热处理工艺四把火
退火、正火、淬火、回火俗称热处理工艺的“四把火”。
下图囊括了钢热处理工艺的“四把火”
1退火 annealing
将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却(通常是缓慢冷却，有时是控制冷却)的一种金属热处理工艺。目的是使经过铸造、锻轧、焊接或切削加工的材料或工件软化，改善塑性和韧性，使化学成分均匀化，去除残余应力，或得到预期的物理性能。退火工艺随目的之不同而有多种，如重结晶退火、等温退火、均匀化退火、球化退火、去除应力退火、再结晶退火，以及稳定化退火、磁场退火等等。
退火的一个最主要工艺参数是最高加热温度（退火温度），大多数合金的退火加热温度的选择是以该合金系的相图为基础的,如碳素钢以铁碳平衡图为基础。各种钢(包括碳素钢及合金钢)的退火温度，视具体退火目的的不同而在各该钢种的Ac3以上、Ac1以上或以下的某一温度。各种非铁合金的退火温度则在各该合金的固相线温度以下、固溶度线温度以上或以下的某一温度。
钢的热处理 钢的热处理：是将固态钢材采用适当的方式进行加热、保温和冷却以获得所需组织结构与性能的工艺。热处理不仅可用于强化钢材，提高机械零件的使用性能，而且还可以用于改善钢材的工艺性能。其共同点是：只改变内部组织结构，不改变表面形状与尺寸。 第一节钢的热处理原理 热处理的目的是改变钢的内部组织结构，以改善钢的性能，通过适当的热处理可以显著提高钢的机械性能，延长机器零件的使用寿命。热处理工艺不但可以强化金属材料、充分挖掘材料性能潜力、降低结构重量、节省和能源，而且能够提高机械产品质量、大幅度延长机器零件的使用寿命。 热处理工艺分类：（根据热处理的目的、要求和工艺方法的不同分类如下） 1、整体热处理：包括退火、正火、淬火、回火和调质； 2、表面热处理：包括表面淬火、物理和化学气相沉积等； 3、化学热处理：渗碳、渗氮、碳氮共渗等。 热处理的三阶段：加热、保温、冷却
一、钢在加热时的转变 加热的目的：使钢奥氏体化 （一）奥氏体（ A）的形成 奥氏体晶核的形成以共析钢为例A1点则W c ＝0.0218％（体心立方晶格F）W c ＝6.69％（复杂斜方渗碳体）当T 上升到A c1 后W c ＝0.77％（面心立方的A）由此可见转变过程中必须经过C和Fe原子的扩散，必须进行铁原子的晶格改组，即发生相变，A的形成过程。在铁素体和渗碳体的相界面上形成。有两个有利条件①此相界面上成分介于铁素体和渗碳体之间②原子排列不规则，空位和位错密度高。 1、奥氏体长大由于铁素体的晶格改组和渗碳体的不断溶解，A晶核一方面不断向铁素体和渗碳体方向长大，同时自身也不断形成长大。 2、残余 Fe 3 C的溶解 A长大同时由于有部分渗碳体没有完全溶解，还需一段时间才能全溶。（F比Fe 3 C先消失） 3、奥氏体成分的均匀化残余Fe 3 C全溶后，经一段时间保温，通过碳原子的扩散，使A成分逐步均匀化。 （二）奥氏体晶粒的长大 奥氏体大小用奥氏体晶粒度来表示。分为 00，0，1，2…10等十二个等级，其中常用的1~10级，4级以下为粗晶粒，5-8级为细晶粒，8级以上为超细晶粒。影响 A晶粒粗大因素 1、加热温度越高，保温时间愈长，奥氏体晶粒越粗大。因此，合理选择加热和保温时间。以保证获得细小均匀的奥氏体组织。（930～950℃以下加热，晶粒长大的倾向小，便于热处理） 2、A中C含量上升则晶粒长大的倾向大。
钢的热处理工艺设计经验公式 1钢的热处理 1.1 正火加热时间 加热时间t=KD （1） 式中t为加热时间(s); D使工件有效厚度（mm）； K是加热时间系数（s/mm）。 K值的经验数据见表1。 表1 K值的经验数据 1.2 正火加热温度 根据钢的相变临界点选择正火加热温度 低碳钢：T=Ac3+（100～150℃）（2） 中碳钢：T=Ac3+（50～100℃）（3） 高碳钢：T=A Cm+（30～50℃）（4） 亚共析钢：T=Ac3+（30～80℃）（5） 共析钢及过共析钢：T=A Cm+（30～50℃）（6） 1.3 淬火加热时间 为了估算方便起见，计算淬火加热时间多采用下列经验公式： t=a· K ·D︱ (不经预热) （7） t=(a+b)· K ·D︱(经一次预热) （8） t=(a+b+c)· K ·D︱(经二次预热) （9） 式中t—加热时间（min）； a—到达淬火温度的加热系数（min/mm）； b—到达预热温度的加热系数（min/mm）； c—到达二次预热温度的加热系数（min/mm）； K—装炉修正系数； D︱--工件的有效厚度（mm）。 在一般的加热条件下，采用箱式炉进行加热时，碳素钢及合金钢a多采用1～1.5min/mm；b 为1.5～2min/mm（高速钢及合金钢一次预热a=0.5～0.3；b=2.5～3.6；二次预热a=0.5～0.3；b=1.5～2.5；c=0.8～1.1），若在箱式炉中进行快速加热时，当炉温较淬火加热温度高出100～150℃时，系数a约为1.5～20秒/毫米，系数b不用另加。若用盐浴加热，则所需时间，应较箱式炉中加热时间少五分之一（经预热）至三分之一（不经预热）左右。工件装炉修正系数K的经验值如表2： 表2 工件装炉修正系数K
目录 第一章 热处理工设计目的 (1) 第二章 课程设计任务 (1) 第三章 热处理工艺设计方法 (1) 3.1 设计任务 (1) 3.2 设计方案 (2) 3.2.1 12CrNi3叶片泵轴的设计的分析 (2) 3.2.2 钢种材料 (2) 3.3设计说明 (3) 3.3.1 加工工艺流程 (3)
3.3.2 具体热处理工艺 (4) 3.4分析讨论 (11) 第四章 结束语 (13) 参考文献 (14)
12CrNi3叶片泵轴的热处理工艺设计 一. 热处理工艺课程设计的目的 热处理工艺课程设计是高等工业学校金属材料工程专业一次专业课设计练习，是热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节。其目的是： （1）培养学生综合运用所学的热处理课程的知识去解决工程问题的能力，并使其所学知识得到巩固和发展。 （2）学习热处理工艺设计的一般方法、热处理设备选用和装夹具设计等。 （3）进行热处理设计的基本技能训练，如计算、工艺图绘制和学习使用设计资料、手册、标准和规范。 二. 课程设计的任务 进行零件的加工路线中有关热处理工序和热处理辅助工序的设计。根据零件的技术要求，选定能实现技术要求的热处理方法，制定工艺参数，画出热处理工艺曲线图，选择热处理设备，设计或选定装夹具，作出热处理工艺卡。最后，写出设计说明书，说明书中要求对各热处理工序的工艺参数的选择依据和各热处理后的显微组织作出说明。 三. 热处理工艺设计的方法 1. 设计任务 12CrNi3叶片泵轴零件图如图3.1
图3.1 12CrNi3叶片泵轴 2、设计方案 2.1.工作条件 叶片泵是由转子、定子、叶片和配油盘相互形成封闭容积的体积变化来实现泵的吸油和压油。叶片泵的结构紧凑，零件加工精度要求高。叶片泵转子旋转时，叶片在离心力和压力油的作用下，尖部紧贴在定子内表面上。这样两个叶片与转子和定子内表面所构成的工作容积，先由小到大吸油再由大到小排油，叶片旋转一周时，完成两次吸油与排油。泵轴在工作时承受扭转和弯曲疲劳，在花键和颈轴处收磨损。因此，要求轴有高的强度，良好的韧性及耐磨性。 2.1.1失效形式 叶片泵轴的主要失效形式是疲劳断裂，在花键和轴颈处可能发生工作面的磨损、咬伤，甚至是咬裂。 2.1.2性能要求 根据泵轴的受力情况和失效分析可知 ,叶片泵轴主要是要求轴具有高的强度，良好的韧性及耐磨性，以保证轴在良好的服役条件下长时间的工作。 2.2钢种材料 12CrNi3A钢属于合金渗碳钢，比12CrNi2A钢有更高的淬透性，因此，可以用于制造比12CrNi2A钢截面稍大的零件。该钢淬火低温回火或高温回火后都具有良好的综合力学性能，钢的低温韧性好，缺口敏感性小，切削加工性能良好，当硬度为HB260～320时，相对切削加工性为60%～70%。另外，钢退火后硬度低、塑性好，因此，既可以采用切削加工方法制造模具，也可以采用冷挤压成型方法制造模具。为提高模具型腔的耐磨性，模具成型后需要进行渗碳处理，然后再进行淬火和低温回火，从而保证模具表面具有高硬度、高耐磨性而心部具有很好的韧性，该钢适宜制造大、中型塑料模具。12CrNi3高级渗碳钢的淬透性较高 ,退火困难。由于不渗碳表面未经镀铜防渗 ,因此渗碳后进行低温回火 , 降低硬度 , 便于切去不渗碳表
热处理工艺 摘要：现代机器制造对金属材料的性能不断提出更高的要求，如果完全依赖原材料的原始性能来满足这些要求，常常是不经济的，甚至是不可能的。热处理可提高零件的强度、硬度、韧性、弹性，同时，还可改善毛胚或原材料切削性能，使之易于加工。可见，热处理是改善原材料或毛胚的工艺性能、保证产品质量、延长使用寿命、挖掘材料潜力不可缺少的工艺方法。热处理在机械制造业中的应用极其广泛。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。 Modern machine manufacturing of metal material performance continuously put forward higher requirements, if totally dependent on the raw performance of the raw materials to meet these requirements, often not economical, even is impossible. Heat treatment can improve the strength, hardness, toughness and elasticity of the parts, and it also can improve the cutting performance of hair germ or raw material, so it is easy to be processed. Heat treatment is an essential method to improve the processing performance of raw materials or hair germ, guarantee the product quality, extend the service life and excavate the potential of material. Heat treatment in the mechanical manufacturing industry is very extensive. Iron and steel is the most widely used material in mechanical industry. The microstructure of steel is controlled by heat treatment, so the heat treatment is the main content of metal heat treatment. 关键词：热处理退火正火淬火回火温度 Heat treatment ，Annealing ，Normalizing ，Quenching ，Tempering ，Temperature 正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。 淬火是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。 为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于650℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。 退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，其中的淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。 “四把火”随着加热温度和冷却方式的不同，又演变出不同的热处理工艺。为了获得一定的强度和韧性，把淬火和高温回火结合起来的工艺，称为调制。某些合金淬火形成过饱和固溶体后，将其置于室温或稍高的适当温度下保持较长时间，
北华航天工业学院 《热处理工艺设计》 课程设计报告 报告题目：CA8480轧辊车床主轴 和淬火量块 热处理工艺的设计 作者所在系部：材料工程系 作者所在专业：金属材料工程 作者所在班级：B10821 作者学号：20104082104 作者姓名：倪新光 指导教师姓名：翟红雁 完成时间：2013.06.27
课程设计任务书 课题名称 CA8480轧辊车床主轴和淬火量块 热处理工艺的设计 完成时间06.27 指导教师翟红雁职称教授学生姓名倪新光班级B10821 总体设计要求 一、设计要求 1.要求学生在教师指导下独立完成零件的选材； 2.要求学生弄清零件的工作环境。 3.要求学生通过对比、讨论选择出最合理的预先热处理工艺和最终热处理工艺方法； 4.要求学生分别制定出预先热处理和最终热处理工艺的正确工艺参数，包括加热方式、加热温度、保温时间以及冷却方式； 5.要求学生写出热处理目的、热处理后组织以及性能。 工作内容及时间进度安排 内容要求时间备注 讲解并自学《金属热处理工艺》课本第六章；收集资料, 分析所给零件的工作环境、性能要求, 了解热处理工艺设计的方法、内容和步骤； 通过对零件的分析，选择合适的材料以及技术要 求 0.5天 热处理工艺方法选择和工艺路线的制定 确定出几种（两种以上）工艺 线及热处理 方案，然后进行讨论对比优缺点, 确定最佳工艺 路线及热处理工艺方案 1.5天 热处理工艺参数的确定及热处理后组织、性能 查阅资料，确定出每种热处理工艺的参数, 包括加热方式、温度和时间，冷却方式等，并绘 出相应的热处理工艺曲线 1.5天 编写设计说明书按所提供的模板 0.5天 答辩1天 课程设计说明书内容要求 一. 分析零件的工作环境，确定出该零件的性能要求，结合技术要求，选出合适的材料，并阐述原因。 二. 工艺路线和热处理方案的讨论。要求两种以上方案进行讨论，条理清晰，优缺点明确。 三. 每种热处理工艺参数的确定（工序中涉及到的所有热处理工艺）。写出确定参数的理由和根据，（尽可能写出所使用的设备）要求每一种热处理工艺都要画出热处理工艺曲线; 四. 写出每个工序的目的以及该零件热处理后常见缺陷。
《金属学与热处理》课程设计报告 45钢车床主轴的热处理工艺设计 学 院化学工程与现代材料 专 业 金属材料工程 姓 名 高治峰 学 号 指导教师 张美丽 完成时间 目录 2. 2. 2 45号钢的性能 ................................................................... ..4 2.3 热处理技术条件 .......................................... .. (5) 2.3.1加工工艺路线 .................................... 5 3热处理工艺分析 3.1 锻坯正火 ........................................................ .5 (5) 3.1.2 热处理工艺 ......................................... ..…….5 3.1.3 操作技巧 ............................................ ......5 3.2 调质 .................................................. .. (6) 3.2.1 调质目的 ...................................................... 6 3.2.2 热处理工艺 .................................................. .6 摘要 ....... 1引言…… 2设计分析 2 . 1 析 ........ 2.2 45 号钢的成分及性能点 ........ 2.2.1 45 号钢的元素成分及其作用 车床的使用工况及性能 ? (1) ….2 .4
1.热处理工艺的分类 金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。 整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，获得需要的金相组织，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。
渗入碳、氮、硼和铬等元素。渗入元素后，有时还要进行其它热处理工艺如淬火及回火。化学热处理的主要方法有渗碳、渗氮、渗金属。 8.5补充手段之二 1．退火：指金属材料加热到适当的温度，保持一定的时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。常见的退火工艺有：再结晶退火、去应力退火、球化退火、完全退火等。退火的目的：主要是降低金属材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或压力加工，减少残余应力，提高组织和成分的均匀化，或为后道热处理作好组织准备等。 2．正火：指将钢材或钢件加热到或（钢的上临界点温度）以上，30～50℃保持适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理的工艺。正火的目的：主要是提高低碳钢的力学性能，改善切削加工性，细化晶粒，消除组织缺陷，为后道热处理作好组织准备等。 3．淬火：指将钢件加热到Ac3 或Ac1（钢的下临界点温度）以上某一温度，保持一定的时间，然后以适当的冷却速度，获得马氏体（或贝氏体）组织的热处理工艺。常见的淬火工艺有盐浴淬火，马氏体分级淬火，贝氏体等温淬火，表面淬火和局部淬火等。淬火的目的：使钢件获得所需的马氏体组织，提高工件的硬度，强度和耐磨性，为后道热处理作好组织准备等。 4．回火：指钢件经淬硬后，再加热到Ac1 以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。常见的回火工艺有：低温回火，中温回火，高温回火和多次回火等。回火的目的：主要是消除钢件在淬火时所产生的应力，使钢件具有高的硬度和耐磨性外，并具有所需要的塑性和韧性等。 5．调质：指将钢材或钢件进行淬火及高温回火的复合热处理工艺。使用于调质处理的钢称调质钢。它一般是指中碳结构钢和中碳合金结构钢。 6．渗碳：渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。
退火、正火、淬火、回火工艺 金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度， 并在此温度中保持一定时间 后，又以不同速度冷却的一种工艺方法。 金属热处理是机械制造中的重要工艺之一， 与其它加工工艺相比， 热处理一般不改变工 件的形状和整体的化学成分， 而是通过改变工件内部的显微组织， 分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量， 到的。 为使金属工件具有所需要的力学性能、 物理性能和化学性能, 形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。 钢铁是机械工业中应用 最广的材料， 钢铁显微组 织复杂，可以通过热处理予以控制， 所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。 另外，铝 铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、 物理和化学性能，以获得不同的使 用性能。 在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。 早在公 元前770?前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变 形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。 公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。 中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟， 其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过 淬火的。 随着淬火技术的发展， 人们逐渐发现冷剂对淬火质量的影响。 三国蜀人蒲元曾在今陕西 斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到 不同水质的冷却能力了， 同时也注意了油和尿的冷却能力。 中国出土的西汉（公元前206?公 元24）中山靖王墓中的宝剑，心部含碳量为0.15?0.4%，而表面含碳量却达 0.6%以上，说明 已应用了渗碳工艺。但当时作为个人 手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。 1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证 明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的 相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论， 以及英国人奥斯汀最早制定的铁碳相图， 为 现代热处理工艺初步奠定了理论基础。 与此同时，人们还研究了在金属热处理的加热过程中 对金属的保护方法，以避免加热过程中金属的氧化和脱碳等。 1850?1880年，对于应用各种气体（如氢气、煤气、一氧化碳等 ）进行保护加热曾有一 系列专利。1889?1890年英国人莱克获得多种金属光亮热处理的专利。 二十世纪以来，金属物理的发展和其它新技术的移植应用， 使金属热处理工艺得到更大 发展。一个显著的进展是 1901?1925年，在工业生产中应用转筒炉进行气体渗碳 ；30年 代出现露点电位差计，使炉内气氛的碳势达到可控，以后又研究出用二氧化碳红外仪、氧探 头等进一步控制炉内气氛碳势的方法； 60年代，热处理技术运用了等离子场的作用，发展 了离子渗氮、渗碳工艺； 激光、电子束技术的应用，又使金属获得了新的表面热处理和化学 热处理方法。 二金属热处理的工艺 热处理工艺一般包括加热、 保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。 这些 过程互相衔接，不可间断。 加热是热处理的重要步骤之一。 金属热处理的加热方法很多， 最早是采用木炭和煤作为 热源，进而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制， 且无环境污染。利用这些热源 或改变工件表面的化学成 而这一般不是肉眼所能看 除合理选用材料和各种成
前言 众所周知，齿轮是机械设备中关键的零部件，它广泛的用于汽车、飞机、坦克、轮船等工业领域。它具有传动准确、结构紧凑使用寿命长等优点。齿轮传动是近代机器中最常见的一种机械振动是传递机械动力和运动的一种重要形式、是机械产品重要基础零件。它与带、链、摩擦、液压等机械相比具有功率范围大，传动效率高、圆周速度高、传动比准确、使用寿命长、尺寸结构小等一系列优点。因此它已成为许多机械产品不可缺少的传动部件，也是机器中所占比例最大的传动形式。由于齿轮在工业发展中的突出地位，使齿轮被公认为工业化的一种象征。 得益于近年来汽车、风电、核电行业的拉动，汽车齿轮加工机床、大规格齿轮加工机床的需求增长十分耀眼。据了解，随着齿轮加工机床需求的增加，近年来涉及齿轮加工机床制造的企业也日益增多。无论是传统的汽车、船舶、航空航天、军工等行业，还是近年来新兴的高铁、铁路、电子等行业，都对机床工具行业的快速发展提出了紧迫需求，对齿轮加工机床制造商提出了新的要求。据权威部门预测2012 年将达到200 万吨。20CrMo钢作为一种典型的低合金渗碳结构钢在工程中广泛用于制造轴类、齿轮类零件。 由于齿轮的工作条件复杂，所以要求齿轮既要具有优良的耐磨性又要具备高的抗接触疲劳和抗弯曲疲劳性能。 在齿轮热处理工艺显著提高的背景下，我国已能自行生产各类高参数的齿轮。但我国齿轮的质量与其他发达国家的同类产品相较还是具有一定的差距，主要表现在齿轮的平均使用寿命、单位产品能耗、生产率这几方面上。要提高齿轮的质量，除了要选材合适之外，必须对材料的热处理工艺进行优化，通过新工艺和新设备引进吸收和自主创新，实现齿轮热处理工艺朝节能、环保、智能化方向发展。 本设计是在课堂学习热处理知识后的探索和尝试，其内容讨论如何设计齿轮的热处理工艺，重点是制定合理的热处理规程，并按此设计齿轮的热处理方法。
50钢调速弹簧的 热处理工艺设计 1 热处理工艺课程设计的意义 热处理工艺课程设计是高等工业学校金属材料工程专业一次专业课设计练习，是热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节。其目的是： （1）培养学生综合运用所学的热处理课程的知识去解决工程问题的能力，并使其所学知识得到巩固和发展。 （2）学习热处理工艺设计的一般方法、热处理设备选用和装夹具设计等。（3）进行热处理设计的基本技能训练，如计算、工艺图绘制和学习使用设计资料、手册、标准和规范。 2热处理课程设计的任务 ①普通热处理工艺设计 ②特殊热处理工艺设计 ③制定热处理工艺参数 ④选择热处理设备 ⑤设计热处理工艺所需的挂具、装具或夹具 ⑥分析热处理工序中材料的组织和性能 ⑦填写工艺卡片 350调速弹簧的技术要求及选材 3.1 技术要求 50钢喷油泵调速弹簧技术要求如下： 硬度：46～51 3.2 零件图 喷油泵调速弹簧的零件如图3.1所示。
图3.1 喷油泵调速弹簧 3.3 材料的选择 3.3.1零件用途 喷油泵调速弹簧，利用弹簧的受力形变和恢复来调节气门的开合，从而调节喷油泵的喷油速度与喷油量。 3.3.2工作条件 （1）喷油泵调速弹簧工作时，要承受高应力。 （2）喷油泵调速弹簧要承受高频率往复运动。 （3）喷油泵调速弹簧要在较高的温度下工作。 3.3.3性能要求 弹簧的性能要求为如下几个方面：
力学性能：由于弹簧是在弹性范围内工作，不允许有永久变形。要求弹簧材料有良好的微塑性变形能力，即弹性极限、屈服极限和屈强比要高。 理化性能方面：喷油泵调速弹簧的工况很复杂，要在较高的温度下长期工作，因此要求弹簧材料有良好的耐热性，即有高的蠕变极限、蠕变速率较小和较低的应力松弛率。 工艺性能方面：尺寸较小的弹簧热处理时变形大、难以校正和保证弹簧产品质量，宜选用已强化的弹簧材料，冷成型后不经淬火、回火，只须进行低温退火。这样更能保证大批量小弹簧的产品质量和成本低廉。 3.3.4材料选择 选用50钢热轧弹簧钢丝卷制。由于50钢中含有铬能够提高淬透性并且可降低锰引起过热的敏感性，铬熔于铁素体中使弹性极限提高。钒可以细化组织，减少过热敏感性，提高钢的强度和冲击韧性。可用作特别重要的承受高应力的各种尺寸的螺旋弹簧，也可也用作在300°C以下工作的重要弹簧，如各种阀门弹簧，喷油嘴弹簧。 3.3.550钢化学成分及合金元素作用 表3.1 50钢的化学成分[1]（3077-1990）ω C V P S 0.44～0.54 0.17～0.37 0.50～0.80 0.80～1.10 0.10～0.20 ≤0.35 ≤0.035 ≤0.030 50钢的化学成分示于表3.1 化学元素作用： ① C ：保证形成碳化物所需要的碳和保证淬火马氏体能够获得的硬度 ②：提高钢的淬透性并有二次硬化作用，是刚在高温时仍具高强度和高硬度，增加钢的耐磨性，增高钢的淬火温度。 ③：能提高钢的淬透性和抗回火性，对钢的综合机械性能，还能增高淬火温度，阻碍碳元素溶于钢中。 ④：能增加钢的强度和硬度，有脱氧及脱硫的功效（形成），防止热脆，故能改善钢的锻造性和韧性，可增进刚的硬化深度，降低钢的下临界点，增加奥氏体冷却时的过冷度，细化珠光体组织以改善机械性能。 ⑤ V：可以细化组织，减少过热敏感性，提高钢的强度和冲击韧性。
热处理工艺的“四把火” 金属热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能的热处理工艺。按照其处理工艺可以分为退火、正火、淬火、回火四种基本工艺，称为“四把火”，其中的淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。 正火：将钢材或钢件加热到临界点AC3 或ACM 以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。 退火：是将工件加热到适当温度（AC3以上20-40度），根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后随炉缓慢冷却(或埋在砂中或石灰中冷却)至500度以下的热处理工艺，其实质是将钢加热奥氏体化后进行珠光体转变。 目的和作用 (1)降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工; (2)细化晶粒，消除因锻、焊等引起的组织缺陷，均匀钢的组织成分，改善钢的性能或为以后的热处理做准备; (3)消除钢中的内应力，以防止变形或开裂。 淬火：淬火就是将钢加热到Ac3或Ac1点以上某一温度，保持一定时间，然后将工件放入水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却以获得马氏体和(或)贝氏体组织的热处理工艺。淬火后钢件变硬，但同时变脆。为了降
低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于710℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。 目的和作用 使过冷奥氏体进行马氏体(或贝氏体)转变，得到马氏体（或贝氏体）组织，然后配合以不同温度的回火，获得所需的力学性能。 (注：淬火态工件不允许直接投入现场使用，通常在此之后必须实时进行1-2次或以上之回火加工，以调整其组织及应力等。) 回火：回火就是将经过碎火的工件加热到临界点AC1以下的适当温度保持一定时间，随后用符合要求的方法冷却，以获得所需要的组织和性能的热处理工艺。 目的和作用 (1)合理地调整力学性能，使工件满足使用要求； (2)稳定组织，使工件在使用过程中不发生组织转变，从而保证工件的尺寸、形状不变； (3)降低或消除淬火内应力，以减少工件的变形并防止开裂。 钢的热处理温度Al、A3与Acl、Ac3、Arl和Acm 铁碳合金可以查阅Fe-C相图，如果是合金钢只能根据具体牌号查阅。 A1：在平衡状态下，奥氏体、铁素体、渗碳体或碳化物共存的温度； A3：亚共析钢在平衡状态下，奥氏体和铁素体共存的最高泪度； Acl：钢加热时，开始形成奥氏体的温度； Ac3：亚共析钢加热时，所有铁素体均转变为奥氏体的温度； Arl：钢高温奥氏体化后冷却时，奥氏体分解为铁素体和珠光体的温度； Acm：过共析钢在平衡状态下，奥氏体和渗碳体或碳化物共存的最高温度，即过共析钢的上临界点。 即一般所说的下转变温度是Al或Acl，上转变温度是A3或Ac3或Acm。不同化学成分，有不同的临界点。 Q245R钢:Acl是735 、Ac3 是855 、Arl是680 、Ar3 是855 . Q345R钢: Ac1是735 、Ac3 是863 、Arl是685 、Ar3 是840 . 45钢: Ac1是740 、Ac3 是850 、Arl是735 、Ar3 是785 .
热处理工艺课程设计任务书 学院材料科学与工程专业材料科学与工程学生姓名肖娅丹班级学号材料0901 U200910994 课程设计题目45钢传动轴零件热处理工艺 设计任务： 进行零件的加工路线中有关热处理工序和热处理辅助工序的设计。根据零件的技术要求，选定能实现技术要求的合适材料、热处理方法，确定工艺参数（温度及时间等），画出热处理工艺曲线图，选择热处理设备，设计或选定装夹具，制定热处理工艺卡。最后，写出设计说明书，说明书中要求对各热处理工序的工艺参数的选择依据和各热处理后的显微组织作出说明。 针对所选择的材料为45钢的轴零件，先绘出零件工作图，根据材料和零件加工技术要求，确定工艺流程及热处理方法，并进行工艺参数的设定并分析各热处理工序中材料的组织、性能，选择设备并制作热处理工艺卡，最终写出设计说明书。 设计进度安排： 第一周周一~周三学习相关热处理工艺的设计方法，明确设计任务和所需要注意的事项。 周四~周六绘制45钢轴零件工作图 第二周周一~周二查阅资料确定热处理工艺流程及工艺参数的确定 周三~周四撰写设计说明书 周五答辩 指导教师（签字）： 年月日主管院长（签字）： 年月日
目录 1.热处理工艺课程设计的意义及方法 (3) 1.1热处理工艺课程设计的意义 (3) 1.2热处理工艺设计的方法 (3) 2.绪论——45钢轴类零件简介 (4) 2.1.45钢简介 (4) 2.1.1主要化学成分作用分析 (4) 2.1.2 45钢加热和冷却临界点 (5) 2.2传动轴零件加工工艺 (5) 3.加工工艺 (6) 4.热处理工艺设计的内容 (7) 4.1调质处理 (7) 4.1.1加热温度 (7) 图4-2装炉安装简图 (8) 4.1.2保温时间 (8) 4.1.3冷却方法及介质 (10) 4.1.4检验方法 (10) 4.1.5调质处理材料的组织、性能 (10) 4.2高频感应淬火 (11) 4.2.1原理 (11) 4.2.2加热温度和时间的确定 (12) 4.2.3冷却方法及介质 (12) 4.2.4组织和性能 (12) 4.2.5常见缺陷及分析 (13) 4.3低温回火 (14) 4.3.1加热温度和时间 (14) 4.3.2加热设备及方法 (14) 4.3.3回火后组织和性能 (14) 4.3.4冷却介质和方法 (15) 附录一热处理工艺卡 (17) 5.热处理工艺设计感想和体会 (18) 6.参考文献 (19)
一、目的 （1）观察碳钢经不同热处理后的基本组织。 （2）了解热处理工艺对钢组织和性能的影响。 （3）熟悉碳钢几种典型热处理组织的形态及特征。 二、概述 碳钢经退火、正火可得到平衡或接近平衡组织，经淬火得到的是非平衡组织。因此，研究热处理后的组织时，不仅要参考铁碳相图，而且更主要的是参考钢的等温转变曲线（C曲线）。 铁碳相图能说明慢冷时合金的结晶过程和室温下的组织以及相的相对量，C曲线则能说明一定成分的钢在不同冷却条件下所得到的组织。C曲线适用于等温冷却条件；而CCT曲线（奥氏体连续冷却曲线）适用于连续冷却条件。在一定的程度上可用C曲线，也能够估计连续冷却时的组织变化。 1、共析钢等温冷却时的显微组织 共析钢过冷奥氏体在不同温度等温转变的组织及性能列于表4－1中。 2、共析钢连续冷却时的显微组织 为了简便起见，不用CCT曲线，而用C曲线（图4－1）来分析。例如共析钢奥氏体，在慢冷时（相当于炉冷，见图4－1中的υ1）应得到100%的珠光体；当冷却速度增大到υ2时（相当于空冷），得到的是较细的珠光体，即索氏体或屈氏体；当冷却速度增大到υ3时（相当于油冷），得到的为屈氏体和马氏体；当冷却速度增大至υ4、υ5（相当于水冷），很大的过冷度使奥氏体骤冷到马氏体转变开始点（Ms）后，瞬时转变成马氏体，其中与C曲线鼻尖相切的冷却速度（υ4）称为淬火的临界冷却速度。 3、亚共析钢和过共析钢连续冷却时的显微组织 亚共析钢的C曲线与共析钢相比，只是在其上部多了一条铁素体先析出线，如图4－2所示。 当奥氏体缓慢冷却时（相当于炉冷，如图4－2中υ1），转变产物接近平衡组织，即珠光体和铁素体。随着冷却速度的增大，即υ3>υ2>υ1时，奥氏体的过冷度逐渐增大，析出的铁素体越来越少，而珠光体的量逐渐增加，组织变得更细，此时析出的少量铁素体多分布在晶粒的边界上。 表4－1
钢的热处理工艺设计 说明书 学生姓名 设计题目加工中心主轴 指导教师 系主任 完成日期年月日
前言 热处理工艺是金属材料工程的重要组成部分。通过热处理可以改变材料的加工工艺性能，充分发挥材料的潜力，提高工件的使用寿命。本课程设计是在《材料科学基础》﹑《金属热处理工艺学》﹑《失效分析》﹑《金属力学性能》等课程学习的基础上开设的，是理论与实践相结合的重要教学环节。通过该课程设计，可使学生在综合运用所学专业基础理论和专业知识能力方面得到训练，学会独立分析问题和解决问题的方法，提高工程意识和工程设计能力。 热处理工艺是整个机械加工过程种的一个重要环节，它与工件设计及其它加工工艺之间存在密切关系。如何实现工件设计时提出的几何形状和加工精度，满足设计时所要求的多种性能指标，热处理工艺制定的合理与否，有着至关重要的作用。
目录 前言 一．热处理工艺课程设计的目的 (5) 二．热处理工艺课程设计的任务 (5) 三．热处理工艺课程设计设计内容和步骤 (5) 3.1零部件简图，钢种和技术要求 (5) 3.2零部件的工作条件、破坏方式和性能要求的分析 (6) 3.3零部件用钢的分析 (6) 3.3.1 相关钢种化学成分的作用 (6) 3.3.2.相关钢种的热处理工艺性能分析 (7) 3.3.3钢材的组织性能与各种热处理工艺的关系 (8) 3.4热处理工艺方案及工艺参数的论述 (11) 3.4.1零件的加工工艺路线及其简单论证 (11) 3.4.2锻造工艺曲线 (11) 3.4.3预备热处理工艺方案、工艺参数及其论证 (12) 3.4.4最终热处理工艺方案，工艺参数及论证 (12) 3.4.4.1 20CrMnMo的正火工艺 (12) 3.4.4.2 20CrMnMo的渗碳工艺 (14) 3.4.4.3 20CrMnMo的淬火工艺 (17) 3.4.4.4 20CrMnMo的回火工艺 (19) 3.4.4.5 总的热处理工艺曲线 (22) 3.4.5 辅助工序方案 (22) 四．选择加热设备 (22) 4.1 中温井式电阻炉 (22) 4.2 井式渗碳炉 (23) 五．工装图 (25) 六．工序质量检验项目、标准方法 (27) 七．热处理工艺过程中缺陷分析 (28)
金属材料热处理中的“四把火” 来源：对钩网 热处理是一种常见的金属材料加工工艺，目的是在不破坏金属材料形状的前提之下，通过改变材料表面化学成分或内部显微结构，从而提升材料某些方面的性能。顾名思义，热处理是以温度控制为手段的，工艺流程一般包括加热、保温和冷却三个环节。早在公元前六世纪，钢铁冶炼技术被人类发明并得到普遍推广。那时候，人们就已经开始使用简单的热处理工艺，以增加钢铁材料的硬度。随着相关科学理论的不断完善，近年来，这种金属材料加工工艺得到了更大的发展。其中最常用的手段被称为“四把火”。 热处理工艺中的“四把火”，这是四种不同处理方法的总称，依次分别是退火、正火、淬火和回火。因为都带一个“火”字，所以合称“四把火”。这“四把火”都与金属材料加热后的冷却处理有关，但因为冷却的方法和媒介不同而有所区别。 退火 当金属加热到适宜温度以后，先保温达到足够的时间，保温时间的长短是根据材料性质和工件的形状、尺寸来决定的，然后再进行缓慢冷却，这种方法称为退火。经过退火处理的金属材料，硬度降低，切削加工性得到改善，残余应力被消除，在加工过程中不容易发生变形或出现裂纹。 正火 正火，又称常化，其过程与退火类似，只是冷却时需将工件放置在空气中，或对其进行喷水、喷雾、吹风等手段辅助冷却。对金属材料进行正火处理，也可以起到去除内应力和改善切削工艺的效果，只是得到的材料硬度更大、组织更细。退火和正火通常都作为改善材料性能的预备热处理，但对一些要求不太高的材料，正火也可以作为最终热处理而使用。 淬火 将工件加热保温，使之全部或部分奥氏体1化以后，借助水、油或其它无机盐、有机水溶液作为介质，对金属进行快速冷却处理的工艺称为淬火。淬火可以大大提高工件硬度，尤其是表面淬火技术，因工件氧化和脱碳量较少，常被应用在机床主轴和齿轮的加工制造当中。但经过淬火后的金属材料通常脆性也会增加，需要及时进行下一步回火工序。 回火 回火是将淬火后的工件重新加热到低于下临界温度范围以内的某一合适温度，然后放置在高于室温而低于650℃的环境内长时间保温，最后进行冷却。这一工序可以有效降低钢件脆性，提高其延性和韧性。回火与淬火经常配合使用，淬火后的工件如果进行高温回火工艺，整个过程统称为调质处理；如果在略高于室温的环境下进行回火，则把整个过程统称为时效处理。 复杂热处理 除简单的“四把火”外，热处理工艺还经常与其他工艺结合使用，形成更复杂的热处理工艺，以达到更好的加工效果。如在对材料进行热处理的流程中，加入了压力加工形变这道工序，这样的结合可以很好地增强工件强度和韧性，这种方法称为形变热处理。如把热处理过程置于负压气氛或真空环境中进行，将有效避免工件发生氧化、脱碳等现象，处理出来的工件表面光洁，性能也有所提升，
* * 大学 热处理原理与工艺课程设计 题目： 50Si2Mn弹簧钢的热处理工艺设计 院（系）：机械工程学院 专业班级：** 学号：******* 学生姓名：** 指导教师：** 起止时间：2014-12-15至2014-12-19
课程设计任务及评语 院（系）：机械工程学院教研室：材料教研室 学号******* 学生姓名** 专业班级*** 课程设计 题目 50Si2Mn弹簧钢的热处理工艺设计 课程设计要求与任务一、课设要求 熟悉设计题目，查阅相关文献资料，概述50Si2Mn弹簧钢的热处理工艺，制定出热处理工艺路线，完成工艺设计；分析50Si2Mn弹簧钢的成分特性；阐述50Si2Mn弹簧钢淬火、回火热处理工艺理论基础；阐述各热处理工序中材料的组织和性能；阐明弹簧钢的热处理处理常见缺陷的预防及补救方法；选择设备；给出所用参考文献。 二、课设任务 1.选定相应的热处理方法； 2.制定热处理工艺参数； 3.画出热处理工艺曲线图； 4分析各热处理工序中材料的组织和性能； 5.选择热处理设备 三、设计说明书要求 设计说明书包括三部分：1）概述；2）设计内容；3）参考文献。
工作计划 集中学习0.5天，资料查阅与学习，讨论0.5天，设计6天：1）概述0.5天，2）服役条件与性能要求0.5天，3）失效形式、材料的选择0.5天，4）结构形状与热处理工艺性0.5天，5）冷热加工工序安排0.5天，6）工艺流程图0.5天，7）热处理工艺设计1.5天，8）工艺的理论基础、原则0.5天， 09）可能出现的问题分析及防止措施0.5天，10）热处理质量分析0.5天，设计验收1天。 指 导 教 师 评 语 及 成 绩 成绩：学生签字：指导教师签字： 年月日
热处理工艺之四把火 热处理是机械零件和工模具制造过程中的重要工序之一。大体来说，它可以保证和提高工件的各种性能，如耐磨、耐腐蚀等。还可以改善毛坯的组织和应力状态，以利于进行各种冷、热加工。 一、热处理工艺的分类 热处理是将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的晶相组织结构，来改变其性能的一种金属热加工工艺。 热处理工艺大体分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。 整体热处理分为正火，退火，淬火，回火，调质，稳定化处理，固溶处理，水韧处理，失效处理。其中正火、退火、淬火、回火称为热处理中的“四把火”。表面热处理的主要方法有火焰淬火和感应加热热处理。化学热处理主要分为渗碳，渗氮，碳氮共渗等。 以下主要介绍整体热处理“四把火”及常见的调质热处理工艺的目的及应用范围。 二、整体热处理中“四把火“及调质热处理工艺的目的及应用范围 （1）正火 1）正火定义：正火又称为常化，是将工件加热至Ac3(Ac是指加热时自由铁素体全部转变为奥氏体的终了温度，一般是从727℃到912℃之间)或Acm(Acm 是实际加热中过共析钢完全奥氏体化的临界温度线 )以上30~50℃，保温一段时间后，从炉中取出在空气中或喷水、喷雾或吹风冷却的金属热处理工艺。 2）正火的目的：①去除材料的内应力；②增加材料的硬度。 3）正火的主要应用范围有：①用于低碳钢；②用于中碳钢；③用于工具钢、轴承钢、渗碳钢等；④用于铸钢件；⑤用于大型锻件；⑥用于球墨铸铁。 （2）退火 1）退火定义：指的是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却(通常是缓慢冷却，有时是控制冷却)。 2）退火的目的：①降低硬度，改善切削加工性；②消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向；③细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷；④均匀材料组织和成分，改善材料性能或为以后热处理做组织准备。 3）退火的主要应用范围：①完全退火主要用于亚共析钢的铸件、锻轧件、焊件，以消除组织缺陷，使组织变细和变均匀，以提高钢件的塑性和韧性；②不完全退火主要用于中碳和高碳钢及低合金结构钢的锻轧件，使晶粒变细，同时也降低硬度，消除内应力，改善被切削性；③球化退火只应用于钢的中退火方法，其中中碳钢和高碳钢硬度低、被切削性好、冷形变能力大；④去应力退火主要适用于毛坯件及经过切削加工的零件，目的是为了消除毛坯和零件中的残余应力，稳定工件尺寸及形状，减少零件在切削加工和使用过程中的形变和裂纹倾向。（3）淬火