配油盘的热处理工艺课程设计

配油盘的热处理工艺课程设计内容摘要：

长时间后，氨气热分解产生活性氮原子，不断吸附到工件表面，并扩散渗入工件表层内，从而改变表层的化学成分和组织，获得良好的表面性能。 离子渗氮是在低于 1x105Pa 的渗氮气氛中利用辉光放电这一物理现象对金属表面进行的渗氮法。 与传统的气体渗氮 相比， 离子渗氮的特点是处理周期短，仅为气体渗氮的1/3～ 1/4（例如 38CrMoAlA 钢，渗氮层深度若达到 ～ 、气体渗氮需要70h，而离子渗氮仅需要 15～ 20h），零件表面不易形成连续的白色脆性层。 所以我选择离子渗氮。 6 制定热处理工艺制度 表 2 38CrMoAlA 钢加热和冷却的临界点 钢号 Ac1 Ac3 Ar1 Ar3 Ms 38CrMoAlA 760℃ 885℃ 675℃ 740℃ 360℃ 退火工艺的制定 退火是将组织偏离平衡状态的金属或者合金加热到适当温度，保温一 定时间，然后缓慢冷却获得接近平衡组织的热处理工艺。 完全退火主要应用于亚共析成分的碳钢和合金钢的铸件、锻件、焊接件及热轧型材，不适用于过共析钢。 完全退火的目的是细化晶粒，均匀组织，改善切削加工性能并消除内应力。 （ 1） 退火 加热温度 一般选择在 Ac3+20～ 30℃使之完全奥氏体化，室温时得到中北大学课程 设计说明书 10 P+F 一般认为是平衡组织。 38CrMoAlA 的 Ac3=885℃，所以加热温度选择为 910177。 10℃ （ 2） 退火加热速度 在实际生产过程中，形状较为复杂，一般采用预热加热，一般以 30～ 70℃ /h 速度升温到 600～ 700℃，再 以 80～ 100℃ /h 迅速升温。 （ 3） 退火保温时间 对亚共析钢锻轧钢材，通过完全退火，主要是消除锻后组织及硬度的不均匀性，改善切削加工性能和为后续的热处理做准备，其保温时间一般可按下式计算 τ =（ 3～ 4） +（ ～ ） Q 所以我取 4h。 （ 4） 退火冷却速度 退火后的冷却速度应缓慢，以保证在过冷度不大的情况下进行珠光体转变，以免硬度过高。 一般碳钢的冷却速度应小于 200℃ /h；低合金钢冷却速度应该降至 100℃ /h；高合金钢的冷却速度一般为 50℃ /h。 出炉温度为600℃以下。 38CrMoAlA 是中碳合金 钢，所以冷却速度选择为 75℃ /h. 表 3 完全退火热处理工艺 加热速度 加热温度 保温时间 冷却速度 30～ 70℃ /h 80～ 100℃ /h 910177。 10℃ 4h 75℃ /h. 淬火工艺的制定 （ 1） 加热温度，钢的淬火加热温度与钢的含碳量有关，亚共析钢的加热温度为Ac3+（ 30～ 50）℃；共析钢和过共析钢的淬火加热温度为 Ac1+（ 30～ 50）℃，因为 38CrMoAlA 中碳的质量分数为 ～ ，属于中碳合金钢，加热温度一般比碳素钢稍高，所以淬火加热温度取 940177。 10℃ （ 2） 淬火加热时间， 应 包括工件整个截面加热到预定淬火温度，并使之在该温度下完成组织转变、碳化物溶解和奥氏体成分均匀化所需的时间。 常用经验公式为： τ =α k D【 5】 式中 τ —— 加热时间， min； α —— 加热时间系数， min/mm； 中北大学课程 设计说明书 11 k—— 装炉量修正系数； D—— 工件有效厚度， mm。 零件图中的最大直径为 110mm，厚度为 10mm，工件的有效厚度为 110mm，加热系数 α 和装炉修正系数 k 分别见表 4 和表 5， 38CrMoAlA 为中碳合金结构钢，故取 α =， k=,则 τ =α k D==231min，考虑到透热都因素，故加热时间取 τ =4h 表 4 常用钢的 加热 系数（ min/mm） 【 6】 工件材料 直径 /mm 600℃ 气体介 质炉中预热 750850℃ 盐浴炉 中加热或预热 800900℃ 气体 介质炉中加热 11001300℃ 盐 浴炉中加热 碳素钢 ≤50 50 低合金钢 ≤50 50 高合金钢 高速钢 工件装炉方式 修正系数K 工件装炉方式 修正系数 K 0 . 5 d 表 5 工件装炉修正系数 【 6】 中北大学课程 设计说明书 12 2 d 1 d 2 d （ 3） 加热速度，由于淬火温度为 940177。 10℃，且零件的直径为 110mm， 可以以80～ 100℃ /h 迅速升温。 （ 4） 冷却方法 一般选用单介质淬火方法冷却。 （ 5） 淬火介质的选择， 38CrMoAlA 是中淬透性钢，这类钢的最大淬火直径为40～ 60mm，采用油淬介质。 表 6 淬火工艺的制定 加热温度 保温时间 加热速度 冷却方法 冷却介质 940177。 10℃ 4h 80～ 100℃ /h 单液淬火介质 油 回火工艺的制定 （ 1） 回火温度 的确定 ， 为了获得良好的综合力学性能，合金结构钢一般在三个不同的温度范围内回火：超高强度钢在 200～ 300℃回火；弹簧 钢在 460℃左右回火；调质钢在 500～ 650℃回火 .根据零件要求，调质后硬度为 250～ 280HBS，由表 7 选择回火温度为 630177。 10℃ . 表 7 38CrMoAlA 钢回火温度对渗氮层深度及硬度的影响 回火温度 /℃ 回火后硬度 /HRC 渗氮层深度 /mm 渗氮层硬度 /HRC 720 21～ 22 ～ 80～ 700 22～ 23 ～ 80～ 82 680 24～ 26 ～ 80～ 82 650 29～ 31 ～ 81～ 83 620 32～ 33 ～ 81～ 83 590 34～ 35 ～ 82～ 83 中北大学课程 设计说明书 13 570 36～ 37 ～ 82～ 83 （ 2） 回火时间的确定 ，回火温度一般从工件入炉后炉温升至回火温度时开始计算，一般为 13h。 在实践中常用工件的有效厚度计算，表 8 是单个工件的保温时间表，多个工件叠加可适当延长时间。 由于工件的有效厚度为 110mm，多工件同时加热，所以保温时间选择。 表 8 中、高温回火保温时间参数表 【 7】 有效厚度 /mm ＜ 25 2550 5075 75100 100125 125150 保温时间/min 盐浴 2030 3045 4560 7590 90120 120150 空气炉 4060 7090 7090 150180 180210 210240 （ 3） 回火加热速度，由于回火温度为 630177。 10℃，所以选择 30～ 70℃ /h。 （ 4） 回火后的冷却，在空气中冷却。 表 9 回火工艺的制定 回火温度 回火时间 加热速度 冷却方法 630177。 10℃ 30～ 70℃ /h 空冷 去应力退火工艺的制定 （ 1） 去应力退火温度的确定， 将 工件缓慢加热到 Ac1 以下一定温度，保温 1～3h后随炉空冷的工艺称为去应力退火。 去应力退火温度一般为 Ac1（ 100200℃）。 一般钢件在 500～ 650℃；铸铁件在 500～ 550℃；焊接件在 500～ 600℃ .所以去应力退火温度取为 590177。 10℃ . （ 2） 去应力退火时间的确定，一般保温时间为 3～ 4min/mm（一般需要 3h以上），所以去应力退火时间取 6h。 离子 渗氮工艺的制定 （ 1）温度的确定， 38CrMoAlA 为了获得 ～ ，工件温度需加热到 530177。 10℃ . （ 2）保温时间的确定 ，对于 38CrMoAlA 钢，在 530177。 10℃时保温 815 小时可得到 888～ 1164HV 的硬度。 取 12h。 （ 3）炉内压力的确定，炉内压力为 266～ 532Pa。 中北大学课程 设计说明书。