课程设计论文--热处理工艺设计

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 , 便于切去不渗碳表面的渗碳层。材料加工成叶片泵轴需进行复杂的化学热处理，使心部硬度为

HRC31～HRC41，表面硬度不低于HRC60，从而使泵轴表面有较高硬度，心部呈现

一定的韧性，以适应泵轴的工作环境；并且严格规定了表层的含碳量、组织均匀性、晶粒度及化学热处理等[1]。

3. 设计说明

3.1加工工艺流程

叶片泵轴的制造工序基本上相同，对于不同的钢种，在其热处理时有些许差异。一般都采用棒料经锻造—正火—机加工—渗碳—淬火—回火—矫直—机加工。

12CrNi3钢的化学成分见表3.1[2]

成分分析：

表 3.1 12CrNi3钢的化学成分

C Si Mn S P Cr Ni Cu

化学

成分

钢的含碳量可保证形成大量的合金碳化物，淬火加热时，一部分融入奥氏体中，提高其稳定性，同时也使马氏体中的合金元素含量增加，保证其硬度；而未溶的碳化物则起细化晶粒、提高韧性的作用．并提高钢的耐磨性。

Cr是12CrNi3合金钢中主要的合金元素，它使钢的淬透性大大增加，提高其回火稳定性，并产生二次硬化现象。铬与碳形成高硬度的碳化物，加热时未溶的碳化物可细化晶粒、提高钢的耐磨性的作用。

锰和硅是炼钢过程中必须加入的脱氧剂，用以去除溶于钢液中的氧。它还把钢液中的氧化铁还原成铁，并形成氧化锰和二氧化硅。锰除了脱氧作用外，还有除硫作用，即与钢液中的硫结合成MnS,从而在相当大成度上消除硫在钢中的有害影响。这些反应产物大部分进入炉渣，小部分残留与钢中，成为非金属夹杂物。脱氧剂中的锰和硅会有一部分溶于钢液中，冷至室温后即溶于铁素体中，提高铁素体的强度。硅溶于铁素体中后有很强的固溶强化作用，显著提高钢的强度和硬度。

Ni也是12CrNi3合金钢中的主要元素。它的存在提高了钢的强度，而不降低其塑性，改善了钢铁的低温韧性降低了钢铁的临界冷却速度，提高铁的淬透性扩大奥氏体区，是奥氏体化的有效元素[2]。

3.2具体热处理工艺

3.2.1试样热处理工艺

正火目的：正火使晶粒细化和碳化物分布均匀化，去除材料的内应力，降低零件硬度，提高切削性能，为渗碳做预处理。因为12CrNi3合金钢淬透性较高，退火困难，因此一般不用退火。

正火工艺加热温度：920℃±10℃，根据化学成分计算Ac

3

温度：Ac3=910-203C0.5-13.2Ni+44.7Si+104V+31.5Mo+13.1W≈874℃，故正火选择（Ac3+30-50℃）即920℃±10℃。

正火保温时间：加热保温时间经验公式：t=αKD,α-加热系数，空气电阻炉-合金钢α取1.3-1.6（min/mm）；K为装炉修正系数，取1-1.5；D-工件的有效厚度（mm），当高度（h）/壁厚（δ）≤1.5时，以h计。故最终保温时间：

t=αKD=1.6×1.5×40=96min，取2h。

正火后的组织：P+少量F

正火曲线：

正火炉如表3.2

表3.2 箱式电阻炉型号参数

型号名称

额定功率

（kw）

额定温度

（℃）

额定电压

（v）

相数工作区尺

寸（mm）

最大装载

量（kg）温

度

/

℃

RX3-15-9 15 950 380 3 650×300

80

×250

正火炉选择RX3-15-9箱式电阻炉，使用电加热，节约成本

正火工装如图3.2：

图3.2 正火工装尺寸图

注：壁厚为10mm

装炉量：12个/批

3.2.2渗碳处理

12CrNi3合金钢渗碳处理一般在初磨之后，精磨之前。其渗碳温度一般在920～940℃表面渗碳处理:将含碳的钢放到碳势高的环境介质中,通过让活性高的碳原子扩散到钢的内部,形成一定厚度的碳含量较高的渗碳层,再经过淬火\回火,使工件的表面层得到碳含量高的钢,而心部因碳含量保持原始浓度而得到碳含量低的合金钢,合金钢的硬度主要与其碳含量有关,故经渗碳处理和后续热处理可使工件获得外硬内韧的性能.渗碳处理的作用是:提高表面层的耐磨性,同时保持心部有高的耐冲击能力,即强韧性。渗碳后的冷却方式一般采用空冷[3]。

渗碳温度：920-940℃，（Ac3+30-50℃）目前生产中，经常使用的气体渗碳温度范围是900-940℃。取930℃，此温度既可以满足渗层深度要求，又能缩短渗碳所需时间。低于此温度范围渗碳速度过低；而超出此温度范围太多会使奥氏体晶粒粗大，降低零件的力学性能。[6]

渗碳方式：采用滴注式气体渗碳。把含碳有机液体滴入或注入气体渗碳炉内，含碳有机液体受热分解产生渗碳气氛，对工件进行渗碳。滴注式气体渗碳设备简单，多用煤油作渗碳剂，成本低廉，主要应用于周期式气体渗碳炉[7]

渗剂选择：甲醇和煤油。

保温时间：4h。根据哈里斯公式：D=

算出D=3.45h，故渗碳时间取4h。

渗碳炉如表3.3：

表3.3 井式渗碳炉型号

设备性能、规格、温度、加热方式：额定功率60KW，额定温度950℃，使用电加热。

渗碳淬火工装主视图，俯视图如图3.3：

图3.3 工装主视图、俯视图尺寸图

型号额定功率额定温度额定电压相数工作区尺最大装载质量

RQ3-25-9 25 950 380 3 ф300×

450

50 1700

RQ3-35-9 35 950 380 3 ф300×

600

100 1850

RQ3-60-9 60 950 380 3 ф450×

600

150 2650

103700/T

800√t

装炉量：12个/批

渗碳淬火曲线如图3.4:

图3.4 渗碳淬火曲线

①装炉排气时，连滴甲醇3～5滴后调整到130～140滴/min 3.2.3淬火+低温回火热处理

钢的淬火与回火是热处理工艺中最重要，也是用途最广泛的工序。淬火可以显著提高钢的强度和硬度。为了消除钢的残留内应力，得到不同强度，硬度和韧性配合的性能，需要配以不同温度的回火。所以淬火和回火又是不可分割的，紧密联系在一起的两种热处理工艺。淬火的主要目的是使奥氏体化后的工件获得尽量多的马氏体，然后配以不同温度的回火获得各种需要的性能。

① 12CrNi3叶片泵轴的淬火。淬火加热规范决定了奥氏体的实际晶粒度及碳化和合金元素的固溶度．对马氏体的形态及回火的性能(硬度、强度、塑性、回火稳定性、淬火回火时的体积变形)都有显著的影响。当加热到Ac 1温度(约810℃)以上时。原始组织索氏体和碳化物转变为奥氏体和碳化物。随着加热温度升高，合金碳化物继续向奥氏体中溶解．增加了奥氏体中C 和Cr 的浓度，淬火马氏体的硬度增加，其耐磨性也越强，冲击韧度逐渐升高。12CrNi3泵轴的淬火在井式炉中加热至930±10℃滴注甲醇或煤油渗碳，时间为4h ，降温至800±10℃，保温0.5h ,直接淬冷于油槽中。

o

温度/℃

时间/h

煤油/（滴

/min

甲醇/（滴

淬火加热温度

+（30-钢的淬火加热温度与钢的含碳量有关，共析钢和过共析钢的淬火温度为Ac

1

+（30-50）℃，且一般在空气炉中加热比在盐浴50）℃；亚共析钢的加热温度为Ac

3

炉中加热高10-30℃，综合考虑淬火加热温度印在区间810±10℃，在此选800℃。淬火介质：通过对比，最终选用N1（10号）机械油。

依据：本着淬火烈度最低的原则，该冷却介质冷却能力适中适合12CrNi3小件零件的淬火工艺处理。其低温区冷却能力远小于水，可以减少工件应力的产生，减少由于内应力产生的变形和开裂。

可供选择的几种冷却介质的冷却能力见于表3.4

表3.4 几种冷却介质的冷却能力注：油温20冷却能力普通淬火油N1机械油N3机械油

特性温度/ 633 460 490

特性时间/s 2.25 4.8 4.75

800400冷却/s 3.15 5.05 5.25

800300冷却/s 4.55 7.2 8.85

加热与保温时间

炉中的工件应在规定的加热温度范围内保持适当的时间，以保证必要的组织转变和扩散。加热与保温时间一共有三部分组成：由零件入炉到达指定工艺温度所需升温时间（τ1）、透热时间（τ2）以及组织转变所需时间（τ3）组成。τ1+τ2由设备功率、加热介质以及工件尺寸、装炉数量等决定，τ3则与钢材的成分、组织以及热处理技术要求等有关。

常用的经验公式为：τ=α2K2D 式中：τ——加热时间，min；

α——加热时间系数，min/mm； K——装炉量修正系数；Ｄ——工件有效厚度，mm。

对于圆柱形工件的有效厚度，但高度大于直径时，可按直径为有效厚度进行计算，图１中的工件的毛坯直径为40mm，即工件的有效厚度为Ｄ＝40mm，加热系数α和

装炉修正系数Ｋ见下表，对于12CrNi3合金渗碳钢，α＝1.2，Ｋ＝2.0，则τ＝12×1.32×40≈30min ，考虑到透热之后，因而我选择0.5h 的保温时间[4]

。 ②12CrNi3叶片泵轴的低温回火 回火温度

低温回火温度为180℃，保温1h 。回火中的主要组织为回火马氏体。回火马氏体既保持了钢的高硬度，高强度和良耐磨性，又适当提高了韧性。经淬火并低温回火后得到隐晶回火马氏体和均匀细小的粒状碳化物组织，具有很高的硬度和耐磨性，同时降低了钢的淬火应力和脆性[5]

。 回火时间

从工件入炉后炉温升至回火温度时开始计算。回火时间一般为1-3h ，

本设计中的零件的有效厚度为40mm ，选择回火炉为井式电炉，与渗碳炉使用一种炉。回火保温时间如图表3.5

表3.5 回火保温时间参考

低温回火（150-250℃） 有效厚度/mm

＜25 25-50 50-75 75-100 100-125 125-150 保温时间/min

30-60 60-120

120-180

180-240

240-270

270-300

回火工艺曲线如图3.5：

图3.5 回火工艺曲线

温

度/℃

时间

/h

3.2.4 热处理后检验方法

外观检测和方法选择

工件表面不能有淬火裂纹,锈蚀和影响使用性能的缺陷。一般通过磁粉探伤或其他无损检测设备。

金相组织检验

淬火后一般得到马氏体组织，由于奥氏体化温度不同，马氏体形态的大小不一样，一般分为8级，1级属于奥氏体化温度偏低，淬火组织是是隐晶马氏体+细针状马氏体和不大于5%的铁素体。而8级属于过热组织，是粗大的板条状马氏体+片状马氏体。正常淬火是2至4级，其组织委细小的板条马氏体+片状马氏体。之后用金相显微镜观察，确定所属等级。

表面淬火后的金相组织按马氏体大小分为10级，4到6级是正常组织，为细小马氏体，1到3级是粗大或中等大小的马氏体，因淬火加热温度偏高引起，7到10级组织中有未溶铁素体或网状托氏体。之后用金相显微镜观察，确定所属等级。

3.2.5 热处理工艺曲线图

时间/h

图3.6 热处理工艺曲线总图

4.分析与讨论

4.1 材料的组织性能

12CrNi3钢在860℃第一次淬火加热时，碳化物的熔解少，基体的含碳量在

0.10%-0.17%左右，Cr在0.6%-0.9%，硫和磷的碳化物熔解更少，Ni为主要元素。12CrNi3叶片泵轴由900℃～920℃渗碳→780℃～800℃油淬→(-40℃)～(-70℃)冰冷处理→150℃～200℃回火（低温）后，渗碳层硬度HRC≥58。渗碳层碳化物扩散层较浅，约0.15mm。淬透性d≤50mm，心部组织较粗大。渗碳层碳化物扩散层较深，约0.30mm～0.45mm，渗碳层硬度由表及里递减平缓，心部组织较细小。明显的变形量产生于热处理工序，尤其是在渗碳淬火冷却过程中，渗碳淬火处理时，稍有不慎会受到一些不良因素的影响，使工艺加工质量出现异常波动，未及时发现就可能造成这一天加工的整批泵轴变形超差，甚至全部报废。需要着重控制的几个主要因素是：

①渗碳轴的表面碳浓度，渗层深度会对渗层组织的膨胀系数产生影响，渗碳轴的表面碳浓度、渗层深度不同时，其公法线的变形就不一样。如果渗碳时不对炉气碳势及工艺过程进行严格控制，每炉零件的表面碳浓度、渗层深度都不一样．而且波动很大，就会造成轴变形没有规律。

②装炉方式：工件各部位冷却的不同步，决定了工件存在内应力，在一定条件下会产生变形。

③淬火温度：共渗温度与淬火温度对变形有很大影响，共渗温度与淬火温度越高，花键孔的收缩量越大，且淬火温度的影响更明显。这是因为淬火温度越高，产生的组织应力越大、变形越大，但淬火温度不宜过低，否则共渗层会出现非马氏体组织，对零件的性能不利。

④ 淬火介质：淬火介质的冷却特性是影响泵轴缩孔的重要因素。如果能合理地选择淬火介质，可把淬火泵轴的缩孔控制在工艺，条件规定的范围内。通过长期摸索，得到合适的热处理工艺，可以将变形量控制到最小。

4.2 热处理缺陷分析

硬度过高，其产生的可能原因：①冷却速度快，组织中珠光体片间距变细，可以通过调整冷却方式或冷却介质来预防；②保温时间短，组织均匀化为完成，可以适当延长保温时间；③装炉量大，炉温不均匀，可以适当减小装炉量。重新退火，严格控制工艺参数，可消除硬度过高缺陷

过热及过烧，其产生的原因如下：加热温度过高，使晶界氧化或局部熔化。防止措施：（1）防止零件在加热过程中产生过热现象，根据选用的设备制定正确合理的热处理工艺参数；（2）在操作过程中严格控制加热温度、保温时间，或采取预热等降低加热速度的措施，尽可能消除晶粒长大的因素。

氧化、脱碳，产生原因：加热时炉温较高，过剩空气量大，炉内气氛呈氧化性。对策：①避免加热温度过高，避免保温时间过长②控制炉气为中性或还原性气氛③铸件表面涂防氧化涂料或石灰④采用防护罩或铁屑、木炭，将铸件与炉气隔离

裂纹，产生原因：①铸件入退火炉前有较大内应力；②铸件入炉时炉温过低，或低温时加热速度过快，产生的热应力较大。对策：严格控制入炉温度，低温阶段加热速度应缓慢

变形，产生原因：①支垫不良（支点少，未垫实）；② 加热温度不均匀，冷速过快，热应力过大；③摆放不正，或工件与工件互相挤压；对策：①合理增加支点，仔细垫实；薄壁箱体类件上部避免压工件；②铸件成垛装炉，支垫面不得有飞边、毛刺、凸起物；③入炉前，先划线检查；装炉时，针对变形情况支压④刚出炉件不得吊放在风中冷却。

回火缺陷的原因和控制

回火硬度偏高：由于回火不足，即回火温度低、回火时间不够。可以提高回火温度、延长回火时间来解决。

回火硬度低：由于温度过高或淬火组织中有非马氏体。可以降低回火温度和淬火工艺来解决。

回火硬度不均匀：回火炉温不均、装炉量过多造成。

网状裂纹：回火加热速度过快，表层产生多项拉应力。可以采用较慢的回火加热速度。

回火开裂：淬火后未及时回火形成显微裂纹。可以减少淬火应力，并在淬火后及时回火。

四.结束语

通过分析可知，12CrNi3钢经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，但该钢有回火脆性倾向和形成白点的倾向。目前导致模具损坏的因素很多，但主要的还是锻造工艺或热处理工艺不尽合理而造成的。12CrNi3是高级渗碳钢，与15Cr、20Cr钢相比，其强度、塑性、淬透性均高。主要用来制作重负荷条件下要求高强度，高硬度和高韧性的主轴及要求中心韧性很高或承受冲击负荷、表面耐磨、热处理变形小的轴、杆以及在高速和冲击负荷下工作的各种传动齿轮、调节螺钉、凸轮轴。零件的综合性能处理与组成其本身的元素基体外，最主要的影响因素是热处理工艺。通过良好的热加工工艺，可以有效的将合金材料的综合性能提高。从而使零件的寿命得以延长，从而获得更好的效益。

参考文献

[1] 陈光等. 航空燃气涡轮发动机结构设计. 北京：北京航空学报出版社，1988

[2] 徐颖强.赵宁.吕国志.航天硬化泵轴材料性能研究.机械科学技术，2002,21 （4）:602～606

[3] 崔忠圻.覃耀春.金属学与热处理，2007,5：123～124，283～284.

[4] 陈宗民．统计方法在铸造工序及产品质量中的应用[J].铸造设

备研究，2003，f51：22～25．

[5] 杨满.实用热处理技术手册，机械工业出版社，2008,6： 119-120

[6]热处理标准化技术委员会.金属热处理标准应用手册.机械工业出版社.1994-8

[7]吉泽升，张雪龙.热处理炉.哈尔滨工程大学出版社.1999-1

热处理工艺卡产品型号12CrNi3叶片泵

轴

零（部）件图号A3 产品名称叶片泵零（部）件名称叶片泵轴

简图：材料牌号12CrNi3 零件重量1kg

工艺路线锻造→正火→机加工→渗碳→淬火→回火→矫直→机加工

技术条件检验方法

硬化层深度0.7-1.0mm 金相法检测

硬度58-63HRC 洛氏硬度检测58-63HRC合格

金相组织表面：回火M+碳化物

心部：P

光学金相显微镜

力学性能表面高硬度高耐磨性，心

部韧性好

维氏检测

允许变形量≤0.15mm 同轴度检验

工序号工序名称设备装炉方式

及数量

装炉

温度℃

加热

温度℃

加热时间

h

保温时间

h

冷却工时

（h）

介质温度℃时间h

1 正火RX3-15-9 随挂具装

炉

12个/批室温920 2 2 空气室温- -

2 渗碳RQ3-60-9 930 930 - 4 空气800 - -

3 淬火淬火槽800 800 - 0.5 油室温- -

4 回火RQ3-60-9 室温180 0.

5 1 空气室温- -

编制人周万宇编制日期2015.12.25 审核日期2015.12.25

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热处理工艺课程设计

热处理工艺课程设计 Document number【980KGB-6898YT-769T8CB-246UT-18GG08】

热处理工艺课程设计高速高载齿轮的热处理工艺 姓名：成** 学号：******* 学院：扬州大学机械工程学院 专业：材料成型及控制工程 设计指导老师：黄新

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。 现代工业的飞速发展对机械零部件﹑工模具等提出的要求愈来愈高。热处理不仅对锻造机械加工的顺利进行和保证加工效果起着重要作用，而且在改善或消除加工后缺陷，提高工件的使用寿命等方面起着重要作用。为获得理想的组织与性能，保证零件在生产过程中的质量稳定性和使用寿命，就必须从工件的特点﹑要求和技术条件，认真分析产品在使用过程中的受力状况和可能失效形式，正确选择材料；再根据生产规模﹑现场条件﹑热处理设备提出几种可行的热处理方案，最后根据其经济性﹑方便性﹑质量稳定性和便于管理﹑降低成本等因素，确定出一种最佳方案。

年产500吨的热处理车间设计_课程设计论文

编号 热处理车间设计说明书 二级学院材料科学与工程学院 专业材料科学与工程

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学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日

汽车半轴热处理工艺

40Cr钢汽车半轴的热处理工艺 *** （中国矿业大学材料科学与工程学院江苏徐州 221116） 摘要:制定40Cr 钢退火、正火、淬火、回火、调质热处理工 艺, 测定在各种热处理情况下试样的硬度和冲击韧性, 并进 行材料的金相组织分析, 得出了40Cr 钢调质处理具有良好综 合性能的结论。 关键词：汽车半轴；热处理工艺；金相组织；性能 1引言 汽车半轴是汽车的重要部件之一, 要求具有合理的最佳的静 扭强度和抗扭转疲劳性能. 是在汽车运行中承受自重和货物重量, 并传递扭矩的重要零件,常采用40Cr 钢制造, 其产品质量直接影 响着整车的性能。 40Cr 钢属于亚共析钢, 缓冷至室温后的显微组织为铁素体 加珠光体, 含有较少的合金元素, 属于低淬透性合金调质钢, 经 适当热处理后具有较高的强度、良好的塑性和韧性, 即具有良好 的综合力学性能, 常用于制造汽车的连杆、螺栓、传动轴及机床 主轴等机械零件。 2分析 汽车半轴的加工工艺流程如下：半轴材料采购→下料→花键 加热→锻造镦花键成形→另一端加热→锻造预镦制坯→加热→半 轴盘端摆辗成形→淬火→回火→校直→抛丸→铣端面钻中心孔→ 校正→粗车半轴法兰盘外端面和花键外圆→粗车法兰盘内端面和 外圆→精车法兰端和花键外圆→铣花键→清洗→中频淬火→回火 →校正→无损检测→钻半轴法兰盘孔→磨半轴法兰轴颈→精车半 轴法兰内端面→抛光→清洗→打标→包装。 对于40Cr的热处理，采用预备热处理和最终热处理。调质钢经热加工后, 必须经过预备热处理来降低硬度, 便于切削加工, 消除热加工时造成的组织缺陷,细化晶粒, 改善组织, 为最终热

处理做好准备。对于40Cr 钢而言, 可进行正火或退火处理。调质钢的最终热处理是淬火加高温回火。一般可以采用较慢的冷却速度淬火, 可以用油淬以避免热处理缺陷。当强度较高时, 采用较低的回火温度, 反之选用较高的回火温度。 铁碳合金相图 40Cr的化学成分及临界温度见表1 从铁碳合金相图可以看出：40Cr钢属于亚共析钢, 在缓慢冷却到室温后的组织为铁素体和珠光体。从钢的分类来看, 40Cr钢属于调质钢, 具有很高的强度及良好的塑性和韧性,也就是有良 好的机械性能。40Cr钢主要应用于制造业，特别是机械类制造的材料。表1所示的是40Cr 的化学成分及临界温度。40Cr钢的热处理，各种参数都有规定，在实际操作中应注意： （1）40Cr 工件淬火后应采用油冷，40Cr 钢的淬透性较好，在油中冷却能淬硬，而且工件的变形、开裂倾向小，操作者要凭

金属学与热处理教学大纲

《金属学与热处理》课程教学大纲 课程名称：金属学与热处理课程代码: 05224040 课程类型：专业必修课程 学分：3 总学时：48 理论学时：32 实验学时：16 先修课程：高等数学材料力学适用专业：材料成型与控制技术、模具设计与制造 一、课程性质、目的和任务 本课程是“材料成型与控制技术、模具设计与制造”专业的专业必修课，是学习材料专业课的技术基础课。它在基础课和专业课之间起桥梁作用。只有在修完本课程之后，才能进入其他专业课的学习。开设该课程的目的主要是向学生阐述金属学与热处理的基础知识，任务是使学生通过该课程的学习，掌握金属材料的成份、组织结构、热处理工艺与性能之间的相互关系及其变化规律，熟悉热处理基本工艺和常用工程材料的种类、成份、组织、性能特点，为后续专业课的学习奠定基础。 二、教学基本要求 1、知识、能力、素质的基本要求 通过本课程的学习，应使学生掌握金属学与热处理的基础知识，即金属及合金的成分、组织、结构与性能之间的相互关系及其变化规律；初步学会使用金相显微镜对金属及合金的组织进行观察及相应的实验能力；具备能用所学理论对金属材料热处理的一些实际工程问题进行分析的素质。 2、教学模式基本要求（课程主要教学环节要求，教学方法及手段要求） 本课程的特点是理论抽象，空间结构多且复杂，理论性叙述多，计算内容少。针对这些特点，在教学时应尽量结合工程实例来加深对基础理论的理解；有关金属组织的认识和识别对初学者来说是难度很大的内容，必须配合实验来加深认识。 三、教学内容及要求 第一章金属的晶体结构 要求学生掌握三种常见金属的晶体结构、晶体学基本概念、实际金属中三类晶体缺陷、合金中的两类基本相。 第二章纯金属金属的结晶 要求学生掌握结晶的规律，结晶基本过程以及结晶后获得细晶粒的方法，了解晶核长大机理、铸锭组织形成过程、铸锭组织结构与性能特点。 第三章二元合金相图 要求学生掌握二元合金相图的建立方法，熟悉匀晶相图．共晶相图、包晶相图的结构，正确地分析相应合金的结晶过程，画出示意图，并能熟练地运用杠杆定律计算相组成物的相

16Mn钢(热处理课程设计)

目录 第一章金属热处理课程设计简介 (1) 一、课程设计的任务与性质 (1) 二、课程设计的目的 (1) 三、设计内容与基本要求 (1) 四、设计步骤 (2) 第二章材料16Mn基本参数 (2) 一、16Mn材料简介 (2) 二、16Mn材料的性能及用途 (3) 三、16Mn材料化学成分 (3) 四、16Mn物理力学性能 (3) 第三章热处理工艺设计 (4) 一、16Mn热处理概述 (4) 二、16Mn热处理 (4) 三、基本参数确定 (9) 第四章 16Mn钢热处理分析 (10) 一、16Mn钢热处理后组织分析 (10) 二、16Mn钢热处理后材料性能检测 (13) 第五章设计与心得体会 (17) 参考文献 (19)

第一章金属热处理课程设计简介 一、课程设计的任务与性质 《金属热处理原理与工艺》课程是一门重要的专业课程，金属材料热处理工艺设计及实验操作是一种重要的教学环节，通过金属材料热处理工艺金相组织分析、性能检测等实验，可以培养学生掌握热处理实验方法、原理及相关设备，运用热处理的基本原理和一般规律对实验结果进行分析讨论，有助于强化学生解决问题、分析问题的能力。 二、课程设计的目的 1、课程设计属于《金属热处理原理与工艺》课程的延续，通过设计实践，进一步学习掌握金属热处理工艺设计的一般规律和方法。 2、培养综合运用金属学、材料性能学、金属工艺学、金属材料热处理及结构工艺等相关知识，进行工程设计的能力。 3.培养使用手册、图册、有关资料及设计标准规范的能力。 4.提高技术总结及编制技术文件的能力。 5.是金属材料工程专业毕业设计教学环节实施的技术准备。 三、设计内容与基本要求 设计内容：完成合金结构钢（16Mn）的热处理工艺设计，包括工艺方法、路线、参数的确定，热处理设备及操作，金相组织分析，材料性能检测等。 基本要求： 1.课程设计必须独立的进行，每人必须完成不同的某一种钢材热处理工艺设计，能够较清楚地表达所采用热处理工艺的基本原理和一般规律。 2.合理地确定工艺方法、路线、参数，合理选择热处理设备并正确操作。 3.正确利用TTT、CCT图等设计工具，认真进行方案分析。 4.正确运用现代材料性能检测手段，进行金相组织分析和材料性能检测等。 5.课程设计说明书力求用工程术语，文字通顺简练，字迹工整，图表清晰。 四、设计步骤 方案确定： 1.根据零件服役条件合理选择材料及提出技术要求。

热处理设备课程设计淬火盐水槽的设计

2015—2016学年第二学期 热处理设备课程设计淬火盐水槽设计 设计者： 班级： 指导教师： 设计日期：

目录 一．淬火槽设计 1.基本要求 2.设计内容 二．设备计算和选择 1.淬火盐水槽的尺寸确定 1.1淬火盐水槽的结构形式 1.2淬火盐水槽的尺寸计算 2.冷却循环系统的组成 3.冷却器的计算与选择 三．绘图 四．收获总结 致谢

一、淬火槽设计 1.基本要求 冷却是热处理生产的重要组成部分。淬火冷却设备的主要作用是实现对材料的淬火冷却，达到所要求的组织和性能；同时减少或避免工件在冷却过程中开裂和变形。 对淬火冷却设备的基本要求是： ①能容纳足够的淬火介质，以满足吸收高温工件的热量的需要； ②能控制淬火介质的温度、流量和压力参数等，以充分发挥淬火介质的功能； ③能造成淬火介质与淬火工件之间的强烈运动，，以加快热交换过程； ④对容易开裂和变形的工件，应设置适当的保护装置，以防止开裂和减少变形； ⑤设置介质冷却循环系统，以维持介质温度和运动； ⑥保护环境和生产安全。 2.设计内容 ①根据工件的特性、淬火方法、淬火介质、生产量和生产线的组成情况，确定淬火槽的结构类型； ②根据每批淬火件的最大重量、最大淬火尺寸确定淬火槽的容积； ③选择淬火介质在槽内的运动形式，确定供排介质的位置。确定驱动介质运动装置的安装位置； ④选择淬火槽的结构材料，考虑材料的抗蚀性和避免应用催化介质变质的材料； ⑤绘制水槽结构图，给出用料明细表； ⑥给出配套冷却器（型号、换热量）。 二、设备计算和选择 1.淬火槽的尺寸确定 1.1淬火槽的结构形式 此次设计的淬火槽结构形式为普通型间隙作业淬火槽，主体结构由槽体、介质进排液管及溢流槽组成。 ①槽体 淬火槽槽体材质采用Q235钢。其屈服强度δs=235MPa,抗拉强度δ

金属学课程设计——45号钢车床主轴热处理工艺设计

金属学课程设计——45号钢车床主轴热处理工艺设计《金属学与热处理》课程设计 45号钢车床主轴热处理工艺设计 学生姓名:X X X 学生学号:xxxxxxxxxxxxx 院(系):xxxxxxxx学院年级专业:xxxxxxxxxxxxxxx 指导教师:xxxxxxxxxxx 二〇一一年十二月 课程设计任务书 题目 45号钢车床主轴热处理工艺设计 1、课程设计的目的 使学生了解、设计45号钢车床主轴热处理生产工艺，主要目的:(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、课程设计的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等) (1)零件使用工况及对零件性能的要求分析; (2)45号钢材料成分特点及性能特点分析; (3)车床主轴热处理工艺参数; (4)表面淬火方式确定; (5)设计说明书撰写，不低于3000字。 3、主要参考文献

[1] 崔明择主编.工程材料及其热处理[M]. 北京:机械工业出版社，2009.7. [2]崔忠析主编.金属学与热处理(第二版)[M]. 北京:机械工业出版社，2007.5 [3]王建安. 金属学与热处理[M]. 北京:机械工业出版社，1980 [4] 中国机械工程学会.热处理手册[M]. 北京:机械工业出版社，2006.7 [5] 范逸明.简明金属热处理工手册[M].北京:国防工业出版社，2006.3 4、课程设计工作进度计划 第18周:对给定题目进行认真分析，查阅相关文献资料，做好原始记录。 第19周:撰写课程设计说明书，并进行修改、完善，提交设计说明书。指导教师 日期年月日 (签字) 教研室意见: 年月日学生(签字): 接受任务时间: 年月日 课程设计(论文)指导教师成绩评定表题目名称 45号钢车床主轴热处理工艺设计 分得评分项目评价内涵值分 遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学01 学习态度 6 工作态度。 工作 表现通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠02 科学实践、调研 7 道获取与课程设计有关的材料。 20% 03 课题工作量 7 按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。 能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题， 04 综合运用知识的能力 10 能正确处理实验数据，能对课题进行理论分析， 得出有价值的结论。

滚动轴承的热处理工艺设计

攀枝花学院 学生课程设计（论文） 题目：滚动轴承的热处理工艺设计 学生姓名： 学号： 所在院(系)：材料工程学院 专业：级材料成型及控制工程 班级：材料成型及控制工程一班 指导教师：职称：讲师 2013年12月15日 攀枝花学院教务处制

攀枝花学院本科学生课程设计任务书 题目滚动轴承的热处理工艺设计 1、课程设计的目的 使学生了解、设计滚动轴承的热处理工艺，融会贯通相关专业课程理论知识，培养学生综合运用所学知识、分析问题和解决问题的能力。 2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等） 内容： （1）明确设计任务（包括设计的技术要求） （2）绘出热处理件零件图 （3）给出设计方案 （4）写出设计说明 （5）设计质量检验项目 （6）设计热处理工艺卡片 （7）滚动轴承的热处理缺陷及预防或补救措施 要求： （1）通过查找资料充实、完善各项给定的设计内容。 （2）分析热处理过程中可能出现的缺陷，针对这些缺陷提出预防措施或补救措施。 （3）提交设计说明书（报告），2千字以上。报告格式请参照“毕业论文（设计）”格式。 3、主要参考文献 [1] 夏立芳主编. 金属热处理工艺学. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 2005 [2] 中国机械工程学会热处理分会．热处理工程师手册［Ｍ］．机械工业出版社．2003．第一版. [3] 张玉庭主编．热处理技师手册［Ｍ］．机械工业出版社．2006．第一版 [4] 中国机械工程学会热处理学会．热处理手册［Ｍ］．机械工业出版社．2003．第三版. 4、课程设计工作进度计划 第十六周：对给定的题目进行认真分析，查阅相关文献资料，做好原始记录。 第十七周：撰写课程设计说明书，并进行修改、完善，提交设计说明书。 指导教师（签字）日期年月日 教研室意见： 年月日 学生（签字）： 接受任务时间：年月日 注：任务书由指导教师填写。

热处理原理与工艺课程设计

* * 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50Si 2 Mn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50Si 2 Mn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50Si 2 Mn弹簧钢的成分特性；阐述 50Si 2 Mn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

沈阳理工大学-大创版-热处理工艺课程设计教学大纲

《热处理工艺课程设计》教学大纲 （Design of Heat Treating Processes） 课程编号：050251002 学时/学分：3周/6学分 一、大纲说明 本大纲根据金属材料工程专业2012年教学计划制订 （一）适用专业：金属材料工程 （二）课程设计性质：金属材料工程专业必修课、考查课。 （三）主要先修课程和后续课程 1、先修课程：材料的力学性能，材料工程基础，材料的现代检测方法，材料科学基础 2、后续课程：工程材料学，热处理设备设计，材料的表面处理 二、课程设计目的及基本要求 1. 课程设计目的 （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，并使其受到卓越工程师基本的训练。 （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. 基本要求 在指导教师的指导下，独立完成2个典型零件的热处理工艺设计，写出设计说明书。 两个热处理工艺的类型为：（1）设计典型零件的一个普通热处理工艺；（2）钢的化学热处理工艺设计、表面热处理工艺设计、特种热处理工艺设计、铸铁热处理工艺设计和有色金属材料热处理工艺设计，任选其一。 热处理工艺制定以学生生产实习的企业为设计依据，包括零件图纸、材料种类、设备条件、管理规程等。 三、课程设计内容及安排 第一周钢的普通热处理工艺设计 第二周钢的化学热处理工艺设计、表面热处理工艺设计、特种热处理工艺设计、铸铁热处理工艺设计和有色金属材料热处理工艺设计，任选其一。 第三周周一~周三撰写设计说明书 周四~周五答辩 四、指导方式 教师面对面指导设计工作，解答疑难问题。

齿轮传动轴的热处理工艺

渤海船舶职业学院 毕业设计（论文）题目：42CrMo齿轮传动轴的热处理工艺 系：材料工程系专业：金属材料与热处理姓名：吴超指导教师：王学武 班级：11G541 评阅教师： 学号：17 完成日期：

42CrMo齿轮传动轴的热处理工艺 摘要：本文阐明42CrMo齿轮传动轴热处理工艺路线的选用及工艺参数的确定，具体包括，材料的选择、正火、调制处理、低温回火及齿轮的感应淬火等工艺内容。满足轧机齿轮传动轴的基本技术要求。热处理工艺的制定有利于提高传动轴的质量及加工效率。 关键词：42CrMo齿轮传动轴；调制处理；感应淬火

目录 2 42CrMo齿轮传动轴热处理工艺设计 (5) 2.1 齿轮传动轴的服役条件、失效形式及性能要求 (5) 2.1.1 服役条件、失效形式 (5) 2.1.2 性能要求 (5) 2.2 齿轮轴材料的选择 (5) 2.3 42CrMo齿轮传动轴的热处理工艺设计 (6) 2.3.1 42CrMo的工艺流程 (6) 2.3.2 42CrMo钢的热处理工艺设计 (7) （1）预备热处理工序--正火 (7) 感应加热淬火工艺原理 (9) 2.4选择设备 (10) 2.6 42CrMo齿轮传动轴热处理质量检验项目、内容及要求 (12) 2.8 42CrMo齿轮传动轴热处理常见缺陷的预防和补救方法 (13) 2.8.1加热时常见的缺陷的预防及补救方法 (13) （1）过热现象及其预防、补救 (13) 2.8.2调质时常见的缺陷的预防及补救方法 (14) 2.8.3感应加热淬火缺陷与预防、补救 (15) 3.结论 (16) 4.致谢 (17) 5.参考文献 (19)

课程设计论文热处理工艺设计

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

热处理工艺设计课程设计

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。

轴类零件的材料与热处理

轴类零件的材料与热处理 一般轴类零件常用中碳钢，如45钢，经正火、调质及部分表面淬火等热处理，得到所要求的强度、韧性和硬度。 对中等精度而转速较高的轴类零件，一般选用合金钢（如40Cr等），经过调质和表面淬火处理，使其具有较高的综合力学性能。对在高转速、重载荷等条件下工作的轴类零件，可选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢，经渗碳淬火处理后，具有很高的表面硬度，心部则获得较高的强度和韧性。对高精度和高转速的轴，可选用38CrMoAl 钢，其热处理变形较小，经调质和表面渗氮处理，达到很高的心部强度和表面硬度，从而获得优良的耐磨性和耐疲劳性。 附：钢的淬火与回火是热处理工艺中很重要的、应用非常广泛的工序。淬火能显著提高2钢的强度和硬度。如果再配以不同温度的回火，即可消除（或减轻）淬火内应力，又能得到强度、硬度和韧性的配合，满足不同的要求。所以，淬火和回火是密不可分的两道热处理工艺。

车床主轴加工工艺过程分析 ⑴ 主轴毛坯的制造方法 锻件，还可获得较高的抗拉、抗弯和抗扭强度。 ⑵ 主轴的材料和热处理 45钢，普通机床主轴的常用材料，淬透性比合金钢差，淬火后变形较大，加工后尺寸稳定性也较差，要求较高的主轴则采用合金钢材料为宜。 ①毛坯热处理 采用正火，消除锻造应力，细化晶粒，并使金属组织均匀。 ②预备热处理 粗加工之后半精加工之前，安排调质处理，提高其综合力学性能 ③最终热处理 主轴的某些重要表面需经高频淬火。 最终热处理一般安排在半精加工之后，精加工之前，局部淬火产生的变形在最终精加工时得以纠正。 加工阶段的划分 ①粗加工阶段

用大的切削用量切除大部分余量，及时发现锻件裂纹等缺陷。 ②半精加工阶段 为精加工作好准备 ③精加工阶段 把各表面都加工到图样规定的要求。 粗加工、半精加工、精加工阶段的划分大体以热处理为界。 工序顺序的安排 毛坯制造——正火——车端面钻中心孔——粗车——调质——半精车表面淬火——粗、精磨外圆——粗、精磨圆锥面——磨锥孔。 在安排工序顺序时，还应注意下面几点：①外圆加工顺序安排要照顾主轴本身的刚度，应先加工大直径后加工小直径，以免一开始就降低主轴钢度。 ②就基准统一而言，希望始终以顶尖孔定位，避免使用锥堵，则深孔加工应安排在最后。但深孔加工是粗加工工序，要切除大量金属，加工过程中会引起主轴变形，所以最

热处理箱式电阻炉课程设计

热处理箱式电阻炉课程设计 一、设计任务 1、炉型：箱式炉 2、设计要求：（1）生产率或一次装炉量：100kg/h （2）零件尺寸：长、宽、高尺寸最大不超过150mm （3）零件材料：中、低碳钢、低合金钢及工具钢 （4）零件热处理工艺：淬火加热 3、任务分析： （1）生产率或一次装炉量为100kg/h ，属小型炉； （2）生产长、宽、高尺寸最大不超过150mm 的零件，选择箱式炉合理； （3）淬火加热工艺表明所设计的箱式炉属于中温范畴。 二、电阻炉的炉体结构设计 1、炉型选择：由于所生产的零件尺寸较小，都不大于150mm ，且品种较多，热处理 工艺为淬火加热，具体品种的淬透性不同，工艺有所差别，故采用周期作业中温箱式热处理炉进行设计。（额定温度为950℃） 2、炉膛设计 （1）典型零件的选定 参照设计任务的要求，选用40Cr 钢齿轮模拟设计 ①齿轮参数：分度圆mm d 128= 齿顶圆mm d a 136= 齿数32=z 模数 4=m 齿宽mm b 70= 全齿高mm h 9= 齿根圆mm d f 118= 齿轮孔径mm d 40=孔 ②设定工艺曲线： 加热时间 t=a ×k ×D （a ：加热系数，k ：工件装炉条件修正系数，D ：工件 《热处理手册》第四版第二卷，机械工业出版p55 工艺周期为5h 《热处理设备》p117表5-4

有效厚度） 查表得：a 为1.2-1.5min/mm 取1.3 min/mm k 取1.8 故时间 t=1.3×1.8×70=163.8min 取加热时间3h ，保温时间2h 工艺周期为5h （2）确定炉膛尺寸 一次装炉量=生产率×周期=100kg/h ×5h=500kg 单位重量 kg kg d d 337.6108.7b ])2 ( )2[(m 322 =???-=孔π 零件个数 809.78337 .6500 ≈== n 个 查表可知，炉底单位面积生产率 h m kg P ?=20100 有效面积 22 01100 100m m P P F === 有效 由于工件之间距离为工件高度的0.3-0.5，故取工件之间距离为30mm 设计每次装炉80个零件，分两层分布，每层40个,纵向8个,横向5个 实际炉底面积 224.125.18 .01 m m K F F ≈== = 有效实 （K 为炉底利用系数，通常为0.8-0.85） 取 长 L=1.4m ， 宽 B=1.0m 炉子高度一般为（0.52-0.90）B ，取0.6B ，故H=0.6m 3、炉体各部分结构 （1）炉衬：分为内层耐火层和外层保温层 内层：用QN —1.0的轻质耐火粘土砖 外层：B 级硅藻土砖，热导率为t 1023.0131.03 -?+，最高使用温度为900℃ （2）炉墙： 耐火层：QN —1.0轻质耐火粘土砖，规格为230×113×65mm ，热导率为 t 3110256.029.0-?+=λ，厚度 mm 1131=δ 保温层：B 级硅藻土砖，规格为230×113×65mm ，热导率为 t 1023.0131.03 -2?+=λ，厚度 mm 2302=δ 炉膛尺寸： L=1.4m B=1.0m H=0.6m 《热处理设备课程设计指导书》附表2

热处理车间设计

热处理设备课程设计题目：热处理车间设计 学院: 专业: 学号: 学生姓名: 指导教师: 日期:

1 绪论 (4) 2 车间生产纲领的确定 (4) 3 热处理工艺设计 (5) 4 车间工作制度和工作时间总数 (6) 5 热处理设备的选择和计算 (7) 5.1 感应加热设备选择 (7) 5.2 设备生产率的计算 (7) 5.3 设备年负荷时数及设备数量计算 (8) 5.4 冷却设备的选择 (8) 5.5 可控气氛发生装置的选择 (8) 5.6 辅助设备选择 (8) 6 车间的组织和人员 (10) 6.1 车间的组织与管理 (10) 6.2 车间的人员及其数量 (10) 7 车间的面积组成 (10) 7.1 各类面积的组成 (10) 7.2 车间面积概算 (11) 8 车间的平面布置 (11) 8.1 平面布置设计基本原则 (11) 8.2 设备布置间距 (11) 8.3 设备区域布置图 (12) 9 热处理车间的采暖、通风、采光 (12) 9.1 车间的取暖 (12) 9.2 车间的通风 (13) 9.3 车间的采光 (13) 10 热处理车间厂房建筑 (13) 10.1 建筑物的设计 (13) 10.2 厂房出入口 (13) 10.3 地面载荷及地面材料 (13) 10.4 特殊构筑物及附属建筑物的设计 (14) 11 热处理车间技术计算 (14) 11.1 电力安装容量 (14) 11.2 压缩空气 (14) 11.3 蒸汽 (14) 11.4 氧、乙炔 (15) 11.5 生产用水 (15) 11.6 燃料 (15) 12 热处理车间经济分析 (15) 12.1 车间基本投资计算 (15) 12.2 热处理车间的技术经济指标 (15) 12.3 热处理生产的成本分析 (15) 13 车间生产安全与环境保护 (16) 13.1 生产安全 (16) 13.2 环境保护 (16) 参考文献 (16)

曲轴的热处理工艺

曲轴的热处理工艺 曲轴是引擎的主要旋转机件，装上连杆后，可承接连杆的上下（往复）运动变成循环（旋转）运动。是发动机上的一个重要的机件，其材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的。曲轴的性能在很大程度上影响着汽车发动机的可靠性与寿命。曲轴在发动机中承担着最大的负荷和全部的功率，承担着强大的方向不断变化的弯矩和扭矩，同时承受着长时间的高速运转的磨损，圆角过渡处处于薄弱环节，主轴颈与圆角的过渡处更为严重。因而，需要合适的热处理工艺，以保证其达到所要求的各项性能指标。 在曲轴工作的过程中，往复的惯性力和离心力使之承受很大的弯曲---扭转应力，轴颈表面容易磨损，且轴颈与曲臂的过渡圆角处最为薄弱。除曲轴的材质，加工因素外，曲轴的工作条件（温度、环境介质、负荷特性）等都是影响曲轴服役的。 曲轴的主要失效形式有（1）疲劳断裂：多数断裂时曲柄与轴颈的圆角处产生疲劳裂纹，随后向曲柄深处发展，造成曲柄的断裂，其次是曲柄中部的油道内壁产生裂纹，发展为曲柄处的断裂。（2）轴颈表面的严重磨损。 因此，曲轴的选材十分重要，既需要满足曲轴的力学性能，也需要考虑强度和耐磨性。由于曲轴需要承受交变的弯曲---扭转载荷以及发动机的大的功率，因此，要求其具有高的强度，良好的耐磨、耐疲劳性以及循环韧性等。因而，根据曲轴材料的要求，各项技术要求，及材料的成分，机械性能，淬透性，同时需考虑成本的经济性，最终可以选择40Cr作为汽车发动机的材料。 所以曲轴的大致加工路线是，锻造→正火→机械加工→去应力退火→调质处理→表面热处理（高频淬火+低温回火），其中预备热处理为正火，然后可能有必要进行去应力退火，最终热处理为调质处理和表面热处理的高频淬火和低温回火。 40Cr的显微组织不均匀，且晶粒粗大，需要进行预备热处理来细化晶粒和改善其内部组织。翻阅书籍后我决定采用正火的方法来作为预备热处理。正火温度为Ac3或Acm以上40到60℃，故取正火温度为880℃，来改善晶粒大小，使晶粒细化，可以获得更好的切削加工性能，并为后续热处理工艺打好基础。 正火后组织变成了片状P和片状渗碳体，此时的钢的切削性能较好，硬度较低，便于切削加工。在进行粗加工后组织内部可能会产生一些残余应力，影响后续热处理工艺，于是需要用去应力退火来消除组织应力。一般去应力退火加热温度低于回火温度，故取540℃，再保温2小时，以防止产生新的残余应力。 完成上述工序后40Cr的性能任未满足曲轴的要求，需要进行更进一步的操作，即最终热处理，在这里选择的是调质处理以及表面高频淬火。 对于调质处理，40Cr是亚共析钢，淬火温度为Ac3+30到50℃，所以取淬火温度为830℃，而40Cr淬透性较好，为了避免40Cr钢在淬火时出现淬裂现象，因此选择淬火介质——油，保温10分钟。淬透之后采用高温回火，加热温度在560℃左右，保温两个小时空冷。 实现淬火的必要条件是加热温度必须高于临界点温度以上，以获得奥氏体组织，其冷却速度必须大于临界冷却速度，而淬火得到的组织是马氏体或下贝氏体。对40Cr进行淬火前，其组织状态为珠光体，而淬火后组织为马氏体。马氏体具有很高的硬度，但很脆，所以需要高温回火来提高韧性适当降低硬度。回火后40Cr的组织为回火索氏体，保留了淬火效应，索氏体均匀细密，晶粒细小，具

课程设计论文--热处理工艺设计(精选.)

沈阳理工大学热处理工艺课程设计 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)

沈阳理工大学热处理工艺课程设计 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 , 便于切去不渗碳表面的渗碳层。材料加工成叶片泵轴需进行复杂的化学热处理，使心部硬度为 HRC31～HRC41，表面硬度不低于HRC60，从而使泵轴表面有较高硬度，心部呈现

热处理工艺课程设计-精品

钢的热处理工艺设计说明 书 学生姓名 设计题目活塞杆Ⅱ 指导教师 系主任 完成日期年月日

目录 一目的————————————————————3二设计任务—————————————————— 3 三设计内容和步骤——————————————— 3 （1）零部件简图，钢种和技术要求——————— 3 （2）工作条件，破坏方式，性能要求—————— 4 （3）零部件用钢的分析—————————————4 四热处理工艺及参数的论述———————————9 五选择加热设备————————————————18 六工装图——————————————————— 19 七工序质量检验项目、标准方法———————— 20 八缺陷及其分析————————————————20 九参考文献————————————————— 22

一、目的 1. 深入了解热处理课程的基本理论 2. 初步学会制定零部件的热处理工艺 3. 了解与本设计有关的新技术,新工艺 4. 设计尽量采用最新技术成就,并注意和具体实践相结合,是设计具有一定的先进性和实践性. 二、设计任务 1. 编写设计说明书 2. 编制工序施工卡片 3. 绘制必要的工装图 三、设计内容和步骤 3.1零部件简图、钢种和技术要求 1.简图 2.钢种: 35CrMo 3.技术要求：

（1）调质处理HB217~269； （2）直径80外表面镀铬； （3）直径42表面高频处理，硬度HRC55~57； 3.2零部件的工作条件、破坏方式和性能要求的分析 （1）零部件的工作条件 活塞杆是支持活塞做功的连接部件，大部分应用在油缸、气缸运动执行部件中，是一个运动频繁、技术要求高的运动部件。 （2）零部件的主要破坏方式 1）断裂活塞杆断裂部位在活塞杆与十字头锁紧螺母旋合处的最末2~ 3 道螺纹的根部。该处螺纹系锻造成形后采用滚压加工, 螺纹直径为M95。活塞杆运行时间为2. 5 年。活塞杆在工作过程中主要承受交变的拉压载荷作用。 2）磨损颗粒污染为活塞杆损坏最快的因素之一，虽然在导向套上装有防尘圈及密封件等，但也难免将尘埃、污物带入液压系统，引发活塞杆的磨损。 3）腐蚀活塞杆在工作过程中活塞杆裸露在外直接和环境相接触，很易引发氧化，从而降低其使用寿命。 ( 3 )零部件性能要求 1.具有高的接触疲劳极限； 2.具有高的抗弯强度； 3.具有高的耐磨性； 4.具有足够的冲击韧性； 5.具有高的传递精度和最小的工作响音. 3.3零部件用钢的分析 1.相关钢种化学成分的作用 （1）35CrMo