热处理工艺课程设计--钢的热处理工艺设计

热处理工艺课程设计--钢的热处理工艺设计内容摘要：

表示 . 合金钢 保温时间系数 α （ mm/min） 保温时间 =保温时间系数装炉修正系数工件厚度。 工件加热保温时间与加热介质，材料成分，炉温，工件的形状和大小，装炉量和装炉量等因素有关。 一般用经验公式来 计算保温时间：保温时间 =保温时间系数装炉系数工件的有效厚度。 合金结构钢选择 750~900℃ 井 式电阻炉加热的保温时间系数α选为， 装炉系数 K一般选择。 工件的有效厚度为 D=(6036)／ 2=12mm。 所以 τ =α K D= 12= 取 30min 6 正火工艺曲线 根据以上热处理参数的确定工件的正火工艺曲线见图 39 根据计算结果绘制出工件的正火曲线横轴为时间，纵轴为温度。 870177。 10℃ 30min 时间 /分钟 图 39 正火处理工艺曲线 温度\℃ 空冷 14 7 冷却方式 冷却方式采用出炉空冷。 8 冷却介质 冷却介质：空气。 9 正火组织 细珠光体＋铁素体。 20CrMnMo 的渗碳工艺 1． 渗碳的目的 渗碳是将钢件置于足够的碳势的介质中加热到奥氏体状态并保 温，使其形 成一个富碳层的热处理工艺。 具体是 将含碳 (~)的钢放到碳势高的环境介质中，通过让活性高的碳原子扩散到钢的内部 ,形成一定厚度的碳含量较高的渗碳层 ,再经过淬火和回火，使工件的表面层得到碳含量高的 M，而心部因碳含量保持原始浓度而得到碳含量较低的 M，提高表面层的耐磨性 (碳含量高的 M)，同时保持心部有高的耐冲击能力，即强韧性。 采用甲醇 煤油滴注式气体渗碳。 高温下甲醇的裂解产物 H2O、 CO2等将 CH4 和 [C]氧化。 可使炉气成分和碳势保持在一定范围内。 渗碳可以再多方面提高钢件的机械性能，可以提高 钢件的硬度和耐磨性，降低冲击韧性和断裂韧性（冲击韧性和断裂韧性随着表面碳含量的越高、碳层越深，降低的越多），同时可以提高疲劳强度（碳层的高强度有助于疲劳强度的提高）。 2 渗碳温度 目前在生产上广泛使用的温度是 920℃ ~940℃。 对于薄层渗碳，温度可以降到 880℃ ~900℃ ，而对于深层渗碳（大于 5mm）温度往往提高到 980℃ ~1000 ℃ （主要是缩短渗碳时间）。 温度越高渗速越快，但是温度过高会引起奥氏体晶粒长大，降低零件的力学性能，增加零件的畸变，降低使用寿命。 通常渗碳的温度选择要根据渗层的深度 确定。 渗层深度与温度的关系见表 310 15 表 310 渗层深度与温度的关系表 加工中心主轴 的渗层深度为 ～ 所以选 渗层深度 的温度应为92510℃。 3 渗碳介质 渗碳介质： 煤油 渗碳煤油在 925℃ 的分解产物及含量见表 311， 井式炉煤油滴量表 312 表 311 渗碳煤油在 925℃的分解产物及含量 CO2 CO H2 CH4 CmHn O2＋ N2 表 312 井式炉煤油滴 量 设备型号 RQ3359D RQ3609D RQ3759D RQ3909D 煤油滴量 （ ml／ min） 排气期 强渗期 4． 6 扩散期 4 渗碳保温时间 保温时间 6小时 依据：渗碳时间的确定：根据公式： tK 16 其中 δ(mm) 为渗碳层深度； K为常数； t(h)为渗碳保温时间。 925℃渗碳时取 K为 故 t=（ ）（ ） = 故选渗碳时间为 6小时 5 冷却方法： 冷却方式：随炉缓慢冷却至 850℃后出炉，组织的偏析基本消除，比较均匀。 对于重新加热淬火的工件，为了减少表面的氧化，脱碳及变形，应该炉冷至850~860 摄氏度出炉 空冷。 最好是将坑冷。 6 渗碳后的组织 表面：碳化物 +珠光体＋铁素体 心部：珠光体＋铁素体 7 渗碳工艺曲图 图为 RQ3759井式渗碳炉的工艺图 8 渗碳过程中注意的问题 （ 1） 渗碳过程中，通常可借助观察排出废气的火苗，判断炉内的气氛。 正常 17 火苗呈现浅黄色，无黑烟和白亮的火束或火星。 火苗长 100~200mm，炉内压力为 200~300pa。 非正常的火苗有：火苗中有火星，表示炉内炭黑过多，火苗过长而且尖端外缘出现亮白色，表示渗碳剂供给量过多，火苗短而且外呈浅蓝色，有透明感，表示渗剂供给量不足。 （ 2）由于中段 ， 内里部分和端面不做 渗碳 要求 ，应该涂上防渗碳涂料。 （ 3）对于重新加热淬火的工件，为了减少表面的氧化，脱碳及变形，应该炉冷至 850~860 摄氏度出炉 空冷，最好是坑冷（冷却坑内应先加入 一些甲醇，乙醇，以产生保护气氛）。 20CrMnMo 的淬火 工艺 1 渗碳后 一次重新加热 淬火的目的 提高硬度和耐磨性，如刃具、量具、模具等； 提高强韧性，如各种机器零件； 提高耐腐蚀性和耐热性，如不锈钢和耐热钢。 2 淬火温度 淬火温度： 840177。 10 ℃ 依据：亚共析钢淬火加热温度选用 AC3+（ 30～ 50℃），这样既保证充分奥氏体化，又保持奥氏体晶粒的细小。 3 保温时间 淬火加热时间包括升温和保温时间两段时间，升温时间包括相变重结晶时间，保温时间实际上只考虑碳化物溶解和奥氏体成分均匀 化所需要的时间。 在具体的生产条件下，淬火加热时间常用经验公式计算，通过实验最终确定。 常用的经验公式为： τ = a•K•D 式中 τ 加热时间， min； a 加热系数， min/mm； K 装炉修正系数； D 工件有效厚度， mm。 加热系数 a 表示工件单位厚度需 要的加热时间，其大小与工件尺寸、加热介质和钢的化学成分有关，下表是常用钢的加热系数。 18 表 313 常用钢的加热系数 工件材料 工件直径 /mm ＜ 600℃箱式炉中加热 750～850℃盐炉中加热或预热 800～900℃箱式炉或井式炉中加热 1000～1300℃高温盐炉中加热 碳钢 ≤ 50 ～ ～ ＞ 50 ～ ～ 合金钢 ≤ 50 ～ ～ ＞ 50 ～ ～ 高合金钢 ～ ～ ～ 高速钢 ～ ～ ～ ～ 根据设计的 加工中心主轴 ，加热系数 a 的大小取。 装炉量修正系数 K 是考虑装炉的多少 和方式来确定的。 工件在炉内的排布方式直接影响热量传递的通道，轴 在炉中的摆布如下图： 修正系数 K 的值取 所以，淬火加热时间 τ =a•K•D ≈ 同时， 工件在渗碳炉中保温的时间已经足够长无需再 加热很长时间。 所以得到保温时间是。 4 淬火工艺曲线见图 314 图 314 淬火工艺曲线 5 冷却介质 840177。 10℃淬火 温度/℃ 30min 单液油淬 时间 /h 19 LAN15(10 号机械油 )的冷却能力见表 315 表 315 10 号机械油的冷却能力 特性温度 /℃ 特性时间 /s 800～ 400℃冷却 /s 460 依据：该冷却介质冷却能力。