哈工大热处理原理与工艺大作业-千分尺热处理

1、千分尺的热处理千分尺的热处理小组成员：廖兴祺、许红阳、孙思源、邹梦小组成员：廖兴祺、许红阳、孙思源、邹梦楠、崔皎洁楠、崔皎洁课程报告内容课程报告内容一、零件用途与基本分类一、零件用途与基本分类二、服役条件、失效方式和性能要求二、服役条件、失效方式和性能要求三、零件用材料三、零件用材料四、加工工序及热处理工艺四、加工工序及热处理工艺五、质量检查事项和方法五、质量检查事项和方法六、热处理缺陷及解决方法六、热处理缺陷及解决方法一、零件用途与基本分类一、零件用途与基本分类 千分尺又称螺旋测微仪、分厘卡，是一种精千分尺又称螺旋测微仪、分厘卡，是一种精密长度测量工具，最小分度值为：密长度测量工具，最小分度

2、值为：0.01mm。千分尺分为机械式千分尺和电子千分尺两大类。千分尺分为机械式千分尺和电子千分尺两大类。机械式千分尺机械式千分尺电子千分尺电子千分尺一、零件用途与基本分类一、零件用途与基本分类 按用途分类：按用途分类：n游标读数外径千分尺：游标读数外径千分尺： 用于普通的外径测量用于普通的外径测量n小头外径千分尺：小头外径千分尺： 适用于测量钟表精密零件适用于测量钟表精密零件n壁厚千分尺：壁厚千分尺： 适用于测量管材壁厚的外径千分尺适用于测量管材壁厚的外径千分尺n板厚千分尺：板厚千分尺： 适用于测量板材厚度的外径千分尺适用于测量板材厚度的外径千分尺n带测微表头千分尺：带测微表头千分尺： 它主要

3、用于尺寸比较测量，误差较大，慎用它主要用于尺寸比较测量，误差较大，慎用n翻字式读数外径千分尺：翻字式读数外径千分尺： 在微分筒上开有小窗口，显示在微分筒上开有小窗口，显示0.1mm读数读数n薄片式千分尺：薄片式千分尺： 测沟槽直径测量，每次能够减少测沟槽直径测量，每次能够减少5%的测量误差的测量误差n盘式千分尺：盘式千分尺： 测正齿和斜齿齿轮的跨齿长度测正齿和斜齿齿轮的跨齿长度nv毡千分尺：毡千分尺： 奇数丝锥，铰刀外径尺寸测量奇数丝锥，铰刀外径尺寸测量n花键千分尺（花式千分尺）：花键千分尺（花式千分尺）： 齿轮槽径测量齿轮槽径测量n卡尺型内径千分尺：卡尺型内径千分尺： 小直径、窄槽宽度测量小

4、直径、窄槽宽度测量 n 螺纹千分尺：螺纹千分尺： 螺纹有效直径测量螺纹有效直径测量二、二、服役条件、失效方式和性能要服役条件、失效方式和性能要求求服役条件服役条件失效方式失效方式性能要求性能要求1.1.磨损磨损2.2.变形变形3.3.腐蚀腐蚀1.1.磨损失效磨损失效2.2.变形失效变形失效3.3.腐蚀失效腐蚀失效 1. 1.具有较高的硬度、均匀的组具有较高的硬度、均匀的组织、良好的耐磨性能；织、良好的耐磨性能； 2.2.高的接触疲劳性能、良好的高的接触疲劳性能、良好的尺寸稳定性和一定的抗腐蚀性尺寸稳定性和一定的抗腐蚀性能；能； 3.3.具有良好的切削加工性能；具有良好的切削加工性能；三、零件用

5、材料三、零件用材料 针对千分尺最重要部件针对千分尺最重要部件测微螺杆，根据其对材料性能的要测微螺杆，根据其对材料性能的要求，本身大致满足或经过不同热处理方式后能达到测微螺杆对求，本身大致满足或经过不同热处理方式后能达到测微螺杆对性能要求的材料，我们可以选择的有：性能要求的材料，我们可以选择的有： 碳素工具钢碳素工具钢T12 滚动轴承钢滚动轴承钢GCr15 渗碳钢渗碳钢20Cr 不锈钢不锈钢9Cr18三、零件用材料三、零件用材料碳素工具钢碳素工具钢T12 碳素钢是近代工业中使用最早、用量最大的基本材料。碳素工具钢生碳素钢是近代工业中使用最早、用量最大的基本材料。碳素工具钢生产成本较低，原材料来源

6、方便；易于冷、热加工，在热处理后可获得相当高产成本较低，原材料来源方便；易于冷、热加工，在热处理后可获得相当高的硬度；在工作受热不高的情况下，耐磨性也较好，因而得到广泛应用。其的硬度；在工作受热不高的情况下，耐磨性也较好，因而得到广泛应用。其中，高级优质碳素工具钢韧度较高，磨削时可获得较高的光洁度，适宜制造中，高级优质碳素工具钢韧度较高，磨削时可获得较高的光洁度，适宜制造形状复杂、精度较高的工具。这类钢淬透性低，淬火温度范围窄，易过热，形状复杂、精度较高的工具。这类钢淬透性低，淬火温度范围窄，易过热，淬火时畸变、开裂倾向性大，且易产生软点。淬火时畸变、开裂倾向性大，且易产生软点。T12钢硬度高

7、、耐磨性好，但钢硬度高、耐磨性好，但是韧性低，可以用于制作不受冲击的，要求硬度高、耐磨性好的切削工具和是韧性低，可以用于制作不受冲击的，要求硬度高、耐磨性好的切削工具和测量工具，如刮刀、钻头、铰刀、扩孔钻、板牙和千分尺等。测量工具，如刮刀、钻头、铰刀、扩孔钻、板牙和千分尺等。T12含碳量为含碳量为1.15%1.24%。退火后硬度可达。退火后硬度可达207 HB，淬火后硬度可达，淬火后硬度可达62 HRC。三、零件用材料三、零件用材料滚动轴承钢滚动轴承钢GCr15 GCr15钢是一种合金含量较少、具有良好性能、应用最广泛的高碳铬轴钢是一种合金含量较少、具有良好性能、应用最广泛的高碳铬轴承钢。经过

8、淬火加回火后具有较高的硬度、均匀的组织、良好的耐磨性、高承钢。经过淬火加回火后具有较高的硬度、均匀的组织、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能，具有高淬透性，热处理后可获得高而均匀的硬度，有良好的接触疲劳性能，具有高淬透性，热处理后可获得高而均匀的硬度，有良好的尺寸稳定性和抗蚀性，冷变形塑性中等，切削性一般。热处理工艺参数：的尺寸稳定性和抗蚀性，冷变形塑性中等，切削性一般。热处理工艺参数：普通退火：普通退火：790-810加热，炉冷至加热，炉冷至650后空冷后空冷HB170-207；等温等温退火：退火：790-810加热，加热，710-720等温，空冷等温，空冷HB207-229；正火：正火：900

9、-920加热，空冷加热，空冷HB270-390；高温回火高温回火650-700加热，空加热，空冷冷HB229-285；淬火：淬火：860加热，油淬加热，油淬HRC62-66；低温回火：低温回火：150-170回火，空冷回火，空冷HRC61-66；碳氮共渗：碳氮共渗：820-830共渗共渗1.5-3小时，油淬，小时，油淬，-60至至-70深冷处理，深冷处理，150-160回火，空冷回火，空冷HRC67。三、零件用材料三、零件用材料渗碳钢渗碳钢20Cr 与与15Cr钢相比，有较高的强度及淬透性，在油中临界淬透直径达钢相比，有较高的强度及淬透性，在油中临界淬透直径达422mm，在水中临界淬透直径达，

10、在水中临界淬透直径达1140mm，但韧性较差，此钢渗，但韧性较差，此钢渗碳时仍有晶粒长大倾向，降温直接淬火对冲击韧性影响较大，所以渗碳碳时仍有晶粒长大倾向，降温直接淬火对冲击韧性影响较大，所以渗碳后需二次淬火以提高零件心部韧性，无回火脆性；钢的冷应变塑性高，后需二次淬火以提高零件心部韧性，无回火脆性；钢的冷应变塑性高，可在冷状态下拉丝；可切削性在高温正火或调质状态下良好，但退火后可在冷状态下拉丝；可切削性在高温正火或调质状态下良好，但退火后较差。较差。三、零件用材料三、零件用材料不锈钢不锈钢9Cr18 9Cr18不锈钢用作不锈切片机械刃具及剪切刀具、手术刀片、高耐不锈钢用作不锈切片机械刃具及剪

11、切刀具、手术刀片、高耐磨设备零件等。硬度：退火磨设备零件等。硬度：退火：255HB；淬火；淬火、回火回火：55HV。热处理。热处理规范：退火规范：退火800920，缓冷；淬火，缓冷；淬火10001050，油冷；，油冷；回火回火200300，油、空冷。金相组织：组织特征为马氏体型。，油、空冷。金相组织：组织特征为马氏体型。三、零件用材料三、零件用材料选用外径千分尺进行研究，各项参数如下表：选用外径千分尺进行研究，各项参数如下表：零件结构及其选材结果：零件结构及其选材结果：1.测微螺杆：测微螺杆：GCr152.校对量柱：校对量柱：GCr153.U形尺架：形尺架：20CrMnTi4.弹簧：弹簧：1C

12、r18Ni9三、零件用材料三、零件用材料GCr15成分表：成分表：20CrMnTi成分表：成分表：1Cr18Ni9成分表：成分表：四、加工工序及热处理工艺四、加工工序及热处理工艺1.测微螺杆测微螺杆加工工序：加工工序： 下料下料球化退火球化退火机加工机加工淬火淬火回火回火清洗清洗校直校直稳定化稳定化处理处理清洗清洗磨削加工磨削加工端部焊硬质合金喷砂端部焊硬质合金喷砂高频感应加热焊高频感应加热焊硬质合金测头硬质合金测头检验检验技术要求：技术要求： 硬度达到硬度达到5862 HRC；弯曲度：；弯曲度：0.15mm；淬火马氏体；淬火马氏体级别：级别：2级。级。四、加工工序及热处理工艺四、加工工序及热

13、处理工艺热处理工艺：热处理工艺： 机加工前进行一次球化退火，提高坯体加工性能。机加工前进行一次球化退火，提高坯体加工性能。1.测微螺杆测微螺杆四、加工工序及热处理工艺四、加工工序及热处理工艺 热处理工艺（热处理时工件采用吊装或插盆加热）：热处理工艺（热处理时工件采用吊装或插盆加热）： 在盐浴炉中进行，在盐浴炉中进行，650700预热预热7分钟，再加热到分钟，再加热到850860，保温，保温7分钟，淬入分钟，淬入200220硝盐溶液中进行分级淬火硝盐溶液中进行分级淬火1min，再空冷至室温后，在，再空冷至室温后，在190210盐浴中回火盐浴中回火2小时，最后在小时，最后在160180的盐浴中的盐

14、浴中2小时进行稳定化处理。小时进行稳定化处理。1.测微螺杆测微螺杆四、加工工序及热处理工艺四、加工工序及热处理工艺2.校对量柱校对量柱加工工序：加工工序： 下料下料球化退火球化退火机加工机加工淬火淬火清洗清洗深冷处理深冷处理回火回火中中间部分高频感应加热退火间部分高频感应加热退火校直校直稳定化处理稳定化处理清洗清洗检验检验技术要求：技术要求： 硬度要求：硬度要求：6265 HRC；弯曲度：根据不同长度量柱而定；弯曲度：根据不同长度量柱而定；淬火马氏体级别：淬火马氏体级别：2级。级。四、加工工序及热处理工艺四、加工工序及热处理工艺热处理工艺：热处理工艺： 机加工前进行一次球化退火，提高坯体加工性

15、能。机加工前进行一次球化退火，提高坯体加工性能。2.校对量柱校对量柱四、加工工序及热处理工艺四、加工工序及热处理工艺热处理工艺曲线如下：热处理工艺曲线如下：2.校对量柱校对量柱四、加工工序及热处理工艺四、加工工序及热处理工艺 热处理工艺（热处理时工件采用垂直加热）：热处理工艺（热处理时工件采用垂直加热）： 在盐浴炉中进行，在盐浴炉中进行，650750预热预热10min，在加热到，在加热到850860，保温，保温10min油淬，进行热水冲洗，冷水冲洗后立即进行冷油淬，进行热水冲洗，冷水冲洗后立即进行冷处理。深冷处理：处理。深冷处理：-70-80冷透，保持冷透，保持3060min。在在130150

16、盐浴中回火盐浴中回火8小时，最后在小时，最后在160180的盐浴中的盐浴中2小时进行小时进行稳定化处理。若需要校直，则稳定化处理。若需要校直，则中间部分退火（感应加热）：量柱中中间部分退火（感应加热）：量柱中间部分局部加热间部分局部加热700800，空冷。，空冷。2.校对量柱校对量柱注意：注意：1.长度长度75mm的零件在专用夹具上直立加热，相互间有间隙；的零件在专用夹具上直立加热，相互间有间隙；2.长度长度75mm淬火后弯曲超差的中间局部退火以便矫直。淬火后弯曲超差的中间局部退火以便矫直。四、加工工序及热处理工艺四、加工工序及热处理工艺3.U形尺架形尺架加工工序：加工工序： 下料下料锻造锻造

17、正火正火机加工机加工渗碳渗碳淬火淬火回火回火清洗清洗检验检验技术要求：技术要求： 热处理后硬度达到热处理后硬度达到 6265HRC。四、加工工序及热处理工艺四、加工工序及热处理工艺 热处理工艺：热处理工艺： 机加工前进行正火处理，提高加工性能。渗碳按正常渗碳工艺进机加工前进行正火处理，提高加工性能。渗碳按正常渗碳工艺进行，随炉冷至行，随炉冷至840850，保温，保温30min后直接淬入油中冷却，在后直接淬入油中冷却，在180200保温保温2h进行回火处理。进行回火处理。3.U形尺架形尺架4.测力扭转弹簧测力扭转弹簧加工工序加工工序：1050固溶处理固溶处理深度冷拔深度冷拔轧扁轧扁冷绕成形冷绕成

18、形磨端面磨端面去应力退火去应力退火强压定型处理强压定型处理质量检验质量检验技术要求：技术要求： 采用直径采用直径0.8mm特殊冷拉特殊冷拉1Cr18Ni9不锈弹簧钢丝，不锈弹簧钢丝，抗拉强度应达到抗拉强度应达到180-200kg/mm2，经轧扁成，经轧扁成0.9mmx0.6mm的矩形钢丝后，抗拉强度可再提高至的矩形钢丝后，抗拉强度可再提高至200kg/mm2以上。以上。四、加工工序及热处理工艺四、加工工序及热处理工艺4.测力扭转弹簧测力扭转弹簧热处理工艺：热处理工艺：01Cr18Ni9钢丝弹簧的最佳去应力退火工艺为400430、45min。该簧的最佳热强压工艺为200、3h、314N。四、加工

19、工序及热处理工艺四、加工工序及热处理工艺五、质量检查事项和方法五、质量检查事项和方法质量检查事项质量检查事项质量质量检查检查分类分类破坏性检验破坏性检验非破坏性检验非破坏性检验金相检验金相检验化学成分分析化学成分分析力学性能测试力学性能测试致密性试验致密性试验无损探伤无损探伤外观检验外观检验无损探伤：无损探伤：包括超声波检验，射线检验和磁粉检验。硬度检验：硬度检验：硬度达到62-65HRC1.千分尺材料所需的质量检查事项：千分尺材料所需的质量检查事项：金相组织试验：金相组织试验：大部分细小结晶的马氏体+部分隐晶马氏体+大量的二次渗碳体+少量的残余奥氏体。淬火马氏体级别为1-2级。五、质量检查事

20、项和方法五、质量检查事项和方法热处理缺陷热处理缺陷热处理热处理缺陷分缺陷分类类先天性缺陷先天性缺陷（热处理过程中产生或扩展成热处理缺陷）后天性缺陷后天性缺陷原材料本身缺陷原材料本身缺陷零件的结构设计零件的结构设计不合理不合理后续的加工工序不当后续的加工工序不当操作不当操作不当工艺制定不合理工艺制定不合理六、热处理缺陷及解决方法六、热处理缺陷及解决方法产生原因：产生原因：1.热处理工艺不正确热处理工艺不正确1.热处理缺陷热处理缺陷裂纹裂纹改进方法：改进方法：改进热处理制度，适当减慢加热速度，在保证淬透前改进热处理制度，适当减慢加热速度，在保证淬透前提下，适当降低淬火温度或缩短保温时间，选用冷却强

21、提下，适当降低淬火温度或缩短保温时间，选用冷却强度适当的淬火介质以减小淬火应力，淬火后及时回火，度适当的淬火介质以减小淬火应力，淬火后及时回火，回火规范要合理，躲避回火脆性区。回火规范要合理，躲避回火脆性区。残余应力大时，热处理时要防止应力叠加。必要时在残余应力大时，热处理时要防止应力叠加。必要时在热处理前进行热时效或振动时效处理。热处理前进行热时效或振动时效处理。六、热处理缺陷及解决方法六、热处理缺陷及解决方法改进方法：改进方法：热处理温度的控制热处理温度的控制在保证淬透前提下，适当降低淬在保证淬透前提下，适当降低淬火温度或缩短保温时间；火温度或缩短保温时间；运用合理的冷却方法运用合理的冷却方法预冷预冷+采用分级冷却淬火能显采用分级冷却淬火能显著减少金属淬火时产生的热应力和组织应力；著减少金属淬火时产生的热应力和组织应力；进行必要的预热进行必要的预热减少因升温过快而造成的温度分布减少因升温过快而造成的温度分布不均匀，并且可以避免因加热过快而造成的开裂。不均匀，并且可以避免因加热过快而造成的开裂。2.热处理缺陷热处理缺陷变形变形六、热处理缺陷及解决方法六、热处理缺陷及解决方法产生原因：