中北大学课程设计

1、1 前言 本次课程设计主要是制定典型零件的生产工艺，是以固态相变原理、金属热处理工艺学和金属材料学为基础的一门综合课程设计。从本次课程设计中，我们可以获得综合运用所学的基本理论、基本知识、基本技能，独立分析和解决实际问题的能力；培养严肃、认真、科学的工作作风和勇于进取开拓的创新精神。通过本次课程设计，可以使我们初步掌握典型零部件生产工艺过程；掌握典型零件的选材、热处理原则和工艺制定原理；理论联系实际，综合运用基础课及专业课程多方面的知识去认识和分析零部件热处理生产过程的实际问题，培养解决问题的能力。1.1 热处理的作用1.2 冷挤压的作用 冷挤压是精密塑性体积成形技术中的一个重要组成部分。冷挤

2、压是指在冷态下将金属毛坯放入模具模腔内，在强大的压力和一定的速度作用下，迫使金属从模腔中挤出，从而获得所需形状、尺寸以及具有一定力学性能的挤压件。显然，冷挤压加工是靠模具来控制金属流动，靠金属体积的大量转移来成形零件的。 冷挤压技术是一种高精、高效、优质低耗的先进生产工艺技术，较多应用于中小型锻件规模化生产中。与其他加工工艺相比冷挤压有如下优点：1）节约原材料。 2）提高劳动生产率。3）制件可以获得理想的表面粗糙度和尺寸精度。 4）提高零件的力学性能。5）可加工形状复杂的，难以切削加工的零件。6）降低零件成本。2 零件图分析2.1 零件图图1 零件图尺寸要求：L=170mm 厚度为50mm技术

3、要求：硬度为6163HRC2.2 零件服役条件及失效形式冷挤压模具工作时，通常是将大截面的坯料变形为小截面的工件(或反之)，坯料受到强烈的三向压应力作用，发生剧烈的塑性变形。由于被挤压材料的变形抗力较高，如钢的冷挤压，其变形抗力高达1900 MPa以上，使模具承受强大的挤压反作用力和摩擦力；同时，摩擦功和变形功转化成热能，使模具表面温升达300400左右，而且，每一次挤压过程都是在很短的时间内完成的，从而使模具在工作时温度升高，不工作时温度又下降，即模具承受着冷热交变温度和多次冲击负载的作用1。在挤压过程中，凹模起着容纳变形金属坯料和控制金属流动的双重作用。凹模内腔壁承受着强大的压力，很容易产

4、生开裂2。所以凹模的失效形式主要表现为：凹模内腔因磨损而使得工件的尺寸超出设计的要求及凹模内腔疲劳裂纹的出现3。3 材料的选择冷挤压模具在工作中受到拉伸、压缩、冲击、疲劳、摩擦等机械力的作用，变形抗力很大，同时毛坯在模具中强烈的塑性变形会产生热效应，因此，冷挤压模具钢应具有：良好的耐磨性；足够的强度和韧性；良好的红硬性；抗咬合粘结能力等的性能4。同时零件还要求硬度值达到6163HRC。3.1 材料种类的选择3.2 确定材料及其性能分析3.2.1 化学成分 相变点 各合金元素的作用4 确定加工路线加工工艺主要包括机加工和热处理工艺。机加工是指通过加工机械精确去除材料的加工工艺。它直接改变毛坯的形

5、状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。热处理是将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的金相组织结构,来控制其性能的一种金属热加工工艺。该零件结构简单，可以通过铸造铸出毛坯，通过机加工使其成型；之后进行球化退火，然后经过机加工使其复合尺寸要求，再进行淬火回火，以获得规定的硬度。最后经过研磨，以满足尺寸精度，即可得到所需的零件。凸凹模的整体加工工艺流程：铸出毛坯一次机加工（粗加工）球化退火二次机加工（精加工）淬火回火研磨成品。5 选择热处理方法5.1 预备热处理5.1.1 预备热处理类型5.1.2 选定预备热处理方法 因为制造冷挤压模的凹模需要材

6、料具有高耐磨性，高的强度和韧性，同时还要防止凹模的开裂及其内腔疲劳。而球化退火可以获得满意的机械加工性能，并做好淬火前组织上的准备，球化退火组织对最终获得热处理后的强韧性、畸变、开裂倾向、耐磨性以及断裂韧度有显著的影响。因为零件易有裂纹的出现且要求高的耐磨性及硬度，所以零件的预备热处理方法选为球化退火热处理。同时零件所选材料为合金钢，为了球化均匀且易于控制，所以用等温球化退火。 球化温度应选在Ar1以上2050为宜，要避免在退火过程出现有残存的原片状碳化物或新的片状及棱角状碳化物，应保留许多未溶的细小碳化物颗粒以作为球化的结晶核心，保证能加速球化过程和形成均匀的球化体。球化退火的等温温度和保持

7、时间要选择在不出现片状或片、球状混合组织，并有合适的球化速度范围为宜，保证能加速球化过程和形成均匀的球化体。5.2 最终热处理 最终热处理类型 冷作模具的最终热处理是淬火回火。在冷作模具的热处理工艺过程中最重要的就是淬火和回火的处理，淬火是为了使冷作模具具有高的强度、硬度和耐磨等性能；回火主要是消除工件淬火时所产生的残余内应力，提高材料的塑性和韧性，获得良好的综合力学性能，稳定工件尺寸，使钢的组织在工件使用过程中不再发生变化。 选定最终热处理方法因为淬火与低温回火相结合，可以使模具具有高的强度、耐磨性、足够的强度和韧性以及一定的冲击性的配合，这使得冷作模具应具备高的变形抗力、断裂抗力、耐磨损、

8、抗疲劳和不咬合等能力。而且淬火一般是把钢加热到临界点Ac1或Ac3以上，保温并随之以大于临界冷却速度冷却，以得到介稳状态的马氏体或下贝氏体组织，而低温回火一般是指在低于250的情况下进行回火，同时还要根据钢种注意要避免各种钢的回火的脆性温度区间。低温回火可以使工具、量具获得高硬度、耐磨、足够的强度和韧性。6 制定热处理工艺6.1 预备热处理工艺制度的制订表3 预备热处理工艺加热速度加热温度保温时间等温温度等温时间冷却速度80100/h8408503h7307405h30/h 加热速度加热速度主要与钢的成分、工件的尺寸和形状等因素有关。为防止变形开裂，应该适当控制加热速度。碳钢和低合金钢的中、小

9、件的加热速度一般控制在100200/h；中、高合金钢形状复杂的或截面大的工件一般应进行预热或采用低温入炉进行随炉升温的加热方式，在温度低于600700是的加热速度为3070/h，高于此温度后控制在80100/h。根据本设计中零件尺寸及形状的实际情况，采用低温入炉加热，加热速度为80100/h能够达到目的。 加热温度球化退火主要应用于共析、过共析钢，使钢中的碳化物球化以降低硬度，改善组织，提高淬火钢的性能及减少淬火缺陷等。加热温度对钢中碳化物的球化效果有着很大的影响。球化退火加热温度不宜太高，一般控制在稍高于Ac1，如Ac1+（1020），可获得不均匀奥氏体和大量细小的残留碳化物，作为碳化物球化

10、的非自发核心，以促进球化15。所以根据的Ac1（830）得到球化温度为840850。 加热时间加热时间主要与钢的成分、工件的尺寸与形状、加热温度、加热介质、加热方式、装炉量及热处理目的有关，采用公式t=×K×D（min）来计算，其中t表示加热时间；表示加热速度；D表示工件的有效厚度；K表示工件装炉条件修正系数，通常取1.01.5。但由于的取值相差较大，所以目前有此资料按工件的几何因素为基准计算加热时间，即采用公式（min）。式中K为加热条件有关的综合物理因素；W=V/F（mm)为工件的尺寸和形状有关的几何因素（V为工件的体积；F为工件面积）。因为零件为板状，所以其实用时间计

11、算表为表416。故零件所需加热时间为（0.62）×（50）=（30100）min，选择加热时间为60min。表4 板状零件KW实用时间计算表 炉型系数KWKW盐炉0.7（0.1670.5）B(0.1170.35)B空气炉4（0.1670.5）B（0.62）B注：1.表中B为板厚。 2.尺寸单位均为mm，时间为min。 保温时间工件在炉内要进行一段时间的保温，一方面是为了使工件能够很好地透热，另一方面使工件内部各部分的温度分布均匀一致，组织状态均匀一致。保温时间的确定也与钢的成分、工件的尺寸与形状等有关。由于合金钢中碳化物内存在大量的合金元素，提高了碳化物的稳定性，使得合金碳化物即使在

12、高温下也很难溶解，所以要进行长时间的保温，通过查阅热处理手册相应钢种的等温球化退火规范取保温时间为3h17。 等温温度由热处理手册查得，对于过共析钢和合金工具钢的球化退火温度的确定应该是Ar1-（2030）18，所以根据的Ar1点温度（760）来确定其等温温度为730740。 等温时间等温时间取决于该材料的化学成分及工件截面尺寸，为了使工件能够很好地完成等温转变，使合金碳化物能够很好地转变成球状碳化物，且均匀细小。通过查阅热处理手册相应钢种的等温球化退火规范取保温时间为5h17。 冷却速度冷却速度对钢退火后的组织与性能影响的一般规律是：冷却速度越大，奥氏体分解温度越低，则珠光体转变产物越细，应

13、力越大，硬度越高。所以，为达到预期的处理效果，冷却速度应控制适当。由于要求等温球化退火的冷却速度缓慢，所以根据相关资料取冷速度为小于等于30/h。退火件一般采用随炉冷却至低于550出炉空冷，对于要求内应力较小的工件应炉冷至低于350出炉空冷。表5 各类钢材的退火冷却速度钢材类别碳钢合金钢钢合金钢冷却速度（/h）10015050802070注：球化退火的冷却速度为2060/h。840-850 3h730-740 5hAc1 830Acm 855空冷6.2 最终热处理工艺制度的制订 淬火工艺制度的制订表6 淬火工艺流程加热速度加热温度加热时间保温时间冷却方式80100/h970-10001h120

14、min油冷（1）加热速度加热速度与退火时的加热速度相同，加热速度选择为80100/h。（2）加热温度钢的淬火加热温度与钢的含碳量有关，其中亚共析钢的加热温度为Ac3+（3050），一般在空气炉中的加热比在盐浴炉中加热要高1030，采用油、硝盐淬火介质时，淬火加热温度比用水淬火时要提高20左右。共析钢和过共析钢的淬火加热温度为Ac1+（3050）；一般合金钢淬火加热温度为Ac1或Ac3+3050。而高铬钢应根据合金碳化物溶入奥氏体的程度选定。过热敏感性强及脱碳敏感性强的钢，不宜选取上限温度。19。（3）加热时间与保温时间炉中的工件应在规定的加热温度范围内保持适当的时间，以保证必要的组织转变和扩散

15、。加热时间和保温时间一共由三部分组成：升温时间；透热时间；组织转变时间。其中组织转变在升温的到>Ac1是变发生，因之与透热时间有交叉19。加热时间同退火工艺中的加热时间的确定一致，由于在最终热处理前，工件的尺寸发生了改变，所以其加热时间会有一定的变化，利用退火工艺中所引用的经验公式（min）来计算。根据本设计中零件的尺寸确定加热时间为：（0.62）×（50）（30100）min，还是取1h。又由于手册推荐普通碳钢及低合金钢在透热后保温515min即可满足组织转变要求，合金结构钢则需要1525min。高合金钢为了充分溶解原始组织中的碳化物，应在不使奥氏体晶粒过于粗化的前提下适当提

16、高奥氏体化温度，以缩短保温时间19。本设计中的零件相对比较小，所以透热时间基本上可以忽略。因此本设计中淬火的保温时间确定为120min。（4）淬火冷却属于冷作模具钢，所以采用工模具钢较为常见的淬火冷却方式油冷淬火，以油为冷却介质的淬火冷却，当冷至油温的时候将工件取出空冷。970-1000 2hAcm 855油冷图3 淬火工艺曲线6.2.2 回火工艺制度的制订表7 回火工艺流程加热速度加热温度保温时间冷却速度80100/h2h空冷（1）加热速度加热速度与退火、淬火工艺中的加热速度一致，取80100/h。（2）加热温度对于工具、模具钢的回火要求是能够保持高硬度的条件下，使脆性有所降低，残余内应力有

17、所减小，所以采用低温淬火。而冷作模具淬火后应立即回火，回火温度则是根据钢种和对模具的硬度要求选定。对于本次设计的零件，其实用钢材为（3）保温时间回火时间是从工件入炉后炉温升至回火温度是开始计算，回火时间一般为13h。也可以根据经验公式加以确定。其中Kn为回火时间系数；An为回火时间系数；D为工件的有效厚度。本设计中的零件的有效厚度为50mm，假设选择回火炉为盐浴炉，由表8得Kn为120，An为1，所以计算结果为170min，所以取3h20。表8 Kn及An推荐值回火条件300以下300450450以上箱式电炉盐浴炉箱式电炉盐浴炉箱式电炉盐浴炉Kn/min1201202015103An/(min

18、/mm)10.410.410.4（4）冷却速度工件回火后即可出炉空冷至室温。180-200 3h图4 回火工艺曲线Acm 855Ac1 830840-850 3h730-740 5h970-1000 2h油冷180-200 2h图5 热处理工艺曲线7 热处理设备选择7.1 预备热处理设备的选择(退火设备的选择)在本设计中的零件形状为矩形，形状规则且比较小，其预备热处理的目的为球化退火，使其获得满意的机械加工工艺性能，为最终热处理做好组织上的准备。由于该材料的退火工艺中无需通过气体保护进行加热，所以可以采用空气气氛直接装炉加热；此外，进行预备热处理的工件有足够的加工余量，所以对工件脱碳层的要求相

19、对就要小；并且本设计是针对单件小批量生产设计，所以退火炉选择普通间隙式箱式电阻炉即可满足设计要求。中温箱式电阻炉的技术参数和结构如下图所示。这类炉子由炉体和电气控制柜组成。炉体由炉架和炉壳、炉衬、炉门、电热元件及炉门升降机构等组成。电热元件多分布于两侧墙和炉底。炉内温度均匀度状态主要受电热元件布置，炉门的密封和保温等状态的影响。通常炉膛前端温度较低。工件在高、中温箱式电阻炉中加热主要靠电热元件和炉壁的热辐射。所以根据零件形状、尺寸以及生产批量选择型号为RX3159的中温箱式电阻炉作为该零件的退火热处理设备。 中温箱式电阻炉产品规格及技术参数如表9所示。表9 中温箱式电阻炉产品规格及技术参数型号

20、功率/kW电压/V相数最高工作温度/炉膛尺寸（长×宽×高） /mm×mm×mmRX3159153801950600×300×250RX3309303803950950×450×350RX34594538039501200×600×400RX36096038039501500×750×450RX37597538039501800×900×5007.2 最终热处理设备的选择由热处理手册查得，对于热处理工件性能要求严格的工具钢、模具钢应该选用真空炉、盐浴炉或者流

21、态化炉，这三种炉是对模具和刃具进行热处理的常用的热处理设备。（1）盐浴炉盐浴炉是一种综合换热系数大，加热速度快，加热均匀，变形小，热容量较大，加热温度波动小，容易恒温加热的热处理设备；盐液容易保持中性状态，实现无氧化无脱碳加热，在盐液中加入含碳、含氮等物质，容易实现化学热处理；浴炉容易实现工件局部加热。但是，浴液对环境有不同的污染程度；工件带出的废盐，不但造成浪费，而且对工件有腐蚀，特别是粘在工件缝隙和盲孔中的盐；中、高温浴炉的浴面辐射热损失较严重，不便于机械化和连续化生产。（2）流态化炉流态炉具有快速均匀接触传热传质，能耗低，运行成本低，炉床温度均匀，使用温度范围宽，微（无）氧化脱碳，表面光

22、洁，不需清洗，难以锈蚀（具有防锈性），热处理后零件性能均匀并有很好的重现性；而且可以根据工艺任意设定气氛，炉床内气氛换气净化只需23分钟，对易变形，易开裂及杆（轴）、片和异型疑难零件有着良好的工艺效果；操作灵活简便、维修少且方便，无毒害且安全。流态炉还是柔性生产方式和批量生产作业相结合的经济炉型，是多类型工艺的热处理车间；它减少各类单一功能设备投资，减少能源负荷配置的良好途径，可以随零件种类质量和性能要求，灵活调整组织生产，可改变目前存在装备（炉）单一的现状。(3）真空炉真空炉热处理设备具有高效、优质、低耗和无污染等一系列有点，是近代热处理设备发展的热点。除用于难熔金属和活泼金属的热处理外，逐

23、渐被应用到钢铁材料的淬火、回火、退火、渗碳、渗氮、渗金属等各领域。真空热处理使工件具有不氧化、不脱碳，处理后可保持表面光亮和原有光泽，表面通常可不加工且工件不变形，提高了耐磨性和使用寿命，并对工件有脱脂、脱气作用等优点。真空热处理设备种类较多，通常按用途和特性分类，例如：真空退火炉、真空淬火炉、真空回火炉、低真空炉、高真空炉等等。综合上述三种炉型的特点，再根据本设计中零件尺寸、产品批量规模和对环境保护的要求以及淬火温度为1030。通过以上各热处理设备的比较，选择真空热处理炉比较好。 淬火设备的选择由于该零件是合金模具钢制作的凹模，所以要求其整体具有高达6163HRC的硬度，同时还要求工件淬火后

24、表面的化学成分波动小，没有裂纹产生和很小的畸变度。为了满足上述要求，就需要对工件在淬火加热气氛和淬火冷却时要采取相应的措施，在工件加热时应该通过例如真空的手段防止工件表面化学成分的变化，在淬火时应采用油作为淬火介质来控制工件的冷却速度。所以采用油淬真空炉作为该凹模的淬火热处理设备，由于形状和批量小，所以采用双室油淬真空炉就能达到目的。为了能够防止加热室被污染以及保持较好、较稳定的真空度，选择淬火室与加热室之间有隔热屏的双室油淬真空炉。其中淬火介质按照下表中所列出的相关参数选择合适的淬火介质。根据工件的尺寸、形状及生产批量选择FH·H20型油淬真空炉即可满足要求。所选择炉型的相关参数如

25、表10所示22。表10 FH·H系列真空炉技术参数型号 FH·H203045607590120有效加热区/mm宽2003004006007509001200长300450675900112513501800高150200300400500600800装炉量/kg20501202103505001000最高温度/1350炉温均匀度/±5空炉升温时间（至1150）/min <30 <40工件淬火转移时间/s 12 15气冷时间（从1150150）/min<30抽空时间（至6.7Pa）/min 10 15 回火设备的选择在回火过程中对热处理工件要求基本

26、一致，只是为了使工件达到使用状态下的性能要求，从加热温度对工件化学成分、形状影响的方面和从热处理设备成本方面来考虑，由于加热温度不高，所以对工件的氧化情况就不是很严重，且工件变形也比较均匀，对精加工影响不大，所以还是选用中温箱式电阻炉作为该凹模的回火设备，其结构和技术规格和预备热处理中的一样。8 工装设计8.1 清洗设备为了防止零件出现软点、组织不均匀等影响热处理质量的现象，所以要在零件热处理前经行清除锈斑、油渍、污垢、切削液和研磨剂等，以保证不阻碍加热和冷却，不影响介质和气氛的纯度。另外，在热处理后也常需清洗，以去除零件表面残油、残渣和炭黑等附着物，以保证热处理零件清洁度、防锈和不影响下道工

27、序加工等要求。清洗设备主要有一般清洗机、超声波清洗设备、脱脂炉清洗设备、真空清洗设备。根据各个清洗设备的用途并结合本设计中的零件的具体情况，本设计中的零件为小型的凹模，所以可以选择一般清洗设备中的间歇式清洗设备就能满足要求。为满足清洗效果和保护环境，清洗机应具备水过滤装置、撇油装置和雾气处理装置。此外，金属清洗剂选择合成洗涤剂，其中含有表面活性剂，可渗入零件的油膜内起清洗乳化作用，成本低且效果好。清洗设备如图6所示图6 室式清洗机8.2 清理及强化设备零件经过热处理后，尤其是淬火回火之后，表面有氧化皮和粘着物，需要一定的设备将其清除掉，所以就应该在热处理后通过清理设备将工件表面的氧化皮和粘着物

28、清理掉，防止对工件的性能及质量等造成影响。如果要在清理氧化皮的同时使零件获得良好的表面和提高工件表面的强度，可以利用抛丸机器或喷嘴将钢丸高速射向零件表面，通过钢丸的冲击作用清除零件表面的氧化物和粘着物并同时达到强化作用，提高零件的疲劳寿命。常用的清理设备有机械式抛丸和气力、液力喷丸（砂）。根据本设计中工件的实际情况选择一台机械式抛丸机器就可以同时满足清理工件热处理后工件表面的氧化皮和使工件表面强化，下图是机械式抛丸机的结构示意图7。图7 机械式抛丸机工作原理图8.3 热处理用夹具当工件在热处理炉中进行加热时，为了能够更好地使工件各个部位受热均匀，同时也为了方便热处理工作人员的操作，需要选择合适

29、的辅助工具，如夹具、垫具等。由于本设计中的工件是一个长方体块，尺寸较小；同时为满足淬火过程的顺利进行，选择如下所示的垫具（图8）和夹具（图9）。图8 垫具图9 夹具9 检验设备及方法选择9.1 退火后的检验 外观退火工件表面不能有裂纹及伤痕等缺陷。 硬度退火后若硬度不均（组织不均匀）将影响切削性能和最终热处理质量。表面硬度的误差范围如表11所示23。表11 退火后硬度值误差范围工艺类型硬度误差范围单件同一批件HBSHVHRBHBSHVHRB完全退火35356707012不完全退火35358707012等温退火30305606010球化退火2525450508所以，在本设计中的凹模淬火后的硬度值

30、误差为25HBS。根据手册查得，要求在球化退火后的硬度值为241HBS。选择一台布氏硬度计进行检测即可。 金相检验低合金工具钢球化退火后正常组织为均匀分布的球化体。若组织中有点状和细片状珠光体或分布不均匀的粗大球化体及粗片状珠光体，都是不正常组织。低、中碳钢的球化体根据球化率分为6级，1级球化率为零，6级球化率为100%。对于冷镦、冷挤压及冷弯加工的中碳钢很中碳合金结构钢，变形量80%时46级合格；变形量>80%时56级合格。组织中的球化体使钢材塑性变好，冷镦时不易开裂。相反，用于自动机床的钢材塑性太好，切削时易粘刀，不易断屑，对切削性不利。因此，一切削结构钢组织为14级合格；低、中碳结

31、构钢及低、中碳合金结构钢13级合格。但是对于一条成熟的生产线来说，此项检验室可以省略。在本设计中为可靠做保证，根据相关手册，选择一台低温金相显微镜即可。其中在制作金相试样的过程中，采用简单方便的冷酸浸蚀试验法来显示金相组织，根据冷酸浸蚀溶液成分及使用范围（表12）选择合适的酸浸蚀剂。表12 冷酸浸蚀溶液成分及使用范围编号成分适用范围123盐酸500mL、硫酸35、硫酸铜150氯化高铁200、硝酸300、水100盐酸300、氯化高铁500、加水至1000钢与合金45610%20%过硫酸铵水溶液10%40%（容积比）硝酸水溶液氯化高铁饱和水溶液加少量硝酸（每500溶液加10硝酸）碳素结构钢合金钢7

32、8硝酸1份、盐酸3份硫酸铜100、盐酸和水个500合金钢9盐酸60、盐酸200、氯化高铁、过硫酸铵30、水50精密合金高温合金10100350工业氯化铜氨，水1000碳素结构钢合金钢9.2 淬火回火后的检验 外观工件表面不允许有裂纹和有害的伤痕（必要时可用磁粉探伤或其他无损检测方法检测）。锻造余热淬火工件，表面不能有折叠等缺陷。 硬度硬度必须满足技术要求6163HRC，表面硬度的误差范围，根据不同类型的工件，不能超过表13所示24。表13 淬回火件的表面硬度误差范围淬回火硬度范围要求表面硬度误差范围（HRC）单件同一批件<353550>50<353550>50特殊重要件

33、333555重要件444766一般件655977通过表中可以查得，本设计中对零件表面硬度误差范围的允许值为4HRC。选用洛氏硬度计进行硬度的检验。根据热处理手册相关资料，洛氏硬度计的压头为金刚石圆锥，预载荷为100N，总载荷为1500N。 畸变淬火回火的畸变允许值不得超过表14数据所示25，本设计中的零件在淬火后的最大弯曲允许值为0.5mm。表14 淬、回火件允许弯曲的最大值类型每米允许弯曲的最大值/mm备注1类0.5以成品为主2类5以毛坯为主3类不要求成品或毛坯注：1.1类为成品原样使用，或者只进行研磨或进行部分磨削；2类为毛坯进行切削加工或部分切削加工；3类为除1类和2类以外额工件。2.表

34、中允许弯曲的最大值是指淬回火件经矫正后的值10 热处理缺陷分析10.1 退火缺陷分析 硬度过高由于常在碳质量分数大于4.5%的中、高碳钢中出现硬度过高的现象，产生的原因主要有：（1）冷却速度快或等温温度低，组织中珠光体片间距变细，碳化物弥散度增大或球化不完全。（2）某些高合金钢等温退火时，等温时间不足，随后冷至室温的速度又快，产生部分贝氏体活马氏体转变，是硬度升高。（3）装炉量过大，炉温不均匀。 球化不完全对于共析钢、过共析钢球化退火组织中有片状珠光体，即球化不完全。（1）细片状珠光体+点状珠光体，产生原因是退火温度偏低或保温时间不足，原始组织中细片状珠光溶解不完全，或等温温度低、冷却速度快，

35、碳化物弥散度大。（2）粗片状珠光体+球状珠光体，由于退火温度高火保温时间过长，未溶碳化物少，冷却速度又缓慢或等温温度偏高引起的。 球化不均匀过共析钢球化退火后有时存在粗大的碳化物，出现碳化物不均匀现象。其原因是球化退火前未消除网状的碳化物在球化退火时发生熔断、聚集形成的。球化退火前通过正火消除网状碳化物可使缺陷消除。 粗大魏氏组织加热温度过高，奥氏体晶粒粗大，冷速又较快的中碳钢中常出现粗大魏氏组织，其铁素体呈片状按羽毛或三角形分布在原奥氏体晶粒内。可通过完全退火或重新正火是晶粒细化加以消除。 退火石墨碳素工具钢和低合金工具钢，退火加热温度过高或温度时间过长，或者多次返修退火，组织中出现石墨碳，

36、并在其周围形成铁素体。具有石墨碳的退火工件，韧性低，断口呈灰黑色，又称黑脆。工件淬火时易形成软点，造成工模具崩刃或早期磨损。这种缺陷一般可作报废处理，也可通过扩散退火+重新正常退火挽救。10.2 淬火缺陷分析 淬火畸变淬火畸变形成的原因主要有以下几点：（1）体积变化，热处理前后各种组织比体积不同时引起体积变化的组要原因，其中马氏体贝氏体珠光体奥氏体的比体积依次减小。（2）形状畸变，工件各部位相对位置或尺寸发生改变，主要是由于加热温度不均，形成的加热应力引起畸变或工件在炉中放置不合理，在高温下常因自重产生蠕变畸变。另外就是加热时，随加热温度升高，钢的屈服强度降低，已存在于工件内部才残余应力达到高

37、温下的屈服强度时，就会引起工件不均匀塑性变形而造成形状畸变和残余应力松弛，淬火冷却时的不同时性形成的热应力和组织应力使工件局部塑性变形。可以通过采用合理的热处理工艺，对于复杂或者合金含量高的工件要进行预热等；合理设计零件，防止出现直棱直角和截面突变等不合理的情况；合理的锻造和预先热处理改善原始组织，消除残余应力，从而减小淬火畸变。 淬火开裂淬火开裂的原因有很多，比如说和热处理工件的形状，材质，热处理工艺，原始组织，材料本身，加热冷却速度的控制等等。可以通过改进工件结构，截面力求均匀，不同截面处应有圆角过渡，尽量减少不通孔、尖角，避免应力集中引起的开裂；合理选择钢材；避免有显微裂纹及严重非金属夹杂物和碳化物偏析的原材料；争取进行预先热处理，避免正火、退火组织缺陷；正确选择热处理工艺参数；合理选用