辽宁工业大学
工艺课程设计（论文）
题目：38CrMoAlA活塞杆的正火-调质-去应力退火-渗氮热
处理工艺设计
院（系）：材料科学与工程学院
专业班级：材料
学号：
学生姓名：
指导教师：
起止时间：2014-6-30~2014-7-11
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：材料教研室
学号学生姓名专业班级材物班
课程设计
（论文）
题目
38CrMoAlA活塞杆的正火-调质-去应力退火-渗氮热处理工艺设计
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、耐磨性等要求。完成工艺设计。阐述38CrMoAlA正火—调质—去应力退火—渗氮热处理工艺理论基础，选择设备、仪表和工夹具，阐述38CrMoAlA活塞杆热处理质量检验项目、内容及要求；阐明38CrMoAl3A活塞杆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. 活塞杆材料的选择（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活塞杆冷热加工工艺流程图；
4.制定38CrMoAlA活塞杆正火—调质—去应力退火—渗氮热处理工艺。
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：学生签字：指导教师签字：
年月日
目录
1 38CrMoAlA钢活塞杆热处理工艺概述 (1)
2 38CrMoAlA活塞杆的热处理工艺设计 (2)
2.1 活塞杆的服役条件、失效形式 (2)
2.2 活塞杆技术要求及零件示意图 (2)
2.3 活塞杆的材料选择 (3)
2.4 活塞杆38CrMoAlA的C曲线 (3)
2.5 活塞杆的加工工艺流程图 (4)
2.6 38CrMoAlA活塞杆的正火-调质-去应力退火-渗氮热处理工艺 (5)
2.7 38CrMoAlA钢的正火-调质-去应力退火-渗氮热处理工艺理论 (7)
2.8 38CrMoAlA钢活塞杆热处理的设备、仪表和工夹具选择 (13)
2.9 活塞杆的热处理质量检验项目、内容及要求 (16)
2.10 活塞杆的热处理常见缺陷的预防及补救方法 (17)
3 热处理工艺卡 (19)
3.1 活塞杆正火工艺卡 (19)
3.2 活塞杆调质工艺卡 (20)
3.3 活塞杆去应力退火工艺卡 (21)
3.4 活塞杆渗氮工艺卡 (22)
4 参考文献 (23)
1 38CrMoAlA钢活塞杆热处理工艺概述
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。活塞杆在正常使用中，承受交变载荷作用，有密封装置往复摩擦其表面，所以该处要求硬度高又耐磨。
而经过渗氮后的38CrMoAlA钢具有极高的硬度，而心部则有良好的综合力学性能，并增加其表面耐磨性和抗蚀能力。调质热处理后获得回火索氏体，提高心部力学性能，同时减小渗氮时氮化物分布的不均匀性。对于活塞杆，选用38CrMoAl钢调质后渗氮，更易满足其较高的硬度、渗氮层深度要求。
38CrMoAlA钢热处理工艺为正火—调质—去应力退火—渗氮，通过不同的热处理工艺分析，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。
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，增加活塞杆的韧性，改善材料的切削性，并为最终热处理做好组织准备。调质的主要目的是得到强度、塑性都比较好的综合机械性能。退火的目的是为了降低钢的硬度，提高其塑性，细化晶粒，均匀内部组织及成分，消除钢中的残余内应力，提高切削加工性能，为最终热处理做好准备。而且经过氮化处理的38CrMoAl钢具有极高的硬度、耐磨性、疲劳强度、抗腐蚀性、红硬性以及抗咬合性。
在设计正火—调质—去应力退火—渗氮热处理工艺中，本设计借鉴了《热处理工程师手册》，《热处理手册》,《实用热处理手册》，《机械加工工艺方案设计及案例》《热处理工艺与实践》，《热处理使用技术》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，使热处理的活塞杆表面具有极高的硬度、耐磨性、疲劳强度、抗蚀性、红硬性以及抗咬合性，从而满足活塞杆的质量要求。
2 38CrMoAlA活塞杆的热处理工艺设计
2.1 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。在正常使用中，承受交变载荷作用，有密封装置往复摩擦其表面，所以该处要求硬度高又耐磨。
2.1.2 失效形式
活塞杆在工作时，承受高频率的返复拉压应力，易产生疲劳断裂；外表面与密封材料四氟乙烯进行快速多次摩擦，一旦磨损严重，会引起介质泄漏；其使用在含H2S成分的气体介质中，易遭受腐蚀。因此，要求活塞杆具有耐腐蚀性、有较好的基体强度及外表面的耐磨损性能。
2.2 活塞杆技术要求及零件示意图
2.2.1 技术要求
活塞杆加工要求高，其加工质量的好坏直接影响整个产品的寿命和可靠性。其表面粗糙度要求为Ra0.4～0.8μm，对同轴度、耐磨性要求严格。活塞杆结构比较简单，但长径比很大，属于细长轴类零件，刚性较差，为了保证加工精度，在车削时要粗车、精车分开，而且粗、精车一律使用跟刀架，以减少加工时工件的变形。在加工两端螺纹时要使用中心架。在选择定位基准时，为了保证零件同轴度公差及各部分的相互位置精度，所有的加工工序均采用两中心孔定位，符合基准统一原则。硬度要求：经调质处理和表面渗氮后，心部硬度为28～32HRC，表面渗氮层深度0.2～0.3mm，表面硬度为62～65HRC。渗氮处理时，螺纹部分等应采取保护措施进行保护。[4]
2.2.2 零件示意图
图1 活塞杆零件示意图
2.3 活塞杆的材料选择
活塞杆,不论是液压的还是气压的,经常运动,需要润滑良好,不易生锈,根据活塞杆的服役条件、失效形式及性能要求选择符合条件的材料，一般可以选用60Mn、40Cr、38CrMoAlA钢等，这些钢都具有高的硬度和耐磨性，同时具有高的耐腐蚀性。但热处理变形大，精度要求较高时，制造出的活塞杆刚性不够，受到切削力时容易扭曲变形。
60Mn热处理工艺为调质、球化退火、感应淬火和低温时效耐磨性好，精加工后表面粗糙度可达到0.02～0.04μm，但其整体淬火活塞杆承受冲击能力差。
40Cr调质或正火、淬火、低温时效耐磨性好，生产成本低，能承受一定冲击，活塞杆的负荷较小，比较容易生锈。
38CrMoAlA钢是应用最广的渗氮钢。该钢经渗氮处理后，可获得很高的硬度，而心部则有良好的综合力学性能，并增加其表面耐磨性和抗蚀能力，具有良好的淬透性。加入Mo后，抑制了材料的第二类回火脆性，心部具有一定的强韧性，因而广泛用于主轴、螺杆、活塞杆等需高硬度、高耐磨而又冲击不大的零件。渗氮前先进行调质热处理，获得回火索氏体，提高心部力学性能，同时减小渗氮时氮化物分布的不均匀性。对于活塞杆，选用38CrMoAlA钢调质后渗氮，更易满足其较高的硬度、渗氮层深度要求。
由活塞杆的服役条件、失效形式等综合比较，考虑到活塞杆的综合精度，采用38CrMoAlA材料，使活塞杆既有一定的韧性，又具有较好的耐磨性、较高的强度及耐腐蚀性。经过调质和表面氮化处理后，钢表面可获得最高氮化层硬度，达到900～1000HV。[7.8]
2.4 活塞杆38CrMoAlA的C曲线
影响C曲线的因素主要有以下几点：
1）含碳量随着奥氏体中含碳量的增加，奥氏体的稳定性增大，C曲线的位置向右移，这是一般规律。
2）合金元素除Co以外的几乎所有合金元素溶入奥氏体后，都增加奥氏体的稳定，使C曲线不同程度的右移。某些合金元素当达到一定含量时，还改变C曲线的形状。
3）加热温度和保温时间随加热温度提高和保温时间延长，奥氏体晶粒长大，晶界面积减少，奥氏体成分更加均匀。这些都不利于过冷奥氏体的转变，从而提高了奥氏体的稳定性，使C曲线右移。[9]
通过查找《热处理手册》获得38CrMoAlA钢的成分如表1所示，C曲线如图2所示：表1 38CrMoAlA钢的化学成分（GB/T 1299—2000）W/%
C Si Mn Cr Mo Al
0.379 0.42 0.42 1.38 0.23 0.82
图2 38CrMoAlA 钢C 曲线
通过查《实用热处理手册》得到38CrMoAlA 钢的临界点及热处理工艺参数如表2
所示：
表2 38CrMoAlA 钢的临界点及热处理工艺参数
Ac 1
Ac 3 正火温度 淬火温度 淬火介质 淬火硬度 回火温度 760℃ 885℃ 930～970℃ 920～940℃ 油或水 ≥52HRC 620～650℃
2.5 活塞杆的加工工艺流程图
图3 活塞杆加工工艺流程图
备料 锻造 精加工 去应力退火
正火
调质
粗加工
渗氮 机加工
2.6 38CrMoAlA 活塞杆的正火-调质-去应力退火-渗氮热处理
工艺
2.6.1 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。其主要
目的是消除锻造缺陷，消除活塞杆内部过大的应力，增加活塞杆的韧性，改善材料的切削
性，并为最终热处理做好组织准备。正火加热温度范围为930～970℃，保温2h 后空冷[2]。
38CrMoAlA 钢活塞杆的正火工艺曲线如图4所示:
图4 38CrMoAl 钢正火工艺曲线
2.6.2 调质工艺曲线
调质通常指淬火+高温回火，以获得回火索氏体的热处理工艺。方法也就是先淬
火，淬火温度：亚共析钢为Ac 3+30～50℃；过共析钢为Ac 1+30～50℃；合金钢可比
碳钢稍稍提高一点，为920～940℃，保温2h 后油淬。活塞杆要求具有较高的硬度和疲
劳强度，心部硬度为HRC35～40。所以本设计的回火温度为620～650℃，保温0.5～1h 后
空冷。调质的主要目的是得到强度、塑性都比较好的综合机械性能。[3]38CrMoAlA 钢
活塞杆的调质的工艺曲线如图5所示：
温度/℃ 2h
930～970℃
空冷
0 时间/h
Ac 3
图5 38CrMoAl 钢的调质的工艺曲线
2.6.3 去应力退火工艺曲线
去应力退火是将工件加热到Ac 1以下的适当温度，保温一定时间后逐渐缓慢冷却的工
艺方法。其目的是为了去除由于机械加工、变形加工、铸造、锻造、热处理以及焊接后等
产生的残余应力。38CrMoAlA 钢活塞杆的去应力退火工艺曲线如图6：
图6 去应力退火工艺曲线
时间/h
温度/℃ 0
A 1 560～660℃
500℃
空冷
10～12h
炉冷
920～940℃
油冷
620～650℃
空冷
时间/h 2h
0.5～1h 温度/℃ Ac 1 Ac 3
2.6.4 渗氮工艺曲线
渗氮的目的是为了提高工件的硬度、耐磨性及疲劳寿命，提高工件在腐蚀介质环
境的耐蚀性。渗入钢中的氮与钢中的合金元素结合形成各种合金氮化物，特别是氮化
铝、氮化铬。这些氮化物具有很高的硬度、热稳定性和很高的弥散度，因而可使渗氮
后的钢件得到高的表面硬度、耐磨性、疲劳强度、抗咬合性、抗大气和过热蒸汽腐蚀
能力、抗回火软化能力，并降低缺口敏感性。与渗碳工艺相比，渗氮温度比较低，因
而畸变小，渗氮有多种方法，本设计采用的是气体渗氮,渗氮温度480～560℃。
38CrMoAlA 钢活塞杆的渗氮工艺曲线如图7所示：
图7 38CrMoAl 钢渗氮热处理曲线
2.7 38CrMoAlA 钢的正火-调质-去应力退火-渗氮热处理工艺
理论
2.7.1 活塞杆正火工艺理论原理
1．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，增加活塞杆的韧性，
改善材料的切削性，并为最终热处理做好组织准备。
2．正火加热温度
通常对于亚共析钢正火的加热温度通常为Ac 3+30～50℃。而对于中碳合金钢的正火温
度正火温度通常为Ac 3+50～100℃，38CrMoAlA 是中碳低合金结构钢，正火温度应为
Ac 3+50～100℃。因为有少量合金元素，较难加热，所以温度在此基础上要稍有提高，由
温度/℃ 时间/h 480～560℃ 氨分解率
18～25％
20h
氨分解率 30～40％ 50h 2h 氨分解率
>70％
炉冷
180～200℃出炉
38CrMoAlA钢的C曲线可知38CrMoAlA钢的Ac3 为885℃，所以正火加热温度范围为930～970℃。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。[3.9]
3．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 (1) t—保温时间(min)；
α—加热系数(min/mm)；
K—反映工件装炉时的修正系数，通常在1.0～1.3范围内选取；
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25mm/h来计算保温时间，合金钢可以按工件的有效厚度每20mm/h来计算保温时间，活塞杆的有效厚度为25mm，所以加热时间应为
1.25h，可适当延长加热时间到2h。[3.8]
2.7.2 调质工艺原理
1.调质的目的
调质的目的是使工件得到所需的强度、硬度及力学性能，从而提高使用寿命。调质件大都在比较大的动载荷作用下工作，它们承受着拉伸、压缩、弯曲、扭转或剪切的作用，有的表面还具有摩擦，要求有一定的耐磨性等等。总之，零件处在各种复合应力下工作。这类零件主要为各种机器和机构的结构件，如轴类、连杆、螺栓、齿轮等，在汽车和拖拉机等制造工业中用得很普遍。尤其是对于重型机器制造中的大型部件，调质处理用得更多。在机械产品中的调质件，因其受力条件不同，对其所要求的性能也就不完全一样。一般说来，各种调质件都应具有优良的综合力学性能，即高强度和高韧性的适当配合，以保证零件长期顺利工作。
2.38CrMoAlA钢的调质工艺
经氮化后的工件要求表面有高硬度，并具有一定深度的氮化层，有时它本身是最后一道热处理工序，对工件的要求是氮化前有均匀而有细致的组织（即回火索氏体），以保证工件心部有较高的强度和良好的韧性，不允许存在游离的铁素体，表面不能有脱碳层，氮化前的表面粗糙度应小于Ra1.6μm，从而提高其综合力学性能，为氮化做好必要的组织准备，因此必须进行调质处理（淬火+高温回火）。正确选择淬火和回火温度是工件调质是否
合格的关键。
（1）淬火
把钢加热到临界点Ac1或Ac3以上一定温度，保温一定时间，然后以大于临界淬火速度的速度冷却，使过冷奥氏体转变为马氏体或贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。[9]
1)淬火方式、冷却介质的确定
淬火方法的分类是以冷却方式的不同划分的，常用的淬火工艺方法有：单介质淬火、双介质淬火、分级淬火和等温淬火。
由于活塞杆的形状简单、尺寸较小，本设计选择单介质淬火，即将加热奥氏体化后的钢件放入单一淬火介质中，连续冷却到室温的操作方法。其特点是操作简单，易于实现自动控制，但水中淬火变形与开裂倾向大；油中淬火冷却速度小，淬透直径小，大件无法淬透。只适用于形状简单、尺寸较小碳钢和合金钢工件。为了防止变形和开裂，要选择在油中淬火[3]。
2)淬火加热温度的确定
加热温度，亚共析钢淬火加热温度为Ac3+30～50℃，一般在空气炉加热比在盐浴中加热高10～30℃，采用油、硝盐淬火介质时，淬火加热温度应比水淬提高20℃左右。共析钢、过共析钢淬火加热温度为Ac1+30～50℃，一般合金钢淬火加热温度为Ac1或Ac3+30～50℃。本设计中38CrMoAlA钢是合金结构钢，含碳量为0.35～0.42％，因此在调质过程中淬火加热温度为Ac3+30～50℃，即920～940℃。[3]
3)淬火保温时间的确定
保温时间，加热与保温时间由零件入炉到达指定工艺温度所需升温时间（t1）,透热时间（t2）及组织转变所需时间（t3）组成。其中组织转变在升温到> Ac1时便发生，因之与透热时间有交叉。
t1+t2有设备功率、加热介质及工件尺寸、装炉数量等因素决定，t3则与刚才的成分、组织及热处理技术要求等有关。普通碳钢及低合金钢在透热后保温5～15min即可满足组织转变要求，合金结构钢透热后应保温15～25min。计算加热时间一般由工件“有效厚度”乘以加热系数，与正火的加热时间的确定相同。所以本设计调质时的淬火时间为2h。[3]
4)淬火加热速度的确定
对于形状复杂，要求变形小，或用合金钢制造的大型铸锻件，必须控制加热速度以保证减少淬火畸变及开裂倾向，一般以30～70℃/h限速升温到600～700℃，在均温一段时间后再以50～100℃/h速度升温。形状简单的中、低碳钢，直径小于400 mm的中碳合金结构钢可直接到温入炉加热。[3]
(2) 高温回火
淬火后在500～650℃温度回火为高温回火，已获得回火索氏体组织，使渗氮件心部有较高的综合力学性能。
1）回火温度的确定
常用回火温度与硬度有关。活塞杆要求具有较高的硬度和疲劳强度，心部硬度为HRC35～40。所以本设计的回火温度为620～650℃。[3]
2）回火时间的确定
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0.5～1h，可参考经验公式加以确定：
tn（min）=Kn+An×D [1]（2）式中tn——回火时间（min）；
An——回火系数；
Kn——回火时间基数；
D——工件有效厚度（mm），
表3 K n及A n推荐值[1]
300℃以下300~450℃450℃以上回火条件
箱式电炉盐浴炉箱式电炉盐浴炉箱式电炉盐浴炉K n/min 120 120 20 15 10 3
A n/（min/mm） 1 0.4 1 0.4 1 0.4
本设计的回火温度为620～650℃使用箱式电炉回火，工件的有效厚度为25mm，所以回火时间tn=10+1*25=35min，可适当延长，为0.5～1h。
2.7.3 去应力退火工艺原理
去应力退火是为了去除工件内的由于机械加工、变形加工、铸造、锻造、热处理以及焊接后等产生的残余应力，而无需发生显微组织的转变，将工件加热到Ac1以下适当的温度，保持一定时间后缓慢冷却的工艺方法。钢铁材料加热温度一般是500～650℃。
由于车削零件时不可避免地会产生内应力，在氮化时它会增加零件的变形，因此对于形状复杂的重要零件在磨削前要进行稳定化处理，即去应力退火，才能保证零件氮化后的变形量符合工艺的要求。去应力退火的加热温度由《热处理工程师手册》可查为Ac1－100～200℃，38CrMoAlA钢的Ac1为760℃，所以退火加热温度为560～660℃，保温10～12h，随后缓慢冷却（炉冷至200℃出炉）。为了防止变形和开裂，加热速度应控制在100～200℃∕h应当指出氮化前经过较直的工件，为防止其氮化过程中发生变形，必须进行去应力处理。[1.8]
2.7.4 渗氮工艺原理
1．渗氮的目的
钢件得到高的表面硬度、耐磨性、疲劳强度、抗咬合性、抗大气和过热蒸汽腐蚀
能力、抗回火软化能力，并降低缺口敏感性。与渗碳工艺相比，渗氮温度比较低，因而畸变小，可用于精度要求高、又有耐磨要求的零件，但由于渗氮层较薄，不适于承受重载的耐磨零件。
2.渗氮方式的选择
渗氮的方法有气体渗氮、液体渗氮、离子渗氮、气体氮碳共渗、液体氮碳共渗等，各种渗氮方法的特点如表4所示：
表4 各种渗氮方法的特点[7]
渗氮方法优点缺点
气体渗氮
500～550℃渗氮，变形小；渗氮可控；设备简单，
操作容易；适用于大批量生产，特别适用于复杂、渗
层深的零件
渗氮时间长，生产效率低
液体渗氮
570～580℃渗氮，渗速快，效率高；适用于薄层
渗氮
有公害，废液处理费用高
离子渗氮
520～570℃渗氮，渗速快，效率高；节约渗剂，
节约能源，无公害；适用于均匀大量生产单一零件
设备投资费用高；温度不均
匀，且不好测量
气体氮碳共
渗
550～600℃渗氮，渗速较快，适用于较轻载荷零
件；用于小批量零件和工模具
心部硬度较低
液体氮碳共
渗
530～570℃渗氮，渗速较快，适用于较轻载荷零
件大批量生产
心部硬度较低
综合比较选择气体渗氮，温度较低且变形小，操作简单。气体渗氮渗氮剂为氨气。
3.活塞杆的气体渗氮工艺
气体渗氮一般以提高金属的耐磨性为主要目的，因此需要获得高的表面硬度。它适用于38CrMoAlA等渗氮钢。渗氮后工件表面硬度可达850～1200HV。
气体渗氮可采用一般渗氮法（即等温渗氮）或多段（二段、三段）渗氮法。前者是在整个渗氮过程中渗氮温度和氨气分解率保持不变。温度一般在480～520℃之间,氨气分解率为15～30%，保温时间近80小时。这种工艺适用于渗层浅、畸变要求严、硬度要求高的零件，但处理时间过长。多段渗氮是在整个渗氮过程中按不同阶段分别采用不同温度、不同氨分解率、不同时间进行渗氮和扩散。整个渗氮时间可以缩短到近50小时，能获得较深的渗层，但这样渗氮温度较高，畸变较大。
（1）渗氮工艺参数
1)渗氮温度渗氮温度是一个重要的工艺参数。渗氮温度越高，扩散越快，获得的渗氮层便越深。但是渗氮温度高至550～600℃以上时，合金氮化物会发生强烈聚集长大引起弥散度减小，表面硬度显著降低。过低的渗氮温度将使氮原子扩散减慢，为达到一定的渗氮深度需延长时间，同时导致工件表面不能吸收足够活性氮原子，硬度不高，渗层过浅，
故渗氮温度不应低于480℃。应综合考虑温度对工件表面硬度、变形量、心部性能的影响，渗氮温度一般在480～560℃左右。
2)渗氮时间渗氮时间的长短与渗氮温度和渗层厚度有关，同时还与渗氮钢的成分的等因素有关。渗氮时间的长短与渗氮温度的关系是渗氮温度越高获得相同渗层所需时间越短；反之，所需时间越长。在氮化温度一定时，主要取决于所要求的氮化层深度。随着氮化时间的延长，氮化层深度的增加先快后慢，但过长的氮化时间对提高层深效果不明显。渗氮时间是一个多因素的工艺参数，一般要通过生产实践才能得到正确的工艺参数。
3)氨分解率表示在一定温度下，分解的氮和氢的混合气体占整个炉气的体积百分比，氨分解率的高低直接影响着工件表面吸氮的速度。实验表明，当分解率在15～40％左右时，钢件吸收氮的速度最快。但当温度较高时，很难维持这样低的分解率。[7]
(2)渗氮前的生产准备
1）去污处理。零件装炉前要用汽油或酒精进行脱脂、去污处理，零件表面不允许有锈蚀及脏污。
2）防渗处理。对零件非渗氮部分，可用电镀或涂料法进行防渗氮处理。
3）渗氮件的表面质量应良好，不允许有脱碳层存在，因此，零件在预先热处理前应留有足够的加工余量，以便在渗氮前的机加工能将脱碳层全部去除，以保证渗氮层的质量。
4）装炉前检查设备和渗氮夹具、电系统、管道、氨分解测定仪等应保证正常使用；渗氮夹具不允许有赃物或氧化皮，如有应清除。
5）随炉试样。随炉的试样应与渗氮零件通材料并经过同样的预先处理。
（3）渗氮工艺
常用的气体渗氮有等温渗氮有等温渗氮、二段式渗氮、三段式渗氮三种方法。
通过查《实用热处理手册》得到38CrMoAlA钢的气体渗氮的工艺如下：
1）等温渗氮，也称一段式渗氮法。它是在恒温下长时间保温的渗氮工艺，渗氮温度为510～520℃渗氮40～48h，氨分解率控制在20～50%。
等温渗氮工艺过程简单，渗氮温度较低、渗层浅、零件变形小、表面硬度高，但渗氮速度慢，产生周期长，适用于渗氮深度浅，尺寸精度和硬度要求高的零件。
2）二段式渗氮，第一阶段的渗氮温度为510～520℃渗氮20h，氨分解率为18～25%；第二阶段把渗氮温度提高到550～560℃，时间为20～25h，以加速氮原子的扩散，缩短渗氮周期，氨分解率提高到40%～60%。根据渗氮层的脆性要求，应提前2h 提高氨分解率和温度进行退氮处理。
两段式渗氮时间比等温渗氮时间短，表面硬度稍低，变形略有增大，适用于渗层较深、批量较大的零件。
3）三段式渗氮，它是在二段式渗氮基础上发展起来的。第一阶段的渗氮温度为500～520℃渗氮10h，第二阶段温度560～570℃，渗氮16h，第三阶段温度在520～530℃，渗氮18h，这种工艺将第二阶段的温度适当提高，以加快渗氮过程，同时增加温度较低的第三阶段以弥补因第二阶段氮的扩散快而使表面氮浓度过低，保证表面含氮量以提高表面硬度。
三段式渗氮能进一步提高渗氮速度，但硬度比一般渗氮工艺低，脆性变形等比一般渗氮工艺略大。[2.7]
2.8 38CrMoAlA钢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
RX3—30—12中温箱式电阻炉：额定功率30KW，额定温度1200℃。如图8所示：
图8 30kw中温箱式电阻炉
1-炉底板2-电热元件3-炉称4-配重5-炉门升降机构6-限位开关7-炉门8-链轮2．淬火设备
淬火温度范围为920～940℃，设备为RX3—30—9中温箱式电阻炉。
3．退火设备
去应力退火的温度范围为560～660℃，所以选择RJ2-25-9低温井式电阻炉，如图9所示：参数：额定功率25KW，额定电压380V，额定温度900℃。
图9 井式电阻炉
1-风扇电动机2-炉盖3-密封圈4-炉罐5-炉衬6-电热元件7-炉壳
4.回火设备
回火的温度范围为620～650℃，所以所选设备为RJ2-25-6低温井式电阻炉。[6]
5.气体渗氮设备
热处理设备为RN-45-6井式气体渗氮炉，额定功率为45KW ,额定电压为380V。图10为气体渗氮装置图，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，罐内温度计气流应尽可能均匀，氨气进气管及废弃排气管应合理布置，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，为此渗氮装置中凡是接触氨的构件、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，将有少量氨气通入，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。[5]
图10 气体渗氮装置
1-氨瓶2-干燥箱3-氨压力表4-流量计5-进气管6-热电偶
7-渗氮罐8-氨分解测定计9-U形压力计10-泡泡瓶
2.8.2 仪表
热处理中温度是一个很重要的参数，实现精确的测量与控制，对提高热处理质量十分重要。
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。[5.6]
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。[4] 1．夹具圆锥台的大端有用于螺栓连接的法兰盘，在圆锥台锥面中间圆周上均布若干轴线垂直于锥面的通孔，通孔内有一台阶孔。
2．压板
3．定位销头部是球体，中间是轴，尾部加工一个台阶，台阶的顶部是球面。
4．弹簧套在定位销上并一起安装在夹具体锥面上的通孔内。
5．活塞杆夹具活塞杆夹具如图11所示：
图11 活塞杆夹具
2.9 活塞杆的热处理质量检验项目、内容及要求
1）变形检查活塞杆在热处理过程中加热、冷却，并便随有相变发生，所以会产生变形，如弯曲或翘曲变形超过图纸技术或工艺要求范围，须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，进行校正。
2）外观检查工件表面有无腐蚀或氧化皮，不能有裂纹及碰伤，不能有锈蚀，表面淬火后不能出现过烧、熔化、裂纹等缺陷。
3）硬度检查为保证活塞杆热处理后达到技术或工艺要求，待检件选取应有代表性，通常从热处理后的零件中选取能反映零件的工作部位或零件的工作部位硬度的其他部位，对每一个待检件的正时试验点数一般应不少于3个点。在淬火后检查渗层表面、防渗部位及心部硬度，用洛氏硬度HRC测量。38CrMoAlA钢在渗氮,淬火、高温回火后,表面硬度应达到HRC58～62 ,心部硬度HRC30～45。
4）金相组织检查按技术要求及标准检查渗层氮化物的形态及分布，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。[1.2]
2.10 活塞杆的热处理常见缺陷的预防及补救方法
2.10.1 活塞杆正火缺陷及其预防、补救
1）过热形原因及预防、补救方法
在锻造或热处理时，由于加热温度过高或保温时间过长，而使奥氏体晶粒粗大，引起材料力学性能恶化。
过热组织可以通过完全退火或正火，使其发生重结晶而得到矫正。
2)过烧形原因及预防、补救方法
在锻造或热处理加热时，温度过高，不仅奥氏体晶粒长大，而且奥氏体晶界上还会发生使晶界严重弱化的现象，如晶粒边界被烧熔、产生氧化、孔洞等。
如果钢件发生基本过烧，则基本无法矫正，只能报废。
2.10.2 活塞杆调质缺陷及其预防、补救
1）淬火变形与开裂形原因及预防、补救方法
由于加热温度过高和冷却不当，所形成的热应力和组织应力就会引起淬火变形或开裂。当淬火工件中的残余应力值超过材料的屈服极限时，工件将发生不同程度的变形，轻者可以通过压力机或矫直机矫正，重者报废。而工件中的淬火残余应力超过材料的强度极限时，便会形成裂纹，造成工件的直接报废。
2）不完全淬火和冷却不足形原因及预防、补救方法
加热不足
加热温度过低或保温时间不足，将使铁素体不能完全融入奥氏体或奥氏体不能充分均匀化，致使冷却后大块铁素体仍旧保持下来，淬火后得到马氏体和铁素体的混合组织，或者在原来铁素体处形成的马氏体含碳量较低，由此将造成零件的强度、硬度不足或产生软点。
冷却不足
钢件淬火时由于淬火介质的冷却能力不足，或装炉及冷却不当等，没能使钢件完全淬透，就会形成部分非马氏体组织，如淬火屈氏体等，导致钢的强度、硬度等力学性能下降。
为了防止不完全淬火和冷却不足缺陷的产生，应严格执行加热规范和正确选用淬火介质与冷却方法，或进行预先热处理，使组织均匀细化，为最终热处理做好组织准备。已形成缺陷时，可通过返修淬火加以纠正。
3）回火变形缺陷形成原因及其预防、补救方法
回火后工件发生变形，常由于回火前工件内应力不平衡，回火时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。
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。
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
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 -
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
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。
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。
* * 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
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 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
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 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
《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。
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 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。
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
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。