课程设计说明书（2013 /20１4学年第学期） 课程名称: 《可编程序控制器》课程设计 题目：热处理加热炉电气控制系统设计专业班级: 学生姓名: 学号: ?? 指导教师: 设计周数：二周 设计成绩： 2014 年6 月2７日
1、课程设计目的 通过对加热炉控制系统的设计,在了解其自动控制的基础上进一步熟悉可编程序控制器梯形图的设计及其开发软件的使用,并通过对PＩD控制部分的应用加深对PLＣ处理模拟量过程的了解及其使用方法。最后把书本知识和实践结合起来，加深对PLC的理解及梯形图编程的掌握。 ２、课程设计内容及要求 2.1 设计内容 (1)了解热处理加热炉的结构和工作过程。 （2)逐一明确各路检测信号到ＰLC的输入通道，包括传感器的原理、连接方法、信号种类、信号调理电路、引入ＰＬC的接线以及PLC中的编址。 (３）逐一明确从ＰＬC到个执行机构的输出通道,包括各执行机构的种类和工作机理，驱动电路的构成,ＰＬC输出信号的种类和地址。 (４)绘制出轧钢机电控系统的原理图，编制I/Ｏ地址分配表。 (5）编制PＬC的程序，结合实验室现有设备完成系统调试，在实验室手动仿真模型上演示控制过程。 (６)编写课程设计说明书。说明书要阐明各路输入输出信号的名称、作用、信号处理电路或驱动电路的设计，写明设计过程中的分析、计算、比较和选择,画出程序流程图，并附上源程序。 ２.２技术要求 (1)初始状态:电炉不通电，电机不通电,小车停在炉外SQ3位置(ＳＱ3亮，SQ４灭）,炉门 关闭（ＳQ2亮，SQ1灭）。 (2）按下启动按钮，电机M２正转，炉门打开(SQ２灭)。 （３)炉门完全打开(SQ１亮）后，电机M2停转，同时起动M1正转（SＱ3灭),运送工件的小车向炉膛内运动。 （4)小车到达炉膛内SQ4位置后(ＳQ4亮),电机M１停转，同时起动M2反转(SQ1灭）。（5）当炉门完全关闭后(SQ2)亮，电机M２停转。 (6）解热：给炉膛内的加热电炉丝通入最高电压，工件开始加热。 （7）保温：当工件温度达到设定温度（摄氏度)的95%时，转入保温阶段。保温阶段采用P ＩD控制，用PLC内置的PIＤ功能实现。 （8）保温12秒钟后，关闭电炉丝停止加热,同时起动电机M2正转,炉门打开（SＱ2灭)。
华尔泰经贸有限公司铸钢件产品热处理艺规范 随着铸造件产品种类增多，对外业务增大，方便更好的管理铸造件产品，特制定本规定，要求各部门严格按照规定执行。 1目的： 为确保铸钢产品的热处理质量，使其达到国家标准规定的力学性能指标，以满足顾客的使用要求，特制定本热处理工艺规范。 2范围 3术语 经保温一段时间后， 经保温一段时间后， 3.3淬火：指将铸钢产品加热到规定的温度范围，经保温一段时间后， 快速冷却的操作工艺。 3.4回火：指将淬火后的铸钢产品加热到规定的温度范围，经保温一 段时间后出炉，冷却到室温的操作工艺。 3.5调质：淬火＋回火 4 职责
4.1热处理操作工艺由公司技术部门负责制订。 4.2热处理操作工艺由生产部门负责实施。 4.3热处理操作者负责教填写热处理记录，并将自动记录曲线转换到 热处理记录上。 4.4检验员负责热处理试样的力学性能检测工作，负责力学性能检测 结论的记录以及其它待检试样的管理。 5 工作程序 5.1 错位炉底板应将其复位后再装， 5.2 对特别 淬铸件应控制入水时间，水池应有足够水量，以保证淬火质量。 5.5作业计划应填写同炉热处理铸件产品的材质、名称、规格、数量、 时间等要素，热处理园盘记录纸可多次使用，但每处理一次都必须与热处理工艺卡上的记录曲线保持一致。 6 不合格品的处置 6.1热处理试样检验不合格，应及时通知相关部门。
6.2技术部门负责对不合格品的处置。 7 附表 7.1碳钢及低合金钢铸件正火、退火加热温度表7.2碳钢及低合金钢铸件退火工艺 7.3铸钢件直接调质工艺 7.4铸钢件经预备热处理后的调质工艺 7.5低合金铸钢件正火、回火工艺
《热处理手册(第1卷):工艺基础》是一产热恋处理专业的综合工具书，共4卷。《热处理手册(第1卷):工艺基础》共11章，内容包括基础资料、金属热处理的加热、金属热处理的冷却、钢铁件的整体热处理、表面加热热处理、化学热处理、形变热处理、非铁金属的热处理、铁基粉末冶金件及硬质合金的热处理、功能合金的热处理、其他热处理技术。《热处理手册(第1卷):工艺基础》由中国机械工程学会热处理学会组织编写，具有一定的权威性；内容系统全面，具有科学性、实用性、可靠性和先进性。 《热处理手册(第1卷):工艺基础》可供热处理工程技术人员、质量检验和生产管理人员使用，也可供热处理人员、质量检验和生产管理人员使用，也可供科研人员、设计人员、相关专业的在校师生参考。 目录： 前言 第1章基础资料 1.1 金属热处理分类及代号 1.2 合金相图 1.3 现行热处理标准题录 参考文献 第2章金属热处理的加热 2.1 金属和合金相变过程中的元素扩散 2.2 钢的加热转变 2.3 加热介质和金属与介质的作用
2.4 加热计算公式及常用图表2.5 加热节能措施 2.6 可控气氛 2.7 加热熔盐和液态床 2.8 真空中的加热 参考文献 第3章金属热处理的冷却3.1 钢的过冷奥氏体转变3.2 钢件热处理冷却过程3.3 淬火冷却介质 3.4 淬火冷却介质 参考文献 第4章钢铁件的整体热处理4.1 钢的热处理 4.2 铸铁的热处理 参考文献 第5章表面加热热处理 5.1 感应加热热处理 5.2 火焰淬火 5.3 激光、电子束热处理5.4 其他表面热处理方式 参考文献
第6章化学热处理 6.1 钢的渗碳 6.2 钢的碳氮共渗 6.3 渗氮及以氮为主的共渗6.4 渗金属及碳氮之外的非金属6.5 离子化学热处理 6.6 气相沉积与离子注入技术参考文献 第7章形变热处理 7.1 概述 7.2 低温形变热处理 7.3 高温形变热处理 7.4 表面形热处理 7.5 形变化学热处理 参考文献 第8章非铁金属的热处理 8.1 铜及铜合金的热处理 8.2 铝及铝合金的热处理 8.3 镁合金的热处理 8.4 钛及钛合金的热处理 8.5 高温合金的热处理 8.6 贵金属及其合金的热处理
目录 1.钢质自由锻件加热工艺规范 2.钢锭（坯）加热规范若干概念 3.加热操作守则 4.锻造操作守则 5.锻件锻后冷却规范 6.锻件锻后炉冷工艺曲线 7.锻件锻后热装炉工艺曲线 8.冷锻件校直前加热、校直后（补焊后）回火工艺曲线 9.锻件各钢种正火（或退火）及高温回火温度表 10.锻件有效截面计算方法
钢质自由锻件加热工艺规范 一．范围： 本规范规定了钢质自由锻件的通用加热技术条件。 本规范适用于碳素钢、合金钢、高合金钢、高温合金钢（铁基、镍基）的冷、热、半热钢锭（坯）的锻造前加热 二．常用钢号分组和始、终锻加热温度范围： 组别钢号 始锻温度 ℃ 终锻温度 ℃ 钢锭钢坯终锻精整 ⅠQ195~Q255，10~30 1250 1220 750 700 35~45，15Mn~35Mn，15Cr~35Cr 1220 1200 750 700 Ⅱ50，55，40Mn~50Mn，35Mn2-50Mn2，40Cr~55Cr，20SiMn~35SiMn， 12CrMo~50CrMo，34CrMo1A，30CrMnSi，20CrMnTi，20MnMo， 12CrMoV~35CrMoV，20MnMoNb，14MnMoV~42MnMoV， 38CrMoAlA，38CrMnMo 1220 1200 800 750 Ⅲ34CrNiMo~34CrNi3Mo，PCrNi1Mo~PCrNi3Mo，30Cr1Mo1V， 25Cr2Ni4MoV，22Cr2Ni4MoV，5CrNiMo，5CrMnMo，37SiMn2MoV 30Cr2MoV，40CrNiMo，18CrNiW，50Si2~60Si2，65Mn，50CrNiW， 50CrMnMo，60CrMnMo，60CrMnV 1200 1180 850 800 T7~T10，9Cr，9Cr2，9Cr2Mo，9Cr2V，9CrSi，70Cr3Mo， 1Cr13~4Cr13，86Cr2MoV，Cr5Mo，17-4PH 0Cr18Ni9~2Cr18Ni9，0Cr18Ni9Ti，Cr17Ni2，F316LN 1200 1180 850 800 50Mn18Cr4，50Mn18Cr4N，50Mn18Cr4WN，18Cr18Mn18N GCr15，GCr15SiMn，3Cr2W8V，CrWMo，4CrW2Si~6CrW2Si 1200 1180 850 800 Cr12MoV1，4Cr5MoVSi(H11)，W18Cr4V 1180 1160 950 900 ⅣGH80，GH901，GH904，GH4145，WR26， NiCr20TiAl，incone1600，incone1800 1130 1100 930 930 注1：始锻温度为锻前加热允许最高炉温，由于钢锭的铸态初生晶粒加热时过热倾向比同钢号钢坯小，故两者的锻前加热温度相差20℃~30℃； 注2：根据产品的特性、锻件技术条件、变形量等因素，始锻温度可以适当调整；注3：本规范未列入的钢种，可按化学成分相近的钢号确定； 注4：重要的、关键产品的、特殊材质的钢号，其加热工艺曲线由技术部编制；注5：几种不同的钢种，不同尺寸的钢锭（或坯料），在同一加热炉加热时，要以合金成分高的，尺寸大的钢锭（或坯料）为依据编制加热工艺曲线。
渗碳 渗碳热处理 渗碳：是对金属表面处理的一种，采用渗碳的多为低碳钢或低合金钢，具体方法是将工件置入具有活性渗碳介质中，加热到900--950摄氏度的单相奥氏体区，保温足够时间后，使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层，从而获得表层高碳，心部仍保持原有成分。相似的还有低温渗氮处理。这是金属材料常见的一种热处理工艺，它可以使渗过碳的工件表面获得很高的硬度，提高其耐磨程度。 概述 渗碳（carburizing/carburization）是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。 也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。 渗碳工件的材料一般为低碳钢或低碳合金钢(含碳量小于0.25%)。渗碳后﹐钢件表面的化学成分可接近高碳钢。工件渗碳后还要经过淬火﹐以得到高的表面硬度﹑高的耐磨性和疲劳强度﹐并保持心部有低碳钢淬火后的强韧性﹐使工件能承受冲击载荷。渗碳工艺广泛用于飞机﹑汽车和拖拉机等的机械零件﹐如齿轮﹑轴﹑凸轮轴等。 渗碳工艺在中国可以上溯到2000年以前。最早是用固体渗碳介质渗碳。液体和气体渗碳是在20世纪出现并得到广泛应用的。美国在20年代开始采用转筒炉进行气体渗碳。30年代﹐连续式气体渗碳炉开始在工业上应用。60年代高温(960～1100℃)气体渗碳得到发展。至70年代﹐出现了真空渗碳和离子渗碳。 分类 按含碳介质的不同﹐渗碳可分为气体渗碳、固体渗碳﹑液体渗碳﹑和碳氮共渗（氰化）。 气体渗碳是将工件装入密闭的渗碳炉内，通入气体渗剂（甲烷、乙烷等）或液体渗剂（煤油或苯、酒精、丙酮等），在高温下分解出活性碳原子，渗入工件表面，以获得高碳表面层的一种渗碳操作工艺。 固体渗碳是将工件和固体渗碳剂（木炭加促进剂组成）一起装在密闭的渗碳箱中，将箱放入加热炉中加热到渗碳温度，并保温一定时间，使活性碳原子渗人工件表面的一种最早的渗碳方法。 液体渗碳是利用液体介质进行渗碳，常用的液体渗碳介质有：碳化硅，“603”渗碳剂等。 碳氮共渗（氰化）又分为气体碳氮共渗、液体碳氮共渗、固体碳氮共渗。 原理 渗碳与其他化学热处理一样﹐也包含3个基本过程。
热处理工艺系统 本次热处理工程由保温、供油、燃烧、测量/记录、功率控制、柱腿移动等组成。 A：燃油系统 燃油系统采用德国EK9-1000L-R型枪式燃烧器，燃烧器与球罐下入孔相接，控制采用一套微机系统对热处理工程进行智能化控制，以满足工艺要求，燃料采用0号柴油通过油泵送油，经电磁阀控制进入喷枪再由喷嘴喷出，燃烧器的鼓风机由底部送风助燃，充分雾化后，电子点火器点着燃油进行燃烧，热处理过程中一旦出现熄火，电子安保监控系统将会在瞬间自动关闭燃烧器高压油泵，同时启动声光报警。有效预防了次生的化学性爆炸、回火等风险。全过程中风油最佳比例是由燃烧器伺服系统自动比调，节能环保又安全。 B：供油系统 根据热工计算，本次罐热处理最大耗油量为564L/h，单台热处理耗油量5.6吨，储油罐一次装油量应保证单台球罐热处理全周期所需油量的1.5倍的要求，故应备容量为8吨的储油罐/油罐车。 C：温度测量控制系统 温度测量监控系统由热电偶，补偿导线和一套PC-WK型集散控制系统对温度进行智能化测量和控制。
C-1测量点布置 按照GB12337-1998《钢制球形储罐》有关技术标准的要求，设测温点。 C-2热电偶安装 按图二要求将热电偶牢固地点焊在球壳外侧，试板单独设热电偶。补偿导线应妥善固定，以防烧毁。 各热电偶型号均为K型镍铬-镍硅，补偿导线采用K型双芯线。 C-3温度监测 温度监测配置两套系统，一套是G13-CA-N*B(重庆川仪自动化股份有限公司)长图自动平衡记录仪3台，每台共可记录24个测温点，另一套是微机集散型温度监控系统，3秒钟扫描一个测温点巡回检测各测温点的温度，并与设置的热处理工艺曲线进行比较对照。升温过程中，温度最低点进入控制点(400℃)以后，计算机便自动启动打印机，每半小时打印一张记录各点温度的实时报表，直至降温控制结束。 保温方法 球罐保温材料采用超细玻璃纤维毡，压缩成厚度为50mm的保温棉板，采用φ6.5钢精和定位固定块相结合，按序临时焊接在球皮上，安装保温棉块时要用12#铁丝在φ6.5钢精上交叉绕紧，为防止下半球安装的保温棉块下塌脱落，赤道下增加了两道托箍。球罐上的人孔，接管，均应加盖保温棉，从支柱与球罐连接焊缝的下端算起向下1m
一、名词解释（共10分） 1. 相起伏：液态金属中规则排列的原子集团时聚时散的现象叫做相起伏，又叫结构起伏。 2. 几何硬化：若某一滑移系的取向处于软取向，在拉伸时随着晶体取向的改变，滑移面的法向与外力轴的夹角越来越远离45°，从而使滑移越来越困难，该现象即为几何硬化。 3. 刃型位错：在金属晶体中，由于某种原因，晶体的一部分相对于另一部分出现一个多余的半原子面。这个多余的半原子面又如切入晶体的刀片，刀片的刃口线即为位错线。这种线缺陷称为刃型位错。半原子面在上面的称正刃型位错，半原子面在下面的称负刃型位错。 4. 滑移带：将表面抛光的单晶体金属试样进行拉伸，当试样经适量的塑性变形后，在金相显微镜下可以观察到，在抛光的表面上出现许多互相平行的线条，这些线条称为滑移带。 5. 下坡扩散：沿浓度降低的方向进行扩散，使浓度趋于均匀化。 6. 临界晶核半径：当晶粒半径等于Rk时，这种晶胚既可能消失，也可能长大成为稳定的晶核，此时半径为Rk的晶核称为临界晶核，Rk即为临界晶核半径。 7. 上坡扩散：沿浓度升高的方向进行扩散，使浓度趋于两极化。 8. 加工硬化：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象。 9. 能量起伏：能量起伏是指体系中每个微小体积所实际具有的能量，会偏离体系平均能量水平而瞬时涨落的现象。 10. 滑移系：晶体中一个滑移面及该面上一个滑移方向的组合称一个滑移系。 11. 固溶强化：融入固溶体中的原子造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使塑性变形更加困难，从而使合金固溶体的强度与硬度增加。这种通过形成固溶体使金属强化的现象称为固溶强化。 反应扩散：通过扩散使固溶体内的溶质组元超过固溶极限而不断形成新相的扩散过程，称为反应扩散。 12.成分过冷：在固溶体合金凝固时，在正的温度梯度下，由于固液界面前沿液相中的成分有所差别，导致固液界面前沿的熔体的温度低于实际液相线温度，从而产生的过冷称为成分过冷。 相律：相律是表示在平衡条件下，系统的自由度数、组元数和相数之间的关系，是系统的平衡条件下的数学表达式。 13. 弥散强化：许多材料由两相或多相构成，如果其中一相为细小的颗粒并弥散分布在材料内使材料强度增加的现象称为弥散强化。 二、请作图画出立方晶系的(101)、(111) 、(112)和(100)晶面以及[101]、[112]和[100]晶向（共8分） 三、请说明金属材料在热加工后的组织和性能是如何变化的。（8分） 答：（1）改变铸锭组织，金属在高温下变形抗力低塑性好，热加工易变形，变形量大，通过热加工，是铸锭组织缺陷得到明显改善，使金属材料的力学性能有明显提高。（2）形成纤维组织，纤维组织使材料的力学性能呈各向异性，沿着流线方向具有较高力学性能，垂直于流线方向性能则较低。（3）形成带状组织，带状组织使金属材料的力学性能产生方向性，特别是横向塑性和韧性明显降低，使材料切削性能恶化。（4）改变晶粒大小。合理选择加工温度，变形量及加工后的冷却速度，以获得细小均匀晶粒，提高材料性能。 四、为什么液态金属结晶时，晶胚的尺寸必须达到临界晶核半径的要求？（8分） 答：由公式可以看出,当时，随着晶胚尺寸r的增大，系统自由能增加，这个过程不能自动进行，这种晶胚不能成为稳定的晶核，而是瞬时形成瞬时消失；但当时，随着晶胚尺寸r的增大，伴随着系统的自由能降低，这一过程可以自动进行，晶胚可以自发的长大成为稳定的晶核而不再消失。 五、液态金属结晶时为什么必须过冷？（8分） 答：由知系统的自由能随着温度的升高而降低，由图可知，当温度低于理论结晶温度Tm时，即固态金属自由能才低于液态金属的自由能，液态金属可以自发地转变为固态金属，如果温度高于Tm，液态金属自由能低于固态金属自由能，
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。
热处理工艺的分类 金属热处理工艺大体可分为、表面热处理和化学热处理三大类。根据加热、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺，可获得不同的组织，从而具有不同的性能。钢铁是工业上应用最广的金属，而且钢铁显微组织也最为复杂，因此钢铁热处理工艺种类繁多。 整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，获得需要的金相组织，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和四种基本工艺。 整体热处理工艺的手段 退火是将工件加热到适当温度，根据材料和工件采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。 正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。 淬火是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。 为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于650℃的某一适当温度进 行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。 退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，其中的淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。 “四把火”随着加热温度和冷却方式的不同，又演变出不同的热处理工艺。为了获得 一定的强度和韧性，把淬火和结合起来的工艺，称为。某些合金淬火形成后，将其置于室温或稍高的适当温度下保持较长时间，以提高合金的硬度、强度或电性磁性等。这样的热处理工艺称为。 把形变与热处理有效而紧密地结合起来进行，使工件获得很好的强度、韧性配合的方法称为；在负压气氛或真空中进行的热处理称为，它不仅能使工件不氧化，不脱碳，保持处理后工件表面光洁，提高工件的性能，还可以通入渗剂进行化学热处理。 表面热处理是只加热工件表层，以改变其表层力学性能的金属热处理工艺。为了只加热工件表层而不使过多的热量传入工件内部，使用的热源须具有高的，即在单位面积的工件上给予较大的热能，使工件表层或局部能短时或瞬时达到高温。表面热处理的主要方法有火焰淬火和热处理，常用的热源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、、激光和电子束等。 化学热处理是通过改变工件表层化学成分、组织和性能的金属热处理工艺。化学热处理与表面热处理不同之处是后者改变了工件表层的化学成分。化学热处理是将工件放在含碳、氮或其它的介质(气体、液体、固体)中加热，保温较长时间，从而使工件表层 渗入碳、氮、硼和铬等元素。渗入元素后，有时还要进行其它热处理工艺如淬火及回火。化学热处理的主要方法有渗碳、渗氮、渗金属。 热处理是和工模具制造过程中的重要工序之一。大体来说，它可以保证和提高工件的各种性能，如耐磨、耐腐蚀等。还可以改善的组织和应力状态，以利于进行各种冷、。
热处理电炉集散控制系统 概述 本公司开发的热处理集散控制系统，采用了多项新技术、新产品、新观念，具有较高的测控指标和自动化水平，既适用于新建项目的电炉设备配套，也适用于传统热处理车间的技术改造。 特点 主要功能及及特点 主要功能 1.适用于控制各种工业电炉（如井式炉、箱式炉、台车炉、罩式炉、真空炉等）自动实现所要求 的控温工艺。 2.可同时控制1—32个温度点（根据电炉结构的复杂程度，控制1—32台电炉），支持同一电炉的 多回路(多温区)同步调节，即分段同步控温，大幅度降低操作的复杂程度，提高控制效果。 3.RS—485工业现场总线结构，上、下位机分级控制。 4.关键硬件经过严格选型，上位机采用工业控制计算机；下位机采用可编程序且具有通讯功能的 智能PID调节器（智能仪表）或测温模块。 5. 主回路调节采用可控硅或固态继电器模块无触点控制，控制精度高、运行可靠、无噪声。 6.系统的控制软件系为热处理车间“量身定做”的专业测控软件，充分考虑了各种热处理电炉运 行、工件热处理各道工序的需求和特点，充分考虑了热处理行业的特点和各种个性化需求；具有很强的针对性。 7.工艺曲线图形化设置、管理与操作是本系统软件设计的一大特色。操作人员通过上位机对电炉 的管理（包括工艺曲线的设置、下传、启停等操作）变得十分简单。目前的各种组态软件均难以实现本软件的此项功能指标。 8.自动记录过程控制曲线。除温度曲线外，可选择工艺设定曲线和控温调节记录曲线。对各电炉、 各台智能仪表的工艺控制均有独立的记录曲线，记录文件可长期保存在硬盘中作为历史记录供随时调阅、打印。 9.除了通过调节加热功率按曲线规定控制升温、保温和降温，还可以使用单独的调节回路，按降 温曲线实现“通风冷却”（如通过调节变频器、电动调节阀等调节冷风流量）的控制。
1、金属热处理工艺设计总体 1.1 课程设计的任务与性质 《金属热处理原与工艺》课程是一门重要的专业课程，金属材料的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的金相组织分析、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，应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，有助于学生解决问题、分析问题的能力。 1.2 课程设计的目的 1）设计属于《金属热处理原理与工艺》课程的延续，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、材料性能血、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范围的能力。 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。 1.3 设计内容与基本要求 设计内容：独立完成几种碳钢、工磨具钢、合金结构钢、特殊性能钢的热处理工艺设计，包括工艺方法、路线、参数的确定，热处理设备及操作，金相组织的分析，材料性能检测等。 基本要求： 1）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。 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。2、热处理基本知识
2.1、什么是热处理 所谓钢的热处理，就是对于固态范围内的钢，给以不同的加热、保温和冷却，以改变它的性能的一种工艺。钢本身是一种铁炭合金，在固态范围内，随着加温和冷却速度的变化，不同含炭量的钢，其金相组织发生不同的变化。不同金相组织的钢具有不同的性能。因此利用不同的加热温度和冷却速度来控制和改变钢的组织结构，便可得到不同性能的钢。例如，含炭量百分之0.8的钢称为共析钢，在723摄氏度以上十时为奥氏体，如果将它以缓慢的速度冷却下来，它便转变成为珠光体。但如果用很快的速度把它冷却下来，则奥氏体转变成为马氏体。马氏体和珠光体在组织上决然不同，它们的性能差别悬殊，如马氏体具有比珠光体高的多的硬度和耐磨性。因此，钢的热处理在钢的使用和加工中，占有十分重要的地位。 2.2、热处理的作用 机床、汽车、摩托车、火车、矿山、石油、化工、航空、航天等用的大量零部件需要通过热处理工艺改善其性能。拒初步统计，在机床制造中，约60%～70%的零件要经过热处理，在汽车、拖拉机制造中，需要热处理的零件多达70%～80%，而工模具及滚动轴承，则要100%进行热处理。总之，凡重要的零件都必须进行适当的热处理才能使用。 材料的热处理通常指的是将材料加热到相变温度以上发生相变，再施以冷却再发生相变的工艺过程。通过这个相变与再相变，材料的内部组织发生了变化，因而性能变化。例如碳素工具钢T8在市面上购回的经球化退火的材料其硬度仅为20HRC，作为工具需经淬火并低温回火使硬度提高到60~63HRC，这是因为内部组织由淬火之前的粒状珠光体转变为淬火加低温回火后的回火马氏体。同一种材料热处理工艺不一样其性能差别很大。热处理工艺（或制度）选择要根据材料的成份，材料内部组织的变化依赖于材料热处理及其它热加工工艺，材料性能的变化又取决于材料的内部组织变化，材料成份－加工工艺－组织结构－材料性能这四者相互依成的关系贯穿在材料加工的全过程之中。 2.3、热处理的基本要素 热处理工艺中有三大基本要素：加热、保温、冷却。这三大基本要素决定了
毕业设计(论文)指导手册 院别控制工程学院 专业名称测控技术与仪器 班级学号 学生姓名 指导教师 2011年7月22日——2012年6月15日
毕业设计（论文）任务书 毕业设计（论文）题目：基于PLC热处理炉炉温控制系统设计 基本内容： 采用西门子PLC作为控制器，扩展温度模块，A/D、D/A模块，通信模块等。按照热处理温度控制要求，自动控制升温、保温和降温的时间和温度。三只热电偶实时检测炉内温度，经过温度模块送入PLC主机，计算平均温度。根据设定温度及升温、降温和保温时间要求，采用PID算法，输出控制信号，控制大功率固态继电器，实现升温、保温和降温的自动控制。 控制装置方案设计，各个功能模块选型设计，控制算法的研究利用组态王软件实 现炉温的在线监测，画面生成。 学生接受毕业设计（论文）题目日期：2011年7月22日 指导教师签字：2011年7月22日 工作计划 毕业设计（论文）选题： 2011年7月18日——2011年7月22日 调研与资料收集： 2011年7月25日——2011年8月19日 理论设计： 2011年8月22日——2011年9月9日 设计与研究，撰写毕业设计（论文）初稿： 2011年9月13日——2011年10月21日 设计与研究，完善毕业设计（论文）： 2011年12月5日——2011年12月23日 毕业设计（论文）修订与完善： 2012年5月14日——2012年6月15日 毕业设计（论文）评阅： 2012年6月16日——2012年6月19日 毕业设计（论文）答辩： 2012年6月20日——2012年6月24日 学生签字： 指导教师签字：2011年7月22日
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
42C r M o钢锻件热处理工艺 (总3页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 -CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除
42CrMo钢锻件，锻后要求进行调质处理。因其截面尺寸相差悬殊，水淬开裂倾向较大，油淬后大截面部位的淬火硬度又偏低，金相组织与力学性能不合格的情况时有发生，直接影响了曲轴疲劳强度及整机使用寿命。 1、淬火工艺 2、淬火880℃，水冷、油冷 3、调质硬度 调质以后的硬度大概在HRC32-36之间, 150C回火--55HRC 200C回火--53HRC [5][6] 300C回火--51HRC 400C回火-- 43HRC 500C回火--34HRC 550C回火--32HRC 600C回火--28HRC 650C回火--24HRC 4、具有高强度和高屈服点，综合力学性能比40Cr要好。冷变形塑性和切削 性均属中等，过热敏感性小，但有回火脆性倾向及白点敏感性。一般在调质状态下使用 5、采用水溶性淬火介质淬火工艺。为保证淬火液的正常使用，须对淬火液 温度进行严格的控制。淬火介质的逆溶点为70℃，最佳使用温度为(30～ 60)℃。将淬火液温度必须始终控制在工艺要求的范围内(见图4)。 6、 工艺的确定及生产应用 根据有关资料，我们用正交试验方法对连杆热处理工艺参数进行了优选，确定出比较适宜的介质浓度为8—20浓度为12%（可根据工件的大小、厚薄调整
浓度在8～12），并在此基础上，经过补充试验确结果表明，连杆与曲轴的淬火硬度均达到或超过了45HRC，与原来用油淬工艺相比，淬火硬度提高(5～10)HRC。金相检查表明，回火后的组织状态较油淬有明显的改善，故在强度相同的情况下，冲击韧度比油淬有了大幅度提高，由原来用油淬的80～100J/cm2提高到平均120J／cm2以上，力学性能与硬度的一次交检合格率分别达到100％和95％。不仅淬火效果好，产品合格率高，而且淬火时无烟气，改善了生产环境。对解决42CrMo等合金钢锻件“水淬开裂，油淬不硬”问题效果显着，并且，使用浓度低，粘度小，淬火时带出量少，消耗费用仅为油淬的50%一60%，可大大减少生产费用及不良品的损失费用。 7、42CrMo钢的调质处理主要事项 ①工件从加热炉转移到冷却槽速度缓慢，工件入水的温度已降到低于Ar3 临界点，产生部分分解，工件得到不完全淬火组织，达不到硬度要求。 所以小零件冷却液要讲究速度，大工件予冷要掌握时间。 ②②工件装炉量要合理，以1~2层为宜，工件相互重叠造成加热不均匀， 导致硬度不匀。 ③工件入水排列应保持一定距离，过密使工件近处蒸气膜破裂受阻，造成 工件接近面硬度偏低。 ④开炉淬火，不能一口气淬完，应视炉温下降程度，中途闭炉重新升温， 以便前后工件淬后硬度一致。 ⑤要注意冷却液的温度，冷却液不能有油污、泥浆等杂质，不然，会出现 硬度不足或不均匀现象。 ⑥未经加工毛坯调质，硬度不会均匀，如要得到好的调质质量，毛坯应粗 车，棒料要锻打。 ⑦严把质量关，淬火后硬度偏低1~3个单位，可以调整回火温度来达到硬 度要求。但淬火后工件硬度过低，有的甚至只有HRC25~35，必须重新 淬火，绝不能只施以中温或低温回火以达到图纸要求完事，不然，失去 了调质的意义，并有可能产生严重的后果。 8、铬（Cr）：在钢中铁和碳形成碳化物，并能部分溶入固溶体中，并有改 善高温性能的作用，能增加钢的机械性能和耐磨性，可增大钢的淬火度和淬
金属的加热工艺 摘要：金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺方法。 关键词：加热；锻造；温度 The heating of the metal workers Abstract: metal heat treatment metal workpiece is placed in some medium and heated to the appropriate temperature, and the temperature is kept in a certain time, at different speed cooling method. Key words: heating temperature; forging; 一、概述：金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺方法。
金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。 在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。早在公元前770～前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。 1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英国人奥斯丁最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初步奠定了理论基础。与此同时，人们还研究了在金属热处理的加热过程中对金属的保护方法，以避免加热过程中金属的氧化和脱碳等。
太原理工大学现代科技学院组态软件技术及应用课程设计 设计名称理炉温度监控系统组态 专业班级 学号 姓名 指导教师
第1章概述 1、1课程设计目的 组态综合练习是一项综合性的专业实践课程，目的是让学生将所学的基础理论和专业知识运用到具体的工程实践中，以培养学生综合运用知识的能力、实际动手能力和工程实践能力，为此后的毕业设计打下良好的基础。 1、2课程设计任务 本课程设计要求在修完《监控系统程序设计技术》课程后，运用工业监控系统组态软件（MCGS ），结合一个热处理炉温度监控系统，完成该控制系统的上位机监控系统组态设计。 1、3课程设计要求 1．基本要求 （1）监控系统总体设计： 了解系统设计要求，进行需求分析，确定组态软件输入输出点、内部变量等，构思监控系统的组态框架。 （2）实时数据库组态： 根据所确定的输入输出点和内部变量点，建立监控系统实时数据库。 （3）虚拟对象组态设计： 采用脚本语言或其他软件工具建立虚拟对象模型，能够仿真实际的物理对象，具有输入输出特性。 （4）窗口界面组态： 根据系统需求和实际生产过程中的对象工艺流程，设计监控系统的图形操作界面，并同实时数据库IO 点链接。 （5）运行策略组态： 采用脚本语言建立监控系统的运行策略，控制所建立的软件系统的运行流程。 （6）控制策略组态设计： 选择和设计适当的控制算法并组态，实现对被控系统的控制要求。 （7）历史和趋势记录报表设计：
建立历史数据库，实现监控系统的历史数据记录和趋势显示。 （8）实时和历史报警记录报表设计： 确定和建立参数的报警限值和报警数据存储特性，实现监控系统的实时报警显示和历史报警数据查询。 （9）主控窗口组态： 通过系统菜单能对系统各个功能进行调度管理。 （10）安全策略组态： 建立监控系统的安全操作机制，对用户设定不同的操作权限，保证监控系统的安全性。（11）进行监控系统的调试、运行和改进。 （12）编写课程设计报告。 2．具体要求 （1）数据变量 所选课题系统应具有一定数量的开关量I/O 信号（至少6 个）和模拟量I/O 信号（至少4 个）。 （2）监控系统画面 所设计的监控系统画面应包括下列内容，并具有动态显示和操作功能。 ①系统封面； ②反映系统工艺的流程画面； ③反映实时数据变化的趋势图画面； ④反映实时数据变化的报表画面； ⑤可查询历史数据的历史数据曲线画面； ⑥可查询历史数据的历史数据报表画面； ⑦反映数据实时报警状态的报警画面（或某画面上的局部画面）； ⑧查询数据历史报警状态的报警画面； ⑨能对系统参数进行设置的参数设置画面。 （3）运行控制策略： 通过策略脚本编写，能够实现系统的模拟运行。 （4）安全策略： 所设计的监控系统应具有登录后方可操作的安全策略功能。
《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
课程设计（论文）指导教师成绩评定表
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 (3) 2.2.2 45号钢的性能 (3) 2.3 热处理技术条件 (4) 3 热处理工艺分析 3.1 锻坯正火 (5) 3.1.1锻坯正火的作用 (5) 3.1.2 热处理工艺 (5) 3.1.3 操作技巧 (5) 3.2调质 (5) 3.2.1 调质目的 (5) 3.2.2 热处理工艺 (5) 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 (7) 3.4.1 淬火方式 (7) 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 (8) 4 结语 (9) 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。