熱處理基礎知識課件

熱處理基礎知識鋼的熱處理基礎知識熱處理基礎知識一、鋼的熱處理工藝基礎知識二、熱處理技術(shù)要求的表示方法三、公司熱處理工段的一些情況的簡介四、常用的熱處理資料介紹五、公司機床零件常用鋼及熱處理六、公司機床典型零件用鋼的選材及熱處理熱處理基礎知識一、鋼的熱處理工藝基礎知識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。這些過程互相銜接，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，進而應用液體和氣體燃料。電的應用使加熱易于控制，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。

金屬加熱時，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。因而金屬通常應在可控氣氛或保護氣氛中、熔融鹽中和真空中加熱，也可用涂料或包裝方法進行保護加熱。

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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，以獲得高溫組織。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。采用高能密度加熱和表面熱處理時，加熱速度極快，一般就沒有保溫時間，而化學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。

熱處理基礎知識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)上應用最廣的金屬，而且鋼鐵顯微組織也最為復雜，因此鋼鐵熱處理工藝種類繁多。

整體熱處理是對工件整體加熱，然后以適當?shù)乃俣壤鋮s，以改變其整體力學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。熱處理基礎知識

退火是將工件加熱到適當溫度，根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時間，然后進行緩慢冷卻，目的是使金屬內(nèi)部組織達到或接近平衡狀態(tài)，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進一步淬火作組織準備。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，常用于改善材料的切削性能，也有時用于對一些要求不高的零件作為最終熱處理。

熱處理基礎知識淬火是將工件加熱保溫后，在水、油或其它無機鹽、有機水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻?；鼗穑捍慊鸷箐摷冇?，但同時變脆。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℃的某一適當溫度進行長時間的保溫，再進行冷卻，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。熱處理基礎知識

調(diào)質(zhì)：“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

。為了獲得一定的強度和韌性，把淬火和高溫回火結(jié)合起來的工藝，稱為調(diào)質(zhì)。時效：某些合金淬火形成過飽和固溶體后，將其置于室溫或稍高的適當溫度下保持較長時間，以提高合金的硬度、強度或電性磁性等。這樣的熱處理工藝稱為時效處理。

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把壓力加工形變與熱處理有效而緊密地結(jié)合起來進行，使工件獲得很好的強度、韌性配合的方法稱為形變熱處理；在負壓氣氛或真空中進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，還可以通入滲劑進行化學熱處理。熱處理基礎知識

表面熱處理是只加熱工件表層，以改變其表層力學性能的金屬熱處理工藝。為了只加熱工件表層而不使過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或瞬時達到高溫。表面熱處理的主要方法有火焰淬火和感應加熱熱處理，常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感應電流、激光和電子束等。

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化學熱處理是通過改變工件表層化學成分、組織和性能的金屬熱處理工藝?；瘜W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成分?；瘜W熱處理是將工件放在含碳、氮或其它合金元素的介質(zhì)(氣體、液體、固體)中加熱，保溫較長時間，從而使工件表層滲入碳、氮、硼和鉻等元素。滲入元素后，有時還要進行其它熱處理工藝如淬火及回火。化學熱處理的主要方法有滲碳、滲氮、滲金屬。

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熱處理是機械零件和工模具制造過程中的重要工序之一。大體來說，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力狀態(tài)，以利于進行各種冷、熱加工。

例如白口鑄鐵經(jīng)過長時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，價廉的碳鋼通過滲入某些合金元素就具有某些價昂的合金鋼性能，可以代替某些耐熱鋼、不銹鋼；工模具則幾乎全部需要經(jīng)過熱處理方可使用。熱處理基礎知識二、熱處理技術(shù)要求的表示方法1、熱處理工藝方法的表示（1）國家標準JB/T6609-1993的規(guī)定熱處理工藝方法熱處理技術(shù)要求表示舉例名稱字母漢字表示代號表示退火Th退火Th正火Z正火Z調(diào)質(zhì)T調(diào)質(zhì)220~250HBST235淬火C淬火42~47HRCC42感應淬火G感應淬火48~53HRCG48火焰淬火H火焰淬火42~47HRCH42滲碳、淬火S-C滲碳層深0.8~1.2mm淬火硬度58~63HRCS0.8-C58滲碳感應淬火S-GC滲碳層深0.8~1.2mm感應淬火硬度58~63HRCS0.8-G58氮化D滲氮深度0.25~0.4mm表面硬度≥850HV10D0.3-850離子滲氮LD滲氮深度0.25~0.4mm表面硬度≥850HV5LD0.3-850熱處理基礎知識二、熱處理技術(shù)要求的表示方法1、熱處理工藝方法的表示（2）熱處理工段的一些補充代號代號代號含義代號代號含義GC感應淬火F發(fā)藍YC鹽爐淬火DCr鍍鉻XC箱式爐淬火DCr-P鍍鉻拋光#C井式爐淬火DZn鍍鋅X消力PG拋光ZX中溫消力P噴砂GX高溫消力Px噴細砂Y油煮定性Pc噴粗砂J校直Q油漆熱處理基礎知識二、熱處理技術(shù)要求的表示方法2、有效滲層深度的表示（1）國家標準JB/T6609-1993的規(guī)定滲碳層深度的表示公稱深度（mm)深度偏差(mm)應用舉例0.3+0.20厚度≤1.75的摩擦片、模數(shù)1.5~2.25的齒輪、模數(shù)≤1.25的蝸桿0.5+0.30厚度1.75~2的摩擦片、樣板，小軸、小離合器，模數(shù)2.5~3.5的齒輪、模數(shù)1.5~2.5的蝸桿0.8+0.40軸、套筒、活塞、離合器、鍵、銷，模數(shù)4~5.5的齒輪、模數(shù)2.75~10的蝸桿1.2+0.50主軸、套筒模數(shù)6~10的齒輪、模數(shù)11~16的蝸桿熱處理基礎知識一、熱處理技術(shù)要求的表示方法2、有效滲層深度的表示（2）公司熱處理工段滲碳層深度的幾個檔次滲層深度（mm)應用舉例滲碳1爐次需用的時間0.5~0.8摩擦片、鍵約8小時0.8~1.0鍵、小齒輪約10小時0.9~1.1導向鍵、齒輪、活塞、軸約12小時1.0~1.2齒輪、軸齒輪、主軸約12小時1.2~1.5導軌板、工作臺主軸約14小時1.5~1.8大模數(shù)齒輪、蝸桿、約18小時注意：滲碳層的有效硬化層深度處的硬度并不一定能達到設計要求的硬度。滲碳淬火的零件，淬火后硬度要求一般為58~63HRC，淬火后從表面至心部，硬度不斷下降，有效硬化層深度指從表面檢驗至硬度下降為550HV(約52.5HRC）處的深度。熱處理基礎知識二、熱處理技術(shù)要求的表示方法2、有效滲層深度的表示（3）國家標準JB/T6609-1993的規(guī)定滲氮層深度的表示公稱深度（mm)深度偏差(mm)應用舉例0.15+0.10-0.05模數(shù)≤1.75的齒輪0.3套、環(huán)、絲桿、墊圈、模數(shù)2~3的齒輪0.4+0.15-0.05直徑＜60的鏜桿、主軸、套筒、蝸桿、鑲鋼導軌、模數(shù)3.5~4的齒輪0.5直徑60~160的鏜桿、主軸、模數(shù)4.5~5的齒輪0.6直徑＞160的鏜桿、主軸、模數(shù)＞5.5的齒輪熱處理基礎知識二、熱處理技術(shù)要求的表示方法2、有效滲層深度的表示（4）公司熱處理工段氮化（滲氮）層深度的幾個檔次滲層深度（mm)應用舉例滲氮1爐次需用的時間≥0.15絲桿2~3天≥0.3絲桿、離合器、油缸、齒條、冷卻套筒3~4天≥0.5直徑φ85~φ130的機床主軸5~6天≥0.55直徑φ160~φ200機床主軸6~7天≥0.60直徑φ200以上機床主軸7~8天主軸直徑增加，要求的滲氮層也增加，氮化處理1爐次所用的時間則成天數(shù)增加。熱處理基礎知識二、熱處理技術(shù)要求的表示方法2、有效滲層深度的表示（4）熱處理工段氮化（滲氮）層深度的控制下限要求注意：滲層的有效硬化層深度處的硬度并不一定能達到設計要求的硬度。氮化的零件，氮化后硬度要求一般為≥900HV，氮化后從表面至心部，硬度不斷下降，有效硬化層深度指從表面檢驗至硬度下降為比基體硬度高50HV處的深度。我公司主軸采用38CrMoAlA正火，其基體硬度一般為200HV(約17HRC）比基體高50HV為250HV(約25HRC)。能保證≥900HV的硬度層，當滲層為≥0.5時，單邊約0.1，氮化后磨削若超過單邊0.1，硬度必然難達到900HV。主軸直徑（mm)8590110130滲氮深度（mm)0.440.450.480.51主軸直徑（mm)160200225260滲氮深度（mm)0.550.580.610.64熱處理基礎知識熱處理技術(shù)要求的表示方法熱處理基礎知識二、熱處理技術(shù)要求的表示方法3、表面硬度的表示工藝方法硬度種類公稱硬度硬度偏差硬度范圍調(diào)質(zhì)HB215±15200~230235220~250265250~280285280~300淬火感應淬火滲碳淬火火焰淬火HRC35+5035~404242~474545~504848~535858~636060~65滲氮離子滲氮HV450上不限下0≥450500≥500850≥850900≥900熱處理基礎知識一、熱處理技術(shù)要求的表示方法3、表面硬度的表示硬度抗拉強度常用硬度HRC換算HRCHVHBMPaT215=215HB≈17.5HR235=235HB≈22HRC20226225767T265=265HB≈27.5HRC25255251854T285=285HB≈30HRC30289283964D450=450HV≈46HRC353293231100D500=500HV≈49.5HRC403773701268D850=850HV≈65HRC454364241480D900=900HV≈66.5HRC50509488175355599-211560713-260765856--701037--表一:常用硬度對照表熱處理基礎知識二、熱處理技術(shù)要求的表示方法4、局部熱處理時的表示熱處理基礎知識三、熱處理工段的一些情況的簡介1、人員情況2、設備狀況3、考核情況熱處理基礎知識1、組織結(jié)構(gòu)及人員情況：整個工段共66人，分六個班組，三個生產(chǎn)班組：一班、高頻、電鍍；三個后勤班組：機修、管理、技術(shù)。工段長一班高頻班電鍍班機修組管理組技術(shù)組25人7人5人8人18人3人箱式爐高頻拋光修設備計劃工藝井式爐中頻鍍鉻做工裝轉(zhuǎn)運技術(shù)滲碳爐超音頻鍍鋅技改行車設計工裝氮化爐火焰庫管施工鹽浴爐統(tǒng)計質(zhì)量經(jīng)濟現(xiàn)場校直噴砂發(fā)藍熱處理基礎知識三、熱處理工段的一些情況的簡介2、設備狀況：加熱設備加熱設備名稱可裝零件最大尺寸加熱設備名稱可裝零件最大尺寸深井式爐φ480×5500井式油爐φ520×3180短井式爐φ1950×1000箱式油爐1640×16000×460氮化爐φ1200×4800100kw高頻1250×560×500箱式爐1900×850×600中頻連續(xù)加熱φ160×1800鹽爐340×340×800超音頻同時加熱φ500×150回火爐φ750×1000超音頻連續(xù)加熱500×250×1900熱處理基礎知識三、熱處理工段的一些情況的簡介2、設備狀況：電鍍設備電鍍設備槽子尺寸（長×寬×深）電鍍設備槽子尺寸（長×寬×深）短鍍鋅槽1450×600×700鍍鉻槽2940×600×700長鍍鋅槽5000×650×650鋁氧化槽1000×600×700白鈍化槽3950×400×500弱腐蝕槽2500×600×700彩鈍化槽850×500×600暗鎳槽2940×600×570亮鎳槽1580×770×800暗鎳槽2940×600×700發(fā)藍槽1450×500×540退鎳槽1450×580×670長發(fā)藍槽3900×300×350除油槽（退鉻槽）2450×600×770熱處理基礎知識三、熱處理工段的一些情況的簡介2、設備狀況：冷卻設備冷卻設備尺寸冷卻設備尺寸箱式爐清水缸2000×1500×1300鹽爐循環(huán)油缸950×1180×1200箱式爐鹽水缸2000×1500×1300井式爐清水缸φ1200×4100箱式爐油缸1980×1480×1300井式爐油缸790×790×5470鹽爐鹽水缸1900×1000×1300200kw油缸1930×1000×690鹽爐機油缸1900×1000×1300200k三硝缸990×600×600鹽爐快速油缸1500×1200×850100kw三硝缸1200×900×680熱處理基礎知識二、熱處理工段的一些情況的簡介4、考核情況：現(xiàn)仍按1999年模擬市場價考核，見下表工序價格(元/kg)工序價格(元/kg)箱式爐淬火0.9退火0.62中溫鹽爐淬火1.2球化退火1.1感應淬火1.9滲碳2.24火焰淬火0.9氣體氮化9.31箱式爐調(diào)質(zhì)0.8離子氮化7.48井式爐調(diào)質(zhì)1.27油煮定性0.4箱式爐正火0.55校直0.4井式爐正火0.8噴砂0.51消力0.5鍍鋅1.2鍍鉻1.7元/dm20.01mm焊刀片1.0元/片熱處理基礎知識四、常用的熱處理資料介紹1、軸、套、環(huán)類零件熱處理時內(nèi)孔放磨余量2、常用鋼的全淬透尺寸3、常用鋼截面≤全淬透尺寸時，

淬火能達到的最高硬度4、常用鋼有后工序的熱處理時，

常選用的預備熱處理5、公司熱處理工段常用吊掛螺帽尺寸規(guī)格表6、熱處理工段現(xiàn)執(zhí)行的部分標準熱處理基礎知識1、軸、套、環(huán)類零件淬火時內(nèi)孔磨削余量直徑＜1011～1819～3031～5051～80一般孔余量0.20～0.300.25～0.350.30～0.450.35～0.500.40～0.60復雜孔余量0.25～0.400.35～0.450.40～0.500.50～0.650.60～0.80直徑81～120121～180181～260261～360361～500一般孔余量0.50～0.750.60～0.900.65～1.000.80～1.100.85～1.30復雜孔余量0.70～1.000.80～1.200.90～1.351.05～1.501.15～1.75熱處理基礎知識注：1、碳素鋼零件一般用水淬孔變形大，應選上限，薄壁零件應選上限；合金鋼壁厚﹥50mm時油淬難達要求，用水淬，應選上限甚至比碳素鋼零件放的余量大。

2、同一零件上有大小不同的孔時，應以大孔計算。零件全淬透時變形最大，余量應增加40%～50%。

3、外徑/內(nèi)徑﹤1.5的滲碳、高頻淬火零件，內(nèi)孔余量應減少40%～50%，外圓加大30%～40%；

4、薄壁零件指全淬透或外徑與內(nèi)徑的比值，碳素鋼小于2，合金鋼小于1.25的零件；

1、軸、套、環(huán)類零件淬火時內(nèi)孔磨削余量熱處理基礎知識2、常用鋼的全淬透尺寸（碳鋼水淬，合金鋼油淬）材料淬透尺寸(mm)材料淬透尺寸(mm)3519T10284521T123440Cr2220820Cr1020CrMnTi1835CrMo2542CrMo4035CrMnSiA43GCr151565Mn2060Si2MnA2250Mn22838CrMoAlA47熱處理基礎知識3、常用鋼截面≤全淬透尺寸時，

淬火能達到得最高硬度材料最高硬度（HRC)材料最高硬度（HRC）3549~50T1062~644558~59T1262~6440Cr5520≤3020Cr（滲碳后）56~6220（滲碳后）56~6020CrMnTi≤4320CrMnTi（滲碳后）58~6335CrMo5042CrMo5535CrMnSiA48GCr1562~6665Mn57~6460Si2MnA4950Mn258~6338CrMoAlA52熱處理基礎知識4、常用鋼有后工序的熱處理時，

常選用的預備熱處理材料預備熱處理材料預備熱處理20（滲碳）正火Q235-A不熱處理20Cr（滲碳）正火20CrMnTi（氮化）調(diào)質(zhì)20CrMnTi（滲碳）正火20Cr（氮化）調(diào)質(zhì)T10球化退火T12球化退火GCr15球化退火65Mn退火35正火6