模具proe 公式總結(jié)

Pro/ENGINEER常用曲線方程

Pro/ENGINEER常用曲線方程名稱：正弦曲線建立環(huán)境：Pro/E軟件、笛卡爾坐標(biāo)系x=50*ty=10*sin(t*360)z=0名稱：螺旋線(Helicalcurve)建立環(huán)境：PRO/E；圓柱坐標(biāo)（cylindrical）r=ttheta=10+t*(20*360)z=t*3?蝴蝶曲線球坐標(biāo)PRO/E方程：rho=8*ttheta=360*t*4phi=-360*t*8Rhodonea曲線采用笛卡爾坐標(biāo)系theta=t*360*4x=25+(10-6)*cos(theta)+10*cos((10/6-1)*theta)y=25+(10-6)*sin(theta)-6*sin((10/6-1)*theta)*********************************圓內(nèi)螺旋線采用柱座標(biāo)系theta=t*360r=10+10*sin(6*theta)z=2*sin(6*theta)漸開(kāi)線的方程r=1ang=360*ts=2*pi*r*tx0=s*cos(ang)y0=s*sin(ang)x=x0+s*sin(ang)y=y0-s*cos(ang)z=0對(duì)數(shù)曲線z=0x=10*ty=log(10*t+0.0001)?球面螺旋線（采用球坐標(biāo)系）rho=4theta=t*180phi=t*360*20?名稱：雙弧外擺線卡迪爾坐標(biāo)方程：l=2.5b=2.5x=3*b*cos(t*360)+l*cos(3*t*360)Y=3*b*sin(t*360)+l*sin(3*t*360)?名稱：星行線卡迪爾坐標(biāo)方程：a=5x=a*(cos(t*360))^3y=a*(sin(t*360))^3?名稱:心臟線建立環(huán)境:pro/e,圓柱坐標(biāo)a=10r=a*(1+cos(theta))theta=t*360名稱:葉形線建立環(huán)境:笛卡兒坐標(biāo)a=10x=3*a*t/(1+(t^3))y=3*a*(t^2)/(1+(t^3))?笛卡兒坐標(biāo)下的螺旋線x=4*cos(t*(5*360))y=4*sin(t*(5*360))z=10*t一拋物線笛卡兒坐標(biāo)x=(4*t)y=(3*t)+(5*t^2)z=0名稱:碟形彈簧建立環(huán)境:pro/e圓柱坐r=5theta=t*3600z=(sin(3.5*theta-90))+24*t?

金屬熱處理heattreatment??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(shí)間后，又以不同速度冷卻的一種工藝。??金屬熱處理是機(jī)械制造中的重要工藝之一，與其他加工工藝相比，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(guò)改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變工件表面的化學(xué)成分，賦予或改善工件的使用性能。其特點(diǎn)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(jī)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(guò)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(guò)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。??在從石器時(shí)代進(jìn)展到銅器時(shí)代和鐵器時(shí)代的過(guò)程中，熱處理的作用逐漸為人們所認(rèn)識(shí)。早在公元前770～前222年，中國(guó)人在生產(chǎn)實(shí)踐中就已發(fā)現(xiàn)，銅鐵的性能會(huì)因溫度和加壓變形的影響而變化。白口鑄鐵的柔化處理就是制造農(nóng)具的重要工藝。??公元前六世紀(jì)，鋼鐵兵器逐漸被采用，為了提高鋼的硬度，淬火工藝遂得到迅速發(fā)展。中國(guó)河北省易縣燕下都出土的兩把劍和一把戟，其顯微組織中都有馬氏體存在，說(shuō)明是經(jīng)過(guò)淬火的。??隨著淬火技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸發(fā)現(xiàn)淬冷劑對(duì)淬火質(zhì)量的影響。三國(guó)蜀人蒲元曾在今陜西斜谷為諸葛亮打制3000把刀，相傳是派人到成都取水淬火的。這說(shuō)明中國(guó)在古代就注意到不同水質(zhì)的冷卻能力了，同時(shí)也注意了油和尿的冷卻能力。中國(guó)出土的西漢(公元前206～公元24)中山靖王墓中的寶劍,心部含碳量為0.15～0.4%，而表面含碳量卻達(dá)0.6%以上，說(shuō)明已應(yīng)用了滲碳工藝。但當(dāng)時(shí)作為個(gè)人“手藝”的秘密，不肯外傳，因而發(fā)展很慢。??1863年，英國(guó)金相學(xué)家和地質(zhì)學(xué)家展示了鋼鐵在顯微鏡下的六種不同的金相組織，證明了鋼在加熱和冷卻時(shí)，內(nèi)部會(huì)發(fā)生組織改變，鋼中高溫時(shí)的相在急冷時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N較硬的相。法國(guó)人奧斯蒙德確立的鐵的同素異構(gòu)理論，以及英國(guó)人奧斯汀最早制定的鐵碳相圖，為現(xiàn)代熱處理工藝初步奠定了理論基礎(chǔ)。與此同時(shí)，人們還研究了在金屬熱處理的加熱過(guò)程中對(duì)金屬的保護(hù)方法，以避免加熱過(guò)程中金屬的氧化和脫碳等。??1850～1880年，對(duì)于應(yīng)用各種氣體(諸如氫氣、煤氣、一氧化碳等)進(jìn)行保護(hù)加熱曾有一系列專利。1889～1890年英國(guó)人萊克獲得多種金屬光亮熱處理的專利。??二十世紀(jì)以來(lái)，金屬物理的發(fā)展和其他新技術(shù)的移植應(yīng)用，使金屬熱處理工藝得到更大發(fā)展。一個(gè)顯著的進(jìn)展是1901～1925年，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用轉(zhuǎn)筒爐進(jìn)行氣體滲碳；30年代出現(xiàn)露點(diǎn)電位差計(jì),使?fàn)t內(nèi)氣氛的碳勢(shì)達(dá)到可控，以后又研究出用二氧化碳紅外儀、氧探頭等進(jìn)一步控制爐內(nèi)氣氛碳勢(shì)的方法；60年代，熱處理技術(shù)運(yùn)用了等離子場(chǎng)的作用，發(fā)展了離子滲氮、滲碳工藝；激光、電子束技術(shù)的應(yīng)用，又使金屬獲得了新的表面熱處理和化學(xué)熱處理方法。????金屬熱處理的工藝??熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個(gè)過(guò)程，有時(shí)只有加熱和冷卻兩個(gè)過(guò)程。這些過(guò)程互相銜接，不可間斷。??加熱是熱處理的重要工序之一。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(jìn)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(wú)環(huán)境污染。利用這些熱源可以直接加熱，也可以通過(guò)熔融的鹽或金屬，以至浮動(dòng)粒子進(jìn)行間接加熱。??金屬加熱時(shí)，工件暴露在空氣中，常常發(fā)生氧化、脫碳(即鋼鐵零件表面碳含量降低)，這對(duì)于熱處理后零件的表面性能有很不利的影響。因而金屬通常應(yīng)在可控氣氛或保護(hù)氣氛中、熔融鹽中和真空中加熱，也可用涂料或包裝方法進(jìn)行保護(hù)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(wèn)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，以獲得高溫組織。另外轉(zhuǎn)變需要一定的時(shí)間，因此當(dāng)金屬工件表面達(dá)到要求的加熱溫度時(shí)，還須在此溫度保持一定時(shí)間，使內(nèi)外溫度一致，使顯微組織轉(zhuǎn)變完全，這段時(shí)間稱為保溫時(shí)間。采用高能密度加熱和表面熱處理時(shí)，加熱速度極快，一般就沒(méi)有保溫時(shí)間，而化學(xué)熱處理的保溫時(shí)間往往較長(zhǎng)。??冷卻也是熱處理工藝過(guò)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(jìn)行淬硬。??金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理、表面熱處理和化學(xué)熱處理三大類。根據(jù)加熱介質(zhì)、加熱溫度和冷卻方法的不同，每一大類又可區(qū)分為若干不同的熱處理工藝。同一種金屬采用不同的熱處理工藝，可獲得不同的組織，從而具有不同的性能。鋼鐵是工業(yè)上應(yīng)用最廣的金屬，而且鋼鐵顯微組織也最為復(fù)雜，因此鋼鐵熱處理工藝種類繁多。??整體熱處理是對(duì)工件整體加熱，然后以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s，以改變其整體力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。??退火是將工件加熱到適當(dāng)溫度，根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時(shí)間，然后進(jìn)行緩慢冷卻，目的是使金屬內(nèi)部組織達(dá)到或接近平衡狀態(tài)，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進(jìn)一步淬火作組織準(zhǔn)備。正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻，正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細(xì)，常用于改善材料的切削性能，也有時(shí)用于對(duì)一些要求不高的零件作為最終熱處理。??淬火是將工件加熱保溫后，在水、油或其他無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻。淬火后鋼件變硬，但同時(shí)變脆。為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于650℃的某一適當(dāng)溫度進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的保溫，再進(jìn)行冷卻，這種工藝稱為回火。退火、正火、淬火、回火是整體熱處理中的“四把火”，其中的淬火與回火關(guān)系密切，常常配合使用，缺一不可。??“四把火”隨著加熱溫度和冷卻方式的不同，又演變出不同的熱處理工藝。為了獲得一定的強(qiáng)度和韌性，把淬火和高溫回火結(jié)合起來(lái)的工藝，稱為調(diào)質(zhì)。某些合金淬火形成過(guò)飽和固溶體后，將其置于室溫或稍高的適當(dāng)溫度下保持較長(zhǎng)時(shí)間，以提高合金的硬度、強(qiáng)度或電性磁性等。這樣的熱處理工藝稱為時(shí)效處理。??把壓力加工形變與熱處理有效而緊密地結(jié)合起來(lái)進(jìn)行，使工件獲得很好的強(qiáng)度、韌性配合的方法稱為形變熱處理；在負(fù)壓氣氛或真空中進(jìn)行的熱處理稱為真空熱處理，它不僅能使工件不氧化，不脫碳，保持處理后工件表面光潔，提高工件的性能，還可以通入滲劑進(jìn)行化學(xué)熱處理。??表面熱處理是只加熱工件表層，以改變其表層力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。為了只加熱工件表層而不使過(guò)多的熱量傳入工件內(nèi)部，使用的熱源須具有高的能量密度，即在單位面積的工件上給予較大的熱能，使工件表層或局部能短時(shí)或瞬時(shí)達(dá)到高溫。表面熱處理的主要方法有火焰淬火和感應(yīng)加熱熱處理，常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感應(yīng)電流、激光和電子束等。??化學(xué)熱處理是通過(guò)改變工件表層化學(xué)成分、組織和性能的金屬熱處理工藝?；瘜W(xué)熱處理與表面熱處理不同之處是后者改變了工件表層的化學(xué)成分?；瘜W(xué)熱處理是將工件放在含碳、氮或其他合金元素的介質(zhì)(氣體、液體、固體)中加熱，保溫較長(zhǎng)時(shí)間，從而使工件表層滲入碳、氮、硼和鉻等元素。滲入元素后，有時(shí)還要進(jìn)行其他熱處理工藝如淬火及回火?；瘜W(xué)熱處理的主要方法有滲碳、滲氮、滲金屬。??熱處理是機(jī)械零件和工模具制造過(guò)程中的重要工序之一。大體來(lái)說(shuō)，它可以保證和提高工件的各種性能，如耐磨、耐腐蝕等。還可以改善毛坯的組織和應(yīng)力狀態(tài)，以利于進(jìn)行各種冷、熱加工。??例如白口鑄鐵經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間退火處理可以獲得可鍛鑄鐵，提高塑性；齒輪采用正確的熱處理工藝，使用壽命可以比不經(jīng)熱處理的齒輪成倍或幾十倍地提高；另外，價(jià)廉的碳鋼通過(guò)滲入某些合金元素就具有某些價(jià)昂的合金鋼性能，可以代替某些耐熱鋼、不銹鋼；工模具則幾乎全部需要經(jīng)過(guò)熱處理方可使用。鋼的分類鋼是以鐵、碳為主要成分的合金，它的含碳量一般小于2.11%。鋼是經(jīng)濟(jì)建設(shè)中極為重要的金屬材料。鋼按化學(xué)成分分為碳素鋼（簡(jiǎn)稱碳鋼）與合金鋼兩大類。碳鋼是由生鐵冶煉獲得的合金，除鐵、碳為其主要成分外，還含有少量的錳、硅、硫、磷等雜質(zhì)。碳鋼具有一定的機(jī)械性能，又有良好的工藝性能，且價(jià)格低廉。因此，碳鋼獲得了廣泛的應(yīng)用。但隨著現(xiàn)代工業(yè)與科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，碳鋼的性能已不能完全滿足需要，于是人們研制了各種合金鋼。合金鋼是在碳鋼基礎(chǔ)上，有目的地加入某些元素（稱為合金元素）而得到的多元合金。與碳鋼比，合金鋼的性能有顯著的提高，故應(yīng)用日益廣泛。由于鋼材品種繁多，為了便于生產(chǎn)、保管、選用與研究，必須對(duì)鋼材加以分類。按鋼材的用途、化學(xué)成分、質(zhì)量的不同，可將鋼分為許多類：一．按用途分類按鋼材的用途可分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能鋼三大類。結(jié)構(gòu)鋼：1.用作各種機(jī)器零件的鋼。它包括滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼及滾動(dòng)軸承鋼。2．用作工程結(jié)構(gòu)的鋼。它包括碳素鋼中的甲、乙、特類鋼及普通低合金鋼。工具鋼：用來(lái)制造各種工具的鋼。根據(jù)工具用途不同可分為刃具鋼、模具鋼與量具鋼。特殊性能鋼：是具有特殊物理化學(xué)性能的鋼?？煞譃椴讳P鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、磁鋼等。二．按化學(xué)成分分類按鋼材的化學(xué)成分可分為碳素鋼和合金鋼兩大類。碳素鋼：按含碳量又可分為低碳鋼（含碳量≤0.25%）；中碳鋼（0.25%＜含碳量＜0.6%）；高碳鋼（含碳量≥0.6%）。合金鋼：按合金元素含量又可分為低合金鋼（合金元素總含量≤5%）；中合金鋼（合金元素總含量=5%--10%）；高合金鋼（合金元素總含量＞10%）。此外，根據(jù)鋼中所含主要合金元素種類不同，也可分為錳鋼、鉻鋼、鉻鎳鋼、鉻錳鈦鋼等。三．按質(zhì)量分類按鋼材中有害雜質(zhì)磷、硫的含量可分為普通鋼（含磷量≤0.045%、含硫量≤0.055%；或磷、硫含量均≤0.050%）；優(yōu)質(zhì)鋼（磷、硫含量均≤0.040%）；高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼（含磷量≤0.035%、含硫量≤0.030%）。此外，還有按冶煉爐的種類，將鋼分為平爐鋼（酸性平爐、堿性平爐），空氣轉(zhuǎn)爐鋼（酸性轉(zhuǎn)爐、堿性轉(zhuǎn)爐、氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐鋼）與電爐鋼。按冶煉時(shí)脫氧程度，將鋼分為沸騰鋼（脫氧不完全），鎮(zhèn)靜鋼（脫氧比較完全）及半鎮(zhèn)靜鋼。鋼廠在給鋼的產(chǎn)品命名時(shí)，往往將用途、成分、質(zhì)量這三種分類方法結(jié)合起來(lái)。如將鋼稱為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼等。金屬材料的機(jī)械性能金屬材料的機(jī)械性能金屬材料的性能一般分為工藝性能和使用性能兩類。所謂工藝性能是指機(jī)械零件在加工制造過(guò)程中，金屬材料在所定的冷、熱加工條件下表現(xiàn)出來(lái)的性能。金屬材料工藝性能的好壞，決定了它在制造過(guò)程中加工成形的適應(yīng)能力。由于加工條件不同，要求的工藝性能也就不同，如鑄造性能、可焊性、可鍛性、熱處理性能、切削加工性等。所謂使用性能是指機(jī)械零件在使用條件下，金屬材料表現(xiàn)出來(lái)的性能，它包括機(jī)械性能、物理性能、化學(xué)性能等。金屬材料使用性能的好壞，決定了它的使用范圍與使用壽命。在機(jī)械制造業(yè)中，一般機(jī)械零件都是在常溫、常壓和非強(qiáng)烈腐蝕性介質(zhì)中使用的，且在使用過(guò)程中各機(jī)械零件都將承受不同載荷的作用。金屬材料在載荷作用下抵抗破壞的性能，稱為機(jī)械性能（或稱為力學(xué)性能）。金屬材料的機(jī)械性能是零件的設(shè)計(jì)和選材時(shí)的主要依據(jù)。外加載荷性質(zhì)不同（例如拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、沖擊、循環(huán)載荷等），對(duì)金屬材料要求的機(jī)械性能也將不同。常用的機(jī)械性能包括：強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性、多次沖擊抗力和疲勞極限等。下面將分別討論各種機(jī)械性能。1．強(qiáng)度強(qiáng)度是指金屬材料在靜荷作用下抵抗破壞（過(guò)量塑性變形或斷裂）的性能。由于載荷的作用方式有拉伸、壓縮、彎曲、剪切等形式，所以強(qiáng)度也分為抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等。各種強(qiáng)度間常有一定的聯(lián)系，使用中一般較多以抗拉強(qiáng)度作為最基本的強(qiáng)度指標(biāo)。2．塑性塑性是指金屬材料在載荷作用下，產(chǎn)生塑性變形（永久變形）而不破壞的能力。3．硬度硬度是衡量金屬材料軟硬程度的指標(biāo)。目前生產(chǎn)中測(cè)定硬度方法最常用的是壓入硬度法，它是用一定幾何形狀的壓頭在一定載荷下壓入被測(cè)試的金屬材料表面，根據(jù)被壓入程度來(lái)測(cè)定其硬度值。常用的方法有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）和維氏硬度（HV）等方法。4．疲勞前面所討論的強(qiáng)度、塑性、硬度都是金屬在靜載荷作用下的機(jī)械性能指標(biāo)。實(shí)際上，許多機(jī)器零件都是在循環(huán)載荷下工作的，在這種條件下零件會(huì)產(chǎn)生疲勞。5．沖擊韌性以很大速度作用于機(jī)件上的載荷稱為沖擊載荷，金屬在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力叫做沖擊韌性。退火--淬火--回火退火---淬火---回火一．退火的種類1．完全退火和等溫退火完全退火又稱重結(jié)晶退火，一般簡(jiǎn)稱為退火，這種退火主要用于亞共析成分的各種碳鋼和合金鋼的鑄，鍛件及熱軋型材，有時(shí)也用于焊接結(jié)構(gòu)。一般常作為一些不重工件的最終熱處理，或作為某些工件的預(yù)先熱處理。2．球化退火球化退火主要用于過(guò)共析的碳鋼及合金工具鋼（如制造刃具，量具，模具所用的鋼種）。其主要目的在于降低硬度，改善切削加工性，并為以后淬火作好準(zhǔn)備。3．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(lái)消除鑄件，鍛件，焊接件，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(huì)引起鋼件在一定時(shí)間以后，或在隨后的切削加工過(guò)程中產(chǎn)生變形或裂紋。二．淬火時(shí)，最常用的冷卻介質(zhì)是鹽水，水和油。鹽水淬火的工件，容易得到高的硬度和光潔的表面，不容易產(chǎn)生淬不硬的軟點(diǎn)，但卻易使工件變形嚴(yán)重，甚至發(fā)生開(kāi)裂。而用油作淬火介質(zhì)只適用于過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性比較大的一些合金鋼或小尺寸的碳鋼工件的淬火。三．鋼回火的目的1．降低脆性，消除或減少內(nèi)應(yīng)力，鋼件淬火后存在很大內(nèi)應(yīng)力和脆性，如不及時(shí)回火往往會(huì)使鋼件發(fā)生變形甚至開(kāi)裂。2．獲得工件所要求的機(jī)械性能，工件經(jīng)淬火后硬度高而脆性大，為了滿足各種工件的不同性能的要求，可以通過(guò)適當(dāng)回火的配合來(lái)調(diào)整硬度，減小脆性，得到所需要的韌性，塑性。3．穩(wěn)定工件尺寸4．對(duì)于退火難以軟化的某些合金鋼，在淬火（或正火）后常采用高溫回火，使鋼中碳化物適當(dāng)聚集，將硬度降低，以利切削加工。常用爐型的選擇爐型的選擇爐型應(yīng)依據(jù)不同的工藝要求及工件的類型來(lái)決定1．對(duì)于不能成批定型生產(chǎn)的，工件大小不相等的，種類較多的，要求工藝上具有通用性、多用性的，可選用箱式爐。2．加熱長(zhǎng)軸類及長(zhǎng)的絲桿，管子等工件時(shí)，可選用深井式電爐。3．小批量的滲碳零件，可選用井式氣體滲碳爐。4．對(duì)于大批量的汽車、拖拉機(jī)齒輪等零件的生產(chǎn)可選連續(xù)式滲碳生產(chǎn)線或箱式多用爐。5．對(duì)沖壓件板材坯料的加熱大批量生產(chǎn)時(shí)，最好選用滾動(dòng)爐，輥底爐。6．對(duì)成批的定型零件，生產(chǎn)上可選用推桿式或傳送帶式電阻爐（推桿爐或鑄帶爐）7．小型機(jī)械零件如：螺釘，螺母等可選用振底式爐或網(wǎng)帶式爐。8．鋼球及滾柱熱處理可選用內(nèi)螺旋的回轉(zhuǎn)管爐。9．有色金屬錠坯在大批量生產(chǎn)時(shí)可用推桿式爐，而對(duì)有色金屬小零件及材料可用空氣循環(huán)加熱爐。加熱缺陷及控制一、過(guò)熱現(xiàn)象??我們知道熱處理過(guò)程中加熱過(guò)熱最易導(dǎo)致奧氏體晶粒的粗大，使零件的機(jī)械性能下降。1.一般過(guò)熱：加熱溫度過(guò)高或在高溫下保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，引起奧氏體晶粒粗化稱為過(guò)熱。粗大的奧氏體晶粒會(huì)導(dǎo)致鋼的強(qiáng)韌性降低，脆性轉(zhuǎn)變溫度升高，增加淬火時(shí)的變形開(kāi)裂傾向。而導(dǎo)致過(guò)熱的原因是爐溫儀表失控或混料（常為不懂工藝發(fā)生的）。過(guò)熱組織可經(jīng)退火、正火或多次高溫回火后，在正常情況下重新奧氏化使晶粒細(xì)化。2.斷口遺傳：有過(guò)熱組織的鋼材，重新加熱淬火后，雖能使奧氏體晶粒細(xì)化，但有時(shí)仍出現(xiàn)粗大顆粒狀斷口。產(chǎn)生斷口遺傳的理論爭(zhēng)議較多，一般認(rèn)為曾因加熱溫度過(guò)高而使MnS之類的雜物溶入奧氏體并富集于晶界面，而冷卻時(shí)這些夾雜物又會(huì)沿晶界面析出，受沖擊時(shí)易沿粗大奧氏體晶界斷裂。3.粗大組織的遺傳：有粗大馬氏體、貝氏體、魏氏體組織的鋼件重新奧氏化時(shí)，以慢速加熱到常規(guī)的淬火溫度，甚至再低一些，其奧氏體晶粒仍然是粗大的，這種現(xiàn)象稱為組織遺傳性。要消除粗大組織的遺傳性，可采用中間退火或多次高溫回火處理。二、過(guò)燒現(xiàn)象??加熱溫度過(guò)高，不僅引起奧氏體晶粒粗大，而且晶界局部出現(xiàn)氧化或熔化，導(dǎo)致晶界弱化，稱為過(guò)燒。鋼過(guò)燒后性能嚴(yán)重惡化，淬火時(shí)形成龜裂。過(guò)燒組織無(wú)法恢復(fù)，只能報(bào)廢。因此在工作中要避免過(guò)燒的發(fā)生。三、脫碳和氧化??鋼在加熱時(shí)，表層的碳與介質(zhì)（或氣氛）中的氧、氫、二氧化碳及水蒸氣等發(fā)生反應(yīng)，降低了表層碳濃度稱為脫碳，脫碳鋼淬火后表面硬度、疲勞強(qiáng)度及耐磨性降低，而且表面形成殘余拉應(yīng)力易形成表面網(wǎng)狀裂紋。加熱時(shí)，鋼表層的鐵及合金與元素與介質(zhì)（或氣氛）中的氧、二氧化碳、水蒸氣等發(fā)生反應(yīng)生成氧化物膜的現(xiàn)象稱為氧化。高溫（一般570度以上）工件氧化后尺寸精度和表面光亮度惡化，具有氧化膜的淬透性差的鋼件易出現(xiàn)淬火軟點(diǎn)。為了防止氧化和減少脫碳的措施有：工件表面涂料，用不銹鋼箔包裝密封加熱、采用鹽浴爐加熱、采用保護(hù)氣氛加熱（如凈化后的惰性氣體、控制爐內(nèi)碳勢(shì)）、火焰燃燒爐（使?fàn)t氣呈還原性）四、氫脆現(xiàn)象??高強(qiáng)度鋼在富氫氣氛中加熱時(shí)出現(xiàn)塑性和韌性降低的現(xiàn)象稱為氫脆。出現(xiàn)氫脆的工件通過(guò)除氫處理（如回火、時(shí)效等）也能消除氫脆，采用真空、低氫氣氛或惰性氣氛加熱可避免氫脆。當(dāng)然，實(shí)際工作中有人利用此現(xiàn)象來(lái)為人服務(wù)（如合金的粉碎處理等）幾種常見(jiàn)的熱處理概念幾種常見(jiàn)熱處理概念1．正火：將鋼材或鋼件加熱到臨界點(diǎn)AC3或ACM以上的適當(dāng)溫度保持一定時(shí)間后在空氣中冷卻，得到珠光體類組織的熱處理工藝。2．退火annealing：將亞共析鋼工件加熱至AC3以上20—40度，保溫一段時(shí)間后，隨爐緩慢冷卻（或埋在砂中或石灰中冷卻）至500度以下在空氣中冷卻的熱處理工藝3．固溶熱處理：將合金加熱至高溫單相區(qū)恒溫保持，使過(guò)剩相充分溶解到固溶體中，然后快速冷卻，以得到過(guò)飽和固溶體的熱處理工藝4．時(shí)效：合金經(jīng)固溶熱處理或冷塑性形變后，在室溫放置或稍高于室溫保持時(shí)，其性能隨時(shí)間而變化的現(xiàn)象。5．固溶處理：使合金中各種相充分溶解，強(qiáng)化固溶體并提高韌性及抗蝕性能，消除應(yīng)力與軟化，以便繼續(xù)加工成型6．時(shí)效處理：在強(qiáng)化相析出的溫度加熱并保溫，使強(qiáng)化相沉淀析出，得以硬化，提高強(qiáng)度7．淬火：將鋼奧氏體化后以適當(dāng)?shù)睦鋮s速度冷卻，使工件在橫截面內(nèi)全部或一定的范圍內(nèi)發(fā)生馬氏體等不穩(wěn)定組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的熱處理工藝8．回火：將經(jīng)過(guò)淬火的工件加熱到臨界點(diǎn)AC1以下的適當(dāng)溫度保持一定時(shí)間，隨后用符合要求的方法冷卻，以獲得所需要的組織和性能的熱處理工藝9．鋼的碳氮共滲：碳氮共滲是向鋼的表層同時(shí)滲入碳和氮的過(guò)程。習(xí)慣上碳氮共滲又稱為氰化，目前以中溫氣體碳氮共滲和低溫氣體碳氮共滲（即氣體軟氮化）應(yīng)用較為廣泛。中溫氣體碳氮共滲的主要目的是提高鋼的硬度，耐磨性和疲勞強(qiáng)度。低溫氣體碳氮共滲以滲氮為主，其主要目的是提高鋼的耐磨性和抗咬合性。10．調(diào)質(zhì)處理quenchingandtempering：一般習(xí)慣將淬火加高溫回火相結(jié)合的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)處理廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負(fù)荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。調(diào)質(zhì)處理后得到回火索氏體組織，它的機(jī)械性能均比相同硬度的正火索氏體組織為優(yōu)。它的硬度取決于高溫回火溫度并與鋼的回火穩(wěn)定性和工件截面尺寸有關(guān)，一般在HB200—350之間。11．釬焊：用釬料將兩種工件粘合在一起的熱處理工藝回火的種類及應(yīng)用根據(jù)工件性能要求的不同，按其回火溫度的不同，可將回火分為以下幾種：（一）低溫回火（150－250度）低溫回火所得組織為回火馬氏體。其目的是在保持淬火鋼的高硬度和高耐磨性的前提下，降低其淬火內(nèi)應(yīng)力和脆性，以免使用時(shí)崩裂或過(guò)早損壞。它主要用于各種高碳的切削刃具，量具，冷沖模具，滾動(dòng)軸承以及滲碳件等，回火后硬度一般為HRC58－64。（二）中溫回火（350－500度）中溫回火所得組織為回火屈氏體。其目的是獲得高的屈服強(qiáng)度，彈性極限和較高的韌性。因此，它主要用于各種彈簧和熱作模具的處理，回火后硬度一般為HRC35－50。（三）高溫回火（500－650度）高溫回火所得組織為回火索氏體。習(xí)慣上將淬火加高溫回火相結(jié)合的熱處理稱為調(diào)質(zhì)處理，其目的是獲得強(qiáng)度，硬度和塑性，韌性都較好的綜合機(jī)械性能。因此，廣泛用于汽車，拖拉機(jī)，機(jī)床等的重要結(jié)構(gòu)零件，如連桿，螺栓，齒輪及軸類。回火后硬度一般為HB200－330。氣氛與金屬的化學(xué)反應(yīng)一．氣氛與鋼鐵的化學(xué)反應(yīng)1.氧化2Fe＋O2→2FeOFe＋H2O→FeO＋H2FeC＋CO2→Fe＋2CO2.還原FeO＋H2→Fe＋H2O????FeO＋CO→Fe＋O23.滲碳2CO→［C］＋CO2Fe＋［C］→FeCCH4→［C］＋2H24.滲氮2NH3→2［N］＋3H2Fe＋［N］→FeN二．各種氣氛對(duì)金屬的作用氮?dú)猓涸凇?000度時(shí)會(huì)與Cr,CO,Al.Ti反應(yīng)氫氣：可使銅，鎳，鐵，鎢還原。當(dāng)氫氣中的水含量達(dá)到百分之0.2—0.3時(shí)，會(huì)使鋼脫碳水：≥800度時(shí)，使鐵、鋼氧化脫碳，與銅不反應(yīng)一氧化碳：其還原性與氫氣相似，可使鋼滲碳三．各類氣氛對(duì)電阻元件的影響鎳鉻絲，鐵鉻鋁：含硫氣氛對(duì)電阻絲有害黃銅的熱處理

普通黃銅是銅-鋅合金，按其組織可分簡(jiǎn)單黃銅（也稱а黃銅），ω(Cu)為100%-62.4%，和兩相黃銅（а+β黃銅），ω(Cu)為56.5%-62.4%。Zn在Cu中的固溶度隨濕度降低而增大，故無(wú)熱處理強(qiáng)化效果。經(jīng)常采用退火處理來(lái)改判黃銅的冷加工性能。黃銅關(guān)成品退火后的力學(xué)性能及冷變形性能主要取決于晶粒尺寸大小。黃銅冷加工中間退火溫度如下表：材料牌號(hào)

厚度(δ)>5mm

厚度(δ)=1-5mm

厚度(δ)=0.5-1mm

厚度(δ)<0.5mm

H96

560-600

540-580

500-540

450-550

H90、HS700-1

650-720

620-780

560-620

450-560

H80

650-700

580-650

540-600

500-560

H68

580-650

540-600

500-560

440-500

H62、H59

650-700

600-660

520-600

460-530

HFe59-1-1

600-650

520-620

450-550

420-480

HMn58-2

600-660

580-640

550-600

500-550

HSn70-1

600-650

560-620

470-560

450-500

HSn62-1

600-650

550-630

520-580

500-550

HPb63-3

600-650

540-620

520-600

480-540

HPb59-1

600-650

580-630

550-600

480-550

鋼的氮化及碳氮共滲鋼的氮化（氣體氮化）概念：氮化是向鋼的表面層滲入氮原子的過(guò)程，其目的是提高表面硬度和耐磨性，以及提高疲勞強(qiáng)度和抗腐蝕性。它是利用氨氣在加熱時(shí)分解出活性氮原子，被鋼吸收后在其表面形成氮化層，同時(shí)向心部擴(kuò)散。氮化通常利用專門設(shè)備或井式滲碳爐來(lái)進(jìn)行。適用于各種高速傳動(dòng)精密齒輪、機(jī)床主軸（如鏜桿、磨床主軸），高速柴油機(jī)曲軸、閥門等。氮化工件工藝路線：鍛造－退火－粗加工－調(diào)質(zhì)－精加工－除應(yīng)力－粗磨－氮化－精磨或研磨。由于氮化層薄，并且較脆，因此要求有較高強(qiáng)度的心部組織，所以要先進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，獲得回火索氏體，提高心部機(jī)械性能和氮化層質(zhì)量。鋼在氮化后，不再需要進(jìn)行淬火便具有很高的表面硬度大于HV850）及耐磨性。氮化處理溫度低，變形很小，它與滲碳、感應(yīng)表面淬火相比，變形小得多鋼的碳氮共滲：碳氮共滲是向鋼的表層同時(shí)滲入碳和氮的過(guò)程，習(xí)慣上碳氮共滲又稱作氰化。目前以中溫氣體碳氮共滲和低溫氣體碳氮共滲（即氣體軟氮化）應(yīng)用較是廣。中溫氣體碳氮共滲的主要目的是提高鋼的硬度，耐磨性和疲勞強(qiáng)度，低溫氣體碳氮共滲以滲氮為主，其主要目的是提高鋼的耐磨性和抗咬合性。鈹青銅的熱處理鈹青銅是一種用途極廣的沉淀硬化型合金。經(jīng)固溶及時(shí)效處理后，強(qiáng)度可達(dá)1250-1500MPa(1250-1500公斤)。其熱處理特點(diǎn)是：固溶處理后具有良好的塑性，可進(jìn)行冷加工變形。但再進(jìn)行時(shí)效處理后，卻具有極好的彈性極限，同時(shí)硬度、強(qiáng)度也得到提高。（1）鈹青銅的固溶處理一般固溶處理的加熱溫度在780-820℃之間，對(duì)用作彈性元件的材料，采用760-780℃，主要是防止晶粒粗大影響強(qiáng)度。固溶處理爐溫均勻度應(yīng)嚴(yán)格控制在±5℃。保溫時(shí)間一般可按1小時(shí)/25mm計(jì)算，鈹青銅在空氣或氧化性氣氛中進(jìn)行固溶加熱處理時(shí)，表面會(huì)形成氧化膜。雖然對(duì)時(shí)效強(qiáng)化后的力學(xué)性能影響不大，但會(huì)影響其冷加工時(shí)工模具的使用壽命。為避免氧化應(yīng)在真空爐或氨分解、惰性氣體、還原性氣氛（如氫氣、一氧化碳等）中加熱，從而獲得光亮的熱處理效果。此外，還要注意盡量縮短轉(zhuǎn)移時(shí)間（此淬水時(shí)），否則會(huì)影響時(shí)效后的機(jī)械性能。薄形材料不得超過(guò)3秒,一般零件不超過(guò)5秒。淬火介質(zhì)一般采用水（無(wú)加熱的要求），當(dāng)然形狀復(fù)雜的零件為了避免變形也可采用油。（2）鈹青銅的時(shí)效處理鈹青銅的時(shí)效溫度與Be的含量有關(guān)，含Be小于2.1%的合金均宜進(jìn)行時(shí)效處理。對(duì)于Be大于1.7%的合金，最佳時(shí)效溫度為300-330℃，保溫時(shí)間1-3小時(shí)（根據(jù)零件形狀及厚度）。Be低于0.5%的高導(dǎo)電性電極合金，由于溶點(diǎn)升高，最佳時(shí)效溫度為450-480℃，保溫時(shí)間1-3小時(shí)。近年來(lái)還發(fā)展出了雙級(jí)和多級(jí)時(shí)效，即先在高溫短時(shí)時(shí)效，而后在低溫下長(zhǎng)時(shí)間保溫時(shí)效，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是性能提高但變形量減小。為了提高鈹青銅時(shí)效后的尺寸精度，可采用夾具夾持進(jìn)行時(shí)效，有時(shí)還可采用兩段分開(kāi)時(shí)效處理。（3）鈹青銅的去應(yīng)力處理鈹青銅去應(yīng)力退火溫度為150-200℃，保溫時(shí)間1-1.5小時(shí)，可用于消除因金屬切削加工、校直處理、冷成形等產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，穩(wěn)定零件在長(zhǎng)期使用時(shí)的形狀及尺寸精度。形變鋁合金的淬火和時(shí)效溫度

部分形變鋁合金的淬火和時(shí)效溫度的確定?合金牌號(hào)

?半成品

淬火

時(shí)效

最低溫度℃

最佳溫度℃

過(guò)燒危險(xiǎn)溫度℃

時(shí)效溫度℃

時(shí)效時(shí)間/H

LY12

板材、擠壓件

485~490

495~503

505

185~195

6~12

LY16

各類

520~525

530~542

545

160~175200~220

10~168~12

LY17

各類

515

520~530

-

180~195

12~16

LY2

各類

490

495~508

512

165~175

10~16

LD2

各類

510

525±5

596

150~165

6~15

LD5,LD6

各類?

500

515±5

545

150~165

6~15

LD7

各類

520

535±5

545

180~195

8~12

LD8

各類

510

525~535

545

165~180

8~14

LD9

擠壓件

510

510~530

-

135~150

2~4

LD10

各類

490

500±5

515

175~185

5~8

??LC4

包鋁板

?450

?455~480

?525

120~125

24

不包鋁板

135~145

16

型材

120±5

3

160±3

3

?LC6

模鍛件

?

?

?

100±5

5

?

?

?

155~160

8~9

450

455~473

?

145±5

16

?LC9

擠壓件

450

455~480

520~530

140±5

16

模鍛件

110±5

6~8

117±5

6~10

常用淬火介質(zhì)一般技術(shù)要求

常用淬火介質(zhì)一般技術(shù)要求淬火介質(zhì)

一般技術(shù)要求

應(yīng)用范圍

水及水溶液

水

清潔、流動(dòng)（或循環(huán)、攪拌）水溫20-40℃

碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素工具鋼合金結(jié)構(gòu)鋼鋁合金鈦合金

無(wú)機(jī)物水溶液

按要求選擇濃度常用濃度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（5%-15%）高濃度（質(zhì)量分散）（≥20%，飽合濃度）液溫20-45℃循環(huán)或攪拌pH值6.5-8.5

碳素結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)碳素工具鋼

有機(jī)物水溶液

按專用產(chǎn)品技術(shù)條件及要求選擇濃度低濃度、中等濃度、高濃度（因介質(zhì)而異）液溫20-50℃攪拌或熱循環(huán)pH值6.5-8.5（或按專門規(guī)定）

碳素結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼軸承鋼彈簧鋼碳素工具鋼合金工具鋼鋁合金

淬火油

全損耗系統(tǒng)用油

按GB443技術(shù)條件常規(guī)油溫20-80℃熱油油溫＞100℃循環(huán)或攪拌

碳素工具鋼（橫截面≤6mm)合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼軸承鋼彈簧鋼高速鋼

專用淬火油

按工藝要求選擇不同淬火油（快速、光亮、等溫、真空等淬火油）技術(shù)條件按專用油品規(guī)定油溫應(yīng)低于閃點(diǎn)80-100℃攪拌或熱循環(huán)

熱浴

鹽浴

使用溫度允許波動(dòng)范圍±20℃按要求浴溫選擇配方硝鹽浴氯離子≤0.3%（質(zhì)量分散）硫酸根≤0.5%pH值6.5-8.5（質(zhì)量分散）

ω(C)≥0.45%碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素工具鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼高速鋼

堿浴

使用溫度允許波動(dòng)范圍±10℃按要求選擇配方碳酸根≤4%

熱處理應(yīng)力及其影響

熱處理殘余力是指工件經(jīng)熱處理后最終殘存下來(lái)的應(yīng)力,對(duì)工件的形狀,&127;尺寸和性能都有極為重要的影響。當(dāng)它超過(guò)材料的屈服強(qiáng)度時(shí),&127;便引起工件的變形,超過(guò)材料的強(qiáng)度極限時(shí)就會(huì)使工件開(kāi)裂,這是它有害的一面,應(yīng)當(dāng)減少和消除。但在一定條件下控制應(yīng)力使之合理分布,就可以提高零件的機(jī)械性能和使用壽命,變有害為有利。分析鋼在熱處理過(guò)程中應(yīng)力的分布和變化規(guī)律,使之合理分布對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量有著深遠(yuǎn)的實(shí)際意義。例如關(guān)于表層殘余壓應(yīng)力的合理分布對(duì)零件使用壽命的影響問(wèn)題已經(jīng)引起了人們的廣泛重視。一、鋼的熱處理應(yīng)力工件在加熱和冷卻過(guò)程中,由于表層和心部的冷卻速度和時(shí)間的不一致,形成溫差，就會(huì)導(dǎo)致體積膨脹和收縮不均而產(chǎn)生應(yīng)力,即熱應(yīng)力。在熱應(yīng)力的作用下,由于表層開(kāi)始溫度低于心部,收縮也大于心部而使心部受拉,當(dāng)冷卻結(jié)束時(shí)，由于心部最后冷卻體積收縮不能自由進(jìn)行而使表層受壓心部受拉。即在熱應(yīng)力的作用下最終使工件表層受壓而心部受拉。這種現(xiàn)象受到冷卻速度,材料成分和熱處理工藝等因素的影響。當(dāng)冷卻速度愈快,含碳量和合金成分愈高,冷卻過(guò)程中在熱應(yīng)力作用下產(chǎn)生的不均勻塑性變形愈大,最后形成的殘余應(yīng)力就愈大。另一方面鋼在熱處理過(guò)程中由于組織的變化即奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí),因比容的增大會(huì)伴隨工件體積的膨脹,&127;工件各部位先后相變，造成體積長(zhǎng)大不一致而產(chǎn)生組織應(yīng)力。組織應(yīng)力變化的最終結(jié)果是表層受拉應(yīng)力,心部受壓應(yīng)力,恰好與熱應(yīng)力相反。組織應(yīng)力的大小與工件在馬氏體相變區(qū)的冷卻速度,形狀，材料的化學(xué)成分等因素有關(guān)。實(shí)踐證明,任何工件在熱處理過(guò)程中,&127;只要有相變,熱應(yīng)力和組織應(yīng)力都會(huì)發(fā)生。&127;只不過(guò)熱應(yīng)力在組織轉(zhuǎn)變以前就已經(jīng)產(chǎn)生了，而組織應(yīng)力則是在組織轉(zhuǎn)變過(guò)程中產(chǎn)生的,在整個(gè)冷卻過(guò)程中,熱應(yīng)力與組織應(yīng)力綜合作用的結(jié)果,&127;就是工件中實(shí)際存在的應(yīng)力。這兩種應(yīng)力綜合作用的結(jié)果是十分復(fù)雜的,受著許多因素的影響,如成分、形狀、熱處理工藝等。就其發(fā)展過(guò)程來(lái)說(shuō)只有兩種類型,即熱應(yīng)力和組織應(yīng)力,作用方向相反時(shí)二者抵消,作用方向相同時(shí)二者相互迭加。不管是相互抵消還是相互迭加,兩個(gè)應(yīng)力應(yīng)有一個(gè)占主導(dǎo)因素,熱應(yīng)力占主導(dǎo)地位時(shí)的作用結(jié)果是工件心部受拉,表面受壓。&127;組織應(yīng)力占主導(dǎo)地位時(shí)的作用結(jié)果是工件心部受壓表面受拉。二、熱處理應(yīng)力對(duì)淬火裂紋的影響存在于淬火件不同部位上能引起應(yīng)力集中的因素(包括冶金缺陷在內(nèi)),對(duì)淬火裂紋的產(chǎn)生都有促進(jìn)作用,但只有在拉應(yīng)力場(chǎng)內(nèi)(&127;尤其是在最大拉應(yīng)力下)才會(huì)表現(xiàn)出來(lái),&127;若在壓應(yīng)力場(chǎng)內(nèi)并無(wú)促裂作用。淬火冷卻速度是一個(gè)能影響淬火質(zhì)量并決定殘余應(yīng)力的重要因素,也是一個(gè)能對(duì)淬火裂紋賦于重要乃至決定性影響的因素。為了達(dá)到淬火的目的，通常必須加速零件在高溫段內(nèi)的冷卻速度,并使之超過(guò)鋼的臨界淬火冷卻速度才能得到馬氏體組織。就殘余應(yīng)力而論,這樣做由于能增加抵消組織應(yīng)力作用的熱應(yīng)力值,故能減少工件表面上的拉應(yīng)力而達(dá)到抑制縱裂的目的。其效果將隨高溫冷卻速度的加快而增大。而且,在能淬透的情況下,截面尺寸越大的工件,雖然實(shí)際冷卻速度更緩,開(kāi)裂的危險(xiǎn)性卻反而愈大。這一切都是由于這類鋼的熱應(yīng)力隨尺寸的增大實(shí)際冷卻速度減慢,熱應(yīng)力減小,&127;組織應(yīng)力隨尺寸的增大而增加,最后形成以組織應(yīng)力為主的拉應(yīng)力作用在工件表面的作用特點(diǎn)造成的。并與冷卻愈慢應(yīng)力愈小的傳統(tǒng)觀念大相徑庭。對(duì)這類鋼件而言,在正常條件下淬火的高淬透性鋼件中只能形成縱裂。避免淬裂的可靠原則是設(shè)法盡量減小截面內(nèi)外馬氏體轉(zhuǎn)變的不等時(shí)性。僅僅實(shí)行馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi)的緩冷卻不足以預(yù)防縱裂的形成。一般情況下只能產(chǎn)生在非淬透性件中的弧裂,雖以整體快速冷卻為必要的形成條件，可是它的真正形成原因,卻不在快速冷卻(包括馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi))本身,而是淬火件局部位置(由幾何結(jié)構(gòu)決定),在高溫臨界溫度區(qū)內(nèi)的冷卻速度顯著減緩,因而沒(méi)有淬硬所致&127;。產(chǎn)生在大型非淬透性件中的橫斷和縱劈,是由以熱應(yīng)力為主要成份的殘余拉應(yīng)力作用在淬火件中心&127;,而在淬火件末淬硬的截面中心處,首先形成裂紋并由內(nèi)往外擴(kuò)展而造成的。為了避免這類裂紋產(chǎn)生，往往使用水--油雙液淬火工藝。在此工藝中實(shí)施高溫段內(nèi)的快速冷卻,目的僅僅在于確保外層金屬得到馬氏體組織,&127;而從內(nèi)應(yīng)力的角度來(lái)看,這時(shí)快冷有害無(wú)益。其次,冷卻后期緩冷的目的,主要不是為了降低馬氏體相變的膨脹速度和組織應(yīng)力值,而在于盡量減小截面溫差和截面中心部位金屬的收縮速度,從而達(dá)到減小應(yīng)力值和最終抑制淬裂的目的。三、殘余壓應(yīng)力對(duì)工件的影響滲碳表面強(qiáng)化作為提高工件的疲勞強(qiáng)度的方法應(yīng)用得很廣泛的原因。一方面是由于它能有效的增加工件表面的強(qiáng)度和硬度，提高工件的耐磨性，另一方面是滲碳能有效的改善工件的應(yīng)力分布,在工件表面層獲得較大的殘余壓應(yīng)力,&127;提高工件的疲勞強(qiáng)度。如果在滲碳后再進(jìn)行等溫淬火將會(huì)增加表層殘余壓應(yīng)力,使疲勞強(qiáng)度得到進(jìn)一步的提高。有人對(duì)35SiMn2MoV鋼滲碳后進(jìn)行等溫淬火與滲碳后淬火低溫回火的殘余應(yīng)力進(jìn)行過(guò)測(cè)試其結(jié)果如表1熱處理工藝

殘余應(yīng)力值（kg/mm2)

滲碳后880-900度鹽浴加熱，260度等溫40分鐘

-65

滲碳后880-900度鹽浴加熱淬火，260度等溫90分鐘

-18

滲碳后880-900度鹽浴加熱，260度等溫40分鐘，260度回火90分鐘

-38

表1.35SiMn2MoV鋼滲碳等溫淬火與滲碳低溫回火后的殘余應(yīng)力值從表1的測(cè)試結(jié)果可以看出等溫淬火比通常的淬火低溫回火工藝具有更高的表面殘余壓應(yīng)力。等溫淬火后即使進(jìn)行低溫回火,其表面殘余壓應(yīng)力，也比淬火后低溫回火高。因此可以得出這樣一個(gè)結(jié)論,即滲碳后等溫淬火比通常的滲碳淬火低溫回火獲得的表面殘余壓應(yīng)力更高,從表面層殘余壓應(yīng)力對(duì)疲勞抗力的有利影響的觀點(diǎn)來(lái)看，滲碳等溫淬火工藝是提高滲碳件疲勞強(qiáng)度的有效方法。滲碳淬火工藝為什么能獲得表層殘余壓應(yīng)力?滲碳等溫淬火為什么能獲得更大的表層殘余壓應(yīng)力?其主要原因有兩個(gè)：一個(gè)原因是表層高碳馬氏體比容比心部低碳馬氏體的比容大,淬火后表層體積膨脹大,而心部低碳馬氏體體積膨脹小,制約了表層的自由膨脹,&127;造成表層受壓心部受拉的應(yīng)力狀態(tài)。而另一個(gè)更重要的原因是高碳過(guò)冷奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的開(kāi)始轉(zhuǎn)變溫度（Ms）,比心部含碳量低的過(guò)冷奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的開(kāi)始溫度（Ms）低。這就是說(shuō)在淬火過(guò)程中往往是心部首先產(chǎn)生馬氏體轉(zhuǎn)變引起心部體積膨脹,并獲得強(qiáng)化,而表面還末冷卻到其對(duì)應(yīng)的馬氏體開(kāi)始轉(zhuǎn)變點(diǎn)（Ms）,故仍處于過(guò)冷奧氏體狀態(tài),&127;具有良好的塑性,不會(huì)對(duì)心部馬氏體轉(zhuǎn)變的體積膨脹起嚴(yán)重的壓制作用。隨著淬火冷卻溫度的不斷下降使表層溫度降到該處的（Ms）點(diǎn)以下,表層產(chǎn)生馬氏體轉(zhuǎn)變,引起表層體積的膨脹。但心部此時(shí)早已轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體而強(qiáng)化,所以心部對(duì)表層的體積膨脹將會(huì)起很大的壓制作用,使表層獲得殘余壓應(yīng)力。&127;而在滲碳后進(jìn)行等溫淬火時(shí)，當(dāng)?shù)葴販囟仍跐B碳層的馬氏體開(kāi)始轉(zhuǎn)變溫度（Ms）以上,心部的馬氏體開(kāi)始轉(zhuǎn)變溫度（&127;Ms）點(diǎn)以下的適當(dāng)溫度等溫淬火,比連續(xù)冷卻淬火更能保證這種轉(zhuǎn)變的先后順序的特點(diǎn)(&127;即保證表層馬氏體轉(zhuǎn)變僅僅產(chǎn)生于等溫后的冷卻過(guò)程中)。&127;當(dāng)然滲碳后等溫淬火的等溫溫度和等溫時(shí)間對(duì)表層殘余應(yīng)力的大小有很大的影響。有人對(duì)35SiMn2MoV鋼試樣滲碳后在260℃和320℃等溫40&127;分鐘后的表面殘余應(yīng)力進(jìn)行過(guò)測(cè)試,其結(jié)果如表2。由表2可知在260℃行動(dòng)等溫比在320℃等溫的表面殘余應(yīng)力要高出一倍多表2。35SiMn2MoV鋼不同等溫溫度的表面殘余應(yīng)力可見(jiàn)表面殘余應(yīng)力狀態(tài)對(duì)滲碳等溫淬火的等溫溫度是很敏感的。不僅等溫溫度對(duì)表面殘余壓應(yīng)力狀態(tài)有影響,而且等溫時(shí)間也有一定的影響。有人對(duì)35SiMn2V鋼在310℃等溫2分鐘,10分鐘,90分鐘的殘余應(yīng)力進(jìn)行過(guò)測(cè)試。2分鐘后殘余壓應(yīng)力為-20kg/mm,10分鐘后為-60kg/mm,60分鐘后為-80kg/mm,60分鐘后再延長(zhǎng)等溫時(shí)間殘余應(yīng)力變化不大。從上面的討論表明,滲碳層與心部馬氏體轉(zhuǎn)變的先后順序?qū)Ρ韺託堄鄳?yīng)力的大小有重要影響。滲碳后的等溫淬火對(duì)進(jìn)一步提高零件的疲勞壽命具有普遍意義。此外能降低表層馬氏體開(kāi)始轉(zhuǎn)變溫度（Ms）點(diǎn)的表面化學(xué)熱處理如滲碳、氮化、氰化等都為造成表層殘余壓應(yīng)力提供了條件,如高碳鋼的氮化--淬火工藝,由于表層,&127;氮含量的提高而降低了表層馬氏體開(kāi)始轉(zhuǎn)變點(diǎn)（Ms）,淬火后獲得了較高的表層殘余壓應(yīng)力使疲勞壽命得到提高。又如氰化工藝往往比滲碳具有更高的疲勞強(qiáng)度和使用壽命,也是因氮含量的增加可獲得比滲碳更高的表面殘余壓應(yīng)力之故。此外,&127;從獲得表層殘余壓應(yīng)力的合理分布的觀點(diǎn)來(lái)看,單一的表面強(qiáng)化工藝不容易獲得理想的表層殘余壓應(yīng)力分布,而復(fù)合的表面強(qiáng)化工藝則可以有效的改善表層殘余應(yīng)力的分布。如滲碳淬火的殘余應(yīng)力一般在表面壓應(yīng)力較低,最大壓應(yīng)力則出現(xiàn)在離表面一定深度處,而且殘余壓力層較厚。氮化后的表面殘余壓應(yīng)力很高,但殘余壓應(yīng)力層很溥,往里急劇下降。如果采用滲碳--&127;氮化復(fù)合強(qiáng)化工藝,則可獲得更合理的應(yīng)力分布狀態(tài)。&127;因此表面復(fù)合強(qiáng)化工藝,如滲碳--氮化,滲碳--&127;高頻淬火等,都是值得重視的方向。根據(jù)上述討論可得出以下結(jié)論;1、熱處理過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力是不可避免的,而且往往是有害的&127;。但我們可以控制熱處理工藝盡量使應(yīng)力分布合理,就可將其有害程度降低到最低限度,甚至變有害為有利。2、當(dāng)熱應(yīng)力占主導(dǎo)地位時(shí)應(yīng)力分布為心部受拉表面受壓,當(dāng)組織應(yīng)力占主導(dǎo)地時(shí)應(yīng)力分布為心部受壓表面受拉。3、在高淬透性鋼件中易形成縱裂,在非淬透性工件中往往形成弧裂,在大型非淬透工件中容易形成橫斷和縱劈。4、滲碳使表層馬氏體開(kāi)始轉(zhuǎn)變溫度（Ms）點(diǎn)下降,可導(dǎo)至淬火時(shí)馬氏體轉(zhuǎn)變順序顛倒,心部首先發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變而后才波及到表面,可獲得表層殘余壓應(yīng)力而提高抗疲勞強(qiáng)度。5、滲碳后進(jìn)行等溫淬火可保證心部馬氏體轉(zhuǎn)變充分進(jìn)行以后,表層組織轉(zhuǎn)變才進(jìn)行。&127;使工件獲得比直接淬火更大的表層殘余壓應(yīng)力,可進(jìn)一步提高滲碳件的疲勞強(qiáng)度。6、復(fù)合表面強(qiáng)化工藝可使表層殘余壓應(yīng)力分布更合理,可明顯提高工件的疲勞強(qiáng)度。

鋼珠薄層滲碳新工藝作

1引言鋼珠的主要失效方式是接觸疲勞剝落，但現(xiàn)行的鋼珠質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)卻只檢查其壓碎負(fù)荷的大小和硬度，而對(duì)鋼珠的接觸疲勞性能卻未作要求。以自行車鋼珠為例，壓碎負(fù)荷國(guó)標(biāo)為15500N，部?jī)?yōu)為16700N，硬度為HRC60～65。生產(chǎn)廠家為了達(dá)到對(duì)壓碎負(fù)荷的高標(biāo)準(zhǔn)要求，均按高溫滲碳、降溫淬火工藝(以下稱原工藝)進(jìn)行生產(chǎn)(圖1)，鋼珠的滲層厚度達(dá)到了1.2～1.4mm。如此厚的滲層，雖使壓碎負(fù)荷達(dá)到了要求，但對(duì)鋼珠的接觸疲勞性能影響如何，尚屬未知。另外由于該工藝采用的是高溫滲碳、降溫淬火，不僅生產(chǎn)周期長(zhǎng)、生產(chǎn)成本高，而且滲層中還析出了不均勻的網(wǎng)狀碳化物，心部析出鐵素體，不利于接觸疲勞性能的提高。本文將研究在不降低鋼珠壓碎負(fù)荷的前提下，提出新工藝，盡可能提高其疲勞性能，降低成本，增加經(jīng)濟(jì)效益。其次將研究盡量采用較低的滲碳溫度，以提高爐罐壽命(因?yàn)樯a(chǎn)所用的滲碳罐是由鋼板焊接而成，滲碳溫度的變化對(duì)其壽命影響很顯著)。2研究項(xiàng)目及方法2.1研究項(xiàng)目(1)在不同溫度(9000C，9050C，9100C，9200C)對(duì)鋼珠滲碳直接淬火，考查其裂紋傾向。(2)測(cè)定滲層厚度——滲碳溫度、滲碳時(shí)間的關(guān)系。(3)滲碳溫度及滲碳深度對(duì)抗壓碎負(fù)荷的影響。(4)煤油滴量對(duì)壓碎負(fù)荷的影響。(5)在優(yōu)選溫度下，滲碳層深度對(duì)接觸疲勞性能的影響。(6)通過(guò)上述研究，提出有利于鋼珠質(zhì)量提高、成本降低的新工藝。2.2試驗(yàn)材料及試樣試驗(yàn)材料為15號(hào)鋼，其化學(xué)成分為：0.15%C，0.15%Si，0.40%Mn，0.03%S，0.02%P。試樣為該材料加工成型的Ф6鋼珠。2.3研究方法及設(shè)備(1)滲碳采用RTS-45-12滾筒式氣體滲碳爐。(2)采用VWPL型萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)對(duì)三個(gè)鋼珠進(jìn)行壓碎試驗(yàn)，以平均壓碎值為準(zhǔn)。(3)接觸疲勞測(cè)定采用KG型疲勞試驗(yàn)機(jī)，加載200kg，轉(zhuǎn)速2200r/min，每次9粒，滾動(dòng)磨損，以出現(xiàn)針狀麻點(diǎn)為失效標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)檢查1h為合格。(4)用JXA840掃描電鏡分析斷口。(5)滲碳層濃度測(cè)定采用Y——2型x射線分析儀。3驗(yàn)結(jié)果分析3.1滲碳后直接淬火的鋼珠的裂紋傾向?qū)Σ煌瑴囟认聺B碳后直接淬火的鋼珠及原工藝未淬火的鋼珠分別進(jìn)行酸洗，檢查其裂紋情況，結(jié)果見(jiàn)表1。表1不同滲碳溫度對(duì)裂紋傾向的影響處理?xiàng)l件(0C)

900

905

910

915

920

930

原工藝未淬火

百粒裂紋數(shù)(個(gè))

7

7

8

6

6

5

7

可見(jiàn)，裂紋個(gè)數(shù)均在5%～8%之間。裂紋形狀、寬度、深度基本一致。這說(shuō)明裂紋是在軋球過(guò)程中產(chǎn)生的，而非淬火產(chǎn)生的，因而采用直接淬火方式應(yīng)是可行的。3.2滲碳溫度及滲碳時(shí)間對(duì)滲層厚度的影響對(duì)于采用不同溫度(9000C，9050C，9100C，9150C，9200C，9300C)、不同滲碳時(shí)間(2.5h，3h，3.5h，4.5h)處理的試樣，測(cè)量其滲碳深度，部分結(jié)果見(jiàn)表2。表2滲碳溫度、滲碳時(shí)間與滲碳層厚度的關(guān)系?

2.5h

3.5h

4.5h

900℃

0.55mm

0.75mm

0.9mm

930℃

0.73mm

0.93mm

1.1mm

由此得出結(jié)論：在同一溫度曲線，開(kāi)始滲碳速度(V始)較大，隨時(shí)間的增加，滲碳速度(V)下降，滲層隨時(shí)間增加而加厚?，F(xiàn)對(duì)此分析。眾所周知，在滲碳過(guò)程中，滲碳速度受煤油的分解、活性碳原子的吸收及碳原子的擴(kuò)散三方面的影響。(1)煤油的分解溫度在8750C左右，在高于9000C的溫度下，它分解比較完全，可能認(rèn)為不受溫度和時(shí)間的影響。(2)活性碳原子的吸附主要與滲入鋼中的成分和活性碳原子的析出速度有關(guān)。所以滲速主要取決于擴(kuò)散過(guò)程。(3)根據(jù)菲克第一定律，提高滲層表面的濃度梯度是加快滲速的重要途徑。在滲碳的初始階段，化學(xué)吸附了大量的活性碳原子，被貧碳表面強(qiáng)裂吸附，因此鋼的滲層主要由滲層最外層的高濃度梯度所形成，產(chǎn)生了很高的碳濃度梯度。所以剛開(kāi)始滲碳階段，滲速比較大，隨碳原子的滲入，碳濃度梯度逐漸下降，這樣，滲速也就減慢。(4)在同一滲碳的時(shí)間下隨溫度的升高，滲層增厚。這是由于隨溫度的升高，活性碳原子的活性提高，因此擴(kuò)散速度也提高了。因此，滲層深度隨滲碳時(shí)間的增加而增加，隨滲碳溫度的升高而加深，但滲速隨時(shí)間的延長(zhǎng)而減慢。3.3滲碳溫度、滲層厚度對(duì)抗壓負(fù)荷的影響對(duì)不同滲碳溫度及不同滲碳層深的試樣進(jìn)行壓碎試驗(yàn)，測(cè)其抗壓碎值，得到以下結(jié)論：滲碳溫度下降，碳層變薄，但其抗壓碎值不下降。出現(xiàn)這種情況的原因是滲碳淬火鋼珠的抗壓碎負(fù)荷取決于滲層(厚度及濃度梯度)和心部?jī)刹糠值膹?qiáng)度。采取較低溫度(9150C)薄層(0.8mm)滲碳直接淬火，一方面表層獲得了較細(xì)的馬氏體組織，改善了表層組織，提高了滲層的強(qiáng)韌性；另一方面心部可得到全部高強(qiáng)度的低碳馬氏體組織(HRC45左右)，也有利于壓碎負(fù)荷的提高。而原工藝用較高的溫度(9300C)長(zhǎng)時(shí)間滲碳，隨后隨爐降溫至820℃淬火，這不但明顯粗化了滲層的馬氏體組織，而且在隨爐降溫過(guò)程中，表層析出網(wǎng)狀碳化物，使表層組織惡化，硬度降低，脆性增大；在心部析出較多的鐵素體或生成屈氏體，心部組織為粗板條的馬氏體及托氏體，硬度為HRC36左右。綜上所述，采用較低的溫度薄層滲碳，直接淬火，有利于鋼珠抗壓碎負(fù)荷的提高。另外，波譜分析表明，在低溫(9150C)滲碳5h的試樣滲層碳濃度平緩。而原工藝滲層碳濃度過(guò)高，雖經(jīng)1.25h擴(kuò)散，濃度梯度仍不夠平緩。試驗(yàn)斷口分析也可證明這一點(diǎn)。新工藝的壓碎斷口是典型的韌性準(zhǔn)解理，有撕裂棱和韌離，裂紋沿過(guò)渡層發(fā)展，且它的濃度梯度過(guò)渡比較平緩，這樣滲碳層和心部基體結(jié)合比較緊密。當(dāng)受外力時(shí)，不易出現(xiàn)剝落現(xiàn)象，這就降低了裂紋的擴(kuò)展能力，使抗壓強(qiáng)度提高。裂紋是沿晶界產(chǎn)生并擴(kuò)展的，距表面約0.5mm。相反，原工藝的斷口是脆性準(zhǔn)解理，斷口裂紋從表層至過(guò)渡層，然后沿過(guò)渡層擴(kuò)展，經(jīng)歷沿晶發(fā)展準(zhǔn)解理，使抗壓強(qiáng)度降低，裂紋有一部分是沿晶斷裂，另一方面是脆性斷裂，斷裂距離表面約為0.6mm。3.4滴量對(duì)抗壓碎值的影響對(duì)優(yōu)選的溫度進(jìn)行變滴量試驗(yàn)，測(cè)其抗壓碎值，得出表3和圖2。該試驗(yàn)條件為9150C，滲碳5h?？梢?jiàn)煤油滴量在6ml/min的抗壓碎值較高。表3滴量與抗壓碎值的關(guān)系ml/min

4

6

8

N

17800

18000

1750

煤油是一種含碳的有機(jī)液體，其中烷烴CnH2n+2占60%～65%，環(huán)烷烴CnH2n占20%～30%，其它烴CnH2n-6占7%～10%。它在高溫下才能裂解(下限8750C)，裂解后的過(guò)剩碳較多，易于形成碳黑和結(jié)焦。滴量增加，碳勢(shì)增加，加快了滲速，提高了滲碳層的厚度，使它的抗壓碎值提高。但這不是說(shuō)滴量越大越好，當(dāng)?shù)瘟刻髸r(shí)，爐內(nèi)碳勢(shì)增加的同時(shí)，將產(chǎn)生碳黑，包圍在滲碳鋼珠的周圍，使?jié)B速降低；還由于碳勢(shì)增加，造成滲碳和表層的過(guò)渡區(qū)產(chǎn)生過(guò)大的濃度梯度，裂紋在過(guò)渡區(qū)易產(chǎn)生和擴(kuò)展。由于薄層滲碳時(shí)間較短，且在碳勢(shì)不平衡的情況下進(jìn)行，零件表面要求達(dá)到共析濃度，所以在剛滲碳時(shí)，可適當(dāng)增加滴量(7ml/min)。當(dāng)?shù)瘟刻r(shí)，碳勢(shì)濃度不夠，使?jié)B碳不均勻，造成抗壓碎負(fù)荷不穩(wěn)定。綜上所述，在9150C，5h滲碳情況下，滴量以6ml/min為適宜。3.5接觸疲勞強(qiáng)度與滲層深度的關(guān)系這是需要重點(diǎn)分析的。在9150C下，對(duì)不同滲層深度的鋼珠進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)隨滲層的增加，疲勞壽命提高。到達(dá)一定值后，隨之下降。滲層深度為0.8mm(9150C滲碳5h直接淬火)的疲勞強(qiáng)度是原工藝的10倍。經(jīng)分析，鋼珠疲勞強(qiáng)度提高的原因歸納如下。(1)提高了表面殘余壓應(yīng)力鋼珠經(jīng)淺層滲碳直接淬火后獲得了較高的表面殘余壓應(yīng)力。表面殘余應(yīng)力是由于心部與滲層的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N組織的順序不同和表面高碳馬氏體的比容不同而形成的。具體而言，當(dāng)鋼珠受到一定的壓力后，裂紋垂直于受力方向開(kāi)裂。如果滲碳層表面有較高的殘余應(yīng)力，則可與外加載荷產(chǎn)生的使鋼珠開(kāi)裂的力相抵抗，從而提高抗壓碎值。當(dāng)滲層過(guò)深時(shí)會(huì)有過(guò)量的殘余奧氏體游離碳化物出現(xiàn)，這些產(chǎn)物對(duì)殘余壓應(yīng)力有害。如果滲層表層碳含量過(guò)高，存在大量殘余奧氏體及其它異常組織，則滲層表層出現(xiàn)殘余拉應(yīng)力。滲層馬氏體中碳含量越高，比容越大，滲層壓應(yīng)力越大。試驗(yàn)證明，低碳鋼滲碳層需經(jīng)2.5～3h，表面碳濃度才趨于飽和。當(dāng)滲層深小于0.65mm時(shí)，滲層碳濃度沒(méi)有達(dá)到飽和，此時(shí)馬氏體的比容隨滲層含碳量的增加而增加，殘余壓應(yīng)力又隨馬氏體比容的增加而增加。當(dāng)滲層深大于0.65mm時(shí)，隨含碳量的增加，表層殘余奧氏體量增加，表層馬氏體轉(zhuǎn)變量相對(duì)減少，殘余壓應(yīng)力降低，且此時(shí)滲層深，心部低碳馬氏體量相對(duì)減少，表層高碳馬氏體量大大增加，也使表面殘余壓應(yīng)力降低。原工藝處理的鋼珠接觸疲勞性能不好，即屬后一種情況。形成機(jī)理：滲層與心部相比，存在著化學(xué)成分的很大差異，造成滲層中馬氏體MS的變化。在淬火冷卻過(guò)程中往往是心部首先轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，而表層尚未達(dá)到MS點(diǎn)仍處于塑性的過(guò)冷奧氏體狀態(tài)，心部轉(zhuǎn)變所造成的體積膨脹引起的應(yīng)力極易被表層的塑性變形所吸收。當(dāng)溫度降至表層MS點(diǎn)時(shí)，滲層馬氏體轉(zhuǎn)變所引起的體積膨脹受已強(qiáng)化的心部制約，造成表面受壓，心部受拉的狀態(tài)。(2)細(xì)化了滲碳層馬氏體及殘余奧氏體高碳馬氏體以共格切變方式形成，當(dāng)它長(zhǎng)大到與其它馬氏體片或晶界相遇時(shí)會(huì)產(chǎn)生沖擊，形成應(yīng)力場(chǎng)。由于高碳馬氏體很脆，不能通過(guò)變形或滑移消除應(yīng)力，導(dǎo)致微裂紋產(chǎn)生。且隨馬氏體針長(zhǎng)度的增加，裂紋的敏感度也增加。熱處理原理認(rèn)為，表面針狀馬氏體的粗細(xì)，將直接影響滲層表面的接觸疲勞壽命。粗針狀馬氏體中的微裂紋是引起接觸疲勞破壞的天然裂紋源。原工藝生產(chǎn)的鋼珠，不僅滲層馬氏體粗大(6～7級(jí))，且殘留奧氏體也呈粗大狀，分布也不均勻。同時(shí)由于降溫，析出非均勻的網(wǎng)狀K，使表層馬氏體轉(zhuǎn)變量相對(duì)減少，表面的碳濃度為1.0%左右，這將進(jìn)一步降低滲層的強(qiáng)韌性。新工藝生產(chǎn)的鋼珠，表層針狀馬氏體較細(xì)(5級(jí))，表面濃度0.8%左右，幾乎看不出K存在，少量殘留奧氏體也較均勻分布于細(xì)針狀馬氏體基體中，從而使表層的脆性降低，疲勞性能提高。形成機(jī)理：滲碳表面的接觸疲勞壽命與M有關(guān)，高碳馬氏體是針片狀，硬而脆，針越粗，越脆，并常伴隨顯微裂紋產(chǎn)生。在外加負(fù)荷作用下，它的裂紋迅速擴(kuò)展。由于殘余奧氏體的存在，使受負(fù)荷的表面產(chǎn)生了一定的塑性變形，接觸面的寬度增加，從而相應(yīng)地降低了接觸面的壓應(yīng)力，提高了壽命。另一方面，由于塑性變形的作用，誘發(fā)奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體，使之產(chǎn)生加工硬化，同樣提高了壽命。還由于在斷裂過(guò)程中，裂紋主要是沿馬氏體區(qū)域擴(kuò)展，很難穿過(guò)殘余奧氏體，因此在一定應(yīng)力作用下，沿馬氏體發(fā)展的裂紋一旦到達(dá)馬氏體與殘余奧氏體面，裂紋就會(huì)停止發(fā)展。只有在提高外加負(fù)荷時(shí)，裂紋才會(huì)產(chǎn)生分岔，繞過(guò)殘余奧氏體繼續(xù)發(fā)展。因?yàn)榱鸭y產(chǎn)生分岔吸收能量，有利于韌性的提高。相反，如果表面存在拉應(yīng)力，則促進(jìn)產(chǎn)生因相互滑動(dòng)引起的切應(yīng)力，則促進(jìn)產(chǎn)生因相互滑動(dòng)引起的切應(yīng)力。所以，有一定分布于馬氏體周圍的殘余奧氏體能提高材料抵抗裂紋擴(kuò)展的能力。新工藝處理的試樣經(jīng)疲勞磨損后，其殘余奧氏體比原試樣明顯減少，形成的馬氏體較細(xì)小。因而馬氏體細(xì)小且韌性好可強(qiáng)化表面，使之形成壓應(yīng)力狀態(tài)，有利于提高其疲勞強(qiáng)度。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，試樣在發(fā)生疲勞破壞時(shí)，仍有部分殘余奧氏體存在，它對(duì)韌性仍有利。原工藝處理的試樣表層殘余奧氏體過(guò)量，呈塊狀分布于粗大M針和邊緣，發(fā)生疲勞破壞時(shí)，基本上看不出殘余奧氏體量的變化，相變強(qiáng)化效果大大降低，影響了壽命。(3)有效硬化層的提高有利于疲勞性能的提高鋼珠發(fā)生交變接觸應(yīng)力時(shí)，其最大應(yīng)力往往在表層或次表層。疲勞裂紋源一般產(chǎn)生在0.1mm～0.3mm的表層，這點(diǎn)被試驗(yàn)所證明。所以為了提高疲勞性能，應(yīng)著重于提高危險(xiǎn)層的硬度和強(qiáng)度，而不一定要加厚滲層。由試驗(yàn)得知：滲層厚小于0.75mm時(shí)，比原工藝的硬度提高4～5HRC，從而提高了危險(xiǎn)層的強(qiáng)度，進(jìn)而疲勞性能也提高，疲勞破壞的表面形貌分析也證實(shí)了這一點(diǎn)。接觸疲勞損傷實(shí)際上是裂紋萌生和擴(kuò)展的過(guò)程，通過(guò)斷口分析可以了解整個(gè)斷裂過(guò)程。根據(jù)裂紋萌生及剝落的特征，接觸疲勞可分為點(diǎn)蝕和剝落兩類。凡裂紋萌生于表面的呈纖維狀剝落為點(diǎn)蝕，新工藝的鋼珠加負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)13.5h后表面麻點(diǎn)屬于此類；裂紋萌生于表面呈片狀剝落的為剝落，原工藝處理的鋼珠加負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)1.5h后其表面因強(qiáng)度不足產(chǎn)生大片的深層剝落屬此類。造成這種情況的原因是原工藝鋼珠的表面硬度低，這是由滲碳層中含有大量殘余奧氏體且呈不規(guī)則分布所導(dǎo)致的。濃度分析表明：該鋼珠表層碳濃度為1.0%左右，滲碳溫度又高，故產(chǎn)生大量殘余奧氏體。在接觸應(yīng)力作用下，盡管存在誘變馬氏體，但數(shù)量較少，相變強(qiáng)化作用不明顯，在應(yīng)力作用下，軟的殘余奧氏體與硬的馬氏之間產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，使裂紋萌生并擴(kuò)展至沿晶斷裂，最后出現(xiàn)準(zhǔn)解理斷口。原工藝鋼珠經(jīng)歷滑移——沿晶斷裂——準(zhǔn)解理，出現(xiàn)疲勞剝落。新工藝鋼珠表層殘余奧氏體誘變馬氏體轉(zhuǎn)變，表層強(qiáng)韌性好，在發(fā)生疲勞破壞時(shí)，只出現(xiàn)淺層準(zhǔn)解理斷口。以上試驗(yàn)表明，殘余奧氏體的強(qiáng)韌作用取決于殘余奧氏體的機(jī)械穩(wěn)定性，即一方面要存在一定數(shù)量的殘余奧氏體，另一方面在接觸應(yīng)力下誘發(fā)馬氏體相變?？傊?，提高受應(yīng)力作用大的表層或次表層的硬度，是提高疲勞壽命的有效途徑，而不是靠提高滲層深度。用于自行車的鋼珠破壞的主要形式是疲勞破壞，但因疲勞破壞試驗(yàn)所需的時(shí)間較長(zhǎng)，故企業(yè)大多采用壓碎負(fù)荷來(lái)檢測(cè)。但兩者之間卻沒(méi)有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，新工藝疲勞強(qiáng)度值在滲層厚度等于0.75mm時(shí)最大，而抗壓碎值隨滲層的增厚而增加，也即隨滲碳時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，但疲勞強(qiáng)度卻同時(shí)降低了。以后輪載重500kg計(jì)算可知，鋼珠的負(fù)荷不超過(guò)2250N，這就是為什么不選用抗壓碎負(fù)荷較高的長(zhǎng)時(shí)間滲碳方法而采用疲勞強(qiáng)度較高而抗壓碎負(fù)荷較低的熱處理方法的原因。4鋼珠熱處理新工藝綜合考察抗壓碎負(fù)荷和接觸疲勞強(qiáng)度，根據(jù)上述的試驗(yàn)分析，從既經(jīng)濟(jì)又提高產(chǎn)品性能、質(zhì)量、壽命的原則出發(fā)，確定的熱處理工藝是9150C滲碳5h、直接淬火，見(jiàn)圖3。5經(jīng)濟(jì)效益分析(1)鋼珠原工藝生產(chǎn)需7.25h，新工藝為5.67h，縮短了1.58h，生產(chǎn)效率提高了1.58/7.25=21%。(2)滲碳溫度由9300C降為9150C，且時(shí)間縮短，延長(zhǎng)了滲碳爐的使用壽命。(3)時(shí)間縮短，滴量降低，減少了煤油和甲醇的用量。(4)磨損試驗(yàn)的使用壽命由原來(lái)的平均1.5h提高到13.5h，具有明顯的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。6結(jié)論(1)鋼珠薄層滲碳新工藝經(jīng)試驗(yàn)證明比原工藝具有許多優(yōu)越性，對(duì)生產(chǎn)是有利的。(2)新藝改善了鋼珠的組織，心部得到了高強(qiáng)度的全部低碳馬氏體組織，使?jié)B層獲得了強(qiáng)韌性好的細(xì)針狀馬氏體，減少了高碳馬氏體造成的脆性及表層的殘余奧氏體含量，使殘余壓應(yīng)力增加，提高了抵抗表面裂紋的能力，且由于馬氏體的誘發(fā)強(qiáng)化，提高了滲層表面強(qiáng)韌性和疲勞強(qiáng)度，從而以較薄的滲層得取了較高的抗壓碎負(fù)荷。(3)新工藝使鋼珠獲得了良好的金相組織及合理的滲碳層且濃度梯度平緩。采用直接淬火，增加淬火介質(zhì)水的流速，使心部強(qiáng)度提高，增大了對(duì)硬化層的支撐作用。良好的滲層性能和心部性能保證了在滲層較薄的情況下疲勞強(qiáng)度有較大提高，同時(shí)壓碎負(fù)荷降低。(4)有效硬化層硬度提高，強(qiáng)化了易產(chǎn)生裂紋的危險(xiǎn)區(qū)域的強(qiáng)度，有效地提高了疲勞強(qiáng)度。(5)新工藝使生產(chǎn)周期縮短，生產(chǎn)效率提高，同時(shí)降低了物耗，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，具有較好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。

回火脆性

淬火鋼回火時(shí),隨著回火溫度的升高,通常其強(qiáng)度,硬度降低，而塑性，韌性提高。但在某些溫度范圍內(nèi)回火時(shí)，鋼的沖擊韌性不僅沒(méi)有提高，反而顯著降低，這種脆化現(xiàn)象稱為回火脆性。因此，一般不在250－350度進(jìn)行回火，這就是因?yàn)榇慊痄撛谶@個(gè)溫度范圍內(nèi)回火時(shí)要發(fā)生回火脆性。這種回火脆性稱為低溫回火脆性或第一類回火脆性。產(chǎn)生低溫回火脆性的原因，目前還不十分清楚。一般認(rèn)為是由于碳化物以斷續(xù)的薄片狀沿馬氏體片或馬氏體條的界面析出所造成的。這種硬而脆的薄片碳化物與馬氏體間的結(jié)合較弱，降低了馬氏體晶界處的強(qiáng)度，因而使沖擊韌性反而下降。

將鋼加熱到臨界點(diǎn)（AC3、ACcm）以上，進(jìn)行完全奧氏仜化，然后在空氣中冷卻，這種熱處理工藝，稱為正火。（一）正火工藝正火的加熱溫度正化學(xué)成份AC3以上50-100℃；過(guò)共析鋼的加熱溫度ACcm以上30-50℃。保溫時(shí)間主要取決于工件有效厚度和加熱爐的型式，如在箱式爐中加熱時(shí)，可以每毫米有效厚度保溫一分鐘計(jì)算。保溫后的冷卻，一般可在空氣中冷卻，但一些大型工件或在氣溫較高的夏天，有時(shí)也采用吹風(fēng)或噴霧冷卻。（二）正火后組織與性能正火實(shí)質(zhì)上是退火的一個(gè)特例。兩者不同之處，主要在于冷卻速度較快，過(guò)冷度較快，因而發(fā)生了偽共析轉(zhuǎn)變，使組織中珠光量增多，且珠光柋的片層間距變小。應(yīng)該指出，某些高合金鋼空冷后，能獲得貝氏體或馬氏體組織，這是由于高合金鋼的過(guò)冷奧氏體非常穩(wěn)定，C曲線。由于正火后的組織上的特點(diǎn)，故正火后的強(qiáng)度、硬度、韌性都比退火后的高，且塑性也并不降低。正火的應(yīng)用正火與退火相比，鋼的機(jī)械性能高，提價(jià)簡(jiǎn)便，生產(chǎn)周期短，能耗少，故在可能條件下，應(yīng)優(yōu)先考慮采用正火處理。目前的應(yīng)用如下：1.作為普通結(jié)構(gòu)零件的最終熱處理2.改善低碳鋼和低碳合金鋼的切削加工性3.作為中碳結(jié)構(gòu)鋼制作的較重要零件的預(yù)先熱處理。4.消除過(guò)共析鋼中風(fēng)狀二次滲碳體，為球化退火作好組織準(zhǔn)備5.對(duì)一些大型的或形狀較復(fù)雜的零件，淬火可能有開(kāi)裂的危險(xiǎn)進(jìn)，正火也往往代替淬火、回火處理，而作為這類零件的最終熱處理。很靠右。此時(shí)己不能稱其為正火，而稱為空淬有關(guān)。為了增加低碳鋼的硬度，可適當(dāng)提高正火溫度。鋼的化學(xué)熱處理-氧氮共滲當(dāng)鋼在滲氮的同時(shí)通入一些含氧的介質(zhì)，即可實(shí)現(xiàn)其氧氮共滲處理。處理以后的工件兼有蒸汽處理我滲氮處理的共同優(yōu)點(diǎn)。1．氧氮共滲的特點(diǎn)：氧氮共滲后滲層可分三個(gè)區(qū)，表面氧化膜，次表層氧化區(qū)和滲氮nitriding。表面氧化膜與次表層氧化區(qū)厚度相近，一般為2-4μm.氧氮共滲后形成多孔Fe3O4層具有良好的減摩擦性能、散熱性能及抗粘著性能。2．氧氮共滲介質(zhì)：氧氮共滲時(shí)一般用得較多的是不同濃度的氨水。氮原子向內(nèi)擴(kuò)散形成滲氮層，水分解形成氧原子向內(nèi)擴(kuò)散形成氧化層并在工件表面形成黑色氧化膜。3．氧氮共滲的主要用途：氧氮共滲主要用于高速鋼刀具的表面處理。共滲時(shí)的溫度一般為540-590℃，時(shí)間通常為1-2小時(shí)。氨水濃度以25%-30%為宜。排氣升溫時(shí)通氨量應(yīng)大些，以利于迅速排空爐內(nèi)空氣。共滲期間通氨量應(yīng)適中，降溫及擴(kuò)散時(shí)應(yīng)減少氨的滴入量。熱處理爐可采用有1Cr18Ni9Ti不銹鋼制成爐罐的井式氮化爐代用。爐罐應(yīng)保護(hù)密封性（最好采用真空水冷橡膠密封）。爐頂應(yīng)有一臺(tái)密封循環(huán)風(fēng)扇。爐內(nèi)保持300-1000Pa的正壓.鋼的熱處理--軟氮化為了縮短氮化周期，并使氮化工藝不受鋼種的限制，在近一、二十年間在原氮化工藝基礎(chǔ)上發(fā)展了軟氮化和離子氮化兩種新氮化工藝軟氮化實(shí)質(zhì)上是以滲氮為主的低溫碳氮共滲，鋼的氮原子滲及的同時(shí)，還有少量的碳原子滲入，其處理結(jié)果與前述一般氣體氮相比，滲層硬度較低，脆性較小，故稱為軟氮化。1.軟氮化方法，軟氮化方法分為氣體軟氮化和液體軟氮化兩大類。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的是氣體軟氮化。<,br>氣體軟氮化是在含有活性碳、氮原子的氣氛中進(jìn)行低溫碳、氮共滲，常用的共滲介質(zhì)有尿素、甲酰胺和三乙醇胺，它們?cè)谲浀瘻囟认掳l(fā)生熱分解反應(yīng)，產(chǎn)生活性碳、氮原子?；钚蕴?、氮原子被工件表面吸收，通過(guò)擴(kuò)散滲入工件表層，從而獲得以氮為主的碳氮共滲層。氣體軟氮化溫度常用560-570℃，因該溫度下氮化層硬度值最高。氮化時(shí)間常為2-3小時(shí)，因?yàn)槌^(guò)2.5小時(shí)，隨時(shí)間延長(zhǎng)，氮化層深度增加很慢。2.軟氮化層組織和軟氮化特點(diǎn)：鋼經(jīng)軟氮化后，表面最外層可獲得幾微米至幾十微米的白層，它是由ε相、γ`相和含氮的滲碳體Fe3（C，N）所組成，次層為0。3-0。4毫米的擴(kuò)散層，它主要是由γ`相和ε相組成。軟氮化具有以下特點(diǎn)：(1)處理溫度低，時(shí)間短，工件變形小。(2)不受鋼種限制，碳鋼、低合金鋼、工模具鋼、不銹鋼、鑄鐵及鐵基粉未冶金材料均可進(jìn)行軟氮化處理。工件經(jīng)軟氮化后的表面硬度與氮化工藝及材料有關(guān)。3.能顯著地提高工件的疲勞極限、耐磨性和耐腐蝕性。在干摩擦條件下還具有抗擦傷和抗咬合等性能。4.由于軟氮化層不存在脆性ξ相，故氮化層硬而具有一定的韌性，不容易剝落。因此，目前生產(chǎn)中軟氮化巳廣泛應(yīng)用于模具、量具、高速鋼刀具、曲軸、齒輪、氣缸套等耐磨工件的處理。應(yīng)注意的是，氣體軟氮化目前存在問(wèn)題是表層中鐵氮化合物層厚度較薄（0.01-0.02mm），且氮化層硬度梯度較陡，故不宜在重載條件下工作。另外，在氮化過(guò)程中，爐中會(huì)產(chǎn)生HCN這種有毒氣體，因此生產(chǎn)中要注意設(shè)備的密封，以免爐氣漏出污染環(huán)境。

塑膠收縮率

成型加工溫度，模具溫度及射出成型過(guò)程的一般塑膠收縮率

材料

標(biāo)稱

密度

玻璃纖維含量

平均比熱

加工溫度

模具溫度

收縮率

[g/cm3]

[%]

[KJ/(kgxK)]

[℃]

[℃]

[%]

聚苯乙烯

PS

1.05

1.3

180-280

10

0.3-0.6

聚苯乙烯，中.高沖擊性

HI-PS

1.05

1.21

170-260

5-75

0.5-0.6

聚苯乙烯-丙烯晴

SAN

1.08

1.3

180-270

50-80

0.5-0.7

丙烯晴-丁二烯-苯乙烯

ABS

1.06

1.4

210-275

50-90

0.4-0.7

苯烯晴-苯乙烯-丙烯酸

ASA

1.07

1.3

230-260

40-90

0.4-0.6

低密度聚乙烯

LDPE

0.954

2.0-2.1

160-260

50-70

1.5-5.0

高密度聚乙烯

HDPE

0.92

2.3-2.5

260-300

30-70

1.5-3.0

聚丙烯

PP

0.915

0.84-2.5

250-270

50-75

1.0-2.5

聚本烯-GR

PPGR

1.15

30

1.1-1.35

260-280

50-80

0.5-1.2

聚異丁烯

IB

150-200

聚甲基戊烯

PMP

0.83

280-310

70

1.5-3.0

軟質(zhì)聚氯乙烯

PVC-soft

1.38

0.85

170-200

15-50

>0.5

硬質(zhì)聚氯乙烯

PVC-rigid

1.38

0.83-0.92

180-210

30-50

0.5

聚氟亞乙烯

PVDF

1.2

250-270

90-100

3.0-6.0

聚四氟乙烯

PTFE

2.12-2.17

0.12