兰理工金属材料及热处理课件16典型零件的热处理的工艺

7.3热处理在零件加工工艺中的位置机热处理方案的选择坯料→锻造→热处理Ｉ→粗加工→半精加工→热处理Ⅱ→精加工→热处理Ⅲ→（抛光）→成品热处理Ｉ：称为改善材料切削加工性能热处理最佳切削硬度：HB160-230一、热处理在工艺路线中的位置（1）低碳钢含有大量柔软的铁素体；切削加工性能较差，易产生“粘刀”现象，影响加工面的表面质量（粗糙度），刀具寿命也受到影响，故加工前应进行正火热处理，以提高硬度，以改善加工性能。（2）高碳钢含有较多的网状渗碳体，难以切削，应退火处理，再加工。

（3）冷加工硬化的坯料，应进行再结晶退火，以降低硬度，改善切削加工性能。

热处理Ⅱ：改善零件机械性能热处理。

正火，淬火＋回火，化学热处理

热处理Ⅲ：消除加工残余应力热处理。

去应力退火、时效二、有色金属热处理方案的选择（1）铝及铝合金均匀化退火：

消除铸造时产生的偏析及内应力；使组织稳定，提高塑性。再结晶退火：

消除加工硬化。（一部分变形铝合金）去应力退火：热处理不能强化的铝合金（2）铜及铜合金再结晶退火

冷变形后的零件去应力退火：一些易产生应力腐蚀的黄铜零件

•多以硬度（HRC、HBS）作为力学性能的技术要求。

•要给出合适的硬度要求范围：△HRC≈3～5个单位，△HBS≈30～50个单位。

•通常要标出达到硬度要求的热处理工艺类型（毋须工艺细节）:

如淬火、回火58～62HRC；渗层（0.8～1.2mm）、淬火、回火60～63HRC；调质220～250HBS。3.零件热处理技术要求的标注

•硬度要求的数值应与材料可能达到的硬度相一致，钢材主要考虑含碳量和淬透性。

如45钢，若要求60～63HRC（×）；调质50～55HRC（×）。

•表面热处理的硬化层要求（类型<如是高、中频淬火还是渗碳>、深度等）。

•某些特殊技术要求，如高速钢淬火多有晶粒度级别要求，军械零件有强度、塑性、韧性等要求。标注位置及示例：零件整体热处理标注示意图零件局部热处理标注示意图7.4变形开裂与热处理结构工艺性热处理变形与开裂的根本原因：工件受不均匀加热和冷却所形成的热应力及相变应力所致。★变形：尽可能地减小★开裂：不可弥补，必须杜绝预防措施：材料选择、工艺及结构设计□选材：针对性选用高淬透性的合金钢、高合金钢，替代碳钢、低合金钢。□预留加工余量：找出变形规律、半精加工预留余量（＞变形量）。□按变形规律调整切削加工尺寸□合理安排工艺路线□降低零件表面粗糙度□合理的锻造和热处理□修改技术条件□采用先进设备塔形齿轮镶条锁紧螺母零件机械设计（零件的结构、截面尺寸等）时要考虑其热处理工艺性如何。考虑的主要方面：①零件的结构要易于进行热处理（如避免悬殊截面、盲孔等）,易于达到技术要求。②零件的结构有利于减少变形、防止开裂。③零件的结构不易发生早期失效，有较高寿命。热处理结构工艺性①避免尖角；避免厚薄悬殊。②采用封闭和对称结构；采用组合结构。③合理布置孔洞位置；设置工艺孔。④采用局部淬火或整体淬火。具体措施：机床齿轮工作条件:转速中等，载荷不大，工作平稳，无强烈冲击性能指标:心部HBS220~250，齿面硬度≥HRC52选材:

45、40Cr工艺路线:锻造→正火→粗加工→调质→精加工→轮齿高频淬火及低温回火→精磨最终组织:

心部：回火S

齿面：回火M说明：冲击载荷小的低速齿轮也可采用HT250、HT350、QT500-5、QT600-2等铸铁制造典型工件的选材与工艺载重汽车变速箱齿轮工作条件:受力较大，受冲击频繁。性能指标:耐磨性、疲劳强度、心部强度、冲击韧性等均要求比机床齿轮高；

（σb>1000MPa，aKU2≥50J，齿面硬度≥HRC55）选材:20CrMnTi、20Cr

工艺路线:锻造→正火→机加工→渗C、淬火＋低温回火→喷丸→磨削最终组织:心部：回火M+F

齿面：回火M+碳化物+Ar

机床主轴工作条件与性能要求：

受交变弯曲和扭转复合应力，载荷和转速不高，冲击载荷不大，一般综合机械性能即可；大端轴颈、锥孔与卡盘、顶尖间有摩擦，要有较高硬度和耐磨性。选材与工艺：普通车床（轻载）主轴：45，调质或正火+轴颈高频表面淬火。

锻造→正火→粗加工→调质→精加工→轴颈表面淬火＋低温回火→磨削心部：回火S

轴颈表面：回火M

铣床（中载）主轴：40Cr，调质+轴颈高频表面淬火组合机床（重载）主轴：20CrMnTi、20Cr，渗C+淬火+回火处理。精密镗床（高精度）主轴：38CrMoAl，调质+N化+时效。

C620车床主轴

175A型农用柴油机曲轴性能：功率和承受载荷不大；轴颈部要有较高硬度及耐磨σb>750MPa，整体硬度240～260HBS，轴颈表面硬度≥(HRC55)选材：QT700-2工艺：铸造→高温正火→高温回火→机加工→轴颈N化最终组织：P+G+少量F热处理工艺：880～920℃正火+500～600℃回火+轴颈N化连杆性能：承受多种力的作用，要求综合性能好选材：45、40Cr、球墨铸铁工艺：锻造→正火→粗加工→调质→精加工最终组织：回火索氏体

手工刃具（手工锯条、锉刀、木工用刨刀、凿子等简单、低速刃具）性能：高硬度、高耐磨性、红硬性和强韧性要求不高选材：碳素工具钢，T8、T10、T12等工艺：锻造→球化退火→机加工→淬火—低温回火最终组织：回火M

低速切削、形状较复杂的刃具

（丝锥、板牙、拉刀等

T工作<300ºC）性能：高硬度、高耐磨性，一定的热硬性和韧性选材：9SiCr、CrWMn工艺：锻造→球化退火→机加工→淬火—低温回火最终组织：回火M板牙丝锥高速切削用的刃具（高速车刀、钻头、铣刀等

T工作<600ºC)性能：高硬度、高耐磨性、高热硬性、高精度；较高的强度、韧性选材：高速钢、硬质合金、

陶瓷工艺：锻造→球化退火→粗加工→淬火+回火→精加工→表面处理

齿轮滚刀典型弹簧选材

汽车板簧：用于缓冲和吸振，承受很大的交变应力和冲击载荷，需要高的屈服强度和疲劳强度选材：轻型汽车65Mn、60Si2Mn；中型或重型汽车50CrMn,55SiMnVB；重型载重汽车55Si