熱處理課程設計

1、<p><b>　　1 前言</b></p><p>　　“真材實料”——是每一個金屬材料人基本要求和夢想。工藝決定組織，組織決定性能。尤其是熱處理工藝起到舉足輕重的作用。金屬熱處理是機械制造中重要工藝之一，與其它加工工藝相比，它一般不改變工件形狀和整體的化學成分，而是改變工件內部顯微組織或表面化學成分，從而改變工件的使用性能。</p><p>　　機器零

2、件都具有一定功能, 如承受某種載荷、傳遞力或能等。熱處理工藝選擇不當會引起機器零件喪失它應有的功能, 斷裂是最常見、也是最危險的失效類型, 它往往造成嚴重的經濟損失甚至造成人身傷亡事故。熱處理還會引起各種缺陷：帶狀組織、粗大晶粒、輕微魏氏組織、過熱等組織缺陷；過燒、有害夾雜物、孔洞、裂紋、氧化脫碳、裂紋和殘余應力等。</p><p>　　本次課程設計主要是制定典型零件的生產工藝的一門綜合課程設計。從本次課程設計中

3、，我們可以獲得綜合運用所學的基本理論、基本知識、基本技能，獨立分析和解決實際問題的能力；培養(yǎng)嚴肅、認真、科學的工作作風和勇于進取開拓的創(chuàng)新精神。通過本次課程設計，可以使我們初步掌握典型零部件生產工藝過程；掌握典型零件的選材、熱處理原則和工藝制定原理；理論聯系實際，綜合運用基礎課及專業(yè)課程多方面的知識去認識和分析零部件熱處理生產過程的實際問題，培養(yǎng)解決問題的能力。</p><p>　　熱處理工藝是整個機器零件和工模

4、具制造的一部分，熱處理是通過改變鋼的內部組織結構，以改善鋼的性能，通過適當的熱處理可以顯著提高鋼的機械性能，延長機器零件的使用壽命。合理的熱處理工藝方案，不但可以滿足設計及使用性能的要求，而且具有最高的勞動生產率，最少的工序周轉和最佳的經濟效果。</p><p>　　“紙上來得終覺淺，絕知此事要躬行”通過課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，

5、從理論中得出結論，才是真正的知識，才能提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。</p><p>　　“正火、退火、淬火、回火，火火相依；時效、調質、滲碳、滲氮，處處可用”。</p><p><b>　　2 零件分析</b></p><p>　　2.1 零件圖圖紙</p><p><b>　　2.2 服役條

6、件</b></p><p>　　萬能分度頭是通用設備的必備設備，它可以輔助機床完成被加工零件在圓周任意度上的分度工作。如對零件分度鉆孔，銑槽，銑削圓弧和零件劃線工作。其主軸的回轉現可在0°-90°之間任意調整。分度主軸可配備各種類型的卡盤及夾具。</p><p><b>　　2.3 受力分析</b></p><p&

7、gt;　　主軸是機床上傳動力的零件，由于負荷不同，受力大小也不同，常承受彎曲、扭矩、沖擊、同時受到在滑移和轉動部位受摩擦作用。</p><p><b>　　2.4 性能要求</b></p><p>　　主軸的性能要求是高硬度、足夠的韌性及疲勞強度、強度、形狀畸變要求。</p><p>　　2.5 失效形式分析</p><

8、p>　　主要失效形式是：斷裂、過載失效、磨損失效。</p><p>　　上述萬能分度頭主軸，從工件整體來說作為機床傳動件，必須具備一定的強韌性，同時后端直徑48.2及A、B兩部位受擊段，由于承受一定的扭轉、摩擦力，因此要求具備較高的強度、硬度。</p><p><b>　　3 材料選擇</b></p><p>　　依據主軸的工作條件，與

9、滑動軸承相配合，主軸承受的載荷較小，主軸的轉速也較小，工作表面精度要求不高的特點，可以選用調質鋼或滲碳鋼。滲碳鋼表面有高的彎曲、接觸、疲勞強度及高的耐磨性，心部有良好的塑性和韌性，但是從所給的零件圖要求來看，此空心主軸要求內表面也有一定的耐磨性和抗疲勞性，而且滲碳鋼熱處理變形較大，工藝性能較差，因此滲碳鋼不適合做此類軸，因而選用調質鋼。</p><p>　　3．1 調質鋼簡介</p><p&

10、gt;　?。?）組織特點：結構鋼淬火得到的馬氏體組織經高溫回火后，得到在α相基體上分布有極細小的顆粒狀碳化物。它的顯微組織根據含有不同合金元素而引起的回火穩(wěn)定性的差別和回火溫度，可得到回火屈氏體或索氏體組織。</p><p>　?。?）成分特點：①低碳：含碳量一般為0.3-0.5%，以保證心部有足夠的塑性和韌性，含碳量低時淬硬性不夠，含碳量高時心部韌性下降。②合金元素：主加元素為Cr、Mn、Ni、Si等，它們的主

11、要作用是提高鋼的淬透性，從而提高心部的強度和韌性；輔加元素為W、Mo、V、Ti等強碳化物形成元素，這些元素通過形成穩(wěn)定的碳化物來細化奧氏體晶粒。</p><p>　　(3)性能及應用:調質鋼具有良好的綜合力學性能，有較高的強度，良好的塑性和韌性。因而被廣泛用于制造各種機械零件，如軸類、軸承和高強度結構。</p><p>　　3．2 調質鋼的選擇</p><p>　

12、　常用做軸類的調質鋼[1]有：45鋼，40Cr,40MnVB等，參數見表1。</p><p>　　表1 萬能分度頭主軸材料[1]</p><p>　?。?）45鋼是普通的中碳結構鋼，冷熱加工性能都不錯，機械性能較好，且價格低、來源廣，所以應用廣泛。它用做截面尺寸較小或不要求完全淬透的零件，經過調質處理后，硬度可達到220-250HBS，表面淬火之后硬度為48-52HRC[1][2]。&l

13、t;/p><p>　?。?）40Cr一般用做淬透性較高的零件，合金元素Cr可阻礙碳化物在高溫回火時聚集長大，保證鋼的高強度，鉻還阻礙α相的再結晶，能保持細小的晶塊結構，具有優(yōu)良的機械性使α相也能保持高的強度，40Cr經調質處理后，硬度可達到220-250HBS，表面淬火后的硬度為52-61HRC[1][2]。</p><p>　　（3）40MnVB為要求淬透性更高一級的鋼種，常用做大截面零件，

14、合金元素Mn的加入對鋼的沖擊韌性有所改善，能使鋼的韌-脆轉化溫度下降，V可以細化奧氏體晶粒，微量的B可以顯著提高鋼的淬透性，經調質處理后，硬度可達到220-250HBS，表面淬火后的硬度為52-61HRC[1][2]。</p><p>　　由上可以看出合金鋼有較高的淬透性，適用于大截面零件，而且還有高的沖擊韌性和低的韌-脆轉化溫度。但是合金鋼經常遇到的一個特殊問題就是高溫回火脆性，高溫回火后的冷卻速度是影響鋼韌性

15、的主要因素，冷卻速度越慢，室溫沖擊韌性愈低，韌-脆轉化溫度愈高，因而合金調質鋼的熱處理過程不易把握。與合金調質鋼相比，碳素結構鋼的淬透性較低，盡管如此，由于碳素調質鋼價格便宜，來源廣。</p><p>　　綜合考慮：在滿足零件要求（調質硬度235HBS，表面淬火硬度為48HRC）的前提下，應該選擇45鋼。</p><p>　　表2 45鋼的主要化學成分 [4]。</p>

16、<p>　　4 確定加工路線（冷、熱加工）</p><p>　　工藝路線：鍛造[12]→正火→機加工（粗車留精車量4mm）→調質→機加工（精車磨量0.5-0.6mm）→直徑48.2mm局部淬火、回火→機加工（粗磨留精磨量0.15-0.25mm）→A、B中間段淬火、回火→機加工（精磨或精磨后超精加工）→成品</p><p>　　5 熱處理工藝方法選擇</p>&l

17、t;p><b>　　5.1 預備熱處理</b></p><p>　　預備熱處理采用正火，消除毛胚鍛造應力，降低硬度以及改善切削加工性能，同時均勻組織，細化晶粒，為了后續(xù)加熱處理做準備。</p><p><b>　　5.2中間熱處理</b></p><p>　　中間熱處理采用調質，即淬火加高溫回火，以獲得回火索氏體組織

18、[3]，主要用于中碳碳素結構鋼或低合金結構鋼以獲得良好的綜合機械性能。</p><p>　　5.2.1 淬火方法的選擇[1][2] </p><p>　　常用的淬火方法有單液淬火法、中斷淬火法（雙淬火介質淬火法）、分級淬火法、等溫淬火法。</p><p>　　（1）單液淬火法，把已加熱到淬火溫度的工件淬入一種淬火介質，使其完全冷卻。它是最簡單的淬火方法，常用于形狀

19、簡單的碳鋼和合金鋼工件。</p><p>　　（2）雙液淬火法，把加熱到淬火溫度的工件，先在冷卻能力較強的淬火介質中冷卻至接近Ms點，然后轉入慢冷的淬火介質中冷卻至室溫，以達到在不同淬火冷卻溫度區(qū)間，有比較理想的淬火冷卻速度。</p><p>　?。?）分級淬火法，把工件由奧氏體化溫度淬入高于該種鋼馬氏體開始轉變溫度的淬火介質中，在其中冷卻直至工件各部分溫度達到淬火介質的溫度，然后緩慢冷至

20、室溫，發(fā)生馬氏體轉變。</p><p>　?。?）等溫淬火法，工件淬火加熱后，若長期保持在下貝氏體轉變區(qū)的溫度，使之完成奧氏體的等溫轉變，獲得下貝氏體組織，這種淬火方法稱為等溫淬火。</p><p>　　因為待加工的零件形狀復雜，尺寸較大，為了防止淬火過程中發(fā)生變形，開裂，因而我選用雙液淬火法。</p><p>　　5.2.2 回火方法的選擇</p>

21、<p>　　鋼件淬火后，再加熱到A1 以下某一溫度，保持一定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝稱為回火?；鼗鸬哪康氖欠€(wěn)定組織，消除淬火應力；調整硬度、強度、塑性、韌性。</p><p>　　根據回火溫度的不同，分為低溫回火、中溫回火、高溫回火三種[1][5][7]。</p><p>　?。?）低溫回火（150～250℃），組織是回火馬氏體，和淬火馬氏體相比，回火馬氏體既保持了鋼的

22、高硬度、高強度和良好耐磨性，又適當提高了韌性。硬度為61～65HRC，主要用于高碳鋼，合金工具鋼制造的刃具、量具、模具及滾動軸承，滲碳、碳氮共滲和表面淬火件等。 </p><p>　　（2）中溫回火（350～500℃），組織為回火屈氏體，對于一般碳鋼和低合金鋼，中溫回火相當于回火的第三溫度區(qū)，此時碳化物開始聚集，基體開始回復，淬火應力基本消除。硬度為 35～50HRC，具有高的彈性極限，有良好的塑性和韌性，主用于

23、彈性件及模具處理。</p><p>　?。?）高溫回火（500～650℃），組織為回火索氏體，硬度為220～330HBS。淬火和隨后的高溫回火稱為調質處理，經調質處理后，鋼具有優(yōu)良的綜合機械性能。因此，高溫回火主要適用于中碳結構鋼或低合金結構鋼，用來制作汽車、拖拉機、機床等承受較大載荷的結構零件，如曲軸、連桿、螺栓、機床主軸及齒輪等重要的機器零件。</p><p>　　因為該主軸需要進行調

24、質處理，所以采用高溫回火。</p><p><b>　　5.3 最終熱處理</b></p><p>　　最終熱處理采用表面淬火[1][2][3]。表面淬火是指被處理工件在表面有限深度范圍內加熱至相變點以上，然后迅速冷卻，在工件表面一定深度范圍內達到淬火目的的熱處理工藝。利用表面淬火得到表面硬化后，零件的心部仍可保持原來的顯微組織和性能不變，從而達到提高疲勞強度、提高耐

25、磨性并保持心部韌性的優(yōu)良綜合性能。</p><p>　　常用的表面加熱淬火方法有感應加熱表面淬火、火焰淬火、電接觸加熱表面淬火、電解液加熱表面淬火、激光加熱表面淬火、電子束加熱表面淬火、等離子束加熱表面淬火等。</p><p>　?。?）感應加熱表面淬火，即以電磁感應原理在工件表面產生電流密度很高的渦流來加熱工件表面的淬火方法。根據所產生交流電流的頻率不同，可分為高頻淬火、中頻淬火及高頻脈

26、沖淬火三類。</p><p>　　（2）火焰淬火，即用溫度極高的可燃氣體火焰直接加熱工件表面的表面淬火方法。</p><p>　?。?）電接觸加熱表面淬火，即以當低電壓大電流的電極引入工件并與之接觸，以電極與工件表面的接觸電阻發(fā)熱來加熱工件表面的淬火方法。</p><p>　　（4）電解液加熱表面淬火，即工件作為一個電極（陰極）插入電解液中，利用陰極效應來加熱工件表

27、面的淬火方法。</p><p>　　綜合考慮了上述幾種方法各自的特點和局限性后，我選用了感應淬火，因為它具有工藝簡單、工件變形小、生產效率高、省能、環(huán)境污染少、工藝過程易于實現機械化和自動化等優(yōu)點。</p><p>　　制定熱處理工藝制度 </p><p>　　表3 45鋼加熱和冷卻的臨界點[2]</p><p>　　6.1 正火工藝的

28、制定</p><p>　　為了消除毛胚鍛造應力，降低硬度以及改善切削加工性能，同時均勻組織，細化晶粒，為了后續(xù)加熱處理做準備。</p><p>　　正火溫度，選用830-850℃。一般正火加熱溫度是將工件加熱到Ac3或Accm以上30-50℃，45鋼的臨界點溫度為780℃，正火時一般采用熱爐裝料，加熱過程中工件內溫差較大，為了縮短工件在高溫時的停留時間，一般加熱溫度稍高。</p>

29、;<p>　?。?）正火保溫時間，保溫時間與鋼的化學成分、工件形狀、尺寸、爐子類型、裝爐量等多種因素有關，一般按每毫米厚度保溫1.5-2.5min估算。主軸的直徑為115.4mm，考慮加工余量5mm，因而其有效厚度為50mm，保溫時間為4h左右。</p><p>　　（3）正火的冷卻方式一般采用空冷。</p><p><b>　　溫度/℃</b><

30、/p><p><b>　　時間/h</b></p><p>　　6.2 調質工藝的制定</p><p>　　毛胚經鏜孔、車出大臺階后進行調質處理，其目的是為了提高主軸整體的強韌性，滿足性能要求。</p><p>　　（1）加熱溫度，亞共析鋼淬火加熱溫度為Ac3+30-50℃[2]，一般在空氣爐中加熱比在鹽浴中加熱高10-30

31、℃，綜合考慮淬火加熱溫度應選用810-830℃。</p><p>　?。?）淬火加熱時間，應包括工件整個截面加熱到預定淬火溫度，并使之在該溫度下完成組織轉變、碳化物溶解和奧氏體成分均勻化所需的時間。常用經驗公式為： τ=α·k·D</p><p>　　式中 τ——加熱時間，min；</p><p>　　α——加熱時間系數，m

32、in/mm；</p><p>　　k——裝爐量修正系數；</p><p>　　D——工件有效厚度，mm。</p><p>　　對于管型工件的有效厚度，當高度/壁厚≧1.5時，可按1.5壁厚計算[5]，圖1中最大壁厚為15mm，考慮到圓錐部位的壁厚稍大一些，因而取最大壁厚為20mm。工件的有效厚度D=50mm,加熱系數α和裝爐修正系數k分別見表3和表4，對于45鋼，α

33、=1.0，k=1.0，則τ=1.0×1.0×50=50min,考慮到透熱之后，還需要5-15min的組織轉變時間，因而我選擇1h的保溫時間。</p><p>　　表4 常用鋼的加熱系數（min/mm）[2]</p><p>　　冷卻方法的選擇，考慮到所給主軸的形狀復雜，尺寸較大，淬火過程易發(fā)生形變或開裂，我選用中斷淬火法。把加熱到淬火溫度的工件，先在冷卻能力強的鹽水中

34、冷卻至接近Ms點，然后取出轉入油冷，以達到在不同淬火冷卻溫度區(qū)間，有比較理想的淬火冷卻速度。這樣既保證了獲得較高的硬度層和淬硬層深度又可減少內應力及防止發(fā)生變形或開裂。在水中停留時間為每5-6mm有效厚度約1s。由于出水溫度難以掌握，須憑經驗操作，當水中的工件抖動停止，在水中30S取出可放入油中油冷。另外，工件入水宜動不宜靜，應按照工件的幾何形狀，作規(guī)則運動。靜止的冷卻介質加上靜止的工件，導致硬度不均勻，應力不均勻而使工件變形大，甚至開

35、裂。</p><p>　　回火溫度的確定：根據零件要求，調質后的硬度為235-265HBS,查表5，</p><p>　　選擇回火溫度為600-640℃。</p><p>　　表6 45鋼調質硬度[5]</p><p>　　回火時間的確定：回火時間一般從工件入爐后爐溫升至回火溫度時開始計算，一般為1-3h，在實踐中常用工件的有效厚度估算，表

36、6是單個工件的保溫時間表，多個工件堆積可適當延長保溫時間。由于工件的有效厚度是50mm，二十個工件同時加熱，我選擇保溫時間為3h。</p><p>　?。?）回火后的冷卻：回火后工件一般在空氣中冷卻。</p><p>　　6.3 淬火工藝的制定</p><p>　　6.3.1 直徑48.2mm局部淬火、回火加熱規(guī)范的確定</p><p>　　

37、其目的是為了提高扭轉工件部位的強度、硬度。</p><p>　　淬火溫度：加熱溫度，亞共析鋼淬火加熱溫度為Ac3+30-50℃，一般在空氣爐中加熱比在鹽浴中加熱高10-30℃，綜合考慮淬火加熱溫度應選用810-830℃。，</p><p>　　加熱時間：加熱系數選擇為1.2～1.5之間，零件有效厚度D為17mm，K裝爐修正系數選擇為1.0。有上可得t＝1.0×1.0×1

38、7min=17min，故保溫17min,先水淬20s在油冷。淬火回火工件必須要垂直掛吊如圖所示：</p><p>　　回火溫度根據表5選擇350℃，回火時間一般從工件入爐后爐溫升至回火溫度時開始計算，一般為1-3h，在實踐中常用工件的有效厚度估算，表6是單個工件的保溫時間表，多個工件堆積可適當延長保溫時間。由于工件的有效厚度是17mm，二十個工件同時加熱，我選擇保溫時間2h。</p><p&g

39、t;　　6.3.2 局部（A、B中間段）感應淬火、回火</p><p>　　A、B中間段感應淬火，回火目的都是為了提高該部位表面硬度及耐磨性。</p><p>　　（1）淬火加熱溫度和加熱方式的選擇：常用加熱方式有兩種，一種為同時加熱法，即對工件需淬火表面同時加熱，一般在設備功率足夠、生產批量比較大的情況下采用；另一種為連續(xù)加熱法，即對工件需淬火部位中的一部分同時加熱，通過感應器與工件之間

40、的相對運動，把已加熱部位逐漸移到冷卻為之冷卻，待加熱部位移至感應器中加熱，如此連續(xù)進行，直至需硬化的全部部位淬火完畢。由于所要加工的工件淬火部位比較分散，難以實現對其同時加熱，因而選擇連續(xù)加熱法。一般高頻加熱淬火溫度可比普通加熱淬火溫度高30-200℃，因而我選880-900℃。在連續(xù)加熱條件下，通過控制工件與感應圈相對位移速度來實現。選用的感應器陽極電壓13.5kv，陽極電流6A，屏極電流1.2A，工件連續(xù)淬火時相對移動速度100mm

41、/min。</p><p>　　（2）冷卻方式和冷卻介質的選擇：常用的冷卻方式是噴射冷卻法和浸液冷卻法。噴射冷卻法即當反應器加熱終了時把工件置于噴射其中，向工件噴射淬火介質進行淬火冷卻，其冷卻速度可以通過調節(jié)液體壓力、溫度及噴射時間來控制。浸液淬火法即當工件加熱終了時，浸入淬火介質中進行冷卻?？紤]到零件加工部位的分散性，零件形狀復雜，我選擇噴射冷卻法，這樣比較容易控制冷卻速度。冷卻介質使用水溶液。</p&g

42、t;<p>　　回火溫度根據下表選擇300℃</p><p>　　表8 45鋼調質硬度[5]</p><p>　　回火時間的確定：回火時間一般從工件入爐后爐溫升至回火溫度時開始計算，一般為1-3h，在實踐中常用工件的有效厚度估算，選擇2h。</p><p>　　局部（A、B中間段）感應淬火、回火熱處理工藝曲線</p><p>

43、　　7 熱處理設備選擇</p><p>　　常用的熱處理加熱設備按能源分有燃料加熱設備和電加熱設備；按工作溫度可分為高溫爐（＞1000℃）、中溫爐（650℃-1000℃）和低溫爐（≤650℃）。生產上常用的加熱設備有電阻爐、浴爐、氣體滲碳爐、高頻感應加熱設備等。爐型的選擇應依據不同的工藝要求及工件的類型來決定。</p><p>　　熱處理設備的選擇要從設備經濟性、可靠性、配套性、安全性、

44、安全性以及工廠的實際情況等來選擇[6]。</p><p>　　7.1 箱式電阻爐的選擇</p><p>　　熱處理電阻爐是以電為能源的，通過爐內電熱元件將電能轉化為熱能而加熱工件的爐子，是一種造價相對便宜的爐子，以降低成本。中溫箱式電阻爐可用于退火、正火、回火或固體滲碳等。表6為中溫箱式電阻爐各種參數，主軸的尺寸為222×115.4×48.2mm，并且為單件小批生產，

45、故在回火過程中選擇RX3-30-9型號的箱式電阻爐。主軸平放在爐膛內，一次最多可放20根。</p><p>　　表9 中溫箱式電阻爐產品規(guī)格及技術參數[7] </p><p>　?。?）鑒于所需要的加熱溫度，選擇中溫箱式電阻爐進行加熱。中溫箱式電阻爐可用為大批量生產考慮經濟性和實用性，故選用正火選用RX3-75-9箱式電阻爐批量生產。調質淬火選用RX3-45-9箱式電阻爐批量生產?；鼗疬x

46、用RX3-75-9箱式電阻爐批量生產。</p><p>　?。?）鑒于工件需要局部淬火根據淬火溫度，直徑48.2mm選用RDM-30-6中溫鹽浴爐局部淬火、選用GY2-10-8外部電熱中溫浴爐加熱回火。</p><p>　　7.2 感應加熱設備的選擇</p><p>　　局部（A、B中間段）選用GP100-CM型立式高頻加熱電源，感應器選擇自噴水式，感應加熱裝置根

47、據電源頻率不同，可分為超高頻、高頻、超音頻、中頻、工頻感應加熱裝置。也可按變頻方式分為電子管變頻裝置、機式變頻裝置、晶閘管變頻裝置及工頻加熱裝置。常見的電子管式高頻、超音頻變頻裝置的型號見表7，變頻裝置由晶閘管調壓器、升壓變壓器、高壓整流器，電子管振蕩器等構成的主回路電路及微機控制調壓電源系統(tǒng)組成。選擇的設備頻率為250KHz，因而選擇GP100-CM型號的電子管式高頻設備。</p><p>　　表10 電子管

48、式高頻裝置的型號及主要技術數據</p><p>　　7.3 感應器的選擇</p><p>　　感應器是感應加熱的主要工裝，選擇感應器的原則是保證工件表面加熱層溫度均勻、電效率高、容易制造、安裝操作方便。按感應器形狀可分為圓柱外表面加熱感應器，內孔表面加熱感應器、平面加熱感應器以及特殊形狀表面加熱感應器等。</p><p>　　零件圖中AB兩處待加工部位為圓柱外表面

49、，因而可以使用圓柱外表面加熱感應器，如圖3所示。零件圖AB中間段部位為內孔表面，選用內孔表面加熱感應器，如圖4所示。</p><p>　　圖3 高頻外表面連續(xù)淬火感應器[7]</p><p>　　a）感應器結構 b）淬火時位置</p><p><b>　　8 工裝設計</b></p><p>

50、;　　工裝設計主要指的是熱處理過程中所用到的輔具和夾具以及其他設備所進行的選擇。</p><p>　　8.1 淬火介質冷卻設備</p><p>　　選用普通型間隙淬火槽，由于此類淬火槽水的熱容量很大，冷卻能力很強，工件在水中淬火時，阻礙冷卻。為此淬火水槽應設置攪拌或其他使介質運動的裝置，以破壞蒸汽膜和使介質溫度均勻化，水溫控制在15—25℃，可獲得一致的淬火效果。熱處理冷卻設備應能保證工

51、件在冷卻時具有相應的冷卻速度和冷卻溫度。淬火冷卻設備主要指盛油介質的槽子，油的粘度大，并影響冷卻能力和溫度均勻度，因此油槽應控制油溫和加熱攪拌。油溫一般保持在40—95℃，最常用的在50—75℃之間，油槽應設冷卻循環(huán)系統(tǒng)和加熱裝置，還應防止水混入，注意設置排水口。一般的淬火槽的尺寸都能夠滿足淬火要求如選普通淬火槽</p><p>　　8.2 清洗設備的選擇</p><p>　　零件在熱處

52、理前需清除銹斑、油漬、污垢、切削冷卻液和研磨劑等，以保證不阻礙加熱和冷卻，不影響介質和氣氛的純度。以防零件出現軟點、滲層不均勻、組織不均勻等影響熱處理質量的現象。熱處理后也常需清洗，以去除零件表面殘油、殘渣和炭黑等附著物，以保障熱處理零件清潔度、防銹和不影響下道工序加工等要求。根據零件對清潔度要求、生產方式、生產批量及工件外形尺寸選用相應的清洗設備。</p><p>　　一般清洗機常用于清除殘油和殘鹽，可分為間歇

53、式和連續(xù)式兩種。前者有清洗槽、室式清洗機，強力加壓噴射式清洗劑等；后者有傳送帶式清洗機及各類生產線、自動線配置的懸掛輸送鏈式、鏈板式、推桿式和往復式等各類專用清洗設備。根據主軸的生產特點，小批量的中小型零件，我選擇室式清洗機。</p><p>　　8.3 工裝夾具的選擇[13][14]</p><p>　　工件調制選用（a）夾具，進行局部淬火選用（b）將工件垂直掛立。</p>

54、<p>　　9 檢驗設備及方法選擇</p><p>　　9.1檢驗所依據的國家標準</p><p><b>　　化學成份檢驗參考：</b></p><p>　　碳含量 GB/T 223.71-1997 GB/T 223.69-1997 </p><p>　　硫含量 GB/T 223.68-1997

55、 </p><p>　　錳含量 GB/T 223.63-88 </p><p>　　硅含量 GB/T 223.60-87 </p><p>　　磷含量 GB/T 223.59-87</p><p><b>　　其他檢驗標準：</b></p><p>　　GB/T 247-1997

56、 鋼板和鋼帶驗收包裝、標志及質量證明書的一般規(guī)定 </p><p>　　GB/T 700-2006 碳素結構鋼 </p><p>　　GB/T 709-88 熱軋鋼板和鋼帶的尺寸、外形、重量及允許偏差</p><p>　　GB/T 2975-82 鋼材力學及工藝性能試驗取樣規(guī)定 </p><p>　　GB/

57、T 3274-88 碳素結構鋼和低合金結構鋼熱軋厚鋼板和鋼帶</p><p>　　ASTM 370-02 鋼制品力學性能試驗的標準試驗方法和定義</p><p>　　表10 主軸的技術要求和質量檢驗[9] [10][15]</p><p>　　10 熱處理缺陷分析[1][2][10]</p><p>　　在實際的熱處

58、理過程中，由于原材料的缺陷、工藝設計不當、工序不當、操作不當等原因，易造成各種熱處理缺陷的產生。軸類在加工過程中可能出現的熱處理缺陷如下：</p><p>　?。?）硬度過高，W（C）>0.45%的中、高碳鋼在正火過程中容易出現硬度過高現象。產生原因：冷卻速度快，組織中珠光體片間距變細，碳化物彌散度增大；裝爐量大，爐溫不均勻。嚴格控制工藝參數，可消除硬度過高缺陷。</p><p>　

59、?。?）淬火畸變，產生原因：熱處理前后組織比體積不同是引起體積變化的主要原因，加熱溫度不均，淬火冷卻時的不同時性形成的熱應力和組織應力使工件局部發(fā)生塑性變形。消除方式：降低淬火加熱溫度對減少熱應力和組織應力畸變都有作用，緩慢加熱或對工件進行預熱，可減少加熱過程中的熱畸變，合理捆扎和吊掛工件。根據工件的形狀采用合理的淬入方式。</p><p>　?。?）淬火開裂，產生原因：冷卻不當，在Ms溫度以下快冷，因組織應力大

60、引起開裂，還可能是淬火后未及時回火，工件內部的顯微裂紋在淬火應力作用下擴展成宏觀裂紋。消除方式：正確進行預先熱處理，避免正火、退火組織缺陷。合理選擇淬火介質和淬火方法。易開裂工件，淬火后要及時回火。</p><p>　?。?）感應淬火易出現硬度不足，產生原因：單位表面功率低，加熱時間短，加熱表面與感應器間隙過大，這些因素都使感應加熱溫度降低，淬火組織中有較多的未溶鐵素體。還可能是加熱結束至冷卻開始的時間間隙太長，

61、噴液時間短，噴液供應量不足或噴液壓力低，淬火介質冷卻速度慢，使組織中出現非馬氏體組織。消除方式：正確選擇感應設備，嚴格按照工藝參數加工。</p><p><b>　　11 小結</b></p><p>　　熱處理工藝的制定，必須居于工件的服役條件情況，不但要分析其性能要求，還要根據零件的外形條件，對其他不同的不為采用不同的熱處理方法，只有這樣才能取得良好的效果。&l

62、t;/p><p>　　真是書到用時方恨少，通過這次課程設計我真是深有體會。做課程設計之前，我沒有一個完整的設計思路，這足以顯示我學得不夠精不夠深，所學的知識沒有形成一個完整的體系。不能運用自如，這可以說明我們實踐太少，所學的知識沒有及時的整理和消化學習尚欠努力。不過通過這次課程設計讓我對典型零件的熱處理生產工藝過程設計的方法、步驟、思路等有了深刻的了解，基本上可以把所學的專業(yè)課知識綜合地運用于實踐當中，這對我以后的學

63、習工作起到一定的作用。</p><p>　　再次感謝**老師的認真輔導以及同學們的幫助，無論是學習還是生活，他們讓我有了一個更好的認識，生活是實在的，要踏實走路。課程設計時間雖然很短暫，但我學習了很多的東西，使我眼界大開，感受頗深。</p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　[1] 孫大涌， 熱處理手冊（第三版）

64、，北京：機械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　[2] 胡光立、謝希文， 鋼的熱處理 ，西北工業(yè)大學出版社，</p><p>　　[3] 雷延權、傅家騏， 金屬熱處理工藝方法500種，北京：機械工業(yè)出版社，1998</p><p>　　[4] 戴起勛， 金屬材料學， 北京：化學工業(yè)出版社， 2011 </p><p>　　[5]

65、 夏立方編，金屬熱處理工藝學，哈爾濱工業(yè)大學出版社，2008</p><p>　　[6] 吉澤升，熱處理爐，哈爾濱工業(yè)大學出版社，2008</p><p>　　[7] 吳承建，陳國良，強文江編，金屬材料學，冶金工業(yè)出版社，2009</p><p>　　[8] 全國熱處理標準化技術委員會編，金屬熱處理標準應用手冊，北京：機械工業(yè)出版社，2005</p&g

66、t;<p>　　[9] 朱和國、王恒志， 材料科學研究與測試方法， 東南大學出版社， 南京，20008</p><p>　　[10] 束德林， 工程材料力學性能，機械工業(yè)出版社， 北京， 2007</p><p>　　[11] 崔忠圻，劉北興，金屬學與熱處理原理，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2008 </p><p>　　[12] 周存龍，

67、特種軋制設備，北京，冶金工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[13] 中國機械工程學會熱處理學會，熱處理手冊─熱處理設備和工輔材料，北京：機械工業(yè)出版社，2001 </p><p>　　[14] 中國機械工程學會熱處理學會，熱處理手冊─典型零件熱處理，北京：機械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　[15] 中國機械工程學會熱處理學會，熱處理手冊─熱處