热处理工艺设计
1 5CrNiMo热作模具钢热处理工艺概述
模具是机械、冶金、电子、轻工、国防等部门的重要工艺设备，是保证高效率生产、高产品质量和降低生产成本的重要手段。随着工业技术的迅速发展，各部门都广泛的采用新的高精度、高效率的模具成型工艺代替传统的切削加工工艺。目前，机械工业大约70%的零件采用模具成型。
模具根据工作条件可分为冷作模具和热做模具。热作模具在工作时，承受着巨大的冲击力、压应力、张应力、弯曲应力，模具型腔与高温（有时可达1150~1200℃）金属接触后，本身温度可达300~400℃，局部高达500~600℃。还经受着空气、油、水等的反复冷却。在时冷时热的苛刻条件下工作的模具，其型腔表面极易产生热疲劳裂纹。由此，对热模具钢提出了第一个基本使用性能要求．即具有高的热疲劳抗力。一般说来，影响钢的热疲劳抗力的因素之一是钢的导热性。钢的导热性高，可使模具表层金属受热程度降低，从而减小钢的热疲劳倾向性。一般认为钢的导热性与合碳量有关，含碳量高时导热性低，所以热作模具钢不宜采用高碳钢。在生产中通常采用中碳钢（C0.5%～0.6%）含碳量过低．会导致钢的硬度和强度下降，也是不利的。另外一个因素是钢的临界点影响。通常钢的临界点越高，钢的热疲劳倾向性越低。因此．一般通过加入合金元素Cr、W、Si、引来提高钢的临界点。从而提高钢的热疲劳抗力。此外，炽热金属在模具型腔中变形所产生的强烈摩擦、容易因磨损而降低精度。为此，对热模具钢的基本使用性能要求是热塑变抗力高，包括高温硬度和高温强度、高的热塑变抗力，实际上反映了钢的高回火
稳定性。由此便可以找到热模具钢合金化的第二种途径，即加入Cr、W、Si．等合金元素可以提高钢的回火稳定性。
根据热作模具钢的工作条件，失效形式及性能要求，本设计选择的模具钢材料为5CrNiMo钢；在设计退火--淬火加高温回火热处理工艺中，本设计借鉴了《热处理工程师手册》，《钢的热处理》等。根据工艺设计的理论基础设定了完整的热处理工艺流程，使热处理的5CrNiMo钢满足热作模具钢的质量要求。通过对经典5CrNiMo钢热处理工艺的分析，更加明确在执行热处理工艺过程中所需要注意的问题。能够正确确定加热温度、时间，保温时间，冷却方式，其目的就是通过正确的热处理工艺，使金属材料的潜在能力得到充分的发挥。
2 5CrNiMo热作模具钢的热处理工艺设计
2.1 5CrNiMo热作模具钢的服役条件、失效形式
2.1.1 服役条件
5CrNiMo热作模具钢多是用来做锤锻模，要求在高温下保持高强度和高韧性，优良的热疲劳性、耐磨性、热稳定性和淬透性，适当硬度，良好的导热性和抗氧化性。
2.1.2 失效形式
1）断裂开裂或机械疲劳裂纹。
2）磨损包括粘着磨损、热疲劳磨损、氧化磨损。此外，当锻件的氧化皮没有清除时，也会发生磨粒磨损。
3）塑性变形锤锻模冲击力大，工作温度高，环境恶劣型腔中水平面和凸台面易发塑性变形。
2.2 5CrNiMo热作模具钢技术要求及零件示意图
2.2.1技术要求
磨具类型零件名称和工作条件
高度小于275mm（小型）
锤锻模高度275—325mm（中型）
高度325—375mm（大型）
使用硬度HRC 38—42（模面） 33—38（模尾） 34—40（模面）
锤锻模由于其工作环境特点，需具备如下基本要求：
1.具有高的热强性与足够的韧性；
2.具有高的热硬性与高温耐磨性；
3.具有高的抗氧化性和耐高温腐蚀性；
4.具有高的热疲劳抗力；
5.具有高的淬透性与导热性；
6.具有良好的热、冷加工性与表面质量。
2.2.2 零件示意图
1－锤头 2－上模 3－飞边槽 4－下模 5－模垫
图1 锤锻模平面图
2.3热作模具钢的材料选择
锤锻模服役的过程中受到比较高的单位压力和冲击负荷，以及炽热金属对锻模型腔的磨擦作用。锤锻模的型腔表面经常和1100-1200℃的金属接触而被加热到400-500℃。这类钢因要求有一定的硬度，又要求有高的冲击韧性，故碳元素含量不宜过高，一般在0.3%—0.6%范围内，材料趋向多元合金化，大量采用铬、钨、钼、镍、钒、硅等元素，以提高钢的淬透性、热稳定性、抗氧化性和耐热疲劳性。
选用三种材料进行比较1）5CrNiMo 2)5CrMnMo 3)5CrMnSiMoV 化学成分：如表 1
表1 三种材料的成分W/%
钢种
5CrNiMo 5CrMnMo
C
0.50~0.60
Si
≤0.40
Mn P S Cr Ni V
Mo
0.15~0.30 0.15~0.30
0.50~0.80 ≤0.030
≤0.030
≤0.030 0.50~0.80 1.40~1.80 ≤0.030 ≤0.030
0.60~0.90 1.30~1.50
≤0.25
0.50~0.60 0.25~0.60 1.20~1.60
5CrMnSiMoV 0.45~0.55 0.80~1.10 0.80~1.10 ≤0.030 0.20~0.40 0.40~0.60
力学性能：
5CrNiMo钢在840℃淬火后450—600℃回火硬度HRC45—37，伸长率39%—52%，强度极限1450—1160MPa。
5CrMnMo钢在850℃油淬后450—650℃回火伸长率8%—16%，强度极限1620—1250MPa。 5CrMnSiMoV钢在860℃淬火后400—600℃回火硬度HRC46—26，伸长率36%—41%，强度极限1780—1320MPa.
加工性能：
5CrNiMo、5CrMnMo钢软化退火温度在650—680℃，5CrMnSiMoV钢软化退货温度为720℃ 成本：
5CrNiMo市场价一般在11200.00元/吨左右，5CrMnMo市场价在4800.00元/顿左右，而5CrMnSiMoV市场价格在20000.00元/吨左右。
由上述综合性能和成本因素的条件下，在保证质量和满足技术要求的同时，为了降低成本所以选择5CrNiMo钢作为锤锻模的使用用钢。
2.4 5CrNiMo热作模具钢的C曲线
对于“C”曲线的变化来讲，奥氏体晶粒粗大，成分均匀性提高，奥氏体稳定性增加。
图2 5CrNiMo钢奥氏体等温转变曲线（奥氏体化温度875℃）
2.5 5CrNiMo热作模具钢的加工工艺流程图
图3 工艺流程图
2.6 5CrNiMo热作模具钢的退火-淬火-回火热处理工艺
制造5CrNiMo热作模具钢采用的热处理工艺包括预备热处理的完全退火或等温退火和最终热处理得淬火与回火。
2.6.1 锻造工艺曲线
热作模具钢的毛坯经过锻造后获得基本的形状。锻造是利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，已获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸的锻件的加工方法。5Cr Ni Mo热作模具钢的组织和性能与合金调质钢有许多相似之处，属于亚共析钢。为消除轧制钢胚纤维
组织方向性，使模具截面获得尽可能均匀的组织和性能，必须进行锻造，并且要反复镦粗、拔长至少2~3次，破坏其碳化物骨架，减少碳化物的不均匀性。查阅《热
处理工艺规范数据手册》可以找出5CrNiMo钢的锻造工艺的加热温度、始锻温度冷却方式。
图5 锻造工艺曲线
表2 5CrNiMo钢的热加工工艺
项目钢坯
时间/h
Ac1（Ar1）
730℃（620℃）
Ac3（Ar3）
780℃（-）
加热温度 1100～1150℃
始锻温度 1050～1100℃
终锻温度 800～880℃
2.6.2 预备热处理退火工艺曲线
一般均安排在毛坯生产之后，切削加工之前，或粗加工之后，半精加工之前。为了消除锻造毛坯的内应力，得到细小、均匀的铁素体+珠光体组织，降低硬度，改善切削加工性能，需要对其进行退火处理。退火工艺曲线如图6所示。
5CrNiMo钢进行等温退火，等温温度为680℃。因为它含有镍，所以
退火软化比较困难，等温时间应比不含镍的时间长，而且冷却速度应相当缓慢。退火组织为片状或颗粒状的珠光体+少量碳化物。
时间/h
图6 5CrNiMo等温球化退火工艺曲线
2.6.3 淬火工艺曲线
一般安排在半精加工后，磨削加工前。经淬火后表面获得高硬度、高的耐磨性，而心部仍维持良好的综合力学性能。为降低表面淬火的淬火应力，保持高硬度、耐磨性，淬火后应迅速回火。
时间
/h
图7 5CrNiMo等温淬火工艺曲线
锤锻模淬火加热时应进行一次或二次预热。在箱式电阻炉中加热时加热系数按
72-3min/mm，为了减小淬火畸变，模具淬火前先要冷到780—800℃进行预冷，然后油冷。预冷和油冷时间按模具尺寸确定，锤锻模高度375mm，预冷时间12—16min，油冷时间50—60min。
T=akd
t:加热时间
a：加热系数
d：有效厚度
k：裝炉修正系数
2.6.3 中温回火工艺曲线
一般锤锻模在淬火冷至150—200℃时，就应该从油槽中取出并立即裝炉回火，回火时间应充分。
时间/h
图8 5CrNiMo回火工艺曲线
2.7 5CrNiMo热作模具钢的退火、淬火、回火热处理工艺理论
2.7.1 退火原理
将钢加热到Ac1以上30~50℃并在这个温度下停留一段时间，然后缓慢冷却下来，这种退火，称为等温球化退火。锤锻模采用工业上常用方法等温退火。5CrNiMo等温退火采用加热到760~780℃，等温温度为680℃，随炉缓冷至500℃以下，最后出炉空冷。等温退火锻坯经过等温退火后，组织为片状或颗粒状的珠光体+少量碳化物：主要为（Fe，M）3C。
退火的保温时间一般以加热时间的三分之一计算，但退火装炉工件较多，故当高温计指到退火温度时，而整炉工件并未到温。所以，应让指针到退火温度时，而整炉工件并未到温。所以，应让指针到温后，再根据装炉情况在退火温度下停留0.5-2.0小时后才计算保温时间。加热速度一般以每毫米厚度1.5-2分钟计算。对一般工件来说，已可以满足要求。但应该注意的是：退火时一般装炉量较大，计算加热时间时，必须结合装炉情况来考虑。在生产实践中的经验数据上，一致认为退火时的加热速度不宜超过每小时200℃，最好在150-180℃之间。
退火的主要目的消除工件在热加工过程中形成的内应力，使工件中部分组织(珠光体)降低硬度，提高塑性，从而提高工件的机械性能，改善切削加工性能。
2.7.2 淬火工艺原理
淬火只是为了提高的钢件表面硬度、高耐磨性和心部良好强韧性的配合提供必要条件。淬火有以下列几种典型的热处理工艺：预冷直接淬火、一次淬火、二次淬火。对于热作模具刚，最为广泛采用第一种方法进行热处理，工艺简单。
预冷直接淬火是将5CrNiMo钢预到780℃，出炉用60℃左右的油冷却。冷却后用在150～220℃温度下回火。降低淬火的的温度一方面可以减少工件淬火变形，另一方面渗层中残余奥氏体量也稍又降低，表面硬度略
有提高，但奥氏体晶粒没有变化。
由5CrNiMo模具钢临界淬透性曲线可知，5CrNiMo热作模具钢用油淬火可满足使用要求。
图9 5CrNiMo钢淬透性曲线
2.7.3 回火工艺原理
5CrNiMo模具钢要受到比较高的单位压力和冲击负荷，以及炽热金属对锻模型腔的磨擦作用,表面硬度需要达HRC34~40 。由不同钢含碳量的硬度与回火温度关系曲线可知其在510℃回火可满足使用要求。
5CrNiMo模具钢淬火经高温回火后获得显微组织表面为细粒状混晶马氏体、残余奥氏体和碳化物，心部组织为回火马氏体和铁素体。回火后不仅消除了内应力而且稳定了工件尺寸。
图10 不同含碳量钢硬度与回火温度关系曲线
回火保温时间的确定
t=d×D+b （分钟）
式中 t=回火保温时间（分）
D=工件有效厚度（mm）
b =附加时间，一般为10～20分
d=加热系数（分/mm）。
系数d根据炉型而定：
盐浴炉 d=0.5～0.8分/mm
井式回火炉 d=1.0～1.5分/mm
箱式电炉 d=2～2.5分/mm
2.8 5CrNiMo热作模具钢热处理的设备、仪表和工夹具选择
2.8.1设备
1等温退火设备：
推杆式燃气等温退火生产线主要用于零件锻坯的等温退火及预先热处理。该生产线的组成主要由前后液压推料机、加热炉、速冷室、正火卸料台等温炉、等温卸料台和配套的控制系统等组成。它的工艺流程是上料→推料→加热→速冷→等温→空冷→卸料→料盘返回。
图11 推杆式燃气等温退火生产线
2回火设备：
RJ-25-6低温井式电阻炉：额定电压25KW,额定电压380V，额定温度650℃。
图12 RJ-25-6低温井式电阻炉
2.8.2仪表
1．温度检测表：
热电偶：镍铬—镍硅（镍铝），温度范围40-1200℃。
2．温度显示与调节仪表：
TA—091电子调节器，规格参数：位式+报警，该系列仪表所配用执行器：接触器、电磁阀、ZAP（ZAJ）直行程电机+ZM薄膜阀，可控硅电压调整器、DF-1伺服放大器+直行程电机+ZM薄膜阀，电气转换器+ZM气动薄膜阀。
3．数字式温度显示仪表：
面板是数字温度仪表：RY2312，测量范围：0-1300℃。
4．压力测量仪表
热处理设备工测量压力表主要测量煤气压力燃烧油压力。
2.8.3工夹具
零件在热处理过程中，根据零件的外形、尺寸及批量和所选用的加热炉型号，需要多种吊具和工夹具以保证零件的加热均匀，不致于变形，保证操作安全。
图13 淬火挂（吊）具
2.9 5CrNiMo热作模具钢的热处理质量检验项目、内容及要求
1）变形检查根据图样技术要求检查工件的挠曲变形、尺寸及几何形状的变化。 2）外观检查检查工件表面有无腐蚀或氧化皮。不得有裂纹及碰伤，表面不得有锈蚀。
3）硬度检查在淬火后检查表面及心部硬度，一般用洛氏硬度HRC 标尺测量。5CrNiMo钢在淬火、回火后, 使用硬度在HRC34-40,
图12 锤锻模硬度检查部位示意图表3 淬火回火硬度偏差范围
4）金相组织检查按技术要求及标准行检查渗层碳化物的形态及分布，残留奥氏体数量，有无反常组织，心部组织是否粗大及铁素体是否超出技术要求等，一般在显微镜下放大400倍观察。
2.10 5CrNiMo热作模具钢的热处理常见缺陷的预防及补救方法
2.10.1锤锻模球化等温退火的缺陷及其预防、补救
1．欠热缺陷及其预防、补救
钢在加热时，由于加热温度过低火加热时间过短，造成未充分奥氏体化而引起的组织缺陷。防止欠热主要措施是严格控制加热温度和加热时间。
可通过重新正火来补救。
2．过热缺陷及其预防、补救
钢加热时，由于加热温度过高或加热时间过长，引起奥氏体晶粒粗大而产生的组织缺陷。防止过热主要措施是严格控制加热温度和加热时间。
可通过重新正火来补救。
3．过烧缺陷及其预防、补救
钢加热时，由于加热温度过高，造成晶界氧化或局部熔化的组织缺陷。防止过烧主要措施是严格控制加热温度和加热时间。
工件过烧无法挽救只能报废。
2.10.2锤锻模淬火的缺陷及其预防、补救
工件淬火冷却过程中各部位冷却速度的差异，使各部位在每一瞬间都存在温度差，造成胀缩不均匀而产生内应力。这种内应力成为热应力。热应力在工件中的分布随侵入淬火介质的时间而不断变化如图13。
钢中的奥氏体比容小，奥氏体转变为其他各种组织时比容都会增大，使钢的体积膨胀，其中尤以发生马氏体转变时产生的体积效应更为显著。工件淬火冷却过程中各部位冷速的差异使它们发生相变的时间先后不同，由此产生的内应力称为组织应力。组织应力的分布情况随时间的变化如图14所示。图中时间是以表面开始发生相变时作为零值。
1．表层大量残余奥氏体缺陷及其预防、补救
淬火温度过高，奥氏体中碳及合金元素含量较高，降低渗剂活性，降低直接淬火或重新加热榨火的温度
冷处理；高温回火后，重新加热淬火；采用合适的加热温度，重新淬火。
图13 热应力随时间的变化
图14 组织应力随时间的变化
2.10.3锤锻模中温回火的缺陷及其预防、补救
1．硬度过高或过低或不均匀缺陷及其预防、补救
主要是由于回火温度过低、过高或炉温不均匀所造成的。回火后硬度过高还可能是由
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于回火时间过短。硬度不均匀可能是由于一次装炉量过多，或选用加热炉不当所致。这类问题可以通过调整回火温度等控制。
再回火炉中重新加热回火。 2．回火变形缺陷及其预防、补救
由于回火前工件内应力不平衡，回火是应力松弛或产生应力重新分布所致。要避免回火变形，或采用多次校直多次加热，或采用压具回火等。 3．回火脆性缺陷及其预防、补救
主要原因是由于所选回火温度不当，或回火冷却速度不够（第二类回火脆性）所致。防止回火脆性的出现应正确选择回火温度和冷却方式。
一旦出现回火脆性，对于第一类回火脆性，只能通过加热淬火，令选回火温度回火：对于第二类回火脆性，可采取重新加热回火，然后加
速回火冷却速度的方法消除。
3 热处理工艺卡
3.1 5CrNiMo退火工艺卡
4 参考文献
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马鹏飞. 热处理技术.北京：化学工业出版社，2008,12.
(工艺技术)钢的热处理工艺设计经验公式
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
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。
45钢车床主轴的热处理工艺设计
《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
20CrMO热处理工艺设计要点
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。
热处理工艺设计
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。
热处理工艺课程设计书终极版
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)
热处理工艺课程设计
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)
热处理原理与工艺设计课程设计报告
* * 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
热处理工艺设计
50CrVA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 350CrVA调速弹簧的技术要求及选材 3.1 技术要求 50CrVA钢喷油泵调速弹簧技术要求如下： 硬度：HRC46～51 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50CrVA钢热轧弹簧钢丝卷制。由于50CrVA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。 3.3.550CrVA钢化学成分及合金元素作用 表3.1 50CrVA钢的化学成分[1]（GB/T3077-1990）ω/% C Si Mn Cr V Ni 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 50CrVA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 Cr：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 Si：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 Mn：能增加钢的强度和硬度，有脱氧及脱硫的功效（形成MnS），防止热脆，故Mn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。
38CrMoAlA的热处理工艺设计
1. 完全退火热处理工艺 1.1 工艺参数 选用完全退火的原因：因为完全退火主要用于含碳量质量分数为0.3%~0.6%的中碳钢铸、锻件，因为38CrMnAl含碳量为0.38%，且是锻件，故选用完全退火。 完全退火的目的：在于消除其锻件常存在晶粒粗大或晶粒大小不均匀等组织缺陷及内应力，使钢的强度、塑性和韧性达到技术要求即均匀组织、细化晶粒、消除内应力、改善切削加工性能等，为最终热处理做好组织准备。 1.1.1 加热温度 选择：920℃ 理由：因为38CrMnAl钢是亚共析钢，其完全退火温度为Ac3+30～50℃；且其Ac3为885℃，故可选温度为920℃。这样既可以细化晶粒，又有助于奥氏体成分均匀化，以改善切削加工性能并未淬火作良好的准备。 1.1.2加热方法 选择：随炉温加热 理由：简单易控制，且是预备热处理，对性能要求不高。 1.1.3加热介质 选择：氮气 理由：由于加热温度过高，零件容易氧化脱碳，氮气可以很好的防护，使金属烧损、性能降低。 1.1.4 保温时间 选择：3h 理由：一般可按有效厚度1.5~2.5min/mm估算，但保温时间一般不超过10h，本零件的有效厚度为125mm，故可以选择3h。保温的目的是为了使工件熟透并得到比较均匀的奥氏体。 1.1.5冷却方法 选择：随炉冷却 理由：表面与心部温度差距小，不易产生应力，防止其开裂。 1.1.6 冷却介质 选择：氮气 理由：因为是随炉冷却，且炉内气体是氮气
1.1.7热处理后检验方法 内容：硬度应小于或等于229HBW 方法：通过加载将钢球压头压入被检测的金属零件表面，根据单位压痕面积上所受的负荷大小来确定硬度值。 HB=P/F=P/Dtπ F：凹陷压痕的面积 t：压痕凹陷的深度 检测面应是光滑平面。 1.1.8工艺曲线图 操作守则：a.严格控制加热温度和时间，并尽量减轻钢件的表面氧化脱碳；b.完全退火加热并透烧后，在大量装炉情况下，随炉缓冷或控制一定的冷却速度经济出炉温度。 1.2材料的组织、性能 1.2.1 加热温度后的组织及性能 ①正常温度的组织和性能 粒状珠光体，硬度较高，具有良好的综合性能 ②加热温度不足的组织及性能
热处理工艺设计
1 5CrNiMo热作模具钢热处理工艺概述 模具是机械、冶金、电子、轻工、国防等部门的重要工艺设备，是保证高效率生产、高产品质量和降低生产成本的重要手段。随着工业技术的迅速发展，各部门都广泛的采用新的高精度、高效率的模具成型工艺代替传统的切削加工工艺。目前，机械工业大约70%的零件采用模具成型。 模具根据工作条件可分为冷作模具和热做模具。热作模具在工作时，承受着巨大的冲击力、压应力、张应力、弯曲应力，模具型腔与高温（有时可达1150~1200℃）金属接触后，本身温度可达300~400℃，局部高达500~600℃。还经受着空气、油、水等的反复冷却。在时冷时热的苛刻条件下工作的模具，其型腔表面极易产生热疲劳裂纹。由此，对热模具钢提出了第一个基本使用性能要求．即具有高的热疲劳抗力。一般说来，影响钢的热疲劳抗力的因素之一是钢的导热性。钢的导热性高，可使模具表层金属受热程度降低，从而减小钢的热疲劳倾向性。一般认为钢的导热性与合碳量有关，含碳量高时导热性低，所以热作模具钢不宜采用高碳钢。在生产中通常采用中碳钢（C0.5%～0.6%）含碳量过低．会导致钢的硬度和强度下降，也是不利的。另外一个因素是钢的临界点影响。通常钢的临界点越高，钢的热疲劳倾向性越低。因此．一般通过加入合金元素Cr、W、Si、引来提高钢的临界点。从而提高钢的热疲劳抗力。此外，炽热金属在模具型腔中变形所产生的强烈摩擦、容易因磨损而降低精度。为此，对热模具钢的基本使用性能要求是热塑变抗力高，包括高温硬度和高温强度、高的热塑变抗力，实际上反映了钢的高回火
稳定性。由此便可以找到热模具钢合金化的第二种途径，即加入Cr、W、Si．等合金元素可以提高钢的回火稳定性。 根据热作模具钢的工作条件，失效形式及性能要求，本设计选择的模具钢材料为5CrNiMo钢；在设计退火--淬火加高温回火热处理工艺中，本设计借鉴了《热处理工程师手册》，《钢的热处理》等。根据工艺设计的理论基础设定了完整的热处理工艺流程，使热处理的5CrNiMo钢满足热作模具钢的质量要求。通过对经典5CrNiMo钢热处理工艺的分析，更加明确在执行热处理工艺过程中所需要注意的问题。能够正确确定加热温度、时间，保温时间，冷却方式，其目的就是通过正确的热处理工艺，使金属材料的潜在能力得到充分的发挥。 2 5CrNiMo热作模具钢的热处理工艺设计 2.1 5CrNiMo热作模具钢的服役条件、失效形式 2.1.1 服役条件 5CrNiMo热作模具钢多是用来做锤锻模，要求在高温下保持高强度和高韧性，优良的热疲劳性、耐磨性、热稳定性和淬透性，适当硬度，良好的导热性和抗氧化性。 2.1.2 失效形式 1）断裂开裂或机械疲劳裂纹。 2）磨损包括粘着磨损、热疲劳磨损、氧化磨损。此外，当锻件的氧化皮没有清除时，也会发生磨粒磨损。 3）塑性变形锤锻模冲击力大，工作温度高，环境恶劣型腔中水平面和凸台面易发塑性变形。
45钢车床主轴的热处理工艺设计
《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 摘要 (1) 1 引言 (2) 2 设计分析 2.1车床的使用工况及性能要求析 (3) 2.2 45号钢的成分及性能点 (3) 2.2.1 45号钢的元素成分及其作用 (4) 2.2.245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) 3.2.3 操作技巧 (6) 3.3 锥孔及外锥体的局部淬火 (6) 3.3.1 局部淬火方式 (6) 3.3.2 热处理工艺 (6) 3.3.3 操作技巧 (6) 3.4 花键高频淬火 (6) 3.4.1 淬火方式 (6) 3.4.2 花键高频淬火工艺参数 (7) 3.4.3 花键回火工艺参数 (7) 3.4.4 操作技巧 (7) 4 结语 (8) 参考文献 (9) 摘要 主轴是机床上传递动力的零件，常需承受弯曲、扭转、疲劳、冲击载荷的作用，同时在滑动与转动部位还受到摩擦力的作用。因此，要求主轴具有高强度、硬度、足够的韧性及疲劳强度、变形小等性能。而45号钢为优质碳素结构用钢，硬度不高且容易切削加工，直接用在车床主轴上不太合适，所以需要对45号钢进行适当的热处理。在主轴大端上需要使用锻坯正火，消除毛坯的锻造应力，降低硬度以改善切削加工性能，然后再进行调质，使主轴具有良好的综合力学性能，最后经过淬火后高温回火，其硬度可达220～250 HBS，提高主轴的硬度，使主轴能达到良好的工作性能。在锥孔进行局部淬火使键槽部位不淬硬，提高耐磨性；在花键部分可采用高频淬火减少变形并达到表面淬硬。车床主轴经过适当的热处理工艺，可以达到良好的工作性能，使主轴能在正常的工作中有足够的硬度，且在花键等部分有良好的耐磨性。 引言 车床主轴指的是上带动或旋转的轴。通常由主轴、轴承和传动件（或带轮）等组成主轴部件。在机器中主要用来支撑传动零件如齿轮、带轮，传递运动及扭矩，如机床主轴；有的用来装夹工件，如心轴。除了、拉床等主运动为直线运动的机床外，大多数机床都有主轴部件。主轴部件的运动精度和结构刚度是决定加工质量和切削效率的重要因素。衡量主轴部件性能的指标主要是旋转精度、刚度和速度适应性。①旋转
热处理工艺设计规范
热处理工艺规范 一、淬火、回火工艺规范 1．淬火、回火准备工作：1）检查设备，仪表是否正常；2）正确选择夹具；3）检查零件表面是否有碰伤、裂纹、锈斑等缺陷；4）确认零件要求的淬火部位硬度、变形等的技术要求，核对零件的形状、材料的加工状态是否与图样及工艺文件相符合；5）表面不允许氧化、脱碳的零件，当在空气炉加热时，应采取防氧化脱碳剂装箱保护或采用真空炉加热；6）易开裂的部位如尖角靠边的孔，应采取预防措施，如塞石棉、耐火泥等。 2．常见材料淬火、回火工艺规范 1）加热温度 表1 常用材料的常规淬火、回火规范 注：Cr12Mo1V1 即 D2（美国）、1.2379（德国）、SLD（日立）、SKD11（日本）、K110（奥地利）； 9CrWMn 即 O1（美国）、1.2510（德国）、K460（奥地利）； 4Cr5MoSiV1 即 H13（美国）、1.2344（德国）、8407/8402（一胜百）、W302（奥地利）； 7Cr7Mo3V2Si 即 LD1；
HS-1是高级火焰淬火，多用模具钢； 除45号钢或特别说明均采用回火两次的工艺。 2）淬火保温时间t =8～10 min+kαD k——装炉系数（1～1.5）；α——保温系数（见表2）；D——零件有效厚度。 表2 淬火保温系数 3）回火保温时间 ①工件有效厚度d<=50mm，保温2小时； ②工件有效厚度d>50mm，按照保温时间t=d/25（小时）计算； ③每次回火后空冷至室温，再进行下次回火。 4）去应力（入炉时效） ①高合金钢550~650℃，热透后，保温时间>3小时； 3．淬火和回火设备 1）淬火设备——真空淬火炉、中温箱式炉、高温箱式炉。 2）回火设备——真空回火炉、中温箱式炉。 3）冷却设备——水槽、油槽、风箱。 4．操作方法 1）零件应均匀摆放于炉内有效加热区，在箱式炉中一般为单层排列加热，工件间适当间隙。 小件可适当堆放，但要酌情增加保温时间。 2）细长零件加热要考虑装炉方法，以减少工件变形，如垂直吊挂，侧立放平支稳等。
热处理工艺设计课程设计
一、CA8480轧辊车床主轴热处理工艺的设计 1. 工作环境 1)与滑动轴承配合 2)中轻载荷 3)精度不高 4)低冲击、低疲劳 2. 性能要求 主轴是机床的重要零件之一，切削加工时，高速旋转的主轴承受弯曲、扭转和冲击等多种载荷，要求它具有足够的刚度、强度、耐疲劳、耐磨损以及精度稳定等性能。 3. 选材 主轴依用材和热处理方式可分为四种类型，即局部淬火主轴，渗碳主轴，渗氮主轴和调质（正火）主轴。根据主轴的工作条件，选择材料为45钢。 4. 工艺方法选择和工艺路线的确定 方案一：毛胚—锻造—正火—粗加工—中频感应加热淬火—中温回火—精加工 方案二：毛胚—锻造—粗加工—调质—中频感应加热淬火—精加工 45钢正火后性能和调质接近，满足使用要求，但是正火更经济，所以选着方案一。
5. 工艺参数 1)正火：锻后840~860°C×2~4h,空冷 2)感应淬火：粗车后使用208 中频发电机和φ1000mm×5000mm 卧式淬火 机。淬后表面硬度48 ~52HRC 3)回火：井式炉340°C×4h，空冷 热处理工艺曲线如图1.5.1。 图1.5.1 CA8480轧辊车床主轴热处理工艺曲线 6. 工序说明 1)正火：目的在于获得一定的硬度，细化晶粒，并获得比较均匀的组织和 性能。正火后其硬度接近于最佳切削加工的硬度。正火后获得珠光体组 织。珠光体的片间距及团直径较小，而且可以抑制先共析网状渗碳体的 析出。 2)感应淬火：轴颈处进行感应淬火，以获得表面层硬而耐磨，心部又有足 够塑性、韧性的工件。表面为M，往里为M+F,再往里为M+F+P，中心 为P+F。
3)回火：减少或消除淬火应力，提高韧性和塑性，获得硬度、强度、塑性 和韧性的适当配合，以满足不同工件的性能要求。回火后得到回火屈氏体 组织，有较高的弹性极限，又有较高的塑性和韧性。 7. 常见热处理缺陷 1)变形开裂壁厚不均匀和有尖角的工件，淬火时易变形开裂，45钢的易 裂尺寸范围为5~11mm。同时，钢的化学成分也影响开裂。生产实践证明，当45钢工件处于易裂尺寸范围，且C、Cr、Mn等含量在规定含量的上限 时，就更容易开裂。 2)过烧由于加热温度过高，出现晶界氧化，甚至晶界局部熔化，造成工 件报废。 3)粗大魏氏组织退火或正火钢中出现粗大魏氏组织的主要原因是由于加 热温度过高所造成的。为了消除魏氏组织，可以采用稍高于Ac3的加热温 度，即使先共析相完全溶解，又不使奥氏体晶粒粗大，而根据钢的化学 成分采用较快或较慢的冷却速度冷却。 4)淬火裂缝 a)纵向裂缝：沿着工件轴向方向由表面裂向心部的深度较大的裂缝。 b)横向裂缝：常发生于大型轴类零件上。 c)表面裂缝：这是分布在工件表面的深度较小的裂缝。
CrMO热处理工艺设计
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着提高的背景下，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。
40Cr连杆正火-调质热处理工艺的设计说明
辽宁工业大学 工艺课程设计（论文） 题目：40Cr连杆正火-调质热处理工艺设计 院（系）：材料科学与工程学院 专业班级：材料103 学号：100208091 学生：董国建 指导教师：商剑 起止时间：2013-7-1~2013-7-12
课程设计（论文）任务及评语
目录 1连杆热处理工艺概述 (1) 2 连杆的热处理工艺设计 (2) 2.1连杆的服役条件和失效形式 (2) 2.2 连杆技术要求及示意图 (2) 2.3连杆材料选择 (3) 2.4 40Cr的化学成分 (4) 2.5 40Cr的C曲线 (4) 2.5 连杆的加工工艺流程图 (5) 2.6 40Cr连杆的正火、调质热处理工艺 (5) 2.7 40Cr连杆的正火、调质热处理工艺理论 (7) 2.8 40Cr连杆热处理的设备、仪表和工夹具选择 (8) 2.9 40Cr连杆的热处理质量检验项目、容及要求 (10) 2.10 40Cr连杆的热处理常见缺陷的预防及补救方法 (11) 3 热处理工艺卡 (13) 3.1 40Cr连杆正火工艺卡 (13) 3.2 40Cr连杆淬火工艺卡 (14) 3.1 40Cr连杆回火工艺卡 (15) 4 参考文献 (16)
1连杆热处理工艺概述 汽车连杆是发动机中一个重要的连接零件，在工作时它承受冲击性的、周期变化的拉应力和装配时的预应力，要求它具有足够的强度、冲击韧性和抗疲劳性能。40Cr屈服强度及淬透性均比40钢高，临界淬透直径:油中约为15-40 mm, 水中约为28-60 mm。断面尺寸在＜50mm时，油淬无自由铁素体析，故有较高的疲劳强度，当含水碳量下限时，经淬火和回火后，除能获得较高的强度外，还有良好的韧性，水淬时，形状复杂的零件容易形成开裂，在450-680mm回火时，有第二类回火脆性倾向，但可随着截面尺寸的减少而减弱，白点敏感性较大，所以锻后宜缓冷，冷变塑性中等，冷顶锻前最予以球化处理，正火或调质后，可削性很好，正火后可削性也较好。
热处理工艺方案设计#精选.
热处理工艺方案设计 导语：热处理生产前要根据工件的大小和形状选择合适的电炉，大型工件优先选用大型电炉，小型工件优先选用小型电炉，淬油工件优先选用离油槽较近的电炉。以下本人为大家介绍热处理工艺方案设计文章，欢迎大家阅读参考! 热处理工艺方案设计Deform HT是一套专业处理金属热处理工艺仿真的软件，是一套基于有限元分析方法的专业工艺仿真系统，用于分析金属热处理工艺。二十多年来的工业实践证明了基于有限元法的Deform HT有着卓越的准确性和稳定性，模拟引擎在结构、温度和微观组织及产品缺陷预测等方面同实际生产相符，保持着令人叹为观止的精度，被国际模拟领域公认为处于同类型模拟软件的领先地位。 友好的图形界面 Deform HT专为金属热处理而设计，具有windows风格的图形界面，可方便快捷地按顺序进行前处理及其热处理工艺表的设置，分析过程流程化，简单易用。另外，Deform HT 针对典型的工艺提供了分析模板，采用向导式操作步骤，引导技术人员完成工艺过程分析。 图形界面 Deform HT是一个高度模块化、集成化的热处理专业有限元模拟系统，它主要包括前处理器、求解器、后处理器三
大模块。前处理器完成热处理产品几何信息、材料信息、热处理工艺条件的输入，并建立热处理介质边界条件；求解器是一个集弹性、弹塑性、刚(粘)塑性、热传导、微观组织于一体的有限元求解器；后处理器是将模拟结果可视化，支持OpenGL图形模式，并输出用户所需的结果数据。Deform HT 允许用户对其数据库进行操作，对系统设置进行修改，并且支持自定义材料模型等。 Deform HT强大的求解器支持有限元网格划分，能够分析金属热处理过程中多个材料特性不同的关联对象在耦合作用下的变形和热特性，由此能够保证金属热处理过程中的模拟精度，使得分析模型、模拟环境与实际生产环境高度一致。Deform HT采用独特的密度控制网格划分方法，方便地得到合理的网格分布，表面结构化网格计算技术更适合热传输计算。 Deform HT自带材料模型包含有弹性、弹塑性、刚塑性、热弹塑性、热刚粘塑性、粉末材料、刚性材料、相变材料及自定义材料等类型，并提供了丰富的开放式材料数据库，包括美国、日本、德国的各种钢、铝合金、钛合金、高温合金等300种材料的相关数据。用户也可根据自己的需要定制材料库。软件所带材料数据库包含： 按国家分：美国标准，日本标准，德国标准，国际标准，欧洲标准，俄罗斯标准，英国标准，韩国标准。