熱處理基礎(chǔ)知識(shí)

熱處理

第一節(jié)

1.定義：把金屬材料加熱到一定的溫度并保溫一定時(shí)間，然后以一定的進(jìn)度進(jìn)行

冷卻，得到所需的顯微組織和性能的工藝過程。

解釋：

一定溫度：根據(jù)要求的某一溫度。

淬火：完全奧氏體化的溫度。

各種鋼的加熱溫度都是根據(jù)臨界點(diǎn)AC1、AC3來(lái)確定的。影響因素，原始

組織，加工狀態(tài)，工件尺寸等。

以一定的速度進(jìn)行冷卻一一因?yàn)樗俣炔煌@得的顯微組織不同，因而機(jī)

械性能不同。

2.熱處理的作用

熱處理這一方法歷史上，例如刀、劍、鋼針加熱一一放入水中一一用鍋炒一

一炒。

金屬材料是現(xiàn)代化工業(yè)中的主要材料，例如：汽車齒輪、刀具、機(jī)床部件都

需進(jìn)行熱處理。

熱處理作用:A提高硬度

B降低硬度便于切削或其它切削加工

C消除因在各種加工中所引起的內(nèi)應(yīng)力。

D改善金屬的內(nèi)部組織和性質(zhì)，使其滿足不同的要求。

E提高表面耐磨耐腐性。

熱加工的對(duì)象是半成品，出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)會(huì)產(chǎn)生廢品，損失大。

3.哈量廠的熱處理

哈量生產(chǎn)的產(chǎn)品一一通用量具，標(biāo)準(zhǔn)刃具、精密量?jī)x、數(shù)控刀具、數(shù)控機(jī)床。

97%的零部件都需要經(jīng)過熱處理。熱處理分廠有160人，除了一些輔助工段

有3個(gè)主要工段。

合金鋼工段一一主要處理量具，儀器配件、數(shù)控機(jī)床配件。

所用鋼種:T10A——優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼（游標(biāo)卡尺）

GCrl5一一軸承鋼（換塞規(guī)，塊規(guī)）

9SiCr——合金工具鋼（板牙、自用工具）

40Ci一一合金結(jié)構(gòu)鋼（機(jī)床配件）

45#——碳素結(jié)構(gòu)鋼（板牙）

20CrMnTi——合金結(jié)構(gòu)鋼（滲碳件、數(shù)控刀柄）

1）高速鋼工段:W6Mo5Cr4V2.W9Mo5Cr4V、W18Cr4V——產(chǎn)品：鉆頭、絲

錐、銃刀。

綜合處理工段：滲碳、真空淬火、多用爐淬火。

第二節(jié)：鋼的分類

鋼是由Fe+C的合金元素組成

鐵碳合金按其含碳量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示：

鋼——Wc=().0218%~2.11%

工業(yè)純鐵——Wc<0.0218%

鑄鐵——Wc>2.11%

按化學(xué)成分分類

碳素鋼：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于2.11%而不含有特意加入的合金元素的鋼稱

為碳素鋼，簡(jiǎn)稱碳鋼

按鋼的含碳量分1)低碳鋼WcW0.25%例如；20Crffl,0.17-0.24

2)中碳鋼().25%<WcW0.()6例如:45#,().42~().49

3)高碳鋼Wc>0.06例如：T10A,0.95-1.04

2.合金鋼：

低合金鋼：按合金元素的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于等于5%如40Cr、20Cro

中合金鋼：按合金元素的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于等于5%小于10%例如:38CrMoAl

1.高合金鋼：按合金元素的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于等于10%例W6Mo5Cr4V2。

2.二按用途分類：

1)結(jié)構(gòu)鋼：用作機(jī)器零件和工程結(jié)構(gòu)鋼。例做橋梁、船舶、齒輪軸。

3.碳素機(jī)構(gòu)鋼：45#、65#、65Mn0

1)合金結(jié)構(gòu)鋼:20CrMnTi、4()Cr、42CrMno

2)工具鋼(30.7%):

碳素工具鋼:T10A.T12A

合金工具鋼:W6Mo5Cr4V2.Wl8Cr4V

3.特殊鋼：具有特殊的物理.、化學(xué)、機(jī)械性能的鋼。例如：不銹鋼、耐磨鋼

和磁鋼。

第二節(jié)熱處理工藝制定原則及典型熱處理工藝

一.熱處理工藝規(guī)程的編制是零件工藝中最主要、最基本的工作內(nèi)容。也是

充分發(fā)揮材料的力學(xué)性能和零件的服役能力的基本保證。因此確切的說(shuō),

工藝規(guī)程的編制工作屬于工程設(shè)計(jì)的范疇。是工程工作中重要的一個(gè)環(huán)

節(jié)。

二.工藝編制要遵守以下原則

1.工藝的先進(jìn)性

采用新工藝、新技術(shù)。熱處理設(shè)備的更新與改造。例(晶體管主頻，無(wú)觸點(diǎn)、

數(shù)字控溫、變頻變壓器。)采用新型工藝材料。

2.目的：提高產(chǎn)品熱處理質(zhì)量、提高生產(chǎn)能力、降低成本、提高熱處理后

工件的表面質(zhì)量，安全、環(huán)保。

3.工藝的合理性。

A工藝安排的合理性：前后序安排要合理，減少后序加工的難度，與機(jī)械加

工要協(xié)調(diào)，降低生產(chǎn)成本。

B零件熱處理要求合理性

熱處理工藝應(yīng)與材料的特征相適應(yīng)，零件的幾何尺寸和形狀應(yīng)與熱處理的

工藝相適應(yīng)

C工藝方法及工藝參數(shù)的合理性

選擇合適的工藝參數(shù)，工藝方法應(yīng)簡(jiǎn)單適用，減少生產(chǎn)成本，便于操作，選

擇工藝參數(shù)應(yīng)根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，與標(biāo)準(zhǔn)不同的工藝參數(shù)應(yīng)有試驗(yàn)根據(jù)。

D熱處理前零件的尺寸形狀的合理性，防止變形、開裂等缺陷

E熱處理前工作狀態(tài)的合理性

鑄、鍛件應(yīng)退火，機(jī)械加工應(yīng)去除應(yīng)力。

3.工藝的可行性

A企業(yè)的熱處理?xiàng)l件、人員結(jié)構(gòu)及素質(zhì)、熱處理設(shè)備配備程度、設(shè)備的精度。

B操作人員的專業(yè)技術(shù)水平，人員的文化程度、專業(yè)技術(shù)水平及對(duì)工藝操作

的熟練程度。

C工藝技術(shù)的合理性：保證工藝的制定有法可依。

4.工藝的經(jīng)濟(jì)性

A能源利用：減少能源消耗，選用節(jié)能設(shè)備。

B設(shè)備工裝的使用：合理利用空間，采用機(jī)械化，自動(dòng)化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效

率。

C工藝方法應(yīng)簡(jiǎn)便，減少不必要的程序，縮短生產(chǎn)周期。

D利用現(xiàn)有設(shè)備設(shè)計(jì)輔助工裝及輔助工序。

化學(xué)熱處理一一滲碳，真空熱處理

5.工藝可檢查性

A工藝參數(shù)的追溯，溫度時(shí)間的記錄，產(chǎn)品數(shù)量規(guī)格的記錄，操作者的記錄。

B檢查結(jié)論的追溯，含金相，硬度，終檢記錄。

6.工藝的安全性

A工藝本身的安全性：1）爆干后預(yù)熱2）加熱包鹽3）各種壓力容器的安

全措施

B控制有害作業(yè)，不采用有害工藝，如氨化物的使用等。

C環(huán)保：生產(chǎn)場(chǎng)所避免有害氣體排放，防止廢棄物污染對(duì)排放物進(jìn)行處理。

二.典型熱處理工藝

（一）610直柄麻花鉆，材料W6Mo5Cr4V2.

技術(shù)要求：刃溝長(zhǎng)L4/5,硬度263HRC,徑向跳動(dòng)WO.22mm。

淬火：裝量88件卡具

a烘干200~300℃,

b一次預(yù)熱800?830℃,2分10秒，

c二次預(yù)熱800?830℃,2分10秒。

d加熱1235~1240℃,2分10秒

e分級(jí)冷卻580?630℃,2分10秒

f空冷到室溫

1.清洗

2.回火，三次550~560℃,三次每次1小時(shí)，每次空冷到室溫再回火。

3.清洗

4.噴砂

5.防銹

6.調(diào)直

7.檢查

（-）150卡尺測(cè)尺熱處理

材料T10A,技術(shù)要求：兩面58?63HRC,其余40~48HRC,平面度大小

面0.12mm。

1.淬火裝卡具（20件）裝量60件

a烘干200~300℃,6分

b預(yù)熱650~700℃,6分

c加熱780~790℃,6分

2.d冷卻(硝鹽,NaN02)150~180℃,6分

3.清洗

4,尺爪退火

5.回火420~450℃,2小時(shí)

6.檢查

7.量面淬火(高頻)過飽和NaNCh水溶液。

8.回火2()0~210c2h

9.檢查

1().調(diào)直

11.檢查

(三)125mm量塊熱處理工藝

1.材料:GCM5硬度264HRC,磁性295%

淬火：綁串，數(shù)量72件

a烘干2()()~300℃,15秒

b預(yù)熱650?700℃,15秒

c力口熱86()?865℃,15秒

2.(17令去|」：油

3.冷處理：-8O℃,3h

4.清洗

5.回火

6.清洗

7.檢查

8.噴砂

9.檢查:0級(jí)±0.3u

1級(jí)±0.6u

第三節(jié)：熱處理爐的分類

一.按熱源分：電阻爐、煤氣爐、油爐、煤爐

二.按工作溫度分：高溫爐(>1000℃)；中溫爐(650?1000C)；低溫爐

(<650℃)

三.按工藝用途分：退火爐、淬火爐、回火爐、滲碳、氮化爐、實(shí)驗(yàn)爐

四.按加熱介質(zhì)分：自然氣氛爐、浴爐、可換氣氛爐、真空爐、流動(dòng)粒子爐。

五.按爐型結(jié)構(gòu)分：廂式爐、井式爐、臺(tái)車式爐、罩式爐、傳送帶式爐等

真空爐：隨著我國(guó)科研生產(chǎn)技術(shù)快速發(fā)展，真空熱處理技術(shù)的應(yīng)用近些年來(lái)明顯

增加。

特點(diǎn)：工件尢氧化，尢脫碳，表囿質(zhì)量好，畸變小，熱處理零件綜合性

能好，以及無(wú)污染，無(wú)公害，自動(dòng)化程度高等一系列優(yōu)點(diǎn)。投入大，生產(chǎn)周期

長(zhǎng)，批量大是其缺點(diǎn)。

抽真空度：機(jī)械泵6.6xlO-2Pa

羅茨泵1.33xl(r2Pa

加熱條件1.3xlO-2Pa-6.6xlO-2Pa

淬火介質(zhì)

1.空氣：高速鋼

2.油:32#變壓器油

3.水：10~15%NaNo3水溶液

4.堿或鹽浴：150?180℃NaNo2

5.新型的有機(jī)聚合物淬火介質(zhì)：聚乙烯醇（PVA）、聚二醇（PAG）等。

工件冷卻均勻，避免軟點(diǎn)，減少變形與開裂。無(wú)毒無(wú)煙，無(wú)腐蝕，冷卻速度范

圍寬等優(yōu)點(diǎn)。

熱處理過程的定義

1.退火：將組織偏離平衡狀態(tài)的金屬或合金加熱到適當(dāng)?shù)臏囟缺３忠欢〞r(shí)間,

然后緩慢冷卻以獲得接近平衡狀態(tài)組織結(jié)構(gòu)的熱處理工藝稱為退火。

目的：a消除偏析，均勻化學(xué)成分

b降低硬度，便于切削加工

c消除或減少內(nèi)應(yīng)力，消除加工硬化，以便進(jìn)一步冷變形加工

d細(xì)化晶粒，改善組織或消除組織缺陷

e改善高碳鋼中碳化物形態(tài)和分布，為零件最終熱處理做好組織準(zhǔn)

備。

2.正火：將鋼材或鋼件加熱到AC3（ACm）以上適當(dāng)溫度后，空中冷卻，得

到珠光體類型組織的熱處理工藝稱為正火。正火是退火的一個(gè)特例，其目的基本

相同。

3.淬火：將鋼加熱到臨界點(diǎn)AC1或AC3以上一定溫度保溫一定時(shí)間，然后

以大于臨界淬火速度的速度冷卻使過冷奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或下貝體組織的熱

處理工藝稱為淬火。淬火后的零件必須回火。

目的：（淬火+回火）

a提高鋼的硬度和耐磨性，延長(zhǎng)使用壽命。

b提高鋼的彈性極限。

C提高鋼的綜合力學(xué)性能。

d改善鋼的特殊性能永久磁鐵。

淬火：整體、局部、表面淬火。

冷卻方式：?jiǎn)我捍慊稹㈦p液淬火、分級(jí)、等溫淬火。

介質(zhì)不同：鹽浴淬火、高頻淬火、火焰淬火。

淬硬性：鋼在理想條件下進(jìn)行淬火硬化所能達(dá)到的最高硬度能力。

45#——水,50HRC。

淬透性：指在規(guī)定條件下，決定鋼材淬硬深度和硬度分布的特性。

水冷油冷

45#13~16.5mm6~9.5mm

TI0A10?15mm<8mm

40Cr30~38mm19~28mm

鹽浴加熱爐成分：高溫爐100%BaC12

合金鋼淬火：66%BaC12+34%KCl

合金元素在鋼中