辽宁工业大学
工艺课程设计（论文）
题目：38CrMoAlA钢压缩机活塞杆零件热处理工艺设计
院（系）：
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起止时间：
课程设计（论文）任务及评语
院（系）：材料科学与工程学院教研室：材料物理教研室学号学生姓名专业班级
课程设计
（论文）
题目
38CrMoAlA钢压缩机活塞杆零件热处理工艺设计
课程设计（论文）要求与任务一、课设要求
熟悉设计题目，查阅相关文献资料，概述相关零件的热处理工艺，进行零件的服役条件与失效形式分析，提出硬度、耐磨性、强度等要求。完成工艺设计。阐述38CrMoAlA渗碳淬火、回火热处理工艺理论基础，选择设备、仪表和工夹具，阐述主动锥齿轮热处理质量检验项目、内容及要求；阐明主动锥齿轮热处理常见缺陷的预防及补救方法；给出所用参考文献。
二、课设任务
1.主动锥齿轮材料的选择（要求在满足工件使用性能的前提下，兼顾经济性和工艺性，合理选择材料）；
2.给出38CrMoAlA的C曲线；
3.给出38CrMoAlA压缩机活塞杆冷热加工工艺流程图；
4.制定38CrMoAlA压缩机活塞杆正火-调质-渗氮-回火热处理工艺。
三、设计说明书要求
设计说明书包括三部分：1）概述；2）工艺设计；3）热处理工艺卡；4）参考文献。设计说明书结构见《工艺设计模板》。
工作计划
集中学习0.5天，资料查阅与学习，讨论1.5天，设计7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2天，8）工艺的理论基础、原则0.5天，9）设计工夹具0.5天，10）可能出现的问题分析及防止措施0.5天，11）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：指导教师签字：
年月日
目录
1 38CrMoAlA钢压缩机活塞杆零件热处理工艺概述 (1)
2 38CrMoAlA钢压缩机活塞杆零件的热处理工艺设计 (2)
2.1 38CrMoAlA钢压缩机活塞杆零件的服役条件、失效形式 (2)
2.2 38CrMoAlA钢压缩机活塞杆零件技术要求及零件示意图错误！未定义书
签。
2.3压缩机活塞杆零件的材料选择 (3)
2.4压缩机活塞杆零件38CrMoAlA钢的C曲线 (4)
2.5压缩机活塞杆零件的加工工艺流程图 (5)
2.6 38CrMoAlA钢压缩机活塞杆零件的正火-调质-氮化-回火热处理工艺 6
2.7 38CrMoAlA 钢压缩机活塞杆正火、调质、氮化、回火热处理理论 .. 10
2.8 38CrMoAlA钢压缩机活塞杆热处理的设备、仪表和工夹具选择 (15)
2.9 压缩机活塞杆零件的热处理质量检验项目、内容及要求 (18)
2.10 压缩机活塞杆零件的热处理常见缺陷的预防及补救方法错误！未定义
书签。
3 热处理工艺卡 (21)
3.1 38CrMoAlA钢正火工艺卡 (21)
3.2 38CrMoAlA钢调质工艺卡........................ 错误！未定义书签。2
3.3 38CrMoAlA钢渗氮工艺卡 (23)
3.4 38CrMoAlA钢回火工艺卡 (24)
4参考文献 (25)
1 38CrMoAlA钢压缩机活塞杆零件热处理工艺概述
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。由于柱塞跳动过大、长时间的柱塞运动与填料之间的频繁摩擦、往复运动的交变应力等导致活塞杆的失效形式有断裂、磨损和疲劳。
活塞杆常用材料为35、45、38Cr等钢材，粗加工后要调质处理，硬度可达230~285HBS,但耐磨性差，需进行高频淬火，必要时还需表面镀鉻，并对镀鉻层进行抛光，存在裂纹多、硬化硬度低、冲击韧性差等问题。通过对经典38CrMoAlA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。
根据压缩机活塞杆的工作条件，失效形式及性能要求，本设计选择的压缩机活塞杆材料为38CrMoAlA钢；在设计正火-调质-氮化-回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38CrMoAlA钢满足热作模具钢的质量要求。通过对经典38CrMoAlA 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 38CrMoAlA钢压缩机活塞杆零件的热处理工艺设计
2.1 38CrMoAlA钢压缩机活塞杆的服役条件、失效形式
2.1.1 服役条件
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。由于柱塞跳动过大、长时间的柱塞运动与填料之间的频繁摩擦、往复运动的交变应力等导致活塞杆的失效形式有断裂、磨损和疲劳。
2.1.2 失效形式
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。
2.2 38CrMoAlA钢压缩机活塞杆技术要求及零件示意图
2.2.1 技术要求
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
2.2.2 零件示意图
图1 压缩机活塞杆零件示意图
2.3 压缩机活塞杆的材料选择
活塞杆常用材料为35、45、38Cr等钢材，粗加工后要调质处理，硬度可达230~285HBS,但耐磨性差，需进行高频淬火，必要时还需表面镀鉻，并对镀鉻层进行抛光，存在裂纹多、硬化硬度低、冲击韧性差等问题。经处理后的38CrMoAlA钢材料，能够达到：
1、提高表面硬度和耐磨性，降低产生淬火裂纹的品质。表面硬度值达到HRC50
以上，表面层深达1.5毫米以上。传统高频淬火表面硬度值仅在HRC45左右，表面形成的是淬火马氏体组织，经过低温回火使用;若采用空冷淬火，硬化层金相组织存在15%左右的铁素体，所以硬度低;若加热到1000℃一1020℃采用喷液冷却，加热温度高存在隐形淬火裂纹危险或是直接产生裂纹;而压缩空气进行表面淬火，可以避免隐形淬火裂纹或是直接裂纹的产生，并且可以把硬度提高到HRC50以上;由于提高了表面的硬化层硬度，因此也提高了耐磨性15%以上。
2、采用580℃一590℃保温3一5小时空冷或炉冷的稳定化工艺，38CrMoAlA钢并没
有明显的韧性下降趋势,稳定化工艺采用空冷或炉冷，一个重要的原因在于调质序时，本次采用960℃一980℃保温2~5小时淬火工艺，这一温度在2Cr13钢的亚温淬火区内,亚温淬火的一个明显特点即是提高各种钢的低温冲击韧性。亚温淬火后得到了少量游离铁素体+马氏体+弥散分布的极细小的残余奥氏体组织,P、Sn、Sb、As等有害杂质集中在铁素体晶内，而不能在原奥氏体晶界上析出，极细小的奥氏体使裂纹扩展变得困难，从而使2Cr13钢的冲击韧性没有明显降低,采用580℃一590℃保温3一5小时空冷或炉冷的稳定化工艺，充分消除了加工应力等各种应力，因此在高频或中频淬火时能保证工件的畸变量。
3、对38CrMoAlA钢活塞杆采用亚温热处理技术后，工件韧性指标冲击功提高10%
以上;由于采用了亚温淬火，产生了少量细小针状铁素体，分布于残余奥氏体晶粒内，
这样，P、Sn、Sb、As等有害杂质集中在铁素体晶内，在奥氏体晶粒内部的细小针状
铁素体和针状奥氏体相间分布形成“晶粒边界效应”，减弱了有害的促进脆性的杂质元素在原奥氏体晶界的分布，从而减低了脆性倾向,亚温淬火的温度较常规淬火温度低很多，这样就抑制了晶粒的长大，淬火后不能形成粗大的残余奥氏体晶粒，增加了晶界的表面积，界面能也就有了很大的提高，并且单位面积内的杂质含量也就自然降低;
在脆断时，就需要很高的能量，脆性表现也就不明显。
表1 38CrMoAlA钢的化学成分（GB/T 1299—2000）W/%
C Si Mn Cr S P
0.35～0.42 0.20～0.45 0.30～0.60 1.35～1.65 ≤0.035 ≤0.035
2.4 压缩机活塞杆38CrMoAlA钢的C曲线
通过查找《热处理手册》获得38CrMoAlA钢的C曲线如下图2，成分如下。
图2 38CrMoAlA钢C曲线
最上面一条水平虚线表示钢的临界点A
（727℃），即奥氏体与珠光体的平衡温度。图
1
１中下方的一条水平线Ｍs （380℃）为马氏体转变开始温度，M s 以下还有一条水平线M f （-50℃）为马氏体转变终了温度。A 1与A s 之间有两条C 曲线，左侧一条为过冷奥氏体转变开始线，右侧一条为过冷奥氏体转变终了线。A 1线以上是奥氏体稳定区，38CrMoAlA 钢中由于合金元素的存在，使得38CrMoAlA 钢的A c1为760℃。
2.5 38CrMoAlA 钢压缩机活塞杆的加工工艺流程图
备料
锻造
正火
精机械加工
调质处理
粗机械加工
氮化
粗磨削加工
低温回火
精磨削加工
2.6 38CrMoAlA 钢压缩机活塞杆的正火-调质处理-渗氮-低温回火热处理工艺
图3 38CrMoAlA 钢压缩机活塞杆热处理工艺曲线
2.6.1 锻造工艺曲线
造渗氮活塞杆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。活塞杆是一个运动频繁、技术要求高的运动部件。其加工质量的好坏直接影响整个产品的寿命和可靠性。查阅《热处理工艺规范数据手册》可以找出38CrMoAlA 钢的锻造工的加热温度、始锻温度冷却方式，如下表2所示。[4] 项目
Ac 1(Ar 1) Ac 3(Ar 3)
加热温度/℃
始锻温度
终锻温度
钢坯
760℃(675℃)
885℃(470℃)
920~940℃
1180℃
900℃
2.6.2预备热处理工序--正火工艺曲线
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。正火的
2～4h
850～870℃
1h
560℃
空冷
油冷
≤150℃
0.5h
240～280℃
1～2h
空冷
温度
/℃
时间/h
表2 38CrMoAlA 钢的锻造工艺图表
目的是为了细化晶粒、改善组织，提高切削加工性能，为最终热处理做好准备。正火工艺曲线如图3所示。
图4 正火工艺曲线
2.6.3 调质工艺曲线
调质是指钢件淬火及高温回火的热处理工艺。活塞杆受力复杂，在活塞力、惯性力等动载荷条件下工作，要求其基体为索氏体才适应，而调质处理所获金相正是索氏体组织。一个成功的活塞杆，具有高的力学性能基体支撑其硬而耐磨的表面，是优等质量的最重要条件之一。因此，调质处理对活塞杆是必要的热处理工序。调质的目的有：获得索氏体组织满
足工件表面硬化的准备；得到高的机械性能指标等。
时间/h
温度
/℃
2～4h
850～870℃
空冷
图5 调质工艺曲线
2.6.4 渗氮工艺曲线
在一定温度下使活性氮原子渗入工件表面的化学热处理工艺，称为渗氮。钢经渗氮后可获得高的表面硬度、高的耐磨性、高的疲劳强度及高的耐蚀性，并且热处理变形极小。根据渗氮时的加热方式及渗氮机理的不同，有普通氮化及离子氮化两大类。普通氮化又可分为气体渗氮、液体氮化和固体氮化。[2]本工艺采用气体渗氮，即将钢件置于渗氮介质中加热并保温一段时间，使氮原子渗入工件表面的方法。
时间/min
度
/℃
25min
60min
560℃
850℃
油冷
油冷
图6 渗氮工艺曲线
2.6.5最终热处理工序—低温回火工艺曲线
零件经最终热处理后硬度较高，除磨削外不宜再进行其他切削加工，因此工序位置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。
图7 低温回火工艺曲线
温度
/℃
时间/h
830～850℃
0.3～0.5h
1～2h
240～280℃
180℃
空冷
油冷
时间/h
度
/℃
8h
≤150℃
氨分 解率 18～25％ 16～20h 氨分 解率 30～25％ 16～20h
540～550℃
510～520℃ ≤250℃
2.7 38CrMoAlA钢压缩机活塞杆的正火、渗氮、高、中频淬火、回火热处理工艺理论
2.7.1 正火工艺原理
1．正火加热温度
通常对于亚共析钢正火的加热温度通常为Ac3以上30～50℃，而对于低碳合金钢的正火温度正火温度通常为Ac3以上50～100℃，保温一定时间后取出喷雾冷却这种冷却方式称为高温正火。由铁碳合金相图如图7可知42CrMoE的加热温度范围为850～870℃。加热温度过低先共析铁素体未能全部溶解而达不到细化晶粒的作用，加热温度过高会造成晶粒粗化恶化钢的力学性能。本设计将采用一种工业上常用方法普通正火即42CrMoE普通正火采用加热到850～870℃，保温一定温度（2～4h)，最后出炉空冷。锻坯经过普通正火后，不仅细化晶粒，提高了材料的硬度，而且改善了材料的组织和性能，减小了活塞杆在渗氮淬火后的淬火变形。良好的应用效果使普通正火得到越来越广泛的应用。
图8 F-C合金相图
2．正火加热保温时间
保温时间,这个问题比较复杂,一般由试验确定,但也有个经验公式:t = αKD
t—保温时间(min)
α—加热系数(min/mm)
K—工件加热是的修正系数
D —工件的有效厚度(mm)
工件有效厚度的计算原则是：薄板工件的厚度即为其有效厚度；长的圆棒料直径为其有效厚度；正方体工件的边长为其有效厚度；长方体工件的高和宽小者为其有效厚度；带锥度的圆柱形工件的有效厚度是距小端2L/3(L 为工件的长度)处的直径；带有通孔的工件,其壁厚为有效厚度。 一般情况下，碳钢可以按工件有效厚度每25毫米为一小时来计算，合金钢可以按工件的有效厚度每20毫米一小时来计算保温时间，加热时间应为2～4小时左右。
3．正火的目的
正火的主要目的是消除锻造缺陷，消除活塞杆内部过大的应力,改善材料的切削性,并为渗氮淬火做好组织准备。
将组织偏离平衡状态的金属或合金加热到适当的温度，保温一定时间，然后缓慢冷却
2.7.2 渗氮工艺原理
1．38CrMoAlA 钢压缩机活塞杆渗氮工艺
钢铁材料的渗氮过程和渗碳等其他化学热处理一样,包括气氛的形成、吸附、分解、吸收和扩散五个基本过程。或者说包括渗剂中的反应、渗剂中的扩散、相界面反应、被渗元素在钢铁中的扩散及扩散过程中氮化物的形成。工件渗氮后，具有极高的表面硬度和耐磨性，高的疲劳强度和高的耐蚀性，同时还具有抗咬合、抗擦伤的能力。由于渗氮具有温度低、工件畸变小的特点，在机械行业中得到广泛的应用。 （1）渗氮剂的选择
渗剂中的反应主要指渗剂分解出活性氮原子的过程，该物质通过渗剂中的扩散，输送至钢表面，参与界面反映，在界面反应中产生的活性氮原子被钢表面吸收，继而向内部扩散。
使用最多的渗氮介质是氨气，在渗氮温度时，氨气是亚稳定的，它发生如下分解反应：
22N H 3NH 23+=
当活性氮原子遇到铁原子时则发生如下反应：
Fe+[N]=Fe(N) 4Fe+[N]=Fe4N (2～3)Fe+[N]=Fe(2～3)N
2Fe+[N]=Fe2N
氨气中分解出的部分活性氮原子[N]被工件表面吸收，剩余的很快结合成分子态的N 2，
和H 2等一起从废气中排出。 （2）气体渗氮工艺过程
渗氮过程可以概括为以下几个基本过程：向炉内不断的输入氨气；氨分子向金属表面迁移；氨分子被吸附在金属表面；氨分子在相界面上不断分解，形成氮原子和氢原子；活性原子复合成分子，经相界面反应的扩散层界，不断从炉内排出；表面吸附的氮原子溶解于α—Fe中；氨原子由金属表面向内部扩散，并产生相应的浓度梯度；当超过在α—Fe中的溶解度后，在表层开始形成氮化物；氮化物沿金属表面的垂直方向和平行方向长大；表层依次形成γ相和ε相；氮化物层不断增厚；氮从氮化物层向金属内部扩散。
在氮化过程中还有氢的渗入，这将会导致氮化层脆性增加，但是氮化后缓冷时大部分氢可以逸出，因而影响不大。
（3）渗氮工艺参数
①渗氮温度渗氮后的表面硬度主要取决于氮化物的弥散度。氮化物的弥散度越大，硬度越高，500℃以下，氮化物的聚集不明显，温度对氮化物弥散度的影响较小，硬度变化不大。超过580℃，氮化物迅速聚集长大，表面硬度显著降低。
随着渗氮温度的提高，氮原子的扩散速度显著增大，渗氮层增厚。但是渗氮件的畸变量也随着温度的升高而增大。确定渗氮温度时，应综合考虑温度对渗氮层深度、表面硬度与畸变量的影响，常在480～560℃范围内选择。形状复杂、表面硬度要求较高的精密零件选下限。
②渗氮时间与渗层深度温度一定时，渗氮层的深度取决于渗氮保温时间。由图8可知，随着渗氮时间的延长，渗氮层深度的增长速度逐渐减慢。过分延长渗氮时间，不仅对渗层的加厚无益，而且会使表面硬度因氮化物的聚集而有所降低。经验表明，42CrMoE渗氮钢在正常渗氮温度（510～560℃）下，当渗氮层深度在0.4mm以内时，平均渗氮速度为0.015～0.02mm/h；渗氮深度在0.4～0.7mm之间时，平均渗氮速度为0.005～0.015mm/h；渗层愈深，渗速愈慢。
图9 38CrMoAlA钢渗氮层硬度及深度与温度及时间的关系
2．渗碳的目的
渗碳的目的使38CrMoAlA钢的表面硬度提高，增加耐磨性，渗氮温度低，工件变形小，精度高，可以提高耐蚀性及疲劳强度等。
2.7.3 38CrMoAlA钢渗氮后高、中频淬火工艺原理
感应加热表面淬火是利用电磁感应的原理，在工件表面产生涡流使工件表面快速加热而实现表面淬火的工艺方法。根据感应加热设备产生的频率的高低，可分为高频（200～300KHz）、中频（1～10KHz）及工频（50Hz）三类。本设计采用高频或中频淬火。它于普通淬火相比，具有加热速度快，热效率高；工件因不是整体加热，变形小；表面硬度高，冲击韧性、疲劳强度及耐磨性均有很大提高；设备紧凑，操作简单，劳动条件好等优点。1．淬火原理
高频、中频感应加热，是将工频（50Hz）交流电转换成频率一般为1KHz至上百HKz，甚至频率更高的交流电。利用电磁感应原理，通过电感线圈转换成相同频率的磁场后，作用于处在该磁场中的金属物体上。利用涡流效应，在金属物体中生成与磁场强度成正比的感生旋转电流（涡流）。由旋转电流借助金属物体内的电阻，将其转换成热能。同时还有磁滞效应、趋肤效应、边缘效应等，也能生成一定的热量，它们共同使金属物体的温度急剧升高，实现快速加热的目的。
2．淬火冷却方式选择
活塞杆的渗层深度0.4～0.7mm左右，由查的《热处理手册第一卷》得到的38CrMoAlA 钢钢临界淬透性曲线和半马氏体硬度与钢的含碳量关系曲线可知38CrMoAlA钢活塞杆用油淬火可满足使用要求。
图10 38CrMoAlA钢淬透性曲线
图11 半马氏体硬度与钢的含碳量关系曲线
2.7.4 回火工艺原理
1．回火温度确定原则
38CrMoAlA钢往复式压缩机活塞杆要有较高的力学性能，在渗氮、高频或中频淬火加低温回火后，表面硬度需要达HRC55以上。由不同钢含碳量的硬度与回火温度关系曲线图11可知其在240～280℃回火可满足使用要求。[3]
图12 不同含碳量钢硬度与回火温度关系曲线
2．回火温度时间确定原则
回火时间从工件入炉后炉温升至回火温度时间开始计算回火时间一般为1～3h，可参考经验公式加以确定：tn=Kn+AnD
式中tn-回火时间（min）；
Kn-回火时间基数；
An-回火系数；
D-工件有效厚度（mm），当回火温度低于300℃时，Kn为120min和An为1由此工件回火时间为2～3h。
3．回火的目的
38CrMoAlA钢经渗氮、高频或中频淬火和低温回火后获得显微组织表面为马氏体、未溶铁素体，心部组织为马氏体和贝氏体，或马氏体加贝氏体加屈氏体和少量铁素体的混合组织。回火后不仅消除了内应力，提高了工件韧性而且稳定了工件尺寸，保证了高硬度和高耐磨性。
2.8 38CrMoAlA钢压缩机活塞杆热处理的设备、仪表和工夹具选择
2.8.1设备
1．正火设备
它是利用金属电阻丝或硅碳棒作为电阻发热元件，加热介质为空气，炉内设有耐火砖和绝热填料实现与外部的隔热，炉内温度由探针式热电偶进行测量。[4]
图13 箱式电阻炉
2．渗氮设备
氨气由液氨瓶经过流量计、干燥箱进入渗氮罐，罐子要求密封，罐内温度及气流应尽可能均匀。氨气进气管和废气排气管应合理布置，使罐内各处都接触氨气。废气排气管的截面积应为进气管的1.2～1.5倍，排气管应高于零件装炉的高度。由于氨对铜有腐蚀作用，为此渗氮装置中凡接触氨的构件、管道、阀门等不能用铜制作。冒泡瓶的作用是在渗
氮结束后缓冷时，为了保持炉内正压、防止空气进入而发生氧化改变工件表面颜色，将有少量氨气进入，废气进入冒泡瓶有气泡产生，通过观察是否有气泡，可断定炉内是否为正压。
图14 渗氮装置示意图
1.液氨瓶
2.氨气压力表
3.进气管
4.氨气流量计
5.干燥箱
6.控制仪表
7.进气管 8.加热电炉 9.工件 10.压力计 11.排气管 12.分解率测定仪
13.冒泡瓶
3．中频淬火设备
中频感应加热淬火设备组成如图14所示，由图可知，发电机式中频感应加热淬火设备就是由中频发电机供电的由淬火变压器与补偿电容并联组成的L-C振荡器。由于淬火变压器的一次绕组、二次绕组、感应器及被加工的工件都是既有电感L，又有电阻R，所以变压器支路又相当于L-R串联电路。
图15 发电机式中频感应加热淬火设备组成示意图
1.感应器及淬火零件
2.中频淬火变压器
3.补偿电容器
4.电流互感器
5.输电线路
6.中频淬火变压器
7.电压互感器
8.激磁电流表
9.中频发电机 10.中频电表
4．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℃。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系列电子调节器，主要适用于一般单参数自动调节，可直接反映出动态与静态的实际炉温与给定值的差值，借以表明每一时刻实际炉温的准确数值。它能自动调节电加热功率和管道阀门开关，并能自动报警。[5]
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。
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
焊接热处理工艺卡 精品
工艺曲线图： 注意事项： 1. 在加热范围内任意两点的温差应小于 50℃； 2. 保温厚度以40～60mm 为宜； 3. 升、降温时，300℃以下可不控温； 4. 焊后热处理必须在焊接完毕后24h 内进行。 编制 日期 审批 日期 焊接施工工艺卡 企业名称：安徽电力建设第二工程公司 设计卡编号：APCC-GD-WPS-001 产品名称：P91中大口径管焊接工艺卡 所依据的工艺评定报告编号：APCC-PQR-115 焊接位置:2G 、5G 、6G 自动化程度：手工焊 母 材 坡 口 简 类号 B 级号 Ⅲ 与 类号 B 级号 Ⅲ 钢号 SA335-P91 与 母材厚度范围:√对接接头 角接接头 70mm 焊缝金属厚度范围：δ≤h ≤δ+4mm 管子直径范围:√对接接头 角接接头 φ406 其 他： / 坡口检查 √外观检查VT √着色PT 磁粉MT 装配点焊 √手工焊Ds 氩弧焊Ws 二氧化碳气体焊Rb 焊材要求 √焊丝清洁 √焊条烘焙 焊剂温度 焊前预热： 火焰预热 √电阻预热 预热温度：150~200℃ 层间温度：200~300℃ 焊嘴尺寸： M10×L65×φ6 钨极型号/尺寸： Wce-20，φ2.5 焊接技术： 导电嘴与工件距离： / 清理方法： 机械法清理 无摆动或摆动焊： 略摆动 焊接方向： 由左至右、由下至上 工 艺 参 数 层 道 次 焊接方法 焊材 极 性 焊接参数 焊剂或 气体 保护气体流量L/Min 背面保护气体流 量L/Min 气体后拖 保护时间S 牌号 规 格 （mm ） 电流（A ） A 电压 （V ） 焊速 mm/Min 150~250 200~300 ≤300℃ 温度（℃） 时间 6（h ） 80~100℃/2 ≤90℃/h ≤90℃/h 750~770℃
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
X X X 热处理工艺卡 Heat Treatment Instruction 工艺卡编号 Doc. No.HTI12-01 第 Page 1 1 页共 of 1 1 页 工程项目名称Project Name / 产品编号 Product No GJ12-02 图号/修改号 Dwg./Rev. No. HCHM35.3.3 产品名称 Product Name 高过出口集 箱 件号Part No.NA 零部件名称 Part Name NA 规格 Dimension 219×16 数量 Quantit y 1 重量 kg Weight 506.035 材料Material 15CrMoG 最大厚度 mm Max. THK. 12 热处理类型 Type of H.T. 制造后热处理 Post Fabrication H.T. 热处理方法 Method of H.T. 整体炉内 Heating as a whole in c losed furnace 工艺规程编号 Procedure No. HZWY0903- 2009 说明: Detail: Sketch 1. 按XXX 0901-2009 压力容器热处理规 程操作。 2. 应安装由 2 个窄条固定的 6 支铠装热 电偶。窄条厚 3mm，宽 40mm，见右图。 3. 窄条由螺栓锁紧和固定，每个窄条上 所安装的 3 个铠装热电偶头，被紧固 在容器的上、中和下部，如右图所示。 1. The heat treatment is Performed in compliance with XXX0901- 2009(Heat treatment for pressure vessels). 2. 9 armoured thermocouple shall be fixed by 2 strips separately, Thickness is 3mm width is 40mm,See the sketch on right. 3. The strips are fixed and tightened by bolts.Three heads of the armoued thermocouple shall be placed and fixed at备注: Remark:
常用材料热处理
材料热处理中的特性： 淬透性（可淬性）：指钢接受淬火的能力 零件尺寸越大，内部热容量也越大，淬火时冷却速度越慢，因此，淬透层越薄，性能越差，这种现象叫做“钢材的尺寸效应”。但淬透性大的钢，尺寸效应不明显。 由于碳钢的淬透性低，在设计大尺寸零件时用碳钢正火比调质更经济。 常用钢种的临界淬透直径De mm 常用材料的工作条件和热处理 渗碳钢：（含碳量0.1～0.25％） 10、15、20、 15Cr、20Cr、20Mn2、20CrMn、20CrMnVB 25MnTiB、18CrMnTi、20CrMnTi、20CrMnMo 30CrMnTi、20Cr2Ni4A、12CrNi3A、18Cr2Ni4W A
渗碳钢在高温下长时间保温，晶粒易于长大，恶化钢的性能。 表面含碳量在0.85～1.05％，表层硬度≥56～65(HRC) 心部含碳量在0.18～0.25％，HRC30~45 含碳量在0.3％时，HRC30~47 常用渗碳钢渗碳后的硬度 调质钢（含碳量0.25～0.5％） 40、45、40Cr、50Mn2、35CrMo、30CrMnSi、 40CrMnMo、40MnB、40MnVB、40CrNiMoA 38CrMoAlA 碳素调质钢淬透性低。 常用调质钢的调质硬度 调质钢对表面耐磨性要求较高时还需高频淬火，要求耐磨性更高时则需渗氮。
弹簧钢含碳量：碳素弹簧钢0.6～0.9％ 合金弹簧钢0.45-0.7％ 弹簧钢的选用： 钢丝直径<12～15mm 65、75 弹簧≤25mm 65Mn、55Si2Mn 60Si2Mn、70Si3MnA 钢丝直径≤30mm 50CrVA、50CrMnVA 重要弹簧 60Si2CrVA、65Si2MnVA 弹簧钢的热处理一般是淬火加中温回火 热处理的硬度一般为 HRC41-48 对于一般小弹簧（钢丝截面D<10mm）不淬火，只作250～300去应力处理。 65Mn淬硬性好，硬度≥HRC59。 轴承钢含碳量0.95～1.10％ 含铬量0.5～1.65％ GCr9 GCr15 GCr15SiMn GsiMnV GMnMoVRE GSiMnMoV GSiMnVRE GSiMnMoVRE GMnMoV 轴承承受高压集中周期性交变载荷，由转动和滑动产生极大的摩擦。 轴承钢一般首先进行球化退火—淬火—低温回火，硬度为HRC61-65。
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。
湖南科技大学机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号 产品名称变速箱零件名称变速箱下盖共 3 页第 1 页材料牌号HT200 毛坯种类金属型铸件毛坯外形尺寸754×400×186 每毛坯件数 1 每台件数 1 备注 工序号工序名称工序内容车 间 工 段 设备工艺装备 工时 准终单件 01 铸造金属型铸造毛坯 02 回火热处理 03 探伤检验 04 表面喷丸处理 10 粗铣以顶面为粗基准，粗铣箱体结合面X7010 面铣刀、游标卡尺20 粗铣以箱体结合面为基准，粗铣顶面X7010面铣刀、游标卡尺 30 钻孔结合上下箱体，钻、铰出两个定位孔2-φ12H8组合钻床麻花钻、铰刀、卡尺、塞 规 40 粗铣以结合面为基准两销定位，粗铣前后端面及凸台组合铣床面铣刀、游标卡尺50 粗铣以结合面为基准两销定位，粗铣右端面组合铣床面铣刀、游标卡尺60 半精铣以顶面为基准，半精铣箱体结合面X7010 面铣刀、游标卡尺70 半精铣以结合面为基准两销定位，半精铣前后端面至图纸要求组合铣床面铣刀、游标卡尺80 半精铣以结合面为基准两销定位，半精铣右端面至图纸要求组合铣床面铣刀、游标卡尺90 半精铣以结合面为基准两销定位，半精铣顶面至图纸要求X7010 面铣刀、游标卡尺100 半精铣结合上下箱体，铣结合面凹槽至图纸要求X7010 立铣刀、游标卡尺110 精铣以顶面为基准，精铣箱体结合面至图纸要求X7010 面铣刀、游标卡尺 120 钻顶面孔 以结合面为基准，用心轴穿过φ110，钻14-φ18组装孔；钻顶 面螺纹孔4-M12-6H；钻两肋板中间凸台M20×1.5螺纹孔 组合钻床麻花钻、卡尺、塞规 设计（日校对（日期）审核（日标准化（日会签（日 1 / 26
热处理工艺规程（工艺参数） 编制： 审核： 批准： 生效日期：
受控标识处： 分发号： 目录 1.主题内容与适用范围 (1) 2.常用钢淬火、回火温度 (1) 2.1要求综合性能的钢种 (1) 2.2要求淬硬的钢种 (4) 2.3要求渗碳的钢种 (6) 2.4几点说明 (6) 3.常用钢正火、回火及退火温度 (7) 3.1要求综合性能的钢种 (7) 3.2其它钢种 (8) 3.3几点说明 (8) 4.常用钢去应力温度 (10) 5.各种热处理工序加热、冷却范围 (12) 5.1淬火………………………………………………………………………………………………1 2 5.2 正火及退火 (14) 5.3回火、时效及去应力 (15) 5.4工艺规范的几点说明 (16) 6.化学热处理工艺规范 (17) 6.1氮化 (17) 6.2渗碳 (20)
7.锻模热处理工艺规范 (22) 7.1锻模及胎模 (22) 7.2切边模 (24) 7.3锻模热处理注意事项 (25) 8.有色金属热处理工艺规范 (26) 8.1铝合金的热处理 (26) 8.2铜及铜合金 (26) 9.几种钢锻后防白点工艺规范 (27) 9.1第Ⅰ组钢 (27) 9.2第Ⅱ组钢 (28) 1.主题内容与适用范围 本标准为“热处理工艺规程”（工艺参数），它主要以企业标准《金属材料技术条件》B/HJ－93年版所涉及的金属材料和技术要求为依据（不包括高温合金），并收集了我公司生产常用的工具、模具及工艺装备用的金属材料。 本标准适用于汽轮机、燃气轮机产品零件的热处理生产。 2.常用钢淬火、回火温度 2.1 要求综合性能的钢种：
《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
常用金属材料及热处理 以下是为大家整理的常用金属材料及热处理的相关范文，本文关键词为常用,金属,材料及,热处理,模块,常用,金属,材料及,热处理，您可以从右上方搜索框检索更多相关文章，如果您觉得有用，请继续关注我们并推荐给您的好友，您可以在教师教学中查看更多范文。 模块一常用金属材料及热处理项目二钢的热处理任务一：钢的普通热处理一、实验目的1、了解碳钢的基本热处理（退火、正火、淬火及回火）工艺方法。2、研究冷却条件对碳钢性能的影响。3、分析淬火及回火温度对碳钢性能的影响。二、实验原理1、钢的淬火所谓淬火就是将钢加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1(过共析钢)以上30～50℃，保温后放入各种不同的冷却介质中（V冷应大于V临），以获得马氏体组织。碳钢经淬火后的组织由马氏体及一定数量的残余奥氏体所组成。为了正确地进行钢的淬火，必须考虑下列三个重要因素：淬火加热的温度、保温时间和冷却速度。（1）淬火温度的选择选定正确的加热温度是保证淬火质量的重要环节。淬火时的具体加热温度主要取决于钢的含碳量，可根据相图确定（如图4所示）。对亚共析钢，其加热温度为＋30～50℃，若加热温度不足（低于），则淬火组织中将出现
铁素体而造成强度及硬度的降低。对过共析钢，加热温度为＋30～50℃，淬火后可得到细小的马氏体与粒状渗碳体。后者的存在可提高钢的硬度和耐磨性。（2）保温时间的确定淬火加热时间是将试样加热到淬火温度所需的时间及在淬火温度停留保温所需时间的总和。加热时间与钢的成分、工件的形状尺寸、所需的加热介质及加热方法等因素有关，一般可按照经验公式来估算，碳钢在电炉中加热时间的计算如表1所示。表1碳钢在箱式电炉中加热时间的确定加热圆柱形工件形状方形板形温度(℃)分钟/每毫米直径70080090010001.51.00.80.4保温时间分钟/每毫米厚度2.21.51.20.6分钟/每毫米厚度321.60.8（3）冷却速度的影响冷却是淬火的关键工序，它直接影响到钢淬火后的组织和性能。冷却时应使冷却速度大于临界冷却速度，以保证获得马氏体组织；在这个前提下又应尽量缓慢冷却，以减少钢中的内应力，防止变形和开裂。为此，可根据c曲线图（如图2所示），使淬火工作在过冷奥氏体最不稳定的温度范围（650～550℃）进行快冷（即与c曲线的“鼻尖”相切），而在较低温度（300～100℃）时冷却速度则尽可能小些。为了保证淬火效果,应选用合适的冷却方法（如双液淬火、分级淬火等).不同的冷却介质在不同的温度范围内的冷却速度有所差别。各种冷却介质的特性见表2.表2几种常用淬火介质的冷却能力在下列温度范围内的冷却速度（℃/秒）冷却介质650～550℃18℃的水50℃的水10％nacl 水溶液（18℃）10％naoh水溶液（18℃）10％naoh水溶液（18℃）蒸馏水（50℃）硝酸盐（200℃）菜籽油（50℃）矿务机油（50℃）6001001100120XX0025035020XX50300～
常用材料热处理工艺 Prepared on 22 November 2020
常用材料热处理工艺二、ASTM A182 F22 1．退火（A）≥90±10℃炉冷； 2．回火（T）≥675℃ 3．HB≤170（一级）156~207（三级） 三、ASTM A694 F60，F52 1．N+T或Q+T N（Q）：920±10℃保温，空冷（水淬） T：≥540±10℃保温，空冷 2．HB实测 四、16MnJB4726-2000 或N+T N：930±10℃保温，空冷 T：≥600±10℃保温空冷 2．HB：121~178 五、16MnDJB4727-2000 1．Q+T Q：930±10℃保温，水冷 T：≥600±10℃保温空冷 2．HB实测 六、A105ASTM A105-2002 1．正火（N）：900±10℃保温，空冷
2：HB：137~187 七、20# JB4726-2000 1．正火（N）：910±10℃保温，空冷 2．HB：106~159 八、LF2ASTM A350 LF2 1．淬火+回火（Q+T） Q：870~940℃保温，水冷 T：540~665℃保温，空冷 2．HB≤197 九、LF3ASTM A350-2002b 1．淬火+回火（Q+T） Q：870~940℃保温，水冷 T：540~665℃保温，空冷 2．HB≤197 十、15CrMo JB4726-2000 1．淬火+回火（Q+T） Q：900±10℃保温，水冷 T：≥620℃保温，空冷 2．HB：118~180 十一、1Cr5Mo JB4726-2000 1．淬火+回火： Q：880~900℃，保温，水冷
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。
陕 西 化 建 设 备 制 造 公 司 容器组装工艺卡 产品名称 氮气储罐 产品编号 2011-55-C14 产品图号 51-0686-1 产品规格 Φ1200×3313×42 序号 工 序 工 艺 要 求 检验项目 检验员 日期 1 筒节与封头、连接法兰组对与焊接 班组确认组装各工件后，依据排版图进行筒节、封头、法兰组对，严格按照焊接工艺卡进行。 2 焊缝检测 依据施工图进行A 、B 类焊缝检测，检测比例及合格级别应符合图纸要求。 3 划线开孔 班组依据设备开孔方位图在设备上划线，质检部门检验合格后方可开孔。 4 接管组对、焊接 班组按施工图组对各接管，按焊接工艺卡进行焊接，按图纸要求进行无损检测并合格。 5 总检 质检科依据施工图纸对设备的外观进行总体检验，几何尺寸符合图纸要求，不得有漏焊零部件。 6 热处理 严格按照热处理工艺进行，热处理后不得在设备上施焊，产品试板需同炉热处理。 7 耐压（泄漏）试验 按照图纸要求对设备进行水压试验，试验压力为13.75MPa ，技术监督部门监检确认。 8 除锈刷漆 经评审合格后，依照图纸要求对碳钢设备进行喷砂除锈，检验合格后，按照图纸要求进行刷（喷）漆。 9 包装 对设备法兰密封面，进行封闭包装，入库。 编 制 日 期 审 核 日 期
压力容器图纸会审记录 表：1-1 陕西化建设备制造公司产品名称氮气储罐图号51-0686-1 产品编号2011-55-C14 工作压力MPa 10.2 工作温度℃50 介质氮气容器类别Ⅲ/A1 全容积 2.77m3 设计压力MPa 11 设计温度℃60 焊缝系数 1.0/1.0 主体材料Q345R正火腐蚀裕度 1.5mm 设计单位华陆工程科技有限责任公司制造标准GB150-1998、TSG R00004-2009、HG20584 存在问题： 1、经会审，设计单位的资质齐全。 2、设备装配尺寸合理，技术要求完整、合理，具有可加工性。处理结果： 按图施工 审查人日期审核人日期
一、齿轮 1.渗碳及碳氮共渗齿轮的工艺流程 毛坯成型→预备热处理→切削加工→渗碳（碳、氮共渗）、淬火及回火→（喷丸）→精加工2.感应加热和火焰加热淬火齿轮用钢及制造工艺流程 3.高频预热和随后的高频淬火工艺流程 锻坯→正火→粗车→高频预热→精车（内孔、端面、外圆）滚齿、剃齿→高频淬火→回火→珩齿 二、滚动轴承 1.套圈工艺流程 2.滚动体工艺流程 （1）冷冲及半热冲钢球 钢丝或条钢退火→冷冲或半热冲→低温退火→锉削加工→软磨→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→补加回火→精磨→成品 （2）热冲及模锻钢球 棒料→热冲或模锻→球化退火→锉削加工→软磨→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→补加回火→精磨→成品 （3）滚子滚针 钢丝或条钢（退火）→冷冲、冷轧或车削→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→附加回火→精磨→成品 三、弹簧 1.板簧的工艺流程 切割→弯制主片卷耳→加热→弯曲→余热淬火→回火→喷丸→检查→装配→试验验收 2.热卷螺旋弹簧工艺流程 下料→锻尖→加热→卷簧及校正→淬火→回火→喷丸→磨端面→试验验收 3.冷卷螺旋弹簧工艺流程 下料→锻尖→加热→卷簧及校正→去应力回火→淬火→回火→喷丸→磨端面→试验验收 四、汽车、拖拉机零件的热处理 1.铸铁活塞环的工艺流程 （1）单体铸造→机加工→消除应力退火→半精加工→表面处理→精加工→成品 （2）简体铸造→机加工→热定型→内外圆加工→表面处理→精加工→成品 2.活塞销的工艺流程 棒料→粗车外圆→渗碳→钻内孔→淬火、回火→精加工→成品 棒料→退火→冷挤压→渗碳→淬火、回火→精加工→成品 热轧管→粗车外圆→渗碳→淬火、回火→精加工→成品 冷拔管→下料→渗碳→淬火、回火→精加工→成品 3.连杆的工艺流程 锻造→调质→酸洗→硬度和表面检验→探伤→校正→精压→机加工→成品
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)
常用材料热处理工艺 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】
常用材料热处理工艺二、ASTM A182 F22 1．退火（A）≥90±10℃炉冷； 2．回火（T）≥675℃ 3．HB≤170（一级）156~207（三级）三、ASTM A694 F60，F52 1．N+T或Q+T N（Q）：920±10℃保温，空冷（水淬） T：≥540±10℃?保温，空冷 2．HB实测 四、16MnJB4726-2000 或N+T N：930±10℃保温，空冷 T：≥600±10℃保温空冷 2．HB：121~178 五、16MnDJB4727-2000 1．Q+T Q：930±10℃?保温，水冷 T：≥600±10℃保温空冷 2．HB实测 六、A105ASTM A105-2002
1．正火（N）：900±10℃保温，空冷 2：HB：137~187 七、20# JB4726-2000 1．正火（N）：910±10℃保温，空冷 2．HB：106~159 八、LF2ASTM A350 LF2 1．淬火+回火（Q+T） Q：870~940℃?保温，水冷 T：540~665℃?保温，空冷 2．HB≤197 九、LF3ASTM A350-2002b 1．淬火+回火（Q+T） Q：870~940℃?保温，水冷 T：540~665℃?保温，空冷 2．HB≤197 十、15CrMo JB4726-2000 1．淬火+回火（Q+T） Q：900±10℃?保温，水冷 T：≥620℃?保温，空冷 2．HB：118~180 十一、1Cr5Mo JB4726-2000 1．淬火+回火：
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)
常见材料热处理 1、45（S45C）常见热处理 基本资料：45号钢为优质碳素结构钢（也叫油钢），硬度不高易切削加工。 ⑴调质处理（淬火+高温回火） 淬火：淬火温度840±10℃，水冷（55~58HRC，极限62HRC）; 回火：回火温度600±10℃，出炉空冷（20~30HRC）。 硬度：20~30HRC 用途：模具中常用来做45号钢管模板，梢子，导柱等，但须热处理 （调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。 但表面硬度较低，不耐磨。可用调质+表面淬火提高零件表面硬度） *实际应用的最高硬度为HRC55（高频淬火HRC58）。 2、40Cr（SCr440）常见热处理 基本资料：40Cr为优质碳素合金钢。40Cr钢属于低淬透性调质钢，具有很高的强度，良好的塑性和韧性，即具有良好的综合机械性能（Cr能增加钢的淬透性，提高钢的强度和回火稳定性） ⑴调质处理 淬火：淬火温度850℃±10℃，油冷。（硬度45~52HRC） 回火：回火温度520℃±10℃，水、油冷。 硬度：32~36HRC 用途：用于制造汽车的连杆、螺栓、传动轴及机床的主轴等零件 ⑵不同回火温度 淬火：加热至830~860℃，油淬。（硬度55HRC以上） 回火：150℃——55 HRC 200℃——53 HRC 300℃——51 HRC 400℃——43 HRC 500℃——34 HRC 550℃——32 HRC 600℃——28 HRC 650℃——24 HRC 3、T10（SK4）常见热处理 基本资料：T10碳素工具钢，强度及耐磨性均较T8和T9高，但热硬性低，淬透性不高且淬火变形大，晶粒细，在淬火加热时不易过热，仍能保持细晶粒组织；淬火后钢中有未溶的过剩碳化物，所以耐磨性高，用于制造具有锋利刀口和有少许韧性的工具。 ⑴淬火+低温回火 淬火：淬火温度780±10℃，保温50min左右（视工件薄厚而定）或淬透。先淬如20~40℃的水或5%盐水，冷至250~300℃，转入20~40℃油中冷却至温热。（得到硬度62~65HRC） 回火：加热温度160~180℃，保温~2h。（回火后硬度60~62HRC） 用途：适于制造切削条件较差、耐磨性要求较高且不受突然和剧烈冲击振动而需要一定的韧性及具有锋利刃口的各种工具，也可用作不受较大冲击的耐磨零件。 ⑵调质处理（淬火+高温回火）----（一般不调至处理） 淬火温度780~800℃，油冷至温热。 回火温度（640~680℃），炉冷或空冷。（回火后硬度183~207HBS） 4、9CrWMn (SKS3) 常见热处理 基本资料：9CrWMn钢是油淬硬化的低合金泠作模具钢（俗称油钢）。该钢具有?定的淬透性和耐磨性,淬?变形较?,碳化物分布均匀且颗粒细?。该钢的塑性、韧性较好,耐磨性?CrWMn钢低。 优点：硬度、强度较高；耐磨性较高；淬透性较高；机械性能好（尺寸稳定，变形小）。 缺点：韧性、塑性较差；有较明显的回火脆性现象；对过热较敏感；耐腐蚀性能较差。 ⑴淬火+低温回火 退火（预先热处理）:加热至750~800℃，，≤30℃/h控温冷却至550℃出炉空冷（约停留1~3h）。 （作用：改善或消除应力，防止工件变形、开裂。为最终热处理做准备） 淬火:先预热至550℃~650℃，再加热至800~850℃，保温，油冷至室温（硬度64~66HRC），组织为高碳片状马氏体。 回火:加热至150℃~200℃，保温2h，炉冷（硬度61~65HRC）。 硬度:HRC60℃以上