毕业设计（论文）-65mn犁铧热处理工艺设计

攀枝花学院学生课程设计（论文）题目65MN犁铧热处理工艺设计学生姓名学号所在院系材料工程学院专业20XX级材料成型及控制工程班级材料成型及控制工程1班指导教师XXX职称讲师2013年12月19日攀枝花学院教务处制攀枝花学院本科学生课程设计任务书题目65MN犁铧的热处理工艺设计1、课程设计的目的使学生了解、设计65MN犁铧的热处理工艺，融会贯通相关专业课程理论知识，培养学生综合运用所学知识、分析问题和解决问题的能力。2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）内容明确设计任务（包括用途、服役条件及性能要求）绘出热处理件零件图给出设计方案写出设计说明设计质量检验项目设计热处理工艺卡片65MN犁铧的热处理缺陷及预防或补救措施要求通过查找资料充实、完善各项给定的设计内容。分析热处理过程中可能出现的缺陷，针对这些缺陷提出预防措施或补救措施。提交设计说明书（报告），2千字以上。报告格式请参照“毕业论文（设计）”格式。3、主要参考文献夏立芳主编金属热处理工艺学哈尔滨哈尔滨工业大学出版社,2005中国机械工程学会热处理分会热处理工程师手册机械工业出版社2003第一版张玉庭主编热处理技师手册机械工业出版社2006第一版中国机械工程学会热处理学会热处理手册机械工业出版社2003第三版4、课程设计工作进度计划第十四周对给定的题目进行认真分析，查阅相关文献资料，做好原始记录。第十五周撰写课程设计说明书，并进行修改、完善，提交设计说明书。指导教师（签字）日期年月日教研室意见年月日学生（签字）接受任务时间年月日注任务书由指导教师填写。课程设计（论文）指导教师成绩评定表题目名称评分项目分值得分评价内涵01学习态度6遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。02科学实践、调研7通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与课程设计有关的材料。工作表现2003课题工作量7按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。04综合运用知识的能力10能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。05应用文献的能力5能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。06设计（实验）能力，方案的设计能力5能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清晰、完整。07计算及计算机应用能力5具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。能力水平3508对计算或实验结果的分析能力（综合分析能力、技术经济分析能力）10具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。09插图（或图纸）质量、篇幅、设计（论文）规范化程度5符合本专业相关规范或规定要求；规范化符合本文件第五条要求。10设计说明书（论文）质量30综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学。成果质量4511创新10对前人工作有改进或突破，或有独特见解。成绩指导教师评语指导教师签名年月日攀枝花学院本科课程设计（论文）目录1摘要本课设计了65MN犁铧的热处理工艺设计。主要的工艺过程包括预热、加热、冷却、检查硬度和金相组织、低温回火、检查硬度等过程。通过各种不同的工艺过程进行恰当的处理可以获得各种性能良好的材料并且满足各项性能的要求。65MN钢是常用弹簧钢，钢的最终热处理为淬火、回火。该钢强度较高，淬透性较大，脱碳倾向小，但有过热敏感性，易出现淬火裂纹，并有回火脆性。在退火状态下刻加工性尚好，焊接性好，冷变形塑性低，带材可进行一般弯曲成形加工。犁铧片是铧式犁重要的基础部件，农业耕作使用犁铧尖凿破土层，在动力作用下，铧刃耕入土层一定深度，沿沟底和沟壑将土地铲起和切断土中的植物茎、作物的残根，铧尖部是将土左右分开，铧面和铧壁的共同作用把土抬起、挤碎并反转覆盖在地面上，从而达到翻耕土壤的目的。因此要求铧尖锋利、整体具有足够的强度和韧性，而且具有高的硬度和高的耐磨性，保证其有长的使用寿命，使用过程中才能抵抗周期性的冲击和震动、振动。关键词65MN钢，淬火，低温回火攀枝花学院本科课程设计（论文）目录2目录1设计任务311设计任务312设计的技术要求32设计方案521相变点的确定522热处理工艺53热处理工艺卡104设计质量检验项目11565MN犁铧的热处理缺陷及预防或补救措施11结束语12参考文献13攀枝花学院本科课程设计（论文）目录31设计任务11设计任务65MN犁铧的热处理工艺设计12设计的技术要求热处理后的局部工作硬度为5260HRC，其余部分硬度不小于38HRC,显微组织为回火马氏体；工作部分必须有高的耐磨性和一定的韧性抗拉强度，避免在加热时氧化脱碳现象。为了控制犁铧片热处理变形，主要采取以下四个措施1选用弹簧钢65MN2犁铧片在加热和冷却过程中，应当垂直吊挂，彼此有适当的间距，叠压后要用夹具压紧回火，确保变形量符合要求。3采用淬火压床，必要时采用反变形措施。4尽管犁铧片的硬度范围子4860HRC，在同一件产品上的硬度差硬应小于5HRC，否则将造成零件的硬度不均和变形的增大。13化学成分及合金元素的作用165MN钢主要化学成分为攀枝花学院本科课程设计（论文）目录4WC062070,WMN090120,WSI017037,WGR025265MN所含元素的作用碳主要与硅、铬碳化物的形成元素等形成碳化物，以提高硬度、耐磨性及红硬性。硅能增加钢的强度、弹性、耐热、耐酸性及电阻系数等。该钢中的SI不与C结合，它在相变点（AC1）以上则完全溶入奥氏体，提高了过冷奥氏体在贝氏体转变区域的稳定性，同样也能明显提高该钢的淬透性。铬铬的碳化物在淬火加热时几乎全部溶于奥氏体，从而提高过冷奥氏体的稳定性和钢的淬透性，同时还能提高钢的抗氧化脱碳和抗腐蚀能力。锰锰大部分溶于铁素体中，形成置换固溶体，并使铁素体强化，一部分锰也溶于FE3C中，形成合金渗碳体，锰还能增加珠光体相对量，并使它变细，从而提高钢的强度。锰能与S化合成为MNS，以减轻S的有害作用。攀枝花学院本科课程设计（论文）参考文献852设计方案21相变点的确定65MN钢是常见的弹簧钢，是在淬火和回火状态下具有高弹性的钢，其相图较复杂并查找资料，可确定的65MN相变点表1制定的相变点表项目AC1AC3（或ACM）AR1MSAR3温度/72676568927074122热处理工艺1工艺流程用65MN制作犁铧片的工艺流程为毛坯淬火低温回火淬火及回火示意图攀枝花学院本科课程设计（论文）参考文献6图1犁铧片的热处理工艺示意图处理流程预热加热冷却检查硬度和金相组织低温回火检查硬度热处理后犁铧片的技术要求有淬火后得到的显微组织为马氏体；回火后得到的显微组织为回火马氏体；基体平面硬度为5260HRC，检查部位在犁壁处23热处理工艺参数的制定将井式电阻炉开启加热到830，待炉温稳定在830，再将犁铧片按一定工装方式置入炉内，淬火保温时间50MIN,然后后用夹具将犁铧片侵入水中淬火，获得片状马氏体，片状马氏体在空间形态呈双凸透镜，在光学显微镜下则呈针状货竹叶状，马氏体片之间不平行，呈一定角度分布；片状马氏体的亚结构主要是孪晶。淬火的目的是提高零件的硬度、强度和耐磨性。淬火保温时间根据时间计算公式AKD计算。将井式电阻炉开启加热到190，待炉温稳定在190，再将犁铧片按原工装方式置入炉内，保温120150MIN,保温后用夹具将犁铧片拿出并放置在空气中冷却，冷却后获得回火马氏体，回火的目的是减少或消除淬火应力，提高韧性塑形，获得硬度、强度、塑性和韧性的适当配合。（淬火钢回火时硬度总的变化趋势是随着回火温度升高，钢的硬度连续下降。但含碳量大于08的高碳钢在100度左右回火时，硬度反而略有升高，这是由于马氏体中碳原子的偏聚及碳化物析出引起弥散硬化造成的。在200300度回火时，硬度平缓下降。这是由于一方面马氏体分解，使硬度降低，另一方面残余奥氏体转变为下贝氏体或回火马氏体，使硬度升高，两者综合影响的结果。回火温度超过300度以后，由于碳化物转变为渗碳体，共格关系被破坏，以及渗碳体聚集长大，使钢的硬度呈直线下降。）攀枝花学院本科课程设计（论文）参考文献7回火时间根据时间计算公式AKD计算得到。根据时间计算公式AKD【其中K装炉修正系数，D工件有效厚度（MM），A由钢种决定的加热系数（MIN/MM）】，以及经验公式等，查找资料，各工艺参数制表确定如下表2工艺参数表工艺温度加热时间/MIN保温时间/MIN淬火回火830190501201501）装炉修正系数K的确定010203040506070硬度HRC100200300400500600图2碳钢回火温度和硬度的关系攀枝花学院本科课程设计（论文）参考文献8表3工件在炉内不同排布方式的加热时间修正值查资料装炉修正系数K取4。2）由钢种决定的加热系数A（MIN/MM）的确定表4常用钢的加热系数钢材加热系数空气电阻炉加热系数/（MIN/MM）盐浴炉加热系数/（S/MM）碳钢合金钢高速钢09111316253050601520（一次预热）815（二次预热）采用井式电阻炉，炉腔是封闭的，所以加热系数A取09。表5不同形状和尺寸的工件加热计算时的特征尺寸及形状系数工件形状特征尺寸S形状系数K攀枝花学院本科课程设计（论文）参考文献9球立方体圆柱菱形球径边长直径边长07071010环板管材环宽度换厚度厚度壁厚151515开口通管20；长管40；闭口管40工件有效厚度的确定上表为不同形状和尺寸的工件加热计算时的特征尺寸及形状系数表，有此可计算出工件的有效厚度为D厚度形状系数915135MM。攀枝花学院本科课程设计（论文）参考文献103热处理工艺卡热处理工艺卡产品型号DZ型犁铧产品名称犁铧片材料牌号65MN零件重量15KG工艺路线毛坯淬火低温回火技术条件检验方法硬度5260HRC洛氏硬度机金相组织回火马氏体金相显微镜冷却工序号工序名称设备装炉方式及数量装炉温度加热温度加热时间MIN保温时间MIN介质温度时间MIN工时（MIN）1淬火井式电阻炉83083050水室温2低温回火普通型箱式电阻炉190190120空气室温编制人杨建明编制日期2013/01/08审核日期攀枝花学院本科课程设计（论文）参考文献114设计质量检验项目犁铧在加热和冷却过程中，应当垂直吊挂，彼此有适当的间距，叠压后要用夹具压紧回火，确保形变量符合要求；对于弹簧钢而言，为防止回火脆性的发生，在中温回火后应水冷。为了避免或减少犁壁在箱式电炉加热时的氧化脱碳现象，以防淬火软点的出现，应在表面刷上或浸泡涂料。提高犁铧和犁壁耐磨性的途径是提高硬度，但事实上当硬度超过60HRC，犁铧和犁壁的内应力增大，造成微观裂纹，因此抗疲劳断裂的能力降低，势必在犁铧耕地受到冲击时，使犁铧破碎，因此要严格控制回火后的硬度，确保在要求的范围内。尽管犁铧和犁壁的硬度范围在4860HRC,在同一件产品上的硬度差应小于5HRC，否则将造成零件的硬度不均和变形的增大。工件在炉内加热时，应均匀放置，防止单面受热，应放平，避免工件在高温塑形状态因自重而变形。565MN犁铧的热处理缺陷及预防或补救措施由于淬火时犁铧片的淬火温度为830，将犁铧片用夹具置入水中淬火时发生马氏体相变（由奥氏体转变为马氏体）；在马氏体、奥氏体、珠光体三种组织中，以马氏体的比体积最大，奥氏体的比体积最小，并且马氏体的碳含量越高，其比体积越大；因此工件从奥氏体转变为马氏体后体积增大，从而产生内应攀枝花学院本科课程设计（论文）参考文献12力，这种由相变而产生的内应力称为组织应力，马氏体转变由于体积增大，其组织内应力是很大的，这是淬火时产生变形甚至开裂的重要原因。预防措施1尽量做到均匀加热及正确加热工件；2淬火时当犁铧片冷却到4050时将其从水中取出放置在空气中冷却至室温；3进行及时正确的低温回火，以降低淬火后在犁铧片内部存在的应力。生产中常见的回火缺陷有硬度过高或过低，硬度不均匀，以及回火产生变形及脆性等。预防措施A调整回火温度，控制一次装炉量，在炉内设气流循环风扇。B采用多次矫直多次加热，或采用压具回火等措施来避免回火后工件变形。C应正确选择回火温度和冷却方式来防止脆性的出现。结束语这次课程设计我进行了65MN犁铧片的热处理工艺设计，热处理工艺设计主要是进行零件的加工路线有关热处理工序和热处理辅助工序的设计。根据零件的技术要求，选定能实现技术要求的热处理方法，制定工艺参数，画出热处理工艺曲线图，作出热处理工艺卡。本次热处理课程设计是我在大学里第一次亲自动手来设计热处理方案，此次的热处理课程设计不仅是对我这学期学的金属学与热处理的复习和延伸，而且也为我毕业以后走上工作岗位做了实践方面的准备。65MN钢是弹簧钢中的一个牌号，在实际应用中比较广泛，在很多有关热处理的手册上面都有介绍，所以从资料上查找我所需要的数据都比较方便。我在攀枝花学院图书馆借阅了有关热处理的书籍，并赶早的熟悉65MN钢的性能、和相变转变温度，也从网络上和书籍上初步了解犁铧片使用时要满足的性能要求是什么。最终完成了此课程设计