热处理课程设计课程设计

课程设计(说明书)

螺纹磨床丝杠热处理工艺设计

学院：机械工程学院

专业：材料成型及控制工程

姓名：薄美玉

学号：1012012078

指导教师：姜英

2013年7月

目录

一、热处理工艺课程设计的意义及目的┈┈┈┈┈┈┈┈1

二、设计任务

2.1给定零件┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 2

2.2技术要求┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 2

2.3 选材论证┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈3

三、热处理工序

3.1 工艺流程┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 4

3.2 热处理工艺参数设定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈4 四工艺曲线

五、热处理后检验

5.1 热处理后检验方法┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 10

5.2热处理规范及操作守则┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 11

六、热处理材料组织、性能分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 14

七、加热设备┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈19

八、心得体会┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 20

九、参考书籍┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 22

十、热处理工艺卡┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 22

一、热处理工艺课程设计的目的及意义

热处理工艺课程设计是材控专业热处理方向学生的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热处理知识去解决工程问题的能力，并使所学知识得到巩固和发展。

2、学习热处理工艺课程设计的一般方法，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、设计任务：

2.1给定零件：

2.2技术要求:淬火后硬度≥56HRc,淬硬层深5.5—6mm，径向圆跳动≤0.7mm;

2.3选材9Mn2V

选材论证：

丝杠整体要有一定的刚度和强度，在工作中

不能产生大的挠度和塑性变形，因此必须具有较好的综合力学性能和高的尺寸稳定性。同时其相关工作部位（滚道、轴径）也要求具有高的磨损抗力，高的接触疲劳强度即具有高硬度、高强度与足够的耐磨性。还要求丝杠在工作过程中，具有传动灵敏、平稳、定位精度和重复精度高等要求；对于在腐蚀介质和较高温度下工作的丝杠，还要求具有耐腐蚀和耐热性等。

螺纹磨床丝杠高精度时，对工作频繁又能承重载时选用9Mn2V 。由于9Mn2V 钢淬透性好,淬火畸变倾向小,淬火硬度高(可达58HRC 以上),加工的表面粗糙度值低、磨削裂纹倾向小,因此选用9Mn2V 钢制造螺纹磨床丝杠可以保证其耐磨性和尺寸稳定性。

和碳素工具钢相比，低合金工具钢的淬透性比较高，热处理变形较小，耐磨性较好，所以可以制造工具尺寸较大、形状比较复杂。精度要求相对较高的模具。9Mn2V 钢中由于含较多的Mn 元素，提高了淬透性，该钢的油淬临界直径约为30mm 。Mn 的存在使马氏体相变临界点Ms 降低，在室温下有比较多的残余奥氏体（约20%~22%），所以淬火时变形比较小。适量的V 能克服Mn 的缺点，降低钢的过热敏感性，细化晶粒，并且少量的VC 碳化物提高了钢的耐磨性。可以克服T10钢的淬透性低、变形大的缺点，又没有CrWMn 钢的网状碳化物难以消除的缺陷。

丝杠精度等级及工作条件

钢号

热处理 普通精度 （7级及其以下）

轻载 45,50

正火或调质 Y45MnV 中载

40Cr,45,Y40Mn

碳氮共渗，硫氮碳共渗 高精度

（6级及其以上）

轻载 T10A,T12A,45,40Cr

调质，球化退火 重载

9Mn2V ,CrWMn,T12A

淬火 38CrMoAlA,35CrMo,20CrMnTi

渗氮 高温

0Cr17Ni4Cu4Nb

固溶处理+时效

9Mn2V钢的化学成分

钢号 C Si Mn V P S

9Mn2V 0.85~0.95 ≤0.40 1.70~2.00 0.10~0.25 ≤0.030 ≤0.030

3热处理工序

3.1工艺流程

下料→调质处理→粗车及粗磨外圆→中频感应加热表面淬火→热矫直→深冷处理→低温回火→磨外圆、粗磨螺纹→低温时效→精磨→低温时效→研磨及超精磨。

3.2热处理工艺参数设定

3.2.1 调质处理：

调质处理目的：消除工件表面淬硬层内的游离铁素体，均匀组织，是工件整体获得良好的综合力学性能。

加热方法：热炉装料。理由：缩短加热时间，节省能源。加热介质：盐浴加热。理由：减小开裂倾向。

淬火加热温度为780~820℃。

淬火加热温度确定依据：9Mn2V为过共析钢低合金工具钢，淬火加热温度在Ac1~Accm范围时，加热状态为细小奥氏体晶粒和未溶解碳化物，淬火后得到隐晶马氏体和均匀分布的球状碳化加热温度物。这种组织不仅有高的强度和硬度、高的耐磨性，而且有很好的韧性。如果淬火加热温度过高，碳化物溶解，奥氏体晶粒长大，淬火后得到片状马氏体，其显微裂纹增加，脆性增大，淬火开裂倾向也增大。由于碳化物的溶解，奥氏体中含碳量增加，淬火后残余奥氏体量增多，钢的硬度和耐磨性降低。因此加热温度设定为780~820℃。

保温时间1~2h：

保温时间

直径800~900℃750~850℃

低合金钢≤50 1.2~1.5 0.45~0.5

＞50 1.5~1.8 0.5~0.55

冷却方法：分级淬火法

理由：分级淬火减少了马氏体转变时截面上的温度差，热应力降低，还由于工件各部分温度趋于均匀，使马氏体转变的不同时现象减少。

淬火温度选择在250℃附近。分级淬火后处于奥氏体状态的工件具有较大塑（相变超塑性），因而创造了进行矫直和矫正的条件。

冷却介质：油冷

随着油温的升高，油会变稀，而增加流动性，冷却能力加强，改进了淬火效果。在200~300℃马氏体转变区冷却非常缓慢，减少了工件的变形和开裂倾向。

冷却介质：为得到较高硬度的马氏体组织选择在油中冷却，对于淬透性较好的9Mn2V钢选用普通淬火油即可。

9Mn2V钢的淬火临界直径

20~40℃水中冷却的临界直径／mm 矿物油中冷却

的临界直径／

mm

20℃,5%NaCl水溶液中冷却的临界

直径／mm

9Mn2V 50~52 33 54

油淬表面硬度与有效厚度的关系 材料/淬火后硬度值截面

<3 4~10 10~20 20~30 30~50 50~80 80~120 9Mn2V 油淬 61~66 61~66 61~66 61~65 60~64 52~58 58~61

淬火后回火温度500~650℃

理由：淬火后采用高温回火，以得到回火索氏体组织，进而获得良好的综合机械性能。

硬度与回火温度的关系

3.2.2中频感应加热表面淬火

∮60mm 外圆采用850℃中频加热，自来水冷却淬硬；∮74.5mm 淬硬采用定时加热，传到升温至880℃后利用压缩空气进行冷却。

中频感应加热后零件表面的硬度高，心部保持较好的塑性和韧性，呈现低的缺口敏感性，故冲击韧性、疲劳强度和耐磨性等有很大的提高。淬层深度可以满足设计要求。同时，感应加热表面淬火的机械零件脆性小，还能提高零件的力学性能（如屈服点、抗拉强度、疲劳强度），同样经过感应加热表面淬火的钢制零件的淬火硬度也高于普通加热炉的淬火温度。

感应加热方法：同时加热淬火 加热时间：t h =3s

额定功率：100KW 频率2500HZ

回火温度／℃ 未回火 100

200

250

300

350

400

500

600

硬度HRC

62

61.5 60 58

55 52 48 40

32

电压400V，电流120A

感应淬火冷却方式：喷射冷却

淬火介质：自来水

喷射密度：（10~40）*10-6m3/cm2·s，水温为15~30℃，

喷水冷却时间根据公式t c=(1~2)t h(s) t h—同时加热淬火法的加热时间，s 3.2.3深冷处理

中频淬火后应进行—70℃×2h的冷处理，

目的：为了消除或减少残余奥氏体，以防止工件在使用过程中由于残余奥氏体的继续转变而导致尺寸精度发生变化，所以采用深冷处理。深冷处理可使淬火马氏体析出高度弥散的超微细碳化物，随后进行低温回火后，这些超微细碳化物可转变为碳化物。而未经深冷处理的马氏体，在低温回火后，仅在某些局部区域析出有少量的碳化物。

冷处理就是将淬火冷却至室温的工件继续冷却至零摄氏度以下，使残余奥氏体转变为马氏体的处理方法。冷处理适用于要求硬度高、耐磨性好的精密零件。工件经冷处理可达到以下目的：

a提高淬火钢的硬度

b稳定工件尺寸，防止在使用和保管中发生畸变；

C.提高钢的铁磁性；

D.提高渗碳零件的抗疲劳性能。

生产中常用的冷处理温度一般在-40~-80之间，属于冰冷处理范围，对于某些特殊用途的零件可采用更低的冷处理温度。冷处理的保温时间与工件大小、批量多少及处理方法有关，以工件表里温度达到均匀一致为原则。一般在成批处理时，保温时间为0.5~2h。应注意的是：1）工件的冷处理要在淬火后立即进行。时间间隔一般不超过0.5~1h，这是因为在室温下停留过长的时间，残余奥氏体会处于稳定，会降低冷处理的效果；2）工件经冷处理后必须立即回火，以获得稳定的回火马氏体，并使残余奥氏体进一步转变。零件经冷处理后，残余奥氏体较冷处理前显著减少，并使硬度较前有所提高。

3.2.4低温回火

在200~240℃回火6~8h。

回火时间依据：

回火时间是从工件入炉后炉温升至回火温度时开始计算的。可参考经验公式：

t= Kn + An*D

式中

t—回火时间；（min）

Kn—回火时间基数；

An—回火时间系数；

D—零件有效厚度；（mm）

通过查热处理手册得Kn 和An的推荐值见表3-7

表3-7：Kn及An的推荐值

表3-6

回火条

300℃以上300~450℃450℃以上

件

箱式炉盐浴炉箱式炉盐浴炉箱式炉盐浴

炉Kn 120 120 20 15 10 3 An 1 0.4 1 0.4 1 0.4

目的：使表面获得高硬度、高耐磨性及高疲劳强度，减少内应力，降低脆性。

3.2.5、低温时效

低温时效是在中频淬火及半精加工之后进行的，其主要作用是消除残余磨削应力及稳定淬火后的残余奥氏体。一般选择低于中频后低温回火温度。

为了保证丝杠的高精度，使变形量控制在最小程度，还需在180o C的低温

回火炉中进行低温、较长时间的时效处理，进一步消除残余内应力。其保温时间为12h ，然后出炉空冷。据有关资料介绍，工件内的应力松弛能力主要决定于加热温度，在一定温度下应力的松弛又主要发生在开始一个阶段，继续延长低温时效时间至12h ，应力松弛的曲线趋于平缓。

进行两次180℃×12h 的人工时效。由于时效温度较低，一般在油浴炉或空气炉中进行，保温后在空气中冷却。

目的：低温时效就是低温去应力处理，稳定尺寸。对于精密丝杠而言，为 了消除精机械加工及磨削加工所产生的应力，保证高的精度需要采用2次或2次以上的低温时效处理。

四、工艺曲线

780-800C °2h 油冷650C °1h

空冷

850C °

水冷-70C °200C °6h 空冷

180C °12h

空冷

180C °12h

空冷2h 调质

中频淬火

冷处理

低温回火低温时效温度

（C °）时间（h ）

热处理工艺曲线图

二次低温时效

五、检验方法

5.1热处理后检验方法

1、使用态的显微组织应为细针状回火马氏体+均匀分布的碳化物。

2、中频感应加热表面淬火后，淬硬层深度应为5.5~6.0mm，硬度应≥56HRC,径向圆跳动0.7mm。

5.2热处理规范及操作守则

5.2.1调质操作

一、工件浸入淬火介质应遵循的守则

1、工件浸入淬火介质前在空气中预冷可以减少畸变，预冷时间t=12+(3~4)d，d是危险截面厚度。

2、工件在淬火介质中应根据其形状，沿不同方向作适当移动，以提高介质的冷却速度和减少工件畸变。

3、轴类和圆筒形工件，从加热炉中取出后，应预冷片刻，垂直浸入淬火槽。

4、淬火后的工件应及时回火，通常室温停留时间不超过4小时。

5、回火时，在回火脆性范围内，采用油冷。

完毕后续操作注意事项：

1、当炉温达到达到工艺温度时，用吊车将以准备好的工件料架吊进炉内，盖好锅盖后，炉温略有下降，待升至工艺温度记录加热时间。

2、到达加热时间后，打开炉门，用铁钩将轴逐根勾出迅速进入硝盐槽冷却，冷却时上下窜动。

3、因轴细长，冷却后可能变形超差，所以从冷却槽取出后立即清理表面，进行热矫直。

4、热矫直后清洗干净进行回火，回火后检查硬度，硬度合格后再进行矫直。校直后检查直线度，达到技术要求后转下道工序。

二、质量检验方法：

1、外观检查，工件表面不允许有裂纹和有害的伤痕（必要时可用磁粉检测或其他无损检测方法检测）

2、用布氏硬度、洛氏硬度或维氏硬度测量硬度。表面硬度硬度必须满足技

术要求，表面硬度的误差范围，根据不同类型如下表:

淬、回火件硬度要

表面硬度误差范围HRC

求范围

单件同一批件

<35 35~50 >50 <35 35~50 >50

特殊重要件 3 3 3 5 5 5

重要件 4 4 4 7 6 6

一般件 6 5 5 9 7 7

3、金相组织，观察显微组织，淬火组织是否是马氏体，回火后组织是否是索氏体组织。

5.2.2中频感应加热表面淬火

一、感应加热淬火操作要点：

1、连续淬火时，工件直径较大，可采用预热-加热法，即利用感应器或工件反向移动预热，然后立即正向移动连续加热淬火。

2、当要求的淬硬层深度超过现有设备所能达到的透热深度时，可采用前述方法加深硬化层深度。

3、阶梯轴应先淬直径小的部分，然后淬直径大的部分。

4、为了加热均匀，应尽可能使工件旋转。

5、工件不得有油污和毛刺。

6、不得空载加热。

7、各电参数不得超过允许的最大值。

8、加热时，不得触碰工件和感应器，以免灼伤。

9、加热时，工件与感应器不得互相触碰，以免感应器击穿和击伤工件。

10、感应器不得歪扭变形，以保持原有形位精度。

二、感应淬火质量检查

1）外观检验

工件表面不得有热河形式的裂纹；不得有后序加工余量1／3的锈蚀和灼伤等缺陷。一般工件100%目测检验；重要工件应100%进行无损检测。

2）表面硬度检验

淬火区域范围的检验，依据硬度计测得的硬度确定，或根据淬火区的颜色用卡尺或钢直尺测定。形状复杂或无法用硬度计测量的工件，可用硬度笔或锉刀进行检测。

3）有效硬化层深度检验

形状简单的工件硬化层深度波动范围

有效硬化层深度／mm 硬化层深度波动范围／

mm

有效硬化

层深度／

mm

硬化层深度波动范围／

mm

单件同一批次单件同一批件

≤1.5 0.2 0.4 3.5~5.0 0.8 1.0

1.5~

2.5 0.4 0.6 >5 1.0 1.5

2.5~

3.5 0.6 0.8

4）金相组织检验

感应淬火后的金相组织，按马氏体大小分10级。其中，4~6级，即细小马氏体为正常组织；1~3级为粗大或中等大小的马氏体，是由于加热温度偏高造成的；7~10级组织中有未溶铁素体或网状托氏体，是由于加热温度偏低或冷却不足产生的。

5）变形度检验

感应淬火、回火后的变形量，根据工件图样和工艺文件的规定检验。其中，轴类工件的直线度不得超过加工余量的1／3.

6）硬化区和硬化层

不同形状结构的工件，表面淬火后的合理硬化区和硬化层深度，应符合以下规定：

轴类工件端头在一次加热淬火时，允许有2~3mm的过渡区；连续加热是

允许有2~8mm的过渡区。

局部淬火的工件允许误差为±3mm。

阶梯轴高频感应淬火后，允许在阶梯处有一定宽度的未淬硬区，即直径差小于10mm时未淬硬区小于5mm；直径差为10~20mm时未淬硬区小于8mm；直径大于20mm时未淬硬去小于12mm.

淬火部分带槽的轴，在槽两端应倒角2~3mm。如不能倒角，则两端允许有<8mm的软带，其硬度可低于图样规定下限15HRC。

如果淬火部分有槽或孔，而孔或槽距轴段小于8mm时，则允许该处小于8mm不淬硬。

有空刀槽的轴，距空刀槽处允许有不大于5mm的软带，其硬度可低于图样规定下限15HRC。

轴的端面与轴均需要淬火时，允许一个表面上有8mm的回火带，或允许有一面距边缘5mm不淬硬。

5.2.3冷处理操作要点

1、认真清理工件，工作不得有水、油污、杂物等；

2、工件未冷至室温时，不得进行冷处理，以防工件开裂；

3、工件冷处理前，先用冷水冲洗数分钟，再放入冷冻室；

4、为减少冷却过程中的应力，对形状复杂及尺寸较大的工件，应在室温下装入冷却设备中，与设备一起冷至处理温度；

5、由于冷处理使工件的内应力增加，工件处理后应在空气中使其缓慢升温至室温后，再进行回火；

6、操作中应穿戴劳动保护用品，用长柄工具取放工件，防止冻伤；

7、水、油浴液态氧接触时会发生激烈反应而爆炸，应严格禁止水油与液态氧接触。

六、热处理材料组织、性能分析

6.1 组织分析

1、调质淬火后组织为马氏体，如果加热温度不足或冷却速度过慢，就有可能生成非马氏体组织如铁素体、托氏体等。温度过高，可能产生过烧、过热、加

热温度超过该钢正常淬火温度，钢中奥氏体晶粒显著粗大，超过技术要求的晶粒度，淬火后获得粗大马氏体组织。过共析钢加热温度过高，淬火后残留奥氏体量过多。淬火介质冷却能力不够或冷却操作不合理，致使形成部分珠光体类组织。淬火后再进行回火，渗碳体会发生聚集长大。当回火温度高于400℃时，碳化物即已开始聚集和球化；当温度高于600℃时，细粒状碳化物将迅速聚集并粗化。碳化物的球化、长大过程是按照小颗粒溶解、大颗粒长大的机制进行的。最后回复或再结晶了的相加颗粒状渗碳体的混合组织为回火索氏体，具有良好的综合机械性能。

2、中频感应淬火后，零件表面获得高硬度的马氏体组织，而心部仍然保持韧性和塑性较好的回火索氏体组织。如果加热温度过低，则所得表面硬度不足且淬层很薄。

3、深冷处理，深冷处理可使淬火马氏体析出高度弥散的超微细碳化物。

低温回火，使孪晶马氏体中过饱和碳原子沉淀析出弥散分布的碳化物，既可提高钢的韧性，又保持了钢的硬度、强度和耐磨性；低温回火以后得到回火马氏体及在其上分布的均匀细小的碳化物颗粒。减少了残余奥氏体的量，得到较好的综合机械性能和尺寸稳定性。感应淬火+低温回火后保温时零件的组织转变为回火索氏体，经感应淬火+低温回火转化为回火马氏体。感应淬火+低温回火后冷却到室温后的组织及性能，感应淬火+低温回火后冷却到室温后的组织为回火马氏体，保证主轴表面的高硬度，高耐磨性，高疲劳强度减少内应力，降低脆性。

6.2 热处理缺陷及控制方法

6.2.1淬火畸变类型及其形成原因

1、体积变化，热处理前后各种组织比体积不同是引起体积变化的主要原因。由马氏体→贝氏体→珠光体→奥氏体的比体积依次减少。

2、形状畸变，工件各部位相对位置或尺寸发生变化。引起的原因可能是a 加热温度不均，形成的热应力引起畸变或工件在炉中放置不合理，在常温下常因自重产生蠕变畸变。B.加热时，随加热温度升高，钢的屈服强度降低，已存在于工件内部的残留应力（冷变形，机加工等）达到高温下的屈服强度时，就会引起工件不均匀塑性变形而造成形状畸变和残留应力松弛。C.淬火冷却时的不同时性形成的热应力和组织应力使工件局部塑性变形。

3、工件淬不透时，截面尺寸越大，淬硬层越浅，热应力畸变倾向越大。

4、淬火加热温度高，冷却速度快，热应力和组织应力畸变都有增大的趋势。减少淬火畸变的途径和方法。

5、采用合理的热处理工艺降低淬火加热温度对减少热应力和组织应力畸变都有作用；缓慢加热或对工件进行预热，可减少加热过程中的热畸变；可采用快速加热，来减少畸变的产生；合理捆扎和吊挂工件；采用使工件垂直浸入淬火介质。

6、合理的锻造和预先热处理。

6.2.2淬火开裂

淬火裂纹是热处理应力超过材料的断裂强度时引起的开裂现象。裂纹呈断续的串联分布，断口有淬火油或盐水痕迹，无氧化色，裂纹两侧无脱碳现象。产生裂纹原因：

1、冷却不当。在M s温度以下快冷，因组织应力过大引起开裂。

2、在淬硬层与非淬硬层交界处易形成淬火裂纹。

3、具有最危险淬裂尺寸的工件易形成淬火裂纹。水淬时约为8~15mm；油淬时为25~40mm。

4、严重脱碳表面易形成网状裂纹。脱碳层马氏体比体积小，受到拉应力作用，易形成网状裂纹。

5、加热温度过高，引起晶粒粗化，晶界弱化，钢的淬断强度降低，淬火易开裂。

6、原材料存在显微裂纹，非金属夹杂物，严重碳化物偏析淬火开裂倾向增大。

7、也可能有锻造裂纹，过烧裂纹。8）深冷处理因急冷急热形成的热应力和组织应力都比较大，且低温时材料的脆断强度低，易产生淬火开裂。9）淬火后未及时回火，工件内部的显微裂纹在淬火应力作用下扩展形成宏观裂纹。

防止淬火开裂的措施：1）原材料应避免显微裂纹及严重的非金属夹杂物和碳化物偏析。2）对工件易开裂部位，如尖角、薄壁、孔等进行局部包扎。3)淬火后及时回火。

硬度不足及其预防措施

序号淬火硬度不足的原因控制措施

1 介质冷却能力差，工件表面有铁

素体、托氏体等非马氏体组织。1）采用冷速较快的淬火介质2）适当提高淬火加热温度

2 淬火加热温度低，或预冷时间

长，淬火冷却速度低，出现非马

氏体组织1）确保淬火加热温度正常2）减少预冷时间

3 碳钢或低合金钢采用水油，双介

质淬火时，在水中停留时间不

足，或从水中提出零件后，在空

气中停留时间过长严格控制零件在水中停留时间及操作规范

4 钢的淬透性差，且工件截面尺寸

大，不能淬硬

采用淬透性好的钢

5 合金元素内氧化，表层淬透性下

降，出现托氏体等非马氏体组织

而内部则为马氏体组织1）降低炉内气氛中氧化性组分含量2）选用冷速快的淬火介质

产生软点的原因及预防措施

序号软点形成原因控制措施

1 淬火时工件表面气泡未及时破

裂致使气泡处冷速降低，出现非

马氏体组织1）增加介质与工件的相对运动速度

2）控制水温和水中的杂志（油）

2 工件表面局部的氧化皮、锈斑或

其他附着物（涂料）淬火时未剥

落，使冷速降低

淬火前清理工件表面

3 原始组织不均匀，有严重的带状

组织或碳化物偏析原材料进行锻造和预先热处理，使组织均匀化

序回火缺陷产生原因控制措施

回火硬度偏高回火不足（回火温度低、回

火时间不够）提高回火温度、延长回火时间

回火硬度低1）回火温度过高

2）淬火组织中有非马氏体1）降低回火温度

2）改进淬火工艺，提高淬火硬度

回火畸变淬火应力回火时松弛引起

畸变

加压回火或趁热校直

回火硬度不均回火炉温不均、装炉量过多

炉气循环不良炉内应有气流循环风扇或减少装炉量

回火脆性1）在回火脆性区回火

2）回火后未快冷引起第二

类回火脆性1）避免第一类回火脆性区回火

2）在第二类回火脆性区回火后快冷

网状裂纹回火加热速度过快，表层产

生多向拉应力采用较缓慢的回火加热速度

回火开裂淬火后未及时回火形成显

微裂纹，在回火时裂纹发展

至断裂减少淬火应力，淬火后及时回火

表面腐蚀带有残盐的零件回火前未

及时清洗

回火前应及时清洗残盐

中频感应淬火：

1、开裂加热温度过高、温度不均匀；冷却过急切且不均匀；淬火介质及温度选择不当等都会引起工件开裂。因此加热温度及冷却速度的控制极为重要。

2、淬硬层过深或过浅加热功率过大或过小；电源频率过低或过高；淬火介质成分、压力、温度不当等可能引起淬硬层过深或过浅。所以应该合理选择淬火设备。

3、表面硬度过高或过低或不均匀加热温度较低，表面脱碳等将引起表面硬度过高或过低；感应器结构不合理；加热不均匀，冷却不均匀等都会引起表面硬度不均匀。因此合理选择感应器，严格控制工艺参数极为重要。

4淬火变形，多数属于热应力型翘曲变形。为了控制翘曲变形，应减小热量向心部传递，在工艺上可采用透入式加热，提高比功率，缩短加热时间。工件也可采用旋转加热，能减小弯曲变形。

七、加热设备

根据工件尺寸及加热温度，调质处理淬火和高温回火时均选用型号为RJ2-125-9的井式电阻炉，技术参数为：额定功率：125KW，额定电压：380V，相数：3，额定温度：950℃，炉膛尺寸：800mm×3000mm。上图为井式电阻炉简图：

感应加热设备

中频淬火根据工件要求的硬化层深度,选用BPSD-100KW /2500HZ卧式中频感应加热设备作为淬火设备。选择淬火感应器<70 mm@20 mm(内径@高度),

冷却喷水器<80mm@40mm(内径@高度),并选择适当的工装夹具。丝杠卧式淬火时根据工件尺寸配备2~3件托架。中频淬火工艺参数:输出功率40 kW、电压400 V、电流120 A、功率因素cos<为0195、相对移动速度100mm/min、淬火介质Na2CO3水溶液、淬火。

稳定化设备：

稳定化处理加热温度为140~160e,保温时间24 h。热处理设备可选用额定温度200e的油浴回火炉,采用垂直吊挂方式加热。

图6. 井式炉加热用星形吊具图5.井式炉用单件吊具

八、心得体会

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。

箱式电阻炉(材料热处理课程设计说明书)

化学与材料工程学院 材料热处理课程设计说明书 学生姓名： 专业：金属材料工程 学号： 班级：材料金属 指导老师：刘

目录 一、设计任务书 (3) 二、工艺设计 (3) 1.型的选择 (3) 2.炉膛尺寸的确定 (3) 3.炉子砌砖设计 (4) 4.中温箱式电阻炉功率的计算 (4) 5.电热元件 (5) 6.电热元件的设计计算 (5) 三、工艺流程图和设备装置图 (7) 四、进度安排 (9) 五、总结与体会 (9)

一、设计任务书 为某厂设计一台热处理电阻炉，其技术条件如下： 1)用途:中碳钢、低合金钢毛坯或零件的淬火、正火及退火处理，处理对象为 中小型零件，无定型产品，处理批量为多种，小批量。 2)生产率：160 kg/h 3)工作温度：最高使用温度950℃ 4)生产特点：周期式成批装料，长时间连续生产。 二、工艺设计 1.炉型的选择 根据设计的具体要求和生产特点，进行综合技术经济分析。决定选用箱式电阻炉，不通保护气体，炉子最高温度为950℃。属中温箱式电阻炉。 2.炉膛尺寸的确定 （1）查表，箱式电阻炉单位炉底面积生产率P 0 ,取P =100[kg/(m2·h)] （2）炉底面积采用加热能力指标法计算，F 效= P P0 =125 100 =1.25 m2 炉底有效面积炉底总面积=F 有效 F 总 = 0.75 - 0.85，取上限，0.85，炉底总面积： 1.25 F 总 = 0.85 F 总 = 1.5625 m2 炉底板宽度 B =1 2F 总 =1 2 ?1.5625 =0.88 m 炉底板长度 L =2F 总 =2?1.5625 =1.77 m （3）.炉膛高度的确定炉膛高度H与宽度B之比H B =0.52– 0.9，取0.7 高度H = 0.628 m （4）.炉膛有效尺寸（可装工件） L 效×B 效 ×H 效 =1.77m × 0.88m × 0.628m （5）.炉膛尺寸 宽 B =B 效 +2×（0.1-0.15）取0.1 B=0.88+2×0.1=1.08 m

课程设计退火炉温度控制系统资料讲解

课程设计退火炉温度 控制系统

课程设计设计题目：退火炉温度控制系统 学院： 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 日期：

摘要 退火炉是金属热处理中的重要设备，它把压力容器加热到一定温度并维持一段时间，然后让其自然冷却。其目的在于消除压力容器的整体压力。提高压力容器的使用寿命。温度是退火炉的主要被控变量，是保证其产品质量的一个重要因素。退火炉温度控制的稳定性和控制精度直接影响产品的质量。 本文以AT89C51单片机为控制核心，采用模块化的设计方案，包括硬件设计与软件设计两部分。硬件设计包括温度检测模块，按键模块，执行模块，LED显示模块，单片机最小系统。本设计要求采用电热丝加热，通过A/D转换将采集到的温度数据输入单片机中，与系统给定值比较，从而对退火炉的温度进行控制，通过按键输入控制信号，三位LED显示炉温。最后设计出最少拍无纹波控制器，通过MATLAB仿真检验是否有纹波。

目录 第1章绪论 (3) 1.1设计背景与算法 (3) 第2章课程设计的方案 (5) 2.1概述 (5) 2.2系统组成总体结构 (5) 第3章程序设计与程序清单 (7) 3.1单片机最小系统设计 (7) 3.1.1单片机选择 (7) 3.1.2时钟电路设计 (8) 3.1.3复位电路设计 (9) 3.2程序清单与电路图 (11) 3.3温度控制电路 (17) 第4章控制算法 (18) 4.1程序框图 (18) 4.2算法设计 (19) 第5章课程设计总结................................................ - 22 -

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。

汽车发动机活塞销的选材与热处理工艺课程设计讲课讲稿

汽车发动机活塞销的选材与热处理工艺课 程设计

1 汽车发动机活塞销的零件图如下 图1 汽车发动机活塞销零件尺寸图

2 服役条件与性能分析 活塞销（英文名称：Piston Pin），是装在活塞裙部的圆柱形销子，它的中部穿过连杆小头孔，用来连接活塞和连杆，把活塞承受的气体作用力传给连杆。为了减轻重量，活塞销一般用优质合金钢制造，并作成空心。塞销的结构形状很简单，基本上是一个厚壁空心圆柱。其内孔形状有圆柱形、两段截锥形和组合形。圆柱形孔加工容易，但活塞销的质量较大；两段截锥形孔的活塞销质量较小，且因为活塞销所受的弯矩在其中部最大，所以接近于等强度梁，但锥孔加工较难。本次设计选用内孔为原形的活塞销。 服役条件：(1)高温条件下承受周期性强烈冲击和弯曲、剪切作用 (2)销表面承受较大的摩擦磨损。 失效形式：由于承受周期性的应力，使其发生疲劳断裂和表面严重磨损。 性能要求：（1）活塞销在高温条件下承受很大的周期性冲击负荷，且由于活塞销在销孔内摆动角度不大，难以形成润滑油膜，因此润滑条件较差。为此活塞销必须有足够的刚度、强度和耐磨性，质量尽可能小，销与销孔应该有适当的配合间隙和良好的表面质量。在一般情况下，活塞销的刚度尤为重要，如果活塞销发生弯曲变形，可能使活塞销座损坏；（2）具有足够的冲击韧性；（3）具有较高的疲劳强度。 3 技术要求 活塞销技术要求: ①活塞销全部表面渗碳，渗碳层深度为0.8 ～ 1．2mm，渗碳层至心部组织应均匀过渡，不得有骤然转变。 ②表面硬度58 ～ 64 HRC，同一个活塞销上的硬度差应≤3 HRC。 ③活塞销心部硬度为24 ～ 40 HRC。

箱式电阻炉课程设计

一、设计任务书 题目：设计一台中温箱式热处理电阻炉； 生产能力：160 kg/h ； 生产要求：无定型产品，小批量多品种，周期式成批装料，长时间连续生产； 要求：完整的设计计算书一份和炉子总图一张。 二、炉型的选择 根据生产特点，拟选用中温箱式热处理电阻炉，最高使用温度650℃，不通保护气氛。 三、确定炉体结构及尺寸 1.炉底面积的确定 因无定型产品，故不能用实际排料法确定炉底面积，只能用加热能力指标法。已知生产率p 为160 kg/h ，按照教材表5-1选择箱式炉用于退火和回火时的单位面积生产率p 0为 100 kg/(m 2﹒h )，故可求得炉底有效面积： F 1=P P 0=160100 =1.6m 2 由于有效面积与炉底总面积存在关系式F 1F ?=0.60~0.85，取系数上限，得炉底实际面积： F = F 10.85=1.6 0.85 =1.88m 2 2.炉底长度和宽度的确定 由于热处理箱式电阻炉设计时应考虑出料方便，取L B ?=2，因此，可求得： L =√F 0.5?=√1.880.5?=1.94m B =L 2?=1.942?=0.97 m 根据标准砖尺寸，为便于砌砖，取L =1.970 m ，B =0.978 m ，如总图所示。 3.炉膛高度的确定 按照统计资料，炉膛高度H 与宽度B 之比H B ?通常在0.5~0.9之间，根据炉子工作条件，取H B ?=0.654m 。 因此，确定炉膛尺寸如下： 长 L =(230+2)×8+(230×1 2+2)=1970 m 宽 B =(120+2)×4+(65+2)×2+(40+2)×3+(113+2)×2=978mm 高 H =(65+2)×9+37=640 mm 为避免工件与炉内壁或电热元件搁砖相碰撞，应使工件与炉膛内壁之间有一定的空间，确定工作室有效尺寸为： L 效=1700 mm B 效=700 mm H 效=500 mm 4.炉衬材料及厚度的确定 由于侧墙、前墙及后墙的工作条件相似，采用相同炉衬结构，即113mm QN ?0.8轻质粘土砖，+80 mm 密度为250 kg m 3?的普通硅酸铝纤维毡，+113mm B 级硅藻土砖。 炉顶采用113 mmQN ?1.0轻质粘土砖，+80 mm 密度为250 kg m 3?的普通硅酸铝纤维毡，+115 mm 膨胀珍珠岩 。 炉底采用三层QN ?1.0轻质粘土砖(67×3)mm ，+50 mm 密度为250 kg m 3?的普通硅酸铝

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。

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

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。

钢的热处理工艺课程设计

钢的热处理工艺课程设计 一、目的 1、深入理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。使设计 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 （一）零部件简图、钢种和技术要求。 技术要求： 钢种：柄部45#钢刃部W6Mo5Cr4V2高速钢 要求：扁尾硬度为HRC25～45 刃部的3/4硬度为HRC63～65 （二）零部件的工作条件、破坏方式和性能要求分析。 1、高速钢锥柄麻花钻的工作条件： 工具的工作条件比较复杂，各种工具的工作条件又有较大的差异，加工时往往以摩擦为主，常有较大的冲击。机用工具切削速度较高，会产生大量的切削热，有时会发生切削刃软化现象。 作为机床上使用的金属切削工具，其主要工作部分是刀刃或刀尖,刀具在进行切削时，刀尖与工件之间，刀尖与切除的切削之间要产生强烈的

摩擦，刀尖要承受挤压应力，弯曲应力，还要承受不同程度的冲击力。同时伴随摩擦会产生高温。 金属切削工具首先应具备高的硬度和耐磨性。在一定条件下，工具的硬度越高，其耐磨性也越高。同时切削工具还具备足够的韧性，否则可能因为脆性过大，在外力作用下产生蹦刃，折断，破碎等现象。红硬性也是切削工具的重要性能，特别是高速切削工具，红硬性特别重要。 2、高速钢锥柄麻花钻的失效形式 由于工具种类的不同以及使用条件的差异，起失效形式也有所不同。切削工具失效主要由于磨损、横刃、外缘点磨损、崩刃、剥落、折断或加工的工件打不到技术要求等原因造成的 （1）磨损 磨损时切削工具在正常使用情况下最常见的失效形式。当切削工具发生严重磨损时，工具与被加工工件之间摩擦力增大，表现为切削时发出尖叫声或严重的震动，甚至无法切削。 磨损的产生大都是由于工具的切削刃与被切削工件之间的摩擦所产生的。有时也可能是由于在工具表面形成积痟瘤，形成粘合磨损所造成的。（2）崩刃 崩刃也是常见的失效形式，其中包括大的崩刃，小的崩刃，掉牙，掉齿等现象，很多的崩刃产生是由于切削时切削刃长期受循环应力所造成的一种疲劳断裂现象。 对间断切削的工具或切削时承受较大的载荷的工具如何提高韧性，减少崩刃非常重要。这类工具要求材料组织均匀，不应有严重的碳化物偏析，热处理硬度不宜过高，不能产生淬火，过热及回火不足等增加工具脆性的现象。 （3）断裂，破碎

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。

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

课程设计退火炉温度控制系统

课程设计设计题目: 退火炉温度控制系统 学院： 专业： 班级： 姓名: 学号: 指导老师： 日期:

摘要 退火炉是金属热处理中的重要设备,它把压力容器加热到一定温度并维持一段时间，然后让其自然冷却。其目的在于消除压力容器的整体压力。提高压力容器的使用寿命。温度是退火炉的主要被控变量,是保证其产品质量的一个重要因素。退火炉温度控制的稳定性和控制精度直接影响产品的质量。 本文以AＴ89Ｃ51单片机为控制核心，采用模块化的设计方案，包括硬件设计与软件设计两部分。硬件设计包括温度检测模块，按键模块,执行模块,LED显示模块,单片机最小系统。本设计要求采用电热丝加热,通过A/D转换将采集到的温度数据输入单片机中，与系统给定值比较,从而对退火炉的温度进行控制,通过按键输入控制信号，三位LED显示炉温。最后设计出最少拍无纹波控制器，通过MATＬAB 仿真检验是否有纹波。

目录 第1章绪论 (3) 1．1设计背景与算法 (3) 第2章课程设计的方案?5 2.１概述?５ 2．2系统组成总体结构 (5) 第3章程序设计与程序清单 (7) 3.1单片机最小系统设计 (7) 3.1．1单片机选择 (7) 3.１.2时钟电路设计 (8) 3.1.3复位电路设计?9 3.２程序清单与电路图 (11) ３.3温度控制电路................................ 错误!未定义书签。第４章控制算法?18 4．1程序框图? 18 4.2算法设计 (19) 第5章课程设计总结?错误!未定义书签。

第1章 绪论 1.1 设计背景与算法 背景:退火炉是冶金和机械行业常用的热处理工业设备。一般说来，退货处理工艺师冶金和机械产品的最后处理工序，它的处理效果将直接影响产品的质量。因此,对退火炉的基本要求就是根据退火处理工艺曲线,提供准确的升温，保温及降温操作，同时保证颅内各处的温度均匀。在目前实际生产中，退火炉的种类很多,按燃料分有燃油炉、燃气炉、电炉等。电炉按台数计算占80％,燃油炉和燃气炉占20%。 退火是金属热处理中的重要工序，它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)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，改善其塑性和韧性，使其化学成分均匀化，并去除其参与应力,或得到预期的物理性能。温度控制是热处理质量控制的重要技术措施，是退火控制的核心。智能温控将大大提高热处理质量，消除认为的不稳定因素,提高温度控制的精确程度,满足特殊材料的热处理要求。 同时,退火炉采用自动化技术控制温度，对保护生态环境方面也具有重要意义。退火炉的炉温动态特性直接影响产品的质量，生产过程中对钢材的温升曲线有较高的要求,温度过低，达不到退火的预期目的;温度过高将导致过热,甚至过烧。通过对退火炉中生产过程的优化控制和自动工艺管理控制，不但可以缩短生产周期，提高产量和质量,还可以减少人为因素造成的废品率。热处理后产生的废气对自然环境的污染很大,退火炉的燃料如果是欠氧燃烧，燃料燃烧不充分，则会产生大量黑烟，而过氧燃烧又会产生氮氧化合物等有害气体。若通过对燃烧过程进行有效控制,使燃烧在合理的空燃比下运行，则可以极大的减少退火炉对周边环境的污染，对构建科持续发展型社会就有积极的意义。 目前世界各国对能源消耗和大气环境的污染越来越重视,而我国既是钢铁大国又是能源大国，因此研究高性能退火炉温度控制系统具有极为重要的现实意义。 算法:在数字随动控制系统中，要求系统的输出值尽快地跟踪给定值的变化,最少拍控制是满足这一要求的一种离散化设计方法。 最少拍控制是一种直接数字设计方法。所谓最少拍,就是要求闭环系统对于某种特定的输入在最少个采样周期内达到无静差的稳态,是系统输出值尽快地跟踪期望值的变化。 闭环Ｚ传函具有形式 z z z z N N ---+++=Φφφφ 221)(1

真空热处理炉课程设计

真空热处理炉 设计说明书 （课程设计） 一、设计任务说明说： WZC-60型真空淬火炉技术参数：

二、确定炉体结构和尺寸： 1、炉膛尺寸的确定 由设计说明书中，真空加热炉的有效加热尺寸 为900mm×600mm×450mm ，隔热屏部结构尺寸 主要根据处理工件的形状、尺寸和炉子的生产率决定， 并应考虑到炉子的加热效果、炉温均匀性、检修和装 出料操作的方便。一般隔热屏的表面与加热器之 间的距离约为50—100mm；加热器与工件(或夹具、 料筐)之间的距离为50一150mm。隔热屏两端通常不 布置加热器，温度偏低。因此，隔热屏每端应大于 有效加热区约150—300mm，或更长一些。从传热学 的观点看，圆筒形的隔热屏热损失最小，宜尽量采用。 则： L＝900＋2×(150～300)＝1100～1400mm B＝600＋2×(50～150)＋2×(50～100) ＝800～1100mm H＝450＋2×(50～150)＋2×(50～100) L=1300㎜＝650～950mm B=900㎜不妨，我们取L=1300 mm；B=900mm；H=850mm。 H=850㎜

2、炉衬隔热材料的选择 由于炉子四周具有相似的工作环境，我们一般选用相同的材料。为简单起见，炉门及出炉口我们也采用相同的结构和材料。这里我们选用金属隔热屏，由于加热炉的最高使用温度为1300℃，这里我们采用六层全金属隔热屏，其中三层为 钼层，外三层为不锈钢层。 按设计计算，第一层钼辐射屏与炉温相等，以后各辐射屏逐层降低，钼层每层降低250℃左右，不锈钢层每层降低150℃左右。 则按上述设计，各层的设计温度为： 第一层：1300℃；第二层：1050℃； 第三层：800℃；第四层：550℃； 第五层：400℃；第六层：250℃； 水冷夹层壁：100℃ 最后水冷加层壁的温度为100℃<150℃， 符合要求。 3、各隔热层、炉壳壁的面积及厚度 （1）、隔热屏 由于隔热层屏与屏之间的间距约8～15mm，这里我们取10mm。钼层厚度0.3mm，不锈钢层厚度0.6mm。屏的各层间通过螺钉和隔套隔开。

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

柱塞热处理工艺课程设计

柱塞热处理工艺课程设计

1 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。这次课程设计是在《材料科学基础》、《金属热处理工艺学》、《金属力学性能》、《失效分析》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。通过该课程设计我们在综合运用所学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，提高工程设计意识和工程设计能力。 总的来说本次热处理与工艺课程设计的目的有三个，（1）初步掌握典型零件部件生产工艺过程；（2）掌握典型零件的选材、热处理原则和工艺指定原理；（3）理论联系实际，综合运用基础课及专业课程多方面的知识去认识和分析零部件热处际问题，培养解决问题的能力。 热处理工艺是机械加工过程中的一个重要环节，它与工件设计及其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。设计热处理工艺之前，应该准确分析零件图，分析其工作条件，使用性能，技术要求等，才能为下一步材料的选择做准备。根据上一步的分析和对各种金属材料的学习，选择几种常用材料，并进行对比选择，选出最佳的材料进行下一步的工艺制定。 要想设计出合理的热处理工艺，必须了解所选材料的合金化原理，相变温度以及零件的服役条件，技术要求等，从而制定出合理的退火、正火、淬火、回火的工艺参数。此外合理的选择热处理设备也是重点之一，准确的选择加热和冷却设备可以确保有效的利用资源。热处理工艺的最佳方案可以保证零件达到使用性能及质量稳定可靠、工序简单、管理方便、生产效率高、原材料消耗少、生产成本低廉，并能能到节能、环保的要求。但是单一的热处理工艺方案通常情况是很难达到这几个方面的要求，所以可以根据零件的技术要求，通过几种热处理工艺方案的合理结合达到。任何零件在进行完热处理工艺后都会产生各种程度的缺陷，所以最后的检验是非常必要的，通过检验才知道是否符合我们的技术要求，我们通过分析这种因素后才能确定出一种最佳的方案。