热处理生产技术课内实训项目任务书--解传娣.doc

冶金与建筑工程系 材料工程技术专业 热处理生产技术课内实训任务书适用专业： 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 时 间： 莱芜职业技术学院课内实训任务单一览表序号课程项目任务单名称学时备注1钢的退火工艺实训62钢的正火工艺实训63钢的淬火与回火工艺实训84钢的火焰加热表面淬火实训45热处理工艺卡制作实训42实训项目一：钢的退火工艺实训 一、实训目标1、全面熟悉钢的热处理综合实验过程；2、掌握常用材料热处理工艺规范的制定；3、了解热处理的操作方法；4、研究热处理对钢的性能的影响；5、认识碳钢经各种热处理后的显微组织，进一步了解碳钢经热处理后，在组织和性能上有什么改变；6、了解T8钢的基本退火热处理工艺方法；7、分析退火对T8钢性能（主要是硬度和组织）的影响。 二、实训任务某公司用T8钢制造形状简单的车刀，工艺路线为：下料锻造热处理I 机加工热处理II 精加工。本次实训要完成的是热处理I。即对T8钢进行球化退火操作。三、实训要求（一）技术要求材料为T8钢，要求进行球化退火，退火后硬度小于20HRC，退火组织为细小、均匀分布的球化组织。（二）质量要求1、表面质量。目测零件表面有无裂纹、烧伤等缺陷。2、硬度检查。在不同的位置取三件，用砂轮打磨，按金属材料 洛氏硬度试验第1部分：试验方法（GB/T 230.1-2004）检测零件洛氏硬度，符合技术要求为合格。3、金相组织。用金相显微镜检测退火组织是否为细小、均匀分布的球化组织，是否存在缺陷组织。（三）考核标准实训考勤15分 +实训过程（组织、态度、规范性）30分+实训报告40分（报告是否完整、书写是否认真、方案是否正确、成果质量等)+网上作业15分（泛雅网络教学网站） 四、实训报告 （一） 实训方案编制 1、实训设备及材料准备： 2、实训热处理工艺制定（热处理工艺曲线）： 3、实训步骤设计： 退火前： 退火处理： 退火后： 4、实训安全注意事项： （二）实训过程1、实训小组成员及分工2、 实训数据：材料硬度（HRC）退火前退火后T812平均值12平均值 3、退火后金相图片：4、实训感想： 五、实训评价： 考核结果项目标准分考核得分备注实训考勤15实训过程30实训报告40网上作业15综合得分 实训项目二：钢的正火工艺实训 一、实训目标1、全面熟悉钢的热处理综合实验过程；2、掌握常用材料热处理工艺规范的制定；3、熟悉正火热处理的操作规程；4、认识碳钢经各种热处理后的显微组织，进一步了解碳钢经热处理后，在组织和性能上有什么改变；5、了解45钢、T12钢的正火工艺方法；6、分析正火对45钢、T12钢性能的影响。 二、实训任务本次实训的任务是对45钢、T12钢进行正火处理，分析正火对45钢、T12钢的组织影响，具体分为：（一）正火工艺制定1、正火温度的选择对亚共析钢，其加热温度为Ac3+3050；对过共析钢，其加热温度为Accm+3050。正火加热温度在实际生产中常常略高一些，以促使奥氏体均匀化，增大过冷奥氏体的稳定性；尤其对合金钢，钢中合金元素越多，其加热温度就应该选得稍高些。常用结构钢的正火温度见下表。钢号AC3（Accm）/正火温度/35802870-89045780850-86035SiMn830880-90035CrMo800860-88040Cr782850-87040CrMo780850-87020CrMnTi825920-93020CrMnMo830920-93018Cr2 Ni4Mo810900-91020Cr2 Ni4W810900-910Cr15860920-94065Mn765820-84060Si2 Mn810850-860T10A800800-850T12A820850-8702、保温时间的确定除铸件外，保温时间的计算按下列经验公式：t=KD 式中：t-工件的保温时间（min），D-工件的直径或有效厚度（mm），K-加热系数（11.5min/mm）有效厚度愈大，K值取下限，反之取上限。注：（1）经验工式为电阻炉的加热保温时间。（2）用盐熔炉加热保温时间比电阻炉缩短五分之一至三分之一。（二）正火处理操作1、根据材料不同，同学们分组进行；2、将45钢、T12钢试样放入相应的箱式电阻炉。合上炉门，待达到要求炉温后，开始计算保温时间；3、到保温时间后，拉下电闸，打开炉门，迅速而准确地将自己试样分别取出空冷；4、磨掉试样表面的氧化脱碳层，测其洛氏硬度；结果填入表格。5、比较45钢、T12钢热处理前后硬度值的变化。三、实训要求（一）技术要求材料为45钢、T12钢，要求进行正火处理。45钢正火后硬度小于25HRC，正火组织为细小、均匀分布的珠光体组织；T12钢正火后硬度约为2735HRC，正火组织为珠光体组织，无网状渗碳体。（二）质量要求1、表面质量。目测零件表面有无裂纹、烧伤等缺陷。2、硬度检查。在不同的位置取三件，用砂轮打磨，按金属材料 洛氏硬度试验第1部分：试验方法（GB/T 230.1-2004）检测零件洛氏硬度，符合技术要求为合格。3、金相组织。用金相显微镜检测组织是否为细小、均匀分布的珠光体组织，是否存在过热或过烧现象。（三）考核标准 实训考勤15分 +实训过程（组织、态度、规范性）30分+实训报告40分（报告是否完整、书写是否认真、方案是否正确、成果质量等)+网上作业15分。 四、实训报告 （一） 实训方案编制 1、实训设备及材料准备： 2、实训热处理工艺制定（热处理工艺曲线）： 3、实训步骤设计： 正火前： 正火处理： 正火后： 4、实训安全注意事项： （二）实训过程1、实训小组成员及分工 2、 实训数据：材料硬度（HRC）正火前正火后12平均值12平均值45钢T12 3、正火后金相图片：4、实训感想： 五、实训评价： 考核结果项目标准分考核得分备注实训考勤15实训过程30实训报告40网上作业15综合得分 实训项目三：钢的淬火与回火工艺实训 一、实训目标1、全面熟悉钢的淬火与回火综合实验过程；2、掌握常用材料热处理工艺规范的制定；3、熟悉淬火及回火热处理的操作规程；4、认识碳钢经各种热处理后的显微组织，进一步了解碳钢经热处理后，在组织和性能上有什么改变；5、了解45钢的淬火及回火工艺方法；6、分析回火温度对45钢性能的影响。 二、实训任务本次实训的任务是对45钢进行淬火及回火处理，分析淬火及回火对45钢的组织影响，具体分为：（一）淬火工艺制定1、淬火温度的选择 正确选定加热温度是保证淬火质量的重要一环。淬火时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量，可根据Fe-Fe3c相图确定（如图3-1所示）。对45#钢的亚共析钢，其加热温度为Ac3+3050C，此实验采用的加热温度为830。若加热温度不足（低于780C的Ac3温度），则淬火组织中将出现铁素体而造成强度及硬度的降低；但过高的加热温度（如超过Acm）不仅无助于强度、硬度的增加，反而会由于产生过多的残余奥氏体而导致硬度和耐磨性下降。2、保温时间的确定淬火加热时间实际上是将试样加热到淬火温度所需的时间及在淬火温度停留所需时间的总和。加热时间与钢的成分、工件的形状尺寸、所用的加热介质、加热方法等因素有关，一般按经验公式加以估算。（经验公式：加热温度为800C的圆柱形工件，保温时间为1.0分钟/每毫米）。3、冷却速度的影响冷却是淬火的关键工序，它直接影响到钢淬火后的组织和性能。冷却时应使冷却速度大于临界冷却速度，以保证获得马氏体组织；在这个前提下又应尽量缓慢冷却，以减少内应力，防止变形和开裂。为保证淬火效果，应选用适当的冷却介质（如水、油等）。此实验的淬火冷却介质选用水。（2） 回火工艺制定钢经经淬火后得到的马氏体组织质硬而脆,并且工件内部存在很大的内应力,如果直接进行磨削加工往往会出现龟裂；一些精密的零件在使用过程中将会引起尺寸变化而失去精度，甚至开裂。因此淬火钢必须进行回火处理。不同的回火工艺可以使钢获得所需的各种不同的组织和性能。 低温回火：回火温度150250C；回火后的组织为回火马氏体+残余奥氏体+碳化物；性能特点是硬度高，内应力减少。 中温回火：回火温度350500C；回火后的组织为回火屈氏体；性能特点是硬度适中，有高的弹性。 高温回火：回火温度500650C；回火后的组织为回火索氏体；性能特点是具有良好塑性、韧性和一定强度相配合的综合性能。对碳钢来说，回火工艺的选择主要考虑回火温度和保温时间这两个因素。实验所用试样较小，故回火保温时间可为30分钟，回火温度分别选择低温、中温和高温回火温度，分组进行实验。回火冷却方式：碳钢回火时，一般采用在空气中冷却。 （三）淬火处理操作1、将45钢放入相应的箱式电阻炉。合上炉门，待达到要求炉温后，开始计算保温时间；3、到保温时间后，拉下电闸，打开炉门，迅速而准确地将自己试样分别取出放入水中冷却；4、磨掉试样表面的氧化脱碳层，测其洛氏硬度；结果填入表格。5、比较45钢淬火前后硬度值的变化。（四）回火处理操作 1、将回火炉的温度分别设定在200、400、550C。 2、待温度升到200、400、550C时，将试样放入加热炉中，并开始计时。保温30分钟。 3、30分钟后，取出试样放在指定位置进行空冷。 4、待试样完全冷却，用磨砂纸将其表面磨平整光滑，再次测量试样的硬度，并计入表格中。三、实训要求（一）技术要求材料为45钢，要求进行淬火及回火处理。45钢淬火后硬度大于55HRC，淬火组织为细小马氏体组织；200、400、550C回火后的硬度分别约为54HRC、40HRC、30HRC，组织见回火工艺制定。（二）质量要求1、表面质量。目测零件表面有无裂纹、烧伤等缺陷。2、硬度检查。在不同的位置取三件，用砂轮打磨，按金属材料 洛氏硬度试验第1部分：试验方法（GB/T 230.1-2004）检测零件洛氏硬度，符合技术要求为合格。3、金相组织。用金相显微镜检测回火后组织是否与预计组织相符，是否存在过热或过烧现象。（三）考核标准 实训考勤15分 +实训过程（组织、态度、规范性）30分+实训报告40分（报告是否完整、书写是否认真、方案是否正确、成果质量等)+网上作业15分。 四、实训报告 （一） 实训方案编制 1、实训设备及材料准备： 2、实训热处理工艺制定（淬火、回火）： 3、实训步骤设计： 淬火： 回火： 4、实训安全注意事项： （二）实训过程1、实训小组成员及分工组别组长成员实训内容1张宏尚念庆、李邵帅、亓云辉淬火+高温回火2崔国昌王财庆、张宇、任志杰淬火+中温回火3杜者鹏朱一帅、王兆博、胡晓龙淬火+低温回火2、实训数据：材料硬度（HRC）淬火前淬火后回火后12平均值12平均值12平均值45钢 3、回火后金相图片及分析： 4、实训感想： 五、实训评价： 考核结果项目标准分考核得分备注实训考勤15实训过程30实训报告40网上作业15综合得分 实训项目四：钢的火焰加热表面淬火工艺实训 一、实训目标1、了解火焰加热表面淬火工艺、操作方法。2、认识45钢经火焰加热淬火后的显微组织特征。3、观察45钢经火焰加热淬火后的显微组织。4、测试45钢经火焰加热淬火后表面与心部的硬度。 二、实训任务用45钢制造齿轮的工艺路线 本次实训的任务是对45钢进行火焰加热表面淬火处理，分析45钢经火焰加热淬火后的显微组织及45钢经火焰淬火后表面硬度的变化，具体分为：（一）火焰表面淬火工艺的制定1、淬火温度的选择 正确选定加热温度是保证淬火质量的重要一环。淬火时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量，可根据Fe-Fe3c相图确定（如图所示）。对45#钢的亚共析钢，其加热温度为Ac3+3050。若加热温度不足（低于780的Ac3温度），则淬火组织中将出现铁素体而造成强度及硬度的降低；但过高的加热温度（如超过Acm）不仅无助于强度、硬度的增加，反而会由于产生过多的残余奥氏体而导致硬度和耐磨性下降。 由于火焰加热速度很快，奥氏体不易长大，因此火焰加热温度比普通淬火加热温度高2030。因此，火焰加热淬火温度选择850。2、淬火介质的确定火焰加热表面淬火中，一次性加热浸液冷却时，一般碳钢采用水冷，合金钢采用油冷。3、气体压力及流速确定气体压力过低会造成淬火表面硬度低，压力过大会引起火焰跳动。在一般情况下 氧气的压力为1.24.0Mpa；乙炔压力为0.31.2Mpa；氧、乙炔气流量为2.78.5m3/h。混合气的比例通常为氧：乙炔=（1.1：1）（1.57：1），取中性火焰。如氧气过多，会引起表面氧化，火焰温度过高，零件易产生过热和淬裂。如乙炔量过剩，超过10%时，会降低火焰温度和引起表面渗碳。（二）火焰加热表面淬火操作 图 火焰淬火示意图1-喷水管；2-淬硬层；3-工件；4-烧嘴1、将45钢（圆柱形试样）立着固定好，以备加热处理。2、先通氧气排除管路中的空气后再开乙炔，先以小流量缓慢通入乙炔，再逐渐增大乙炔流量，直至火焰呈紫色（中性火焰）。3、缓慢均匀移动火焰喷嘴进行操作，保持与试样距离为815mm。4、使用自来水作为淬火介质，水压200300Kpa。（三）表面淬火层的组织和性能 用磨砂纸将其45钢试样上下表面（作为对比）磨平整光滑，再次测量试样的硬度，并计入表格中。三、实训要求（一）技术要求材料为45钢，要求进行火焰加热表面淬火处理。45钢淬火后硬度大于55HRC，淬火组织应为细小马氏体组织。（二）质量要求1、表面质量。目测零件表面有无裂纹、烧伤等缺陷。2、硬度检查。在不同的位置取三件，用砂轮打磨，按金属材料 洛氏硬度试验第1部分：试验方法（GB/T 230.1-2004）检测零件洛氏硬度，符合技术要求为合格。（三）考核标准 实训考勤15分 +实训过程（组织、态度、规范性）40分+实训报告45分（报告是否完整、书写是否认真、方案是否正确、成果质量等)。 四、实训报告 （一） 实训方案编制 1、实训设备及材料准备： 2、实训热处理工艺制定： 3、实训步骤设计： 火焰加热表面淬火： 硬度检测： 4、实训安全注意事项： （二）实训过程1、实训小组成员及分工2、实训数据：材料硬度（HRC）火焰淬火前火焰淬火后12平均值12平均值45钢 3、结果分析：4、实训感想： 五、实训评价： 考核结果项目标准分考核得分备注实训考勤15实训过程40实训报告45综合得分实训项目五：热处理工艺卡片制作实训 一、实训目标 1、熟悉热处理工艺卡的基本内容；2、了解常用材料热处理工艺规范；3、能够依据热处理工艺规程制定热处理工艺卡片。 二、实训任务本次实训的任务是根据提供的热处理工艺信息制作热处理工艺卡片。（1） CA6140车床主轴1、CA6140车床主轴零件图见图5-1。图5-1 CA6140车床主轴简图2、技术要求。主轴是机床的重要零件之一。CA6140型车床主轴采用45钢制造，要求硬度4550HRC。机床主轴热处理工艺路线：粗加工-正火-机加工-高频淬火-回火-磨加工。3、热处理工艺： （1）正火 840860/11.5h后空冷。工艺曲线如图5-2。图5-2 机床主轴正火工艺曲线 （2）高频感应淬火 860880水冷，220250/1.5h回火，硬度为HRC4550。工艺如图5-3。图5-3 机床主轴高频感应淬火回火工艺曲线 （二） S7332螺纹磨床丝杠 1、S7332螺纹磨床丝杠零件图见图5-4。图5-4 S7332螺纹磨床丝杠 2、技术要求：材料选用9Mn2V模具钢。要求硬度HRC5458，心部调质硬度210250HBS。热处理工艺路线：下料-球化退火-调制处理-机加工-中频感应淬火-精加工。 3、中频感应加热淬硬工艺：（1）T60外圆淬硬：850中频淬硬后自来水冷却；（2）74.512mm淬硬：采用定时加热，传导升温880后压缩空气冷却；（3）中心孔淬硬：氧乙炔火焰加热至830淬入油中冷却。 4、加工要求：（1）螺纹精度5级，一个螺距允差为0.002mm；（2）螺距的累积误差：在任何25mm内允差为0.002mm，在任何100mm内允差为0.003mm，在任何300mm内允差为0.005mm，全长允差为0.01 mm。 （三）汽车变速箱齿轮的热处理 1、工作条件及技术要求 汽车变速箱齿轮如图5-5所示，它安装在汽车变速箱中，把发动机的功率传递到后桥齿轮和半轴上，驱动汽车转动。此外，它还担负改变汽车运动方向的倒档作用。除了一般渗碳齿轮的工作条件外，特别是在汽车起动、上坡、加速行驶时，还受到变动的、过载的扭矩和冲击作用。汽车变速箱齿轮的热处理技术要求如下： 材料选用20CrMnTi合金渗碳钢，渗碳层表面含碳量为0.801.05%； 渗碳层深度为0.801.3mm； 淬火回火后齿面硬度为HRC5862，心部硬度为HRC3348； 变形要小，度量中心距一周跳动0.12mm，度量中心距单齿跳动量0.14mm； 热处理后的金相组织按标准规定的要求。图5-5 汽车变速箱齿轮简图2、汽车变速箱齿轮的加工工艺路线：锻造-预备热处理-切削加工-渗碳、淬火+回火-喷丸-精加工。3、热处理工艺： （1）齿坯预备热处理 预备热处理目的是获得良好的切削加工性能、去除锻造应力、使以后热处理变形减小、细化晶粒、改善组织。常用的方法是950970正火。正火后硬度应达到156207HBS。为了进一步获得好的表面粗糙度，可以适当提高正火温度及增加冷却速度。（2）渗碳 汽车变速箱齿轮采用气体渗碳工艺。其渗碳、淬火及回火的工艺流程：清理表面-装夹具-渗碳、淬火-中间检验-清洗-回火-校花键槽。 具体气体渗碳工艺：以75kw气体渗碳炉为例说明渗碳过程（见图5-6），具体有以下几个过程：图5-6 20CrMnTi汽车变速