專為機械工程師編寫的熱處理知識

553638338

從設計的角度了解熱處理

      
  
. b5 {" Z8 P3 A+ r

材料工藝-1

6 @4 M" V. c# b8 h6 d2 b

前   言   

熱處理是將金屬材料放入特定的介質中加熱，保溫和冷卻，來改變材料表面或內部的金相組織結構，來得到我們需要的材質特性。這是一門很深的學問，深究起來一本厚厚的書都寫不全。落水三千，只取一瓢自己需要的，吃透了即可。作為機械工程師，我們只需要著重關注一些設計常用材料熱處理知識就夠了。

1

了解各項熱處理的

! K- t& u% G; h8 W7 E
6 X- L/ G1 W. [. \! \, k一、退火
工藝：將鋼加熱至適當溫度——保溫——爐冷
0 `' o% w/ H( F- g6 T, }0 ^1 F目的：
0 f: ?* l! {& X5 Z3 m

• 降低硬度，提高塑性，為切削加工做準備
• 消除內應力
• 細化晶體，為后續熱處理做準備
  2 q- U5 x  b1 G2 F; l% x

二、正火
工藝：將工件加熱至Ac3以上30-50度——保溫——取出空冷/噴水/吹風冷卻。
  A3 }  z4 L! b# w目的：使晶粒細化和碳化物分布均勻化。功能和退火有點類似，但還是有區別，后文會給出對比。
: j* c3 ]* i% G三、淬火
工藝：將鋼加熱至臨界點以上——保溫一段時間——快速冷卻
目的：提高鋼的強度，硬度，耐磨性，韌性，疲勞強度甚至鐵磁性，耐腐蝕性
四、回火
/ \& G) ?3 ~' \1 Z" T2 X" ~工藝：工件淬火后——重新加熱——保溫——空冷/水冷/油冷
0 w* F1 X1 q4 h5 v: `目的：
5 l  C' O9 h1 k  r

• 清除淬火產生的應力
• 改善零件綜合性能，調整工件的強度，硬度，塑性和韌性
• 穩定尺寸，保證精度
  - z$ K' ^# h8 f# V5 ^

五、調質
% B0 U& `. z# U2 F$ `6 ]" L! x工藝：調質=淬火+高溫回火
& I0 \' Z/ W; B2 k目的：調節材料高強度和高韌性，獲得綜合性能好的零件
六、表面滲碳/滲氮/氰化
工藝：將工件加熱——在零件表面滲入相應的原子
0 K6 ^4 G$ U0 r  e* Q  @# R( s8 @7 y目的：獲得表面硬度高，芯部韌性好的零件
2 [9 X4 I* U3 H" Z5 ]三者區別：

* }$ L& |/ O7 T0 h7 x) b  h綜合來看：滲碳和滲氮是各有特色，氰化相當于綜合了二者的優點，缺點是滲層較薄，易產生黑色組織。
1 W( h6 P; r, p! b2 n) ?5 k' Z: N七、發黑（發藍）
, T4 ]( z( B7 m7 F: u工藝：加熱——堿性藥業浸泡——形成氧化膜
目的：表面防腐蝕，防銹
0 D- v7 {( w7 ?7 l9 e八、固溶處理
/ {" i' _- w+ j: n% C/ Q! ]工藝：將材料加熱——保溫——過剩相充分溶解——快速冷卻
( A, ]8 `! m& P" h( m5 F" n此工藝有點像淬火，但是加熱的溫度不一樣，得到的效果不一樣。
! z3 Q( @4 [' M# D( J: r/ h$ Z' f通俗講法：冰糖+米+水，不蒸煮，米和冰糖不溶，蒸煮后得到甜粥
* s; k/ O" g& I目的：改善鋼和合金鋼的塑性，韌性
九、時效處理
1.人工時效
工藝：低溫回火后，精加工前——加熱材料至100-150度——保溫5-20小時。
3 D/ Z3 p! {$ V$ L/ ^2 a& M' N目的：穩定精密制件的尺寸，消除殘余應力
; W- }/ c2 n) f, Q: S* i+ l2.自然時效
工藝：工件在室溫條件長時間放置
目的：釋放殘余應力，改善機械性能，穩定尺寸
$ Z9 g! O2 |" W2

弄清退火，正火和回火

3 n7 r; i) @6 |" x, b四把火中，淬火沒的說，功能獨一無二，最容易理解，但另外三把火看起來都差別不大，都是改善材質性能的作用，很容易搞混，簡單區分如下：

• 退火，正火一般發生在切削和淬火前，但是對于性能要求不高的工件也可代替回火，作為最終熱處理。
• 退火，正火在同樣能達到要求的時候優先選擇正火，因為正火成本低卻效率高。
  0 [- n& Y. K3 n1 S" `' P) ~

  情況	預處理	原因
  低中碳鋼（含碳量<0.45%）	正火	二者都能達到要求，選正火
  高碳鋼，合金鋼	退火	若此處用正火，硬度太高，不利于切削
  形狀復雜，尺寸大	退火	退火溫柔，不易變形，開裂
  一般工件	正火	這一項是與第三項對比形成的

• 淬火后的加工件是不能直接使用的，脆性太大，易斷，所以一般都會進行回火，或者如第一點說的正火或退火
  5 e9 w$ d3 `7 g! k: F

3

如何選擇熱處理硬度

• 根據載荷種類考慮
  # M7 |& L+ F5 h0 q: l9 n8 Y

  承受均勻靜載荷（工件無應力集中缺口）	硬度越高，強度越高，可根據載荷大小，選擇較高的硬度或與強度相適應的硬度(缺口一般是指槽、溝或斷面變化很大)
  承受均勻靜載荷（工件有應力集中缺口）	需要較高的塑性，使其在承載情況下，應力分布趨于均勻，減少應力集中現象，只能具有適當的硬度。如工作情況下不允許降低硬度，則可用滾壓等表面強化處理，改善應力分布
  承受沖擊、疲勞應力的零件	1.沖擊不大時，一般可用中碳鋼全部淬硬
  	2.沖擊力較大，一般用中碳鋼全部淬硬，或表面淬硬；
  	3.沖擊力和疲勞應力都大時，一般是表面淬硬

• 根據速度和精度考慮
  

  高速或高精度	一般要求硬度50～62HRC，但如果軸徑太大，雖然轉速很高(3000r/min)，這個不可能淬到很高的硬度(一般只能達220HB左右)，便不能一律要求高速度高硬度，而要通過降低配合件的硬度和其他措施來處理
  中速	一般采用中硬度40～45HRC
  低速	一般采用低硬度，正火或調質硬度220～260HB

• 若倆零件摩擦，二者硬度應該有差，一硬一軟，更耐磨
  

  舉例一：傳動齒輪	小齒輪齒面硬度一般比大齒輪齒面硬度高25～40HB
  舉例二：螺母與螺栓	螺母材料比螺栓低一級，硬度低20～40HB(可以避免咬死和減少磨損)

  
  , C3 D' X! o/ Y6 K. F! F

4

常用材質熱處理

$ }6 e) r$ v, l' w- m) e2 E- O5 Y

5

熱處理標注方式參考

. _! y0 h2 h2 m& X! W

• 要求硬度檢測的標法
  ' m4 P  b0 f; u* a# e$ n
  
• 局部熱處理標注
  - c# i* {$ j; p/ g

3.表面處理的標法
9 x' d3 T! T5 f# t. M% @- @+ O
4.滲碳/滲氮/氰化



5.技術要求寫法參考


4 s' O. X: K9 z6.整張圖紙參考
; D- {4 ?: O' [3 D

% K( H! p. n0 P7 N. {) Q上圖倆份圖紙來源網絡，主要用來參考熱處理的標注，其實并不完整，請勿計較。
# E. H3 G7 V8 A2 j: `. L說明
0 ~$ i) e- w$ h4 E1 x0 M

說明：本篇熱處理是網友巴黎鐵塔急切想了解的，所以提前更新一篇工藝類文章。若各位朋友還有什么需要提前看到的內容，可以給我留言，我會安排盡快更新相應的文章。

好東西要記得點贊和給大家分享噢。。。

! f( ^6 |  e) Y  y$ G

% `  g$ h* f# U4 z) P0 R
2 a! R5 ]3 F7 x3 U4 Y- |

17567410

收藏

劉永青87

昨天晚上在今日頭條里看到這文章，說得很好，看完并收藏。

金胖子

學習了

機器人99

學習了 謝謝樓主分享！

冷月梧桐

這個好的東西，居然沒有下載，不科學呀

書中日月長

收藏了，謝謝分享

夢寒

好。

空白格007

感謝，已經收藏

SKSYJ

好帖子已收藏