熱處理工藝設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)--ca8480軋輥車床主軸和淬火量塊熱處理工藝的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　《熱處理工藝設(shè)計(jì)》</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　報(bào) 告 題 目： CA8480軋輥車床主軸 </p><p>　　和淬火量塊 </p><p>　　熱處理工藝的設(shè)計(jì) </p>

2、<p>　　作者所在系部： 材料工程系 </p><p>　　作者所在專業(yè)： 金屬材料工程 </p><p>　　作者所在班級(jí)： </p><p>　　作 者 學(xué) 號(hào)： </p><p>　　作 者 姓 名 ：

3、 </p><p>　　指導(dǎo)教師姓名： </p><p>　　完 成 時(shí) 間 ： </p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p><b>　　內(nèi) 容 摘 要</b></p><p>　　

4、CA8480軋輥車床主軸和淬火量塊熱處理工藝的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　關(guān)鍵詞</b></p><p>　　CA8480軋輥車床主軸、淬火量塊、熱處理、45鋼、GCr15、工藝設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一、CA8480軋輥車床主軸熱處理工藝的設(shè)

5、計(jì)5</p><p><b>　　1.工作環(huán)境5</b></p><p><b>　　2.性能要求5</b></p><p><b>　　3.選材5</b></p><p>　　4.工藝方法選擇和工藝路線的確定5</p><p><

6、;b>　　5.工藝參數(shù)5</b></p><p><b>　　6.工序說(shuō)明6</b></p><p>　　7.常見熱處理缺陷7</p><p>　　二、淬火量塊熱處理工藝的設(shè)計(jì)8</p><p><b>　　1.工作環(huán)境8</b></p><

7、p><b>　　2.性能要求8</b></p><p><b>　　3.選材8</b></p><p>　　4.工藝方法選擇和工藝路線的確定9</p><p><b>　　5.工藝參數(shù)9</b></p><p>　　6.工序說(shuō)明10</p>

8、<p>　　7.常見熱處理缺陷11</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)12</b></p><p><b>　　總 結(jié)13</b></p><p>　　CA8480軋輥車床主軸熱處理工藝的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　工作環(huán)境</b></p

9、><p><b>　　與滑動(dòng)軸承配合</b></p><p><b>　　中輕載荷</b></p><p><b>　　精度不高</b></p><p><b>　　低沖擊、低疲勞</b></p><p><b>　　性能要求

10、</b></p><p>　　主軸是機(jī)床上傳動(dòng)力的重零件，切削加工時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的主軸承受彎曲、扭轉(zhuǎn)和沖擊等多種載荷，同時(shí)受到在滑移和轉(zhuǎn)動(dòng)部位的摩擦作用。因此主軸的性能要求它具有足夠的剛度、強(qiáng)度、耐疲勞、耐磨損以及精度穩(wěn)定。</p><p><b>　　選材</b></p><p>　　依據(jù)主軸的工作條件應(yīng)選用調(diào)質(zhì)鋼。調(diào)質(zhì)鋼具有良好的

11、綜合力學(xué)性能，有較高的強(qiáng)度，良好的塑性和韌性。因而被廣泛用于制造各種機(jī)械零件，如軸類、軸承和高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)。與合金調(diào)質(zhì)鋼相比，碳素結(jié)構(gòu)鋼價(jià)格便宜，來(lái)源廣，綜合考慮，在滿足零件要求的前提下，應(yīng)該選擇材料為45鋼。</p><p>　　工藝方法選擇和工藝路線的確定</p><p>　　方案一：毛胚—鍛造—正火—粗加工—調(diào)質(zhì)—中頻感應(yīng)加熱淬火—低溫回火—精加工</p><p>

12、;　　方案二：毛胚—鍛造—正火—粗加工—中頻感應(yīng)加熱淬火—低溫回火—精加工</p><p>　　45鋼調(diào)制處理后強(qiáng)度和韌性提高，具有良好的綜合力學(xué)性能，正火后性能和調(diào)質(zhì)接近，滿足使用要求，但是正火更經(jīng)濟(jì)，所以從各方面考慮，應(yīng)選著方案二。</p><p><b>　　工藝參數(shù)</b></p><p>　　正火：鍛后840~860°C&#

13、215;2~4h,空冷</p><p>　　表面淬火（中頻感應(yīng)加熱淬火）：粗車后使用208 中頻發(fā)電機(jī)和φ1000mm×5000mm 臥式淬火機(jī)。淬后表面硬度48 ~52HRC</p><p>　　回火：井式爐160°C×4h，空冷</p><p>　　熱處理工藝曲線如圖 CA8480軋輥車床主軸熱處理工藝曲線。</p>

14、<p><b>　　工序說(shuō)明</b></p><p>　　正火：目的在于獲得一定的硬度，細(xì)化晶粒，并獲得比較均勻的組織和性能。正火后其硬度接近于最佳切削加工的硬度。正火后獲得珠光體組織。珠光體的片間距及團(tuán)直徑較小，而且可以抑制先共析網(wǎng)狀滲碳體的析出。</p><p>　　表面淬火（中頻感應(yīng)淬火）：軸頸處進(jìn)行感應(yīng)淬火，以獲得表面層硬而耐磨，心部能保持原來(lái)的顯微

15、組織和性能不變，具有有足夠塑性和韌性。表面為M，往里為M+F,再往里為M+F+P，中心為P+F。</p><p>　　回火：減少或消除淬火應(yīng)力，，穩(wěn)定組織，獲得硬度、強(qiáng)度、塑性和韌性的適當(dāng)配合，以滿足不同工件的性能要求?；鼗鸷蟮玫交鼗瘃R氏體組織，硬度大于60HRC，有較高硬度和強(qiáng)度以及耐磨性。</p><p><b>　　常見熱處理缺陷</b></p>

16、<p>　　變形開裂 壁厚不均勻和有尖角的工件，淬火時(shí)易變形開裂，45鋼的易裂尺寸范圍為5~11mm。同時(shí)，鋼的化學(xué)成分也影響開裂。生產(chǎn)實(shí)踐證明，當(dāng)45鋼工件處于易裂尺寸范圍，且C、Cr、Mn等含量在規(guī)定含量的上限時(shí)，就更容易開裂。</p><p>　　過(guò)燒 由于加熱溫度過(guò)高，出現(xiàn)晶界氧化，甚至晶界局部熔化，造成工件報(bào)廢。</p><p>　　粗大魏氏組織 退火或正火鋼中出

17、現(xiàn)粗大魏氏組織的主要原因是由于加熱溫度過(guò)高所造成的。為了消除魏氏組織，可以采用稍高于Ac3的加熱溫度，即使先共析相完全溶解，又不使奧氏體晶粒粗大，而根據(jù)鋼的化學(xué)成分采用較快或較慢的冷卻速度冷卻。</p><p><b>　　淬火裂縫 </b></p><p>　　縱向裂縫：沿著工件軸向方向由表面裂向心部的深度較大的裂縫。 </p><p>　

18、　橫向裂縫：常發(fā)生于大型軸類零件上。 </p><p>　　表面裂縫：這是分布在工件表面的深度較小的裂縫。</p><p>　　淬火量塊熱處理工藝的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　工作環(huán)境</b></p><p>　　量具工作時(shí)受外加應(yīng)力小，工作環(huán)境一般都較好。</p><p><b>

19、;　　性能要求</b></p><p>　　硬度64~66HRC，60×30×9mm</p><p>　　量具工作面都要求高度光潔，因此量具用鋼對(duì)于鋼材的原始組織往往有一定要求。</p><p><b>　　選材</b></p><p>　　選擇量具用鋼應(yīng)著重考慮對(duì)量具耐磨性、尺寸穩(wěn)定性、

20、切削加工性和抗蝕性等方面的影響。</p><p>　　耐磨性 量具工作面必需有高度耐磨性才能在長(zhǎng)期使用中保待精度，為此淬火硬度高、耐磨性好的過(guò)共析鋼常在入選之列。</p><p>　　尺寸穩(wěn)定性 量具在使用和存放過(guò)程中應(yīng)能保待最小的尺寸變化，因此最具中應(yīng)盡量減少殘留奧民體量和殘留應(yīng)力值。一般認(rèn)為含Cr 、W 、Mn 等合金元素的鋼對(duì)減小時(shí)效變形有良好作用.</p><

21、;p>　　切削加工性 良好的切削加工性可保證批量生產(chǎn)中熱處理的高生產(chǎn)率；減少熱處理后磨削加工時(shí)受損傷的可能性。為此應(yīng)選用切削加工性好、材質(zhì)均勻、組織良好及退火硬度適當(dāng)?shù)匿摬摹?lt;/p><p>　　抗蝕性 為提高量具對(duì)大氣、手汗等的抗腐蝕能力，許多量具采用鍍鉻等表面處理方法或采用馬氏體不銹鋼。在量具生產(chǎn)中，為保證抗蝕性已越來(lái)越多地采用可淬硬的不銹鋼。</p><p><b&g

22、t;　　GCrl5的特點(diǎn)：</b></p><p>　　碳化物顆粒均勻細(xì)小，退火及淬火硬度均勻</p><p><b>　　含硫量低，夾雜物少</b></p><p>　　經(jīng)適當(dāng)熱處理后尺寸穩(wěn)定性好</p><p>　　GCrl5 淬透性較好</p><p>　　GCr15 用于各種量

23、規(guī)、量塊及其他高精度量具零件。</p><p>　　結(jié)合淬火量塊工作環(huán)境和使用要求，選擇材料為GCrl5。</p><p>　　工藝方法選擇和工藝路線的確定</p><p>　　方案一：鍛造—球化退火—切削加工—火淬—熱矯直—冷處理—三次低溫回火—人工時(shí)效—精磨—人工時(shí)效—研磨</p><p>　　方案二：鍛造—球化退火—切削加工—淬火—熱矯

24、直—冷處理—兩次低溫回火—冷處理—低溫回火—冷處理—人工時(shí)效—精磨—人工時(shí)效—研磨</p><p>　　方案二采用冷處理和回火多次交替的工藝以求得到最佳的尺寸穩(wěn)定性。加熱時(shí)的回復(fù)過(guò)程使顯微組織中位錯(cuò)聚集密度減少，過(guò)應(yīng)力減小以及位錯(cuò)和點(diǎn)缺陷的重新分布提高了殘留奧氏體和馬氏體的穩(wěn)定性。盡管多次交替反復(fù)冷處理和回火的循環(huán)的熱理效應(yīng)遞減，但總的效果卻提高了。不過(guò)反復(fù)循環(huán)卻增加了工序，導(dǎo)致成本增加。方案一采用三次回火有利于

25、保持高硬度且效率比用一次低溫回火高，因此綜合各方面考慮，選擇方案一更加合理。</p><p><b>　　工藝參數(shù)</b></p><p>　　球化退火：780~800°C×2~6h，以＜30°C/h爐冷至500~600°C出爐空冷。</p><p>　　淬火：830~860°C，取850℃，油

26、冷</p><p>　　回火：150~170°C×1h，三次</p><p>　　冷處理：-70~-80°C×0.5~1h。</p><p>　　人工時(shí)效：120°C×48h / 120°C×10h</p><p>　　熱處理工藝曲線如圖2.5.1。</p

27、><p>　　圖2.5.1 淬火量塊熱處理工藝曲線</p><p><b>　　工序說(shuō)明</b></p><p>　　退火：目的在于均勻化學(xué)成分，達(dá)到改善機(jī)械性能及工藝性能，消除或減少內(nèi)應(yīng)力，并為零件最終熱處理準(zhǔn)備合適的內(nèi)部組織。</p><p>　　淬火：根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)要求或加工制作的需要，量規(guī)和量具零件可以選用鹽浴爐

28、、真空爐、可控氣氛爐、流態(tài)化爐或感應(yīng)加熱設(shè)備進(jìn)行加熱。對(duì)于量塊，為減少尺寸不穩(wěn)定因素，一般不選用分級(jí)或等溫淬火，如用油淬火，油溫也以保持在室溫為宜。</p><p>　　冷處理：對(duì)尺寸穩(wěn)定性要求高的工件，淬火至室溫后應(yīng)立即(最好在半小時(shí)以內(nèi))進(jìn)行冷處理，使殘余留奧氏體盡可能多地轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，工件硬度會(huì)相應(yīng)地有所提高。隨后進(jìn)行的回火(或人工時(shí)效處理)則促使合金元素從新分配，降低應(yīng)力，使組織結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定。</p

29、><p>　　冷處理完畢后待工件溫度升至室溫立即進(jìn)行回火或人工時(shí)效。操作時(shí)應(yīng)帶手套等防護(hù)用品以防止凍傷。冷處理前應(yīng)擦干工件上的水分及雜物。</p><p>　　回火：以在熱浴（硝鹽或熱油）中回火為宜。熱浴回火保溫時(shí)間應(yīng)不少于1h，截面尺寸在50mm 以上者需2~4h。</p><p>　　人工時(shí)效：人工時(shí)效宜在熱浴中進(jìn)行。工件在精磨后宜在120°C時(shí)效10h

30、，以消除磨削應(yīng)力，穩(wěn)定零件尺寸，改善抗蝕性。</p><p>　　量塊熱處理工藝的要點(diǎn)在于：盡量減少殘余奧氏體量，增加馬氏體的正方性以及減小殘余應(yīng)力。</p><p><b>　　常見熱處理缺陷</b></p><p>　　過(guò)燒 由于加熱溫度過(guò)高，出現(xiàn)晶界氧化，甚至晶界局部熔化，造成工件報(bào)廢。</p><p>　　粗大

31、魏氏組織 退火或正火鋼中出現(xiàn)粗大魏氏組織的主要原因是由于加熱溫度過(guò)高所造成的。為了消除魏氏組織，可以采用稍高于Ac3的加熱溫度，即使先共析相完全溶解，又不使奧氏體晶粒粗大，而根據(jù)鋼的化學(xué)成分采用較快或較慢的冷卻速度冷卻。</p><p>　　裂紋 淬火溫度過(guò)高，回火不足可造成工件殘余應(yīng)力大，即使在合理的磨削條件下也可能產(chǎn)生磨削裂紋，這種裂紋相對(duì)于純粹的磨削裂紋來(lái)說(shuō)一般較稀疏，也較寬而深。較嚴(yán)重的網(wǎng)狀碳化物和材

32、料導(dǎo)熱性差都能促進(jìn)磨削裂紋的產(chǎn)生。</p><p>　　鋼中殘余奧氏體在磨削時(shí)可能轉(zhuǎn)變成淬火馬氏休，較脆。所以殘余奧氏體量多的工件在磨削時(shí)容易發(fā)生磨削裂紋。</p><p>　　工件硬度與磨削裂紋的形成有關(guān)，硬度小于55 HRC 的工件雖可能發(fā)生燒傷但產(chǎn)生磨削裂紋的情況極少，60HRC以上的工件，都會(huì)使磨削裂紋發(fā)生的可能性大為增加。磨削裂紋多在表面發(fā)生變色后才出現(xiàn)，燒傷前很少開裂。<

33、/p><p>　　變形（翹曲）：各道冷、熱加工工序都應(yīng)盡量減少引入的應(yīng)力，在磨削之間插入人工時(shí)效。另外，應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)磨削過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常翻面，注意使零件正反兩面的磨削量基本一致，使兩面引入的磨削應(yīng)力盡量達(dá)到平衡。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 機(jī)械工業(yè)出版社 《熱處理手冊(cè)》 2001年8月</p&g

34、t;<p>　　[2] 化學(xué)工業(yè)出版社 《金屬熱處理原理與工藝》 葉宏 2011年3月</p><p>　　[3]國(guó)防工業(yè)出版社 《現(xiàn)代熱處理實(shí)用技術(shù)數(shù)據(jù)手冊(cè)》 夏國(guó)華 楊樹蓉 1999年 </p><p>　　[4]機(jī)械工業(yè)出版社 《金屬材料學(xué)》 文九巴 2011年8月</p><p>　　[5]

35、江蘇科學(xué)技術(shù)出版社 《熱處理工》 徐天翔、樊新民 2001年10月</p><p>　　[6]國(guó)防工業(yè)出版社 《簡(jiǎn)明金屬熱處理工手冊(cè)》 范逸明 2006年3月</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)是大學(xué)期間必不可少的一門課程，通過(guò)課程設(shè)計(jì)讓我們得到了理論聯(lián)系實(shí)際的切實(shí)體會(huì)，在課程設(shè)計(jì)中我們所學(xué)

36、的課程知識(shí)得到了綜合性的運(yùn)用。</p><p>　　我們這次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是CA8480軋輥車床主軸和淬火量塊熱處理工藝的設(shè)計(jì)，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我們思考和解決問(wèn)題的能力。</p><p>　　做課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識(shí)比較深，平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解各種加工工藝的用途，而通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們了解了很多熱處理相關(guān)的知識(shí)，并且對(duì)于熱處理過(guò)程

37、有了更多的了解。 </p><p>　　通過(guò)這次課設(shè)，我們知道學(xué)習(xí)好專業(yè)知識(shí)的重要性，學(xué)習(xí)好專業(yè)知識(shí)回味以后的工作打下良好的知識(shí)基礎(chǔ)，通過(guò)這次課設(shè)，使得我們對(duì)熱處理工藝設(shè)計(jì)路線有了一個(gè)深刻的了解，對(duì)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)有了深刻的了解，工藝路線的設(shè)計(jì)并非像我們之前想象的那么簡(jiǎn)單，不僅要求工件達(dá)到相應(yīng)的要求，而且還要求在能達(dá)到要求的同時(shí)所用費(fèi)用最低、路線最簡(jiǎn)單。合理選材、合理安排各個(gè)環(huán)節(jié)的加工工藝是學(xué)習(xí)好此門課程的最終

38、目的。通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)</p><p>　　另外通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)是的我們認(rèn)識(shí)到團(tuán)隊(duì)合作的重要性，團(tuán)隊(duì)合作不僅能加快完成任務(wù)，還能集中每個(gè)人的優(yōu)勢(shì)保質(zhì)保量的完成任務(wù)，使得最后工藝路線最為合理。在制定工藝路線時(shí)，我們不斷討論，最終確定了這個(gè)大家都認(rèn)為比較好的方案。團(tuán)隊(duì)合作對(duì)以后的學(xué)習(xí)和工作有著重要的作用</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)收獲很大，對(duì)以后的專業(yè)就業(yè)領(lǐng)域有了新的認(rèn)識(shí)，意識(shí)到自己知