滲碳，真空熱處理

5.工藝可檢查性

A工藝參數(shù)的追溯，溫度時間的記錄，產(chǎn)品數(shù)量規(guī)格的記錄，操作者的記錄。

B檢查結論的追溯，含金相，硬度，終檢記錄。

6.工藝的安全性

A工藝本身的安全性：1）爆干后預熱2）加熱包鹽3）各種壓力容器的安

全措施

B控制有害作業(yè)，不采用有害工藝，如氨化物的使用等。

C環(huán)保：生產(chǎn)場所避免有害氣體排放，防止廢棄物污染對排放物進行處理。

二.典型熱處理工藝

（一）610直柄麻花鉆，材料W6Mo5Cr4V2.

技術要求：刃溝長L4/5,硬度263HRC,徑向跳動WO.22mm。

淬火：裝量88件卡具

a烘干200~300℃,

b一次預熱800?830℃,2分10秒，

c二次預熱800?830℃,2分10秒。

d加熱1235~1240℃,2分10秒

e分級冷卻580?630℃,2分10秒

f空冷到室溫

1.清洗

2.回火，三次550~560℃,三次每次1小時，每次空冷到室溫再回火。

3.清洗

4.噴砂

5.防銹

6.調直

7.檢查

（-）150卡尺測尺熱處理

材料T10A,技術要求：兩面58?63HRC,其余40~48HRC,平面度大小

面0.12mm。

1.淬火裝卡具（20件）裝量60件

a烘干200~300℃,6分

b預熱650~700℃,6分

c加熱780~790℃,6分

2.d冷卻(硝鹽,NaN02)150~180℃,6分

3.清洗

4,尺爪退火

5.回火420~450℃,2小時

6.檢查

7.量面淬火(高頻)過飽和NaNCh水溶液。

8.回火2()0~210c2h

9.檢查

1().調直

11.檢查

(三)125mm量塊熱處理工藝

1.材料:GCM5硬度264HRC,磁性295%

淬火：綁串，數(shù)量72件

a烘干2()()~300℃,15秒

b預熱650?700℃,15秒

c力口熱86()?865℃,15秒

2.(17令去|」：油

3.冷處理：-8O℃,3h

4.清洗

5.回火

6.清洗

7.檢查

8.噴砂

9.檢查:0級±0.3u

1級±0.6u

第三節(jié)：熱處理爐的分類

一.按熱源分：電阻爐、煤氣爐、油爐、煤爐

二.按工作溫度分：高溫爐(>1000℃)；中溫爐(650?1000C)；低溫爐

(<650℃)

三.按工藝用途分：退火爐、淬火爐、回火爐、滲碳、氮化爐、實驗爐

四.按加熱介質分：自然氣氛爐、浴爐、可換氣氛爐、真空爐、流動粒子爐。

五.按爐型結構分：廂式爐、井式爐、臺車式爐、罩式爐、傳送帶式爐等

真空爐：隨著我國科研生產(chǎn)技術快速發(fā)展，真空熱處理技術的應用近些年來明顯

增加。

特點：工件尢氧化，尢脫碳，表囿質量好，畸變小，熱處理零件綜合性

能好，以及無污染，無公害，自動化程度高等一系列優(yōu)點。投入大，生產(chǎn)周期

長，批量大是其缺點。

抽真空度：機械泵6.6xlO-2Pa

羅茨泵1.33xl(r2Pa

加熱條件1.3xlO-2Pa-6.6xlO-2Pa

淬火介質

1.空氣：高速鋼

2.油:32#變壓器油

3.水：10~15%NaNo3水溶液

4.堿或鹽浴：150?180℃NaNo2

5.新型的有機聚合物淬火介質：聚乙烯醇（PVA）、聚二醇（PAG）等。

工件冷卻均勻，避免軟點，減少變形與開裂。無毒無煙，無腐蝕，冷卻速度范

圍寬等優(yōu)點。

熱處理過程的定義

1.退火：將組織偏離平衡狀態(tài)的金屬或合金加熱到適當?shù)臏囟缺３忠欢〞r間,

然后緩慢冷卻以獲得接近平衡狀態(tài)組織結構的熱處理工藝稱為退火。

目的：a消除偏析，均勻化學成分

b降低硬度，便于切削加工

c消除或減少內(nèi)應力，消除加工硬化，以便進一步冷變形加工

d細化晶粒，改善組織或消除組織缺陷

e改善高碳鋼中碳化物形態(tài)和分布，為零件最終熱處理做好組織準

備。

2.正火：將鋼材或鋼件加熱到AC3（ACm）以上適當溫度后，空中冷卻，得

到珠光體類型組織的熱處理工藝稱為正火。正火是退火的一個特例，其目的基本

相同。

3.淬火：將鋼加熱到臨界點AC1或AC3以上一定溫度保溫一定時間，然后

以大于臨界淬火速度的速度冷卻使過冷奧氏體轉變?yōu)轳R氏體或下貝體組織的熱

處理工藝稱為淬火。淬火后的零件必須回火。

目的：（淬火+回火）

a提高鋼的硬度和耐磨性，延長使用壽命。

b提高鋼的彈性極限。

C提高鋼的綜合力學性能。

d改善鋼的特殊性能永久磁鐵。

淬火：整體、局部、表面淬火。

冷卻方式：單液淬火、雙液淬火、分級、等溫淬火。

介質不同：鹽浴淬火、高頻淬火、火焰淬火。

淬硬性：鋼在理想條件下進行淬火硬化所能達到的最高硬度能力。

45#——水,50HRC。

淬透性：指在規(guī)定條件下，決定鋼材淬硬深度和硬度分布的特性。

水冷油冷

45#13~16.5mm6~9.5mm

TI0A10?15mm<8mm

40Cr30~38mm19~28mm

鹽浴加熱爐成分：高溫爐100%BaC12

合金鋼淬火：66%BaC12+34%KCl

合金元素在鋼中