熱處理廠實習(xí)報告

1、題記： 本來想手寫實習(xí)報告的，在寫之前列了個提綱感覺這應(yīng)該是個萬字以上的工程，而且我也想把實習(xí)過程中遇到的各種知識都重新整理一遍，于是我只能借助于網(wǎng)絡(luò)，參閱相關(guān)資料，整理出下邊這份大 實習(xí)報告。在為期兩周的實習(xí)時間里我們主要學(xué)習(xí)了: 金屬的熱處理，金屬的鍛造， 金屬的鑄造這三項重要技能，為此我分別按照這三塊內(nèi)容做以總結(jié)。一、金屬普通熱處理工藝金屬熱處理是將金屬工件放在一定的介質(zhì)中加熱到適宜的溫度，并在此溫度中保持一定時間后，又以不同速度冷卻的一種工藝方法。金屬熱處理是機械制造中的重要工藝之一，與其它加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學(xué)成分，而是通過改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變

2、工件表面的化學(xué)成分，賦予或改善工件的使用性能。其特點是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量，而這一般不是肉眼所能看到的。為使金屬工件具有所需要的力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能，除合理選用材料和各種成形工藝外，熱處理工藝往往是必不可少的。鋼鐵是機械工業(yè)中應(yīng)用最廣的材料， 鋼鐵顯微組織復(fù)雜，可以通過熱處理予以控制，所以鋼鐵的熱處理是金屬熱處理的主要內(nèi)容。另外，鋁、銅、鎂、鈦等及其合金也都可以通過熱處理改變其力學(xué)、物理和化學(xué)性能，以獲得不同的使用性能。根據(jù)加熱與冷卻的不同，熱處理可按下面分類：制備工藝路線淬火自檢回火較直去應(yīng)力退火檢查熱處理工藝熱處理工藝一般包括加熱、保溫、 冷卻三個過程，有時只有加熱和冷卻兩個過程。這

3、些過程互相銜接，不可間斷。加熱是熱處理的重要步驟之一。金屬熱處理的加熱方法很多，最早是采用木炭和煤作為熱源，進而應(yīng)用液體和氣體燃料。電的應(yīng)用使加熱易于控制，且無環(huán)境污染。 利用這些熱源可以直接加熱，也可以通過熔融的鹽或金屬，以至浮動粒子進行間接加熱。加熱溫度是熱處理工藝的重要工藝參數(shù)之一，選擇和控制加熱溫度，是保證熱處理質(zhì)量的主要問題。加熱溫度隨被處理的金屬材料和熱處理的目的不同而異，但一般都是加熱到相變溫度以上，以獲得需要的組織。另外轉(zhuǎn)變需要一定的時間，因此當金屬工件表面達到要求的加熱溫度時，還須在此溫度保持一定時間，使內(nèi)外溫度一致，使顯微組織轉(zhuǎn)變完全，這段時間稱為保溫時間。采用高能密度加熱

4、和表面熱處理時，加熱速度極快，一般就沒有保溫時間或保溫時間很短，而化學(xué)熱處理的保溫時間往往較長。冷卻也是熱處理工藝過程中不可缺少的步驟，冷卻方法因工藝不同而不同，主要是控制冷卻速度。一般退火的冷卻速度最慢，正火的冷卻速度較快，淬火的冷卻速度更快。但還因鋼種不同而有不同的要求，例如空硬鋼就可以用正火一樣的冷卻速度進行淬硬。調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)是淬火加高溫回火的雙重?zé)崽幚?。高溫回火是指?00-650 之間進行回火。調(diào)質(zhì)可以使鋼的性能，材質(zhì)得到很大程度的調(diào)整，其強度、塑性和韌性都較好，具有良好的綜合機械性能。調(diào)質(zhì)處理后得到回火索氏體?；鼗鹚魇象w是馬氏體于回火時形成的，在光學(xué)金相顯微鏡下放大500600倍以上才

5、能分辨出來，其為鐵素體基體內(nèi)分布著碳化物（包括滲碳體）球粒的復(fù)合組織。它也是馬氏體的一種回火組織，是鐵素體與粒狀碳化物的混合物。此時的鐵素體已基本無碳的過飽和度，碳化物也為穩(wěn)定型碳化物。常溫下是一種平衡組織。45 鋼是中碳結(jié)構(gòu)鋼，冷熱加工性能都不錯，機械性能較好，且價格低、來源廣，所以應(yīng)用廣泛。它的最大弱點是淬透性低，截面尺寸大和要求比較高的工件不宜采用。1.2.2. 淬火淬火工藝是將鋼加熱到AC3或 AC1點以上某一溫度，保持一定時間，隨即浸入淬冷介質(zhì)中快速冷卻獲得馬氏體和（或） 貝氏體組織的熱處理工藝。淬火可以提高金屬工件的硬度、強度及耐磨性，因而廣泛用于各種工、模、量具及要求表面耐磨的零

6、件（如齒輪、軋輥、滲碳零件等）。通過淬火與不同溫度的回火配合，可以大幅度提高金屬的強度、韌性及疲勞強度，并可獲得這些性能之間的配合（綜合機械性能）以滿足不同的使用要求。淬火工藝主要用于鋼件。常用的鋼在加熱到臨界溫度以上時，原有在室溫下的組織將全部或大部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。隨后將鋼浸入水或油中快速冷卻，奧氏體即轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。與鋼中其他組織相比，馬氏體硬度最高。鋼淬火的目的就是為了使它的組織全部或大部轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，獲得高硬度， 然后在適當溫度下回火，使工件具有預(yù)期的性能。淬火時的快速冷卻會使 TOC o 1-5 h z 工件內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，當其大到一定程度時工件便會發(fā)生扭曲變形甚至開裂。為此必須選擇合適

7、的冷卻方法。根據(jù)冷卻方法，淬火工藝分為單液淬火、雙介質(zhì)淬火、馬氏體分級淬火和貝氏體等溫淬火4 類。淬火效果的重要因素，淬火工件硬度要求和檢測方法:淬火工件的硬度影響了淬火的效果。淬火工件一般采用洛氏硬度計，測試HRC硬度。 淬火的薄硬鋼板和表面淬火工件可測試HRA的硬度。厚度小于0.8mm的淬火鋼板、 淺層表面淬火工件和直徑小于5mm的淬火鋼棒，可改用表面洛氏硬度計，測試HRN硬度。淬火對厚度、直徑較小的零件使用比較合適，對于過大的零件，淬火深度不夠，滲碳也存在同樣問題，此時應(yīng)考慮在鋼材中加入鉻等合金來增加強度。淬火是鋼鐵材料強化的基本手段之一。鋼中馬氏體是鐵基固溶體組織中最硬的相，故鋼件淬火

8、可以獲得高硬度、高強度。但是，馬氏體的脆性很大，加之淬火后鋼件內(nèi)部有較大的淬火內(nèi)應(yīng)力，因而不宜直接應(yīng)用，必須進行回火。淬火加熱溫度：以鋼的相變臨界點為依據(jù)，加熱時要形成細小、均勻奧氏體晶粒，淬火后獲得細小馬氏體組織。碳素鋼的淬火加熱溫度范圍如圖所示。由本圖示出的淬火溫度選擇原則也適用于大多數(shù)合金鋼，尤其低合金鋼。亞共析鋼加熱溫度為Ac3 溫度以上30 50。從圖上看，高溫下鋼的狀態(tài)處在單相奧氏體 (A) 區(qū)內(nèi)， 故稱為完全淬火。如亞共析鋼加熱溫度高于Ac1、 低于 Ac3 溫度，則高溫下部分先共析鐵素體未完全轉(zhuǎn)變成奧氏體，即為不完全( 或亞臨界) 淬火。過共析鋼淬火溫度為Ac1 溫度以上30

9、50，這溫度范圍處于奧氏體與滲碳體(A+C)雙相區(qū)。因而過共析鋼的正常的淬火仍屬不完全淬火，淬火后得到馬氏體基體上分布滲碳體的組織。這 -組織狀態(tài)具有高硬度和高耐磨性。對于過共析鋼，若加熱溫度過高，先共析滲碳體溶解過多，甚至完全溶解，則奧氏體晶粒將發(fā)生長大， 奧氏體碳含量也增加。淬火后， 粗大馬氏體組織使鋼件淬火態(tài)微區(qū)內(nèi)應(yīng)力增加，微裂紋增多，零件的變形和開裂傾向增加；由于奧氏體碳濃度高，馬氏體點下降，殘留奧氏體量增加，使工件的硬度和耐磨性降低。實際生產(chǎn)中，加熱溫度的選擇要根據(jù)具體情況加以調(diào)整。如亞共析鋼中碳含量為下限，當裝爐量較多，欲增加零件淬硬層深度等時可選用溫度上限；若工件形狀復(fù)雜，變形要

10、求嚴格等要采用溫度下限。淬火保溫：淬火保溫時間由設(shè)備加熱方式、零件尺寸、鋼的成分、裝爐量和設(shè)備功率等多種因素確定。對整體淬火而言，保溫的目的是使工件內(nèi)部溫度均勻趨于一致。 對各類淬火，其保溫時間最終取決于在要求淬火的區(qū)域獲得良好的淬火加熱組織。加熱與保溫是影響淬火質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，奧氏體化獲得的組織狀態(tài)直接影響淬火后的性能。淬火冷卻：要使鋼中高溫相奧氏體在冷卻過程中轉(zhuǎn)變成低溫亞穩(wěn)相馬氏體， 冷卻速度必須大于鋼的臨界冷卻速度。工件在冷卻過程中，表面與心部的冷卻速度有一定差異，如果這種差異足夠大，則可能造成大于臨界冷卻速度部分轉(zhuǎn)變成馬氏體，而小于臨界冷卻速度的心部不能轉(zhuǎn)變成馬氏體的情況。為保證整個截

11、面上都轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體需要選用冷卻能力足夠強的淬火介質(zhì)，以保證工件心部有足夠高的冷卻速度。但是冷卻速度大，工件內(nèi)部由于熱脹冷縮不均勻造成內(nèi)應(yīng)力，可能使工件變形或開裂。因而要考慮上述兩種矛盾因素，合理選擇淬火介質(zhì)和冷卻方式。 冷卻階段不僅零件獲得合理的組織，達到所需要的性能，而且要保持零件的尺寸和形狀精度，是淬火工藝過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。淬火介質(zhì) ： 工件進行淬火冷卻所使用的介質(zhì)稱為淬火冷卻介質(zhì)(或淬火介質(zhì))。理想的淬火介質(zhì)應(yīng)具備的條件是使工件既能淬成馬氏體，又不致引起太大的淬火應(yīng)力。 這就要求在C曲線的“鼻子”以上溫度緩冷，以減小急冷所產(chǎn)生的熱應(yīng)力；在“鼻子”處冷卻速度要大于臨界冷卻速度， 以保證過冷奧

12、氏體不發(fā)生非馬氏體轉(zhuǎn)變；在“鼻子”下方，特別是 Ms點以下溫度時，冷卻速度應(yīng)盡量小，以減小組織轉(zhuǎn)變的應(yīng)力。工件淬火冷卻時，要使其得到合理的淬火冷卻速度，必須選擇適當?shù)拇慊鸾橘|(zhì)。目前生產(chǎn)中應(yīng)用的冷卻介質(zhì)是水和油。當冷卻介質(zhì)為20的自來水，工件溫度在 200 300時，平均冷卻速度為450 /s ；工件溫度在340時，平均冷卻速度為775 /s ； 工件溫度在500 650時，平均冷卻速度為135 /s 。 因此， 水：水的冷卻特性并不理想，在需要快冷的500 650溫度范圍內(nèi)，它的冷卻速度很小，而在200 300需要慢冷時，它的冷卻速度反而很大。水是應(yīng)用最早、最廣泛、最經(jīng)濟的淬火介質(zhì)，它價廉易得

13、、無毒、不燃燒、物理化學(xué)性能穩(wěn)定、冷卻能力強。通過控制水的溫度、提高壓力、增大流速、采用循環(huán)水、利用磁場作用等，均可以改善水的冷卻特性，減少變形和開裂，獲得比較理想的淬火效果。但由于這些方法需增加專門設(shè)備，且工件淬火后性能不是很穩(wěn)定，所以沒有能得到廣泛推廣應(yīng)用。所以說。純水只適合于少數(shù)含碳量不高、淬透性低且形狀簡單的鋼件淬火之用。淬火油： 用于淬火的礦物油通常以精制程度較高的中性石蠟基油為基礎(chǔ)油，它具有閃點高、粘度低、油煙少，抗氧化性與熱穩(wěn)定性較好，使用壽命長等優(yōu)點，適合于作淬火油使用。淬火油只使用于淬透性好、工件壁厚不大、形狀復(fù)雜、要求淬火變形小的工件。淬火油對周圍環(huán)境的污染大，淬火時容易引

14、起火災(zāi)。影響淬火油冷卻能力的主要因素是其粘度值，在常溫下低粘度油比高粘度油冷卻能力大，溫度升高，油的流動性增加，冷卻能力有所提高。適當提高淬火油的使用溫度，也能使油的冷卻能力提高。橫軸的淬火橫軸淬火溫度在A3+(3050) ，在實際操作中，一般是取上限的。偏高的淬火溫度可以使工件加熱速度加快，表面氧化減少，且能提高工效。為使工件的奧氏體均勻化，就需要足夠的保溫時間。如果實際裝爐量大，就需適當延長保溫時間。不然， 可能會出現(xiàn)因加熱不均勻造成硬度不足的現(xiàn)象。但保溫時間過長，也會也出現(xiàn)晶粒粗大，氧化脫碳嚴重的弊病，影響淬火質(zhì)量。我們認為，如裝爐量大于工藝文件的規(guī)定，加熱保溫時間需延長1/5 。因為

15、45 鋼淬透性低，故應(yīng)采用冷卻速度大的10%鹽水溶液。工件入水后，應(yīng)該淬透，但不是冷透，如果工件在鹽水中冷透，就有可能使工件開裂，這是因為當工件冷卻到180左右時，奧氏體迅速轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體造成過大的組織應(yīng)力所致。因此， 當淬火工件快冷到該溫度區(qū)域，就應(yīng)采取緩冷的方法。由于出水溫度難以掌握， 須憑經(jīng)驗操作，當水中的工件抖動停止，即可出水空冷(如能油冷更好)。另外，工件入水宜動不宜靜，應(yīng)按照工件的幾何形狀，作規(guī)則運動。靜止的冷卻介質(zhì)加上靜止的工件，導(dǎo)致硬度不均勻，應(yīng)力不均勻而使工件變形大，甚至開裂。橫軸調(diào)質(zhì)件淬火后的硬度應(yīng)該達到HRC565，截面大的可能性低些，但不能低9于 HRC4，不然，就說明工

16、件未得到完全淬火，組織中可能出現(xiàn)索氏體甚至鐵素8體組織，這種組織通過回火，仍然保留在基體中，達不到調(diào)質(zhì)的目的。淬火設(shè)備主要分為中頻淬火爐，高頻淬火爐，工頻淬火爐，還有及其配套電源?；鼗鸹鼗鹗菍⒋慊痄撝匦录訜岬紸1 以下某一溫度，保溫，然后冷卻的熱處理工藝?；鼗饹Q定了鋼在使用狀態(tài)的組織和性能?；鼗鸬哪康氖菫榱朔€(wěn)定組織，消除淬火應(yīng)力，提高鋼的塑性和韌性，獲得強度、硬度和塑性、韌性的適當配合，滿足各種工件不同的性能要求。根據(jù)回火溫度可將鋼的回火分為三類。1、低溫回火(150 250)低溫回火后的組織為回火馬氏體，它是由過飽和的 相和與其共格的 -Fe2.4C 組成。其形態(tài)仍保留淬火馬氏體的片狀或板條

17、狀。低溫回火的主要目的是保持淬火馬氏體的高硬度(58 62HRC)和高耐磨性，降低淬火應(yīng)力和脆性。它主要用于各種高碳鋼的刃具、量具、冷沖模具、滾動軸承和滲碳工件。2、中溫回火(350 500)中溫回火后的組織為回火托氏體，它是由尚未發(fā)生再結(jié)晶的針狀鐵素體和彌散分布的極細小的片狀或粒狀滲碳體組成，其形態(tài)仍為淬火馬氏體的片狀或板條狀。中溫回火的主要目的是為了獲得高的屈強比，高的彈性極限，高的韌性，回火托氏體的硬度為35 45HRC。中溫回火主要用于處理各種彈簧、鍛模。高溫回火(500 650)高溫回火后的組織為回火索氏體，它是由已再結(jié)晶的鐵素體和均勻分布的細粒狀滲碳體組成。由于鐵素體發(fā)生了再結(jié)晶失

18、去了原來淬火馬氏體的片狀或板條狀形態(tài)，呈現(xiàn)為多邊形顆粒狀，同時滲碳體聚集長大。鋼的回火過程淬火碳鋼回火過程中的組織轉(zhuǎn)變對于各種鋼來說都有代表性?；鼗疬^程包括馬氏體分解，碳化物的析出、轉(zhuǎn)化、聚集和長大，鐵素體回復(fù)和再結(jié)晶，殘留奧氏體分解等四類反應(yīng)。低、 中碳鋼回火過程中的轉(zhuǎn)變示意地歸納在圖1 中。 根據(jù)它們的反應(yīng)溫度，可描述為相互交疊的四個階段?；鼗鸬谝浑A段回火(250以下) 馬氏體在室溫是不穩(wěn)定的, 填隙的碳原子可以在馬氏體內(nèi)進行緩慢的移動產(chǎn)生某種程度的碳偏聚。隨著回火溫度的升高，馬氏體開始分解, 在中、高碳鋼中沉淀出 - 碳化物，馬氏體的正方度減小。高碳鋼在50 100回火后觀察到的硬度增高

19、現(xiàn)象，就是由于 - 碳化物在馬氏體中產(chǎn)生沉淀硬化的結(jié)果(見脫溶) - 碳化物具有密排六方結(jié)構(gòu)，呈狹條狀或細棒狀，和基體有一定的取向關(guān)系。初生的 - 碳化物很可能和基體保持共格。在250回火后，馬氏體內(nèi)仍保持含碳約 0.25。 含碳低于0.2 的馬氏體在200以下回火時不發(fā)生 -碳化物沉淀，只有碳的偏聚，而在更高的溫度回火則直接分解出滲碳體。第二階段回火(200 300 ) 殘留奧氏體轉(zhuǎn)變?；鼗鸬?00 300的溫度范圍，淬火鋼中原來沒有完全轉(zhuǎn)變的殘留奧氏體，此時將會發(fā)生分解，形成貝氏體組織。在中碳和高碳鋼中這個轉(zhuǎn)變比較明顯。含碳低于0.4 的碳鋼和低合金鋼，由于殘留奧氏體量很少，所以這一轉(zhuǎn)變基

20、本上可以忽略不計。第三階段回火(200 350 ) 馬氏體分解完成, 正方度消失。 -碳化物轉(zhuǎn)化為滲碳體 (Fe3C) 。這一轉(zhuǎn)化是通過 - 碳化物的溶解和滲碳體重新形核長大方式進行的。最初形成的滲碳體和基體保持嚴格的取向關(guān)系。滲碳體往往在 - 碳化物和基體的界面上、馬氏體界面上、高碳馬氏體片中的孿晶界上和原始奧氏體晶粒界上形核。形成的滲碳體開始時呈薄膜狀，然后逐漸球化成為顆粒狀的Fe3C?；鼗鸬谒碾A段回火(350 700 ) 滲碳體球化和長大, 鐵素體回復(fù)和再結(jié)晶。滲碳體從400開始球化，600以后發(fā)生集聚性長大。過程進行中，較小的滲碳體顆粒溶于基體，而將碳輸送給選擇生長的較大顆粒。位于馬氏

21、體晶界和原始奧氏體晶粒間界上的碳化物顆粒球化和長大的速度最快，因為在這些區(qū)域擴散容易得多。鐵素體在350 600發(fā)生回復(fù)過程。此時在低碳和中碳鋼中，板條馬氏體的板條內(nèi)和板條界上的位錯通過合并和重新排列，使位錯密度顯著降低，并形成和原馬氏體內(nèi)板條束密切關(guān)聯(lián)的長條狀鐵素體晶粒。原始馬氏體板條界可保持穩(wěn)定到600；在高碳鋼中, 針狀馬氏體內(nèi)孿晶消失而形成的鐵素體，此時也仍然保持其針狀形貌。在600 700間鐵素體內(nèi)發(fā)生明顯的再結(jié)晶，形成了等軸鐵素體晶粒。此后，F(xiàn)e3C顆粒不斷變粗，鐵素體晶粒逐漸長大。橫軸的回火橫 軸 淬 火 后 的 高 溫 回 火 淬 ， 加 熱 溫 度 通 常 為 560600

22、， 硬 度 要 求 為HRC223。4因為調(diào)質(zhì)的目的是得到綜合機械性能，所以硬度范圍比較寬。但圖紙有硬度要求的，就要按圖紙要求調(diào)整回火溫度，以保證硬度。如有些軸類零件要求強度高，硬度要求就高；而有些齒輪、帶鍵槽的軸類零件，因調(diào)質(zhì)后還要進行銑、 插加工， 硬度要求就低些。關(guān)于回火保溫時間，視硬度要求和工件大小而定，我們認為，回火后的硬度取決于回火溫度，與回火時間關(guān)系不大，但必須回透，一般工件回火保溫時間總在一小時以上。去應(yīng)力退火將工件加熱至較低溫度，保溫一定時間后冷卻，使工件發(fā)生回復(fù)，從而消除殘余內(nèi)應(yīng)力的工藝稱為去應(yīng)力退火。去應(yīng)力退火又稱低溫退火（或高溫回火），這種退火主要用來消除鑄件，鍛件，焊

23、接件，熱軋件，冷拉件等的殘余應(yīng)力。如果這些應(yīng)力不予消除，將會引起鋼件在一定時間以后，或在隨后的切削加工過程中產(chǎn)生變形或裂紋。在實際生產(chǎn)中，去應(yīng)力退火工藝的應(yīng)用要比上述定義廣泛得多。熱鍛軋、鑄造、各種冷變形加工、切削或切割、焊接、熱處理，甚至機器零部件裝配后，在不改變組織狀態(tài)、保留冷作、熱作或表面硬化的條件下，對鋼材或機器零部件進行較低溫度的加熱，以去除（全部或部分的）內(nèi)應(yīng)力，減小變形、開裂傾向的工藝，都可稱為去應(yīng)力退火。由于材料成分、加工方法、內(nèi)應(yīng)力大小及分布的不同，以及去除程度的差異，去應(yīng)力退火溫度范圍很寬。習(xí)慣上，把較高溫度下的去應(yīng)力處理叫作去應(yīng)力退火，而把較低溫度下的這種處理，稱為去應(yīng)力

24、回火，其實質(zhì)都是一樣的。二、金屬表面熱處理工藝表面淬火是一種不改變鋼的化學(xué)成分，但改變表層組織的一種局部熱處理方法。有許多零件是在彎曲，扭曲等受力復(fù)雜的條件下工作的。這時候零件表層受到比心部高的多的應(yīng)力作用，而且表面還要不斷地被磨損，因此必須使工件表層得到強化，使它具有較高的強度，硬度，耐磨性及疲勞極限，而心部為了能承受沖擊載荷的作用，仍應(yīng)保持足夠的塑性與韌性，通過表面淬火和表面化學(xué)熱處理可以達到這些要求。表面淬火方法：快速加熱使鋼的表面奧氏體化，不等熱量傳至中心，立即淬火冷卻， 這樣我們就可獲得表層硬而耐磨的M組織，心部仍保持原來塑性，韌性較好的退火、正火、或調(diào)質(zhì)狀態(tài)的組織。感應(yīng)加熱表面淬火

25、感應(yīng)加熱頻率的選用高頻感應(yīng)加熱頻率為200300KHZ，淬硬層深度為0.5 2mm，主要用于淬硬層較薄的中，小型零件。如：小模數(shù)齒輪，中，小型軸的表面淬火。中頻感應(yīng)加熱頻率為500 10000HZ，淬硬層深度2 8mm，主要用于處理淬硬層要求較深的零件。如：直徑較大的軸類和模數(shù)較大的齒輪等。工頻感應(yīng)加熱頻率50HZ, 淬硬層深度可達10 15mm， 要求淬硬層較深的大直徑零件，如軋輥，火車車輪。超頻感應(yīng)加熱頻率20 40HZ,如：中，小模數(shù)的齒輪，花鍵軸，鏈輪化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理是把鋼制工件放置于某種介質(zhì)中，通過加熱和保溫，使化學(xué)介質(zhì)中某些元素滲入到工件表層，從而改變表層的化學(xué)成分，使心部與表

26、層具有不同的組織與機械性能。特點：與其他熱處理相比較，不僅它的組織發(fā)生了變化，而且化學(xué)成分也發(fā)生了變化?；瘜W(xué)熱處理的作用強化表面：提高工件某些機械性能，如：硬度，耐磨性，疲勞極限。保護工作表面：提高工件的物理，化學(xué)性能，如：耐高溫，耐腐蝕性?；瘜W(xué)熱處理的種類擴散元素使非金屬元素能與鐵形成間隙固溶體，如滲碳，氮化幾滲硼，它們一般都會明顯增加鋼的表面硬度及耐磨性。擴散元素使金屬元素能與鐵形成置換固溶體，如滲鉻，滲鉛，滲硅。滲鉻可提高耐磨性和耐腐蝕性；滲鉛可增加高溫抗氧化性；滲硅可提高耐酸能力?？傊歉纳票砻娴奈锢恚瘜W(xué)性能。化學(xué)熱處理的過程分解：化學(xué)介質(zhì)要首先分解出具有活性的原子；吸收：工件表面吸

27、收活性原子而形成固溶體或化合物；擴散：被工件吸收的活性原子，從表面想內(nèi)擴散形成一定厚度的擴散層。滲碳的目的及用途有許多的零件，它們在工作時，受力復(fù)雜，如汽車， 拖拉機的變速齒輪，活塞銷，摩擦片及軸類，對這些零件德望要求是表面硬而耐磨，心部強度，韌性要好，且疲勞強度要高，這些性能，僅是選材和加熱是很難滿足的，高碳鋼淬火，低碳鋼淬火，感應(yīng)加熱表面淬火都不理想。因此提出滲碳。滲碳方法固體滲碳法: 零件放在滲碳箱中，四周填滿固體滲碳劑，用蓋和耐火泥將箱密封，然后放入加熱爐，加熱到900 950 C，保溫一定時間后出爐，就可以獲得表層滲碳工件。氣體滲碳法: 把工件置于密封的加熱爐中，通入滲碳劑，加熱到滲

28、碳溫度900950 C。滲碳體的技術(shù)要求滲碳層最佳含碳量0.85 1.05%。表面層含碳量過低，淬火+低溫回火所得到的是含碳量較低的回火M， 這些 M 硬度低，耐磨性差，疲勞極限也低。 表面含碳量過高，滲碳層會出現(xiàn)大量塊狀或網(wǎng)狀滲碳體，滲碳層變脆，易脫露，殘A 的增加。也會使表面硬度，耐磨性下降。滲碳后的熱處理工件滲碳后必須進行熱處理，只有這樣才能發(fā)揮出滲碳層的作用，滲碳后常 見的有以下三種熱處理方法：直接淬火法: 工件的滲碳溫度為900950 C,滲碳后+先預(yù)冷+淬火+低回預(yù)冷的目的是為了減少淬火變形與開裂，并使表層析出一些碳化物，降低殘A，提高表層硬度，預(yù)冷溫度略高于Ar3, 目的是為避免

29、析出鐵素體。一次淬火法: 滲碳后出爐緩冷+再加熱到淬火溫度進行淬火+低回二次淬火法: 滲碳 +緩冷+第一次淬火（或正火）（細化心部組織，消除表層網(wǎng)狀滲碳體 , （ 850 900 C）滲碳+緩冷+第二次淬火（或正火）（改善碳化層組織與性能750 800 C） ；滲碳+緩冷+低回。三、金屬的鍛造工藝利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法。通過鍛造能消除金屬在冶煉過程中產(chǎn)生的鑄態(tài)疏松等缺陷， 優(yōu)化微觀組織結(jié)構(gòu)，同時由于保存了完整的金屬流線，鍛 件的機械性能一般優(yōu)于同樣材料的鑄件。相關(guān)機械中負載 高、工作條件嚴峻的重要零件，除形狀較簡單的

30、可用軋制 的板材、型材或焊接件外，多采用鍛件。鍛造的分類根據(jù)坯料的移動方式鍛造可分為自由鍛、鐓粗、擠壓、模鍛、閉式模鍛、閉式鐓鍛。根據(jù)變形溫度鍛造又可分為熱鍛（鍛造溫度高于坯料金屬的再結(jié)晶溫度）、 溫鍛 （鍛造溫度低于金屬的再結(jié)晶溫度）和冷鍛 （常溫） 。 鋼的再結(jié)晶溫度約為460，但普遍采用800作為劃分線，高于800的是熱鍛；在300 800之間稱為溫鍛或半熱鍛。根據(jù)鍛模的運動方式鍛造又可分為擺輾、擺旋鍛、輥鍛、楔橫軋、輾環(huán)和斜軋等方式。鍛造設(shè)備的模具運動與自由度是不一致的，根據(jù)下死點變形限制特點，鍛造設(shè)備可分為下述四種形式：限制鍛造力形式：油壓直接驅(qū)動滑塊的油壓機。準沖程限制方式：油壓驅(qū)

31、動曲柄連桿機構(gòu)的油壓機。沖程限制方式：曲柄、連桿和楔機構(gòu)驅(qū)動滑塊的機械式壓力機。能量限制方式：利用螺旋機構(gòu)的螺旋和磨擦壓力機。為了獲得高的精度應(yīng)注意防止下死點處過載，控制速度和模具位置。因為這些都會對鍛件公差、形狀精度和鍛模壽命有影響。另外，為了保持精度，還應(yīng)注意調(diào)整滑塊導(dǎo)軌間隙、保證剛度，調(diào)整下死點和利用補助傳動裝置等措施。鍛造的材料和流程鍛造用料主要是各種成分的碳素鋼和合金鋼，其次是鋁、鎂、 銅、 鈦等及其合金。材料的原始狀態(tài)有棒料、鑄錠、金屬粉末和液態(tài)金屬。金屬在變形前的橫斷面積與變形后的橫斷面積之比稱為鍛造比。正確地選擇鍛造比、合理的加熱溫度及保溫時間、合理的始鍛溫度和終鍛溫度、合理的

32、變形量及變形速度對提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本有很大關(guān)系。一般的中小型鍛件都用圓形或方形棒料作為坯料。棒料的晶粒組織和機械性能均勻、良好，形狀和尺寸準確，表面質(zhì)量好，便于組織批量生產(chǎn)。只要合理控制加熱溫度和變形條件，不需要大的鍛造變形就能鍛出性能優(yōu)良的鍛件。鑄錠僅用于大型鍛件。鑄錠是鑄態(tài)組織，有較大的柱狀晶和疏松的中心。因此必須通過大的塑性變形，將柱狀晶破碎為細晶粒，將疏松壓實，才能獲得優(yōu)良的金屬組織和機械性能。經(jīng)壓制和燒結(jié)成的粉末冶金預(yù)制坯，在熱態(tài)下經(jīng)無飛邊模鍛可制成粉末鍛件。鍛件粉末接近于一般模鍛件的密度，具有良好的機械性能，并且精度高，可減少后續(xù)的切削加工。粉末鍛件內(nèi)部組織均勻，沒有偏析，可用

33、于制造小型齒輪等工件。但粉末的價格遠高于一般棒材的價格，在生產(chǎn)中的應(yīng)用受到一定限制。、對澆注在模膛的液態(tài)金屬施加靜壓力，使其在壓力作用下凝固、結(jié)晶、流動、塑性變形和成形，就可獲得所需形狀和性能的模鍛件。液態(tài)金屬模鍛是介于壓鑄和模鍛間的成形方法，特別適用于一般模鍛難于成形的復(fù)雜薄壁件。不同的鍛造方法有不同的流程，其中以熱模鍛的工藝流程最長，一般順序為：鍛坯下料；鍛坯加熱；輥鍛備坯；模鍛成形；切邊；沖孔；矯正；中間檢驗，檢驗鍛件的尺寸和表面缺陷；鍛件熱處理，用以消除鍛造應(yīng)力，改善金屬切削性能； 清理，主要是去除表面氧化皮；矯正；檢查，一般鍛件要經(jīng)過外觀和硬度檢查，重要鍛件還要經(jīng)過化學(xué)成分分析、機械

34、性能、殘余應(yīng)力等檢驗和無損探傷。鍛造用料除了通常的材料，如各種成分的碳素鋼和合金鋼，其次是鋁、鎂、銅、鈦等及其合金之外，鐵基高溫合金，鎳基高溫合金，鈷基高溫合金的變形合金也采用鍛造或軋制方式完成，只是這些合金由于其塑性區(qū)相對較窄，所以鍛造難度會相對較大，不同材料的加熱溫度，開鍛溫度與終鍛溫度都有嚴格的要求。鍛造工藝分類及用途與其它加工方法相比, 鍛造加工生產(chǎn)率最高, 零件的形狀、尺寸穩(wěn)定性好, 并有最佳的綜合力學(xué)性能。鍛件的最大優(yōu)勢是韌性高, 纖維組織合理。圖2 示意的表示出鑄造、 機械加工、鍛造三種金屬加工方法得到的零件低倍宏觀流線。鍛造生產(chǎn)根據(jù)使用工具和生產(chǎn)工藝的不同而分為以下三類:5 三

35、種加工方法所得零件低倍宏觀流線示意圖5 三種加工方法所得零件低倍宏觀流線示意圖自由鍛造。一般是指借助簡單工具, 如錘、砧、型砧、摔子、沖子、墊鐵等對鑄錠或棒材進行鐓粗、拔長、彎曲、沖孔、擴孔等方式生產(chǎn)零件毛坯。這種鍛造方法只適合單件或極小批量或大鍛件的主產(chǎn)。不過 , 模鍛的制坯工步有時時也采用自由鍛。自由鍛設(shè)備依鍛件質(zhì)量大小而選用空氣錘、蒸空氣錘或鍛造水壓機。 TOC o 1-5 h z 模鍛。 模鍛是指將坯料放如上、下模塊的型槽( 按零件形狀尺寸加工) 間 ,借助鍛錘錘頭、壓力機滑塊或液壓機活動橫梁向下的沖擊或壓力成形為鍛件。鍛模的上、 下模塊分別固定在錘頭和底座上。模鍛生產(chǎn)效率高。內(nèi)部組織

36、均勻, 件與件之間的性能變化小, 形狀與尺寸主要是靠模具保證, 受操作人員的影響較小。 模鍛須要借助模具, 加大了投資, 因此不適合單件和小批量生產(chǎn)。模鍛常用的設(shè)備主要是模鍛錘、曲柄壓力機、模鍛液壓機等。特種鍛造。對某些零件采用專用設(shè)備進行鍛造生產(chǎn)以大幅度提高生產(chǎn)率的一種鍛造方法。如螺釘 , 利用鐓頭機和搓絲機, 生產(chǎn)效率成倍增長。特種鍛造有一定的局限性, 特種鍛造機械只能生產(chǎn)某一類型產(chǎn)品, 因此適合于生產(chǎn)批量大的零配件。四、金屬的鑄造工藝鑄造生產(chǎn)是將金屬加熱熔化，使其具有流動性，然后澆入到具有一定形狀的鑄型型腔中，在重力或外力（壓力、離心力、電磁力等）的作用下充滿型腔，冷卻并凝固成鑄件（或零

37、件）的一種金屬成形方法。鑄造生產(chǎn)的主要工序： 1）生產(chǎn)工藝準備，根據(jù)要生產(chǎn)的零件圖、生產(chǎn)批量和交貨期限，制定生產(chǎn)工藝方案和工藝文件，繪制鑄造工藝圖；2）生產(chǎn)準備，包括準備熔化用材料、造型制芯用材料和模樣、芯盒、砂箱等工藝裝備；3）造型與制芯；4）熔化與澆注；5）落砂清理與鑄件檢驗等主要工序。型砂的性能及組成：型砂（含芯砂）的主要性能要求有強度、透氣性、耐火度、退讓性、流動性、緊實率和潰散性等。型砂由原砂、粘接劑和附加物組成。鑄造用原砂要求含泥量少、顆粒均勻、形狀為圓形和多角形的海砂、河砂或山砂等。鑄造用粘接劑有粘土（普通粘土和膨潤土）、水玻璃砂、樹脂、合脂油和植物油等，分別稱為粘土砂，水玻璃砂

38、、樹脂砂、合脂油砂和植物油砂等。為了進一步提高型（芯）砂的某些性能，往往要在型（芯）砂中加入一些附加物，如煤份、鋸末、紙漿等。型砂結(jié)構(gòu)，如圖2 所示。鑄件的手工造型鑄造鑄件常見缺陷分析鑄造工藝過程復(fù)雜，影響鑄件質(zhì)量的因素很多，往往由于原材料控制不嚴，工藝方案不合理，生產(chǎn)操作不當，管理制度不完善等原因，會使鑄件產(chǎn)生各種鑄造缺陷。常見的鑄件缺陷名稱、特征和產(chǎn)生的原因，見下表。缺陷名 稱缺陷特征預(yù)防措施1氣孔在鑄件內(nèi)部、表面或近于表面處，有大小不等的光滑孔眼，形狀有圓的、長的及不規(guī)則的，有單個的，也有聚集成片的。顏色有白色的或帶一層暗色，有時覆有一層氧化皮。降低熔煉時流言蜚語金屬的吸 氣量。減少砂型

39、在澆注過程中的 發(fā)氣量，改進鑄件結(jié)構(gòu)，提高砂 型和型芯的透氣性，使型內(nèi)氣體 能順利排出。2縮孔在鑄件厚斷面內(nèi)部、兩交界面的內(nèi)部及厚斷面和薄斷面交接處的內(nèi)部或表面，形狀不規(guī)則，孔內(nèi)粗糙不平，晶粒粗大。壁厚小且均勻的鑄件要采用同 時凝固，壁厚大且不均勻的鑄件 采用由薄向厚的順序凝固，合理 放置冒口的冷鐵。3縮松在鑄件內(nèi)部微小而不連貫的縮孔，聚集在一處或多處，晶粒粗大，各晶粒間存在很小的孔眼，水壓試驗時滲水。壁間連接處盡量減小熱節(jié)，盡量 降低澆注溫度和澆注速度。4渣氣孔在鑄件內(nèi)部或表面形狀不規(guī)則的孔眼。 孔眼不光滑，里面全部或部分充塞著熔渣。提高鐵液溫度。降低熔渣粘性。 提高澆注系統(tǒng)的擋渣能力。增大

40、 鑄件內(nèi)圓角。5砂眼在鑄件內(nèi)部或表面有充塞著型砂的 孔眼。嚴格控制型砂性能和造型操作，合型前注意打掃型腔。6熱裂在鑄件上有穿透或不穿透的裂紋（注要是彎曲形的）， 開裂處金屬表皮氧化。嚴格控制鐵液中的S 、 P 含量。鑄件壁厚盡量均勻。提高型砂和型芯的退讓性。澆冒口不應(yīng)阻礙鑄件收縮。避免壁厚的突然改變。開型不能過早。不能激冷鑄件。7冷裂在鑄件上有穿透或不穿透的裂紋（主要是直的），開裂處金屬表皮氧化。8粘砂在鑄件表面上，全部或部分覆蓋著一層金屬（或金屬氧化物）與砂 （或涂料）的混（化）合物或一層燒結(jié)構(gòu)的型砂，致使鑄件表面粗糙。減少砂粒間隙。適當降低金屬的 澆注溫度。提高型砂、芯砂的耐 火度。9夾砂

41、在鑄件表面上，有一層金屬瘤狀物或片狀物，在金屬瘤片和鑄件之間夾有一層型砂。嚴格控制型砂、芯砂性能。改善 澆注系統(tǒng)，使金屬液流動平穩(wěn)。 大平面鑄件要傾斜澆注。10冷隔在鑄件上有一種未完全融合的縫隙 或洼坑，其交界邊緣是圓滑的。提高澆注溫度和澆注速度。改善 澆注系統(tǒng)。澆注時不斷流。11澆不到由于金屬液未完全充滿型腔而產(chǎn)生提高澆注溫度和澆注速度。不要的鑄件缺肉。斷流和防止跑火。鑄造鑄件金屬液的澆注生產(chǎn)中， 澆注時應(yīng)遵循高溫出爐，低溫澆注的原則。因為提高金屬液的出爐溫度有利于夾雜物的徹底熔化、熔渣上浮，便于清渣和除氣，減少鑄件的夾渣和氣孔缺陷； 采用較低的澆注溫度，則有利于降低金屬液中的氣體溶解度、液

42、態(tài)收縮量和高溫金屬液對型腔表面的烘烤，避免產(chǎn)生氣孔、粘砂和縮孔等缺陷。因此，在保證充滿鑄型型腔的前提下，盡量采用較低的澆注溫度。把金屬液從澆包注入鑄型的操作過程稱為澆注。澆注操作不當會引起澆不足、冷隔、氣孔、縮孔和夾渣等鑄造缺陷，和造成人身傷害。為確保鑄件質(zhì)量、提高生產(chǎn)率以及做到安全生產(chǎn)，澆注時應(yīng)嚴格遵守下列操作要領(lǐng)：（ 1）澆包、澆注工具、爐前處理用的孕育劑、球化劑等使用前必須充分烘干，烘干后才能使用。（ 2） 澆注人員必須按要求穿好工作服，并配戴防護眼鏡，工作場地應(yīng)通暢無阻。澆包內(nèi)的金屬液不宜過滿，以免在輸送和澆注時溢出傷人。3）正確選擇澆注速度，即開始時應(yīng)緩慢澆注，便于對準澆口，減少熔融

43、金屬對砂型的沖擊和利于氣體排出；隨后快速澆注，以防止冷隔；快要澆滿前又應(yīng)緩慢澆注，即遵循慢、快、慢的原則。4）對于液態(tài)收縮和凝固收縮比較大的鑄件，如中、大型鑄鋼件，澆注后要及時從澆口或冒口補澆。5）澆注時應(yīng)及時將鑄型中冒出的氣體點燃順氣，以免由于鑄型憋氣而產(chǎn)生氣孔，以及由于氣體的不完全燃燒而損害人體健康和污染空氣。.5 鑄造工藝圖鑄造生產(chǎn)時，首先要根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)特征、技術(shù)要求、生產(chǎn)批量、生產(chǎn)條件等因素，確定鑄造工藝方案。其主要內(nèi)容包括澆注位置、分型面、鑄造工藝參數(shù)（機械加工余量、起模斜度、鑄造圓角、收縮率、芯頭等）的確定，然后用規(guī)定的工藝符號或文字繪制成鑄造工藝圖。鑄造工藝圖是指導(dǎo)鑄造生產(chǎn)的技

44、術(shù)文件，也是驗收鑄件的主要依據(jù)。澆注位置的確定澆注時鑄件在鑄型中所處的位置稱為澆注位置。鑄件的澆注位置對鑄件的質(zhì)量、尺寸精度、 造型工藝的難易程度都有很大的影響。通常按下列基本原則確定澆注位置。（ 1）鑄件的重要工作面或主要加工面朝下或位于側(cè)面。 澆注時金屬液中的氣體、卷揚筒的工作面置于 床身的主要工作面朝下側(cè)壁熔渣及鑄型中的砂粒會上 卷揚筒的工作面置于 床身的主要工作面朝下側(cè)壁而鑄件下部出現(xiàn)缺陷的可能性小，組織較致密。如圖所示機床床身的澆注位置，應(yīng)將導(dǎo)軌面朝下，以保證該重要工作面的質(zhì)量。如圖所示的卷揚筒，其圓周面的質(zhì)量要求較高，采用立澆方案，可使圓周面處于側(cè)面，保證質(zhì)量均勻一致。如圖機床床身

45、的澆注位置，應(yīng)將導(dǎo)軌面朝下，以保證該重要工作面的質(zhì)量。（ 2）鑄件的大平面朝下或傾斜澆注。由于澆注時熾熱的金屬液對鑄型的上部有強烈的熱輻射，引起頂面型砂膨脹拱起甚至開裂，使大平面出現(xiàn)夾砂、砂眼等缺陷。 大平面朝下或采用傾斜澆注的方法可避免大平面產(chǎn)生鑄造缺陷。下圖為平板鑄件的澆注位置。3）鑄件的薄壁朝下、側(cè)立或傾斜。 為防止鑄件的薄壁部位產(chǎn)生冷隔、澆不到缺陷，應(yīng)將面積較大的薄壁置于鑄件的下部，或使其處于側(cè)壁或傾斜位置，如（ 4） 鑄件的厚大部分應(yīng)放在頂部或在分型面的側(cè)面。主要目的是便于在厚處安放冒口進行補縮, 如圖閥體的冒口補縮和圖卷揚筒的重要面位于側(cè)面所示。4.5.2 分型面的選擇分型面是鑄型

46、組元間的接合面。為便于起模，一般分型面選擇在鑄件的最大截面處。分型面的選定應(yīng)保證起模方便、簡化鑄造工藝、保證鑄件的質(zhì)量。確定分型面應(yīng)遵循如下原則。分型面應(yīng)選擇在模樣最大截面處，以便于起模。如圖所示。（ 2）盡量減少分型面。分型面少則容易保證鑄件的精度，并可簡化造型工藝。對機器造型來說，一般只能有一個分型面，下圖所示的繩輪鑄件，大批量生產(chǎn)時，為便于機器造型，可按a 分型方案，采用分型面選在最大直徑處環(huán)狀型芯，將二個分型面減少為一個分型面。當然分型面選在最大直徑處在單件生產(chǎn)時，采用手工造型時，為減少工裝的制造，采用b 方案，三箱造型，二個分型面也是合理的。（）繩輪鑄件的分型面3）盡量使分型面平直。

47、為了使模樣制造和造型工藝簡便，如圖所示彎曲連桿不應(yīng)采用彎曲的分型面（方案）， 而應(yīng)采用平直的分型面（方案）彎曲連桿的分型面4）盡量使鑄件的全部或大部分位于同一砂箱中。鑄件處于同一砂箱中，既便于合型，又可避免錯型，以保證鑄件的精度。下圖水管堵頭的二種分型方案，圖a 分型方案較合理，使基準面與加工面位于同一砂箱中，鑄件的精度易保證。（ 5）盡量使型芯位于下箱，并注意減低砂箱的高度。這樣可簡化造型工藝、方便下芯和合型、便于起模和修型。如圖縮示機床立柱的分型方案，采用方案比較合理，可使型腔和型芯大部分處于下箱中，便于起模、下芯、合型。機床立柱的分型面4.5.3 工藝參數(shù)的選定起模斜度為使模樣（或型芯）易從鑄型（或芯盒）中取出，在模樣（或芯盒）上與起模方向平行的壁的斜度稱為起模斜度，可用角度 或?qū)挾?a 表示，提倡使用寬度a。模樣的起模斜度可采用增加壁厚、加減壁厚、減小壁厚三種取法，如圖所示。對于需要機械加工的壁必須采用增加壁厚法。起模斜度需要增減的數(shù)值可按有關(guān)標準選取，采用粘土砂造型時的起模斜度可按JB/T