工艺第6章热处理工艺设计.ppt

1、,出发点：合理应用热处理新工艺、新技术，并做到技术与经济的统一 目标：用最廉价的材料并规定合理的组织性能要求，以最低的能源消耗、最高的劳动生产率生产出质量可靠、性能稳定的工件，满足整机及零部件提出的一定要求，同时无公害。 发展方向：优质、高效、节能、无公害,6.1 热处理工艺与机械零件设计的关系,1. 根据零件服役条件合理选择材料及提出技术要求 （1）根据零件服役条件合理选择材料 淬透性 淬硬层深度 调质件对淬硬层深度要求： （1）整个截面均匀承载零件，要求心部至少有50%M （2）轴类零件，3/4，半径或1/2半径 （3）尺寸较大的碳素钢和低合金钢调质件，正火+高温回火,（2）合理确定热处理

2、技术条件,根据零服役条件，恰当提出技术要求 热处理要求只能定在所选钢号淬透性和淬硬性范围内 热处理要求应该允许有一定的热处理变形 经济效果,2 零件结构设计与热处理工艺性的关系,（1）零件热处理加热和冷却时要便于装卡，吊挂。 （2）有利于热处理时均匀加热和冷却 （3）避免尖角、棱角 （4）采用封闭对称结构 （5）对形状复杂或截面尺寸变化较大的零件，尽可能采用组合结构或镶拼结构,（3）避免尖角、棱角,（4）采用封闭对称结构,（5）对形状复杂或截面尺寸变化较大的零件，尽可能采用组合结构或镶拼结构,6.2 热处理工艺与其他冷、热加工工艺的关系,1. 锻造工艺对热处理质量的影响 (1)锻造加热对热处理

3、质量的影响 过热缺陷晶粒粗大，冲击韧性降低 消除：高温正火、多次正火 （2）锻造比不足或锻打方法不当对热处理质量的影响 共晶碳化物分布不均匀 消除：锻打 带状组织 消除：高温正火或扩散退火 （3）锻造变形不均匀性对热处理的影响 组织和应力分布不均匀 消除：退火或正火,2.切削加工与热处理的关系,理想硬度：HB180-220 切削应力 去应力退火 3.工艺路线,二、热处理工序的位置,（一）预备热处理,退火和正火,调质处理,返 回,上一页,下一页,回主页,（二）最终热处理的工序位置,淬火、回火,渗碳,感应加热表面淬火,整体淬火、回火,二、热处理工序的位置,上一页,下一页,渗氮,整体淬火、回火,下料

4、,锻造,正火或退火,机械粗加工、半精加工,淬火、低温回火（中温回火）,磨削,二、热处理工序的位置,返 回,上一页,下一页,回主页,下料,锻造,正火或退火,机械粗加工,调质,磨削,半精加工,感应加热表面淬火,下料,锻造,正火或退火,机械粗加工,调质,机械半精加工,感应加热表面淬火、低温回火,磨削,二、热处理工序的位置,返 回,上一页,下一页,回主页,渗碳的工序位置,下料,锻造,正火,机械粗加工、半精加工,磨削,渗碳,淬火、低温回火,二、热处理工序的位置,返 回,上一页,下一页,回主页,渗氮的工序位置,下料,锻造,退火,机械粗加工,调质,机械精加工,去应力退火,渗氮,二、热处理工序的位置,上一页,

5、下一页,粗磨,精磨或研磨,不需渗氮部位镀锡保护，渗氮后磨去。,典型零件热处理,齿轮热处理实例: 齿轮类零件的选材齿轮材料一般选用低、中碳钢或其合金钢，经表面强化处理后，表面强度和硬度高，心部韧性好，工艺性能好，经济上也较合理。,1.机床齿轮 机床变速箱齿轮担负传递动力，改变运动速度和方向的任务。工作条件较好，转速中等，载荷不大，工作平稳无强裂冲击。因此，一般可选中碳钢(45钢)制造，为了提高淬透性，也可选用中碳合金钢(40Cr钢)。 工艺路线为：下料-锻造-正火-粗加工-调质-精加工-轮齿高频淬火及回火-精磨。 冲击载荷小的低速齿轮也可采用HT250、HT350、QT500-5、QT600-2

6、等铸铁制造。机床齿轮除选用金属齿轮外, 有的还可改用塑料齿轮，如用聚甲醛(或单体浇铸尼龙)齿轮, 工作时传动平稳, 噪声减少, 长期使用无损坏, 且磨损很小。,2. 汽车齿轮 汽车齿轮主要分装在变速箱和差速器中。汽车齿轮受力较大，受冲击频繁，其耐磨性、疲劳强度、心部强度以及冲击韧性等，均要求比机床齿轮高。一般用合金渗碳钢20Cr或20CrMnTi制造。 渗碳齿轮的工艺路线为：下料-锻造-正火-切削加工-渗碳、淬火及低温回火-喷丸-磨削加工,轴类零件材料及选材方法 材料：经锻造或轧制的低、中碳钢或合金钢制造（兼顾强度和韧性，同时考虑疲劳抗力）；一般轴类零件使用碳钢（便宜，有一定综合机械性能、对应

7、力集中敏感性较小），如35、40、45、50钢，经正火、调质或表面淬火热处理改善性能；载荷较大并要限制轴的外形、尺寸和重量，或轴颈的耐磨性等要求高时采用合金钢，如20Cr、40Cr、40CrNi、20CrMnTi、40MnB等；采用球墨铸铁和高强度灰铸铁作曲轴的材料。 选材原则：根据载荷大小、类型等决定：主要受扭转、弯曲的轴，可不用淬透性高的钢种；受轴向载荷轴，因心部受力较大，应具有较高淬透性。,(一)工作条件,1. 承受交变的弯曲应力和扭转应力，有时受到冲击 载荷作用。,2. 主轴大端内锥孔和锥度外圆经常与卡盘、顶尖有 相对摩擦。,3. 花键部分与齿轮有相对滑动。,返 回,上一页,下一页,回

8、主页,52HRC,48HRC,（二）性能要求,1. 整体调质后硬度应为200230HBS，组织为回 火索氏体。,2. 内锥孔（莫氏6号锥度）硬度为48HRC，表面 层35mm为回火屈氏体和少量回火马氏体组织。,3. 外圆锥面及花键部分硬度为52HRC，组织为回火屈氏体和较多回火马氏体。,根据工作条件和性能要求，选用45钢的锻件。,返 回,上一页,下一页,回主页,（三）工艺路线,下料,锻造,正火,机械粗加工,调质,半精加工（除花键外）,局部淬火、回火,粗磨（外圆、外圆锥体 及圆锥孔）,（圆锥孔及外圆锥体）,铣花键,花键高频淬火、回火,精磨,返 回,上一页,下一页,回主页,复习题,下列零件应选用何

9、种热处理工艺： Wc=0.2%，要求适当提高硬度，改善切削加工性能。 Wc=1.2%，要求降低硬度，改善切削加工性能。 Wc=1.2%，要求提高硬度和耐磨性。 Wc=0.45%，要求具有好的综合力学性能。 Wc=0.6%，要求具有好的弹性。 钢丝冷拉后硬度高，要求降低硬度，消除内应力。,用45钢制造一根10的轴和一根100的轴，用相同淬火工艺淬火，试问两根轴的表面硬度是否相同？淬透层深度是否相同？ 甲、乙两厂生产同一种零件，均选用45钢，硬度要求220250HB，甲厂采用正火，乙厂采用调质处理，均能达到硬度要求，试分析甲、乙两厂产品的组织和性能差别。 两根45钢制造的轴，直径分别为10mm和100mm，在水中淬火后，横截面上的组织和硬度是如何分布的？,某型号柴油机的凸轮轴，要求凸轮表面有高的硬度（HRC50），而心部具有良好的韧性（Ak40J），原采用45钢调质处理再在凸轮表面进行高频淬火，最后低温回火，现因工厂库存的45钢已用完，只剩15钢，拟用15钢代替。试说明： （1）原