熱處理課程設(shè)計--qal10-5-5鋁青銅，高應(yīng)力條件下工作的耐磨件

1、<p>　　金屬熱處理工藝與設(shè)備</p><p><b>　　課程設(shè)計</b></p><p>　　題目： QAl10-5-5鋁青銅，高應(yīng)力條件下工作的耐磨件 </p><p>　　院系： 材料科學(xué)與工程學(xué)院 </p><p>　　班級： </p>

2、<p>　　姓名： </p><p>　　學(xué)號： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2013 年 7 月 10 日</p><p><b>　　目 錄</b></p

3、><p><b>　　目 錄2</b></p><p><b>　　前 言3</b></p><p>　　第一章 金屬熱處理工藝與設(shè)備課程設(shè)計簡介4</p><p>　　1.1課程設(shè)計的任務(wù)與性質(zhì)4</p><p>　　1.2課程設(shè)計的目的4</p>&l

4、t;p>　　1.3設(shè)計內(nèi)容與基本要求5</p><p>　　1.3.1設(shè)計內(nèi)容5</p><p>　　1.3.2基本要求5</p><p><b>　　1.4設(shè)計步驟5</b></p><p>　　1.5設(shè)計材料及零件要求6</p><p>　　第二章 材料選擇及基本參數(shù)6<

5、;/p><p>　　2.1 熱處理零件的選材原則6</p><p>　　2.1.1使用性原則6</p><p>　　2.1.2工藝性原則6</p><p>　　2.1.3經(jīng)濟性原則7</p><p><b>　　2.2材料選擇7</b></p><p>　　2.3材料

6、基本參數(shù)7</p><p>　　第三章 工藝設(shè)計8</p><p>　　3.1加工工藝設(shè)計8</p><p>　　3.2熱處理工藝設(shè)計9</p><p>　　3.2.1材料的相圖及分析9</p><p>　　3.2.2熱處理工藝制度的制定12</p><p>　　3.3熱處理設(shè)備選擇

7、18</p><p>　　3.3.1預(yù)備熱處理設(shè)備的選擇18</p><p>　　3.3.2最終熱處理設(shè)備的選擇20</p><p>　　第四章 心得與體會21</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)23</b></p><p><b>　　前 言</b></p

8、><p>　　金屬材料的熱處理工藝設(shè)計及實驗操作是一種重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，通過金屬材料熱處理工藝的金相組織分析、性能檢測等實驗，可以培養(yǎng)學(xué)生掌握熱處理實驗方法、原理及相關(guān)設(shè)備，應(yīng)用熱處理的基本原理和一般規(guī)律對實驗結(jié)果進(jìn)行分析討論，有助于學(xué)生解決問題、分析問題的能力。本課程設(shè)計是在《材料科學(xué)基礎(chǔ)》﹑《金屬熱處理工藝學(xué)》﹑《失效分析》﹑《金屬力學(xué)性能》等課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上開設(shè)的，是理論與實踐相結(jié)合的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。通過該課程設(shè)計

9、，可使學(xué)生在綜合運用所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識能力方面得到訓(xùn)練，學(xué)會獨立分析問題和解決問題的方法，提高工程意識和工程設(shè)計能力。</p><p>　　熱處理工藝是整個金屬材料工程的一個重要環(huán)節(jié)，它與工件設(shè)計及其它加工工藝之間存在密切關(guān)系。如何實現(xiàn)工件設(shè)計時提出的幾何形狀和加工精度，滿足設(shè)計時所要求的多種性能指標(biāo)，熱處理工藝制定的合理與否，有著至關(guān)重要的作用。</p><p>　　現(xiàn)代工業(yè)的飛

10、速發(fā)展對機械零部件﹑工模具等提出的要求愈來愈高。熱處理不僅對鍛造機械加工的順利進(jìn)行和保證加工效果起著重要作用，而且在改善或消除加工后缺陷，提高工件的使用壽命等方面起著重要作用。為獲得理想的組織與性能，保證零件在生產(chǎn)過程中的質(zhì)量穩(wěn)定性和使用壽命，就必須從工件的特點﹑要求和技術(shù)條件，認(rèn)真分析產(chǎn)品在使用過程中的受力狀況和可能失效形式，正確選擇材料；再根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模﹑現(xiàn)場條件﹑熱處理設(shè)備提出幾種可行的熱處理方案，最后根據(jù)其經(jīng)濟性﹑方便性﹑質(zhì)量穩(wěn)定

11、性和便于管理﹑降低成本等因素，確定出一種最佳方案。</p><p>　　金屬熱處理工藝與設(shè)備課程設(shè)計簡介</p><p>　　1.1課程設(shè)計的任務(wù)與性質(zhì)</p><p>　　金屬材料熱處理工藝與設(shè)備課程設(shè)計是學(xué)生對熱處理工藝的基礎(chǔ)知識、原理及方法的綜合應(yīng)用及全面訓(xùn)練，進(jìn)一步提高學(xué)生技能，達(dá)到本學(xué)科基本要求的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。通過課程設(shè)計，可以培養(yǎng)學(xué)生初步的設(shè)計思想、分析

12、問題和解決問題的能力，根據(jù)實際需要和要求，掌握金屬材料（零件）的選材、加工、熱處理設(shè)計、確定最終的工藝路線、熱處理設(shè)備選用及熱處理缺陷分析等流程的一般方法和步驟；初步培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計基本技能和對工程技術(shù)問題的嚴(yán)肅認(rèn)真、負(fù)責(zé)的態(tài)度。進(jìn)一步理解常用材料的組織的轉(zhuǎn)變過程及熱處理方法，通過課程設(shè)計能夠更好地理解材料成分、組織、結(jié)構(gòu)和性能相互之間的內(nèi)在聯(lián)系；通過本課程設(shè)計，使學(xué)生對所學(xué)習(xí)過的知識有一個系統(tǒng)的、健全的結(jié)構(gòu)把握，能夠有效地訓(xùn)練學(xué)生的邏輯

13、思維能力，分析問題和解決問題的能力；通過課程設(shè)計，使學(xué)生了解從材料使用性能、成本要求、加工工藝性能等多方面考慮一個零件的熱處理工藝。</p><p>　　1.2課程設(shè)計的目的</p><p>　　1、課程設(shè)計屬于《金屬熱處理原理與工藝》課程的延續(xù)，通過設(shè)計實踐，進(jìn)一步學(xué)習(xí)掌握金屬熱處理工藝設(shè)計的一般規(guī)律和方法。</p><p>　　2、培養(yǎng)綜合運用金屬學(xué)、材料性能學(xué)

14、、金屬工藝學(xué)、金屬材料熱處理及結(jié)構(gòu)工藝等相關(guān)知識，進(jìn)行工程設(shè)計的能力。</p><p>　　3.培養(yǎng)使用手冊、圖冊、有關(guān)資料及設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的能力。</p><p>　　4.提高技術(shù)總結(jié)及編制技術(shù)文件的能力。</p><p>　　5.是金屬材料工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)實施的技術(shù)準(zhǔn)備。</p><p>　　1.3設(shè)計內(nèi)容與基本要求</p&g

15、t;<p><b>　　1.3.1設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　　根據(jù)使用性能要求完成某機器零件或工模具的選材、加工工藝流程、熱處理工藝設(shè)計及缺陷檢驗等項目。包括選材依據(jù)、加工工藝流程及方法、熱處理工藝路線及參數(shù)的確定、熱處理設(shè)備的選擇及操作、材料性能檢測及缺陷檢驗與分析等。</p><p><b>　　1.3.2基本要求</b&g

16、t;</p><p>　　1.課程設(shè)計必須獨立的進(jìn)行，每人必須完成不同的某一種鋼材熱處理工藝設(shè)計，能夠較清楚地表達(dá)所采用熱處理工藝的基本原理和一般規(guī)律。</p><p>　　2.合理地確定工藝方法、路線、參數(shù)，合理選擇熱處理設(shè)備并正確操作。</p><p>　　3.正確利用TTT、CCT圖等設(shè)計工具，認(rèn)真進(jìn)行方案分析。</p><p>　　4

17、.正確運用現(xiàn)代材料性能檢測手段，進(jìn)行金相組織分析和材料性能檢測等。</p><p>　　5.課程設(shè)計說明書力求用工程術(shù)語，文字通順簡練，字跡工整，圖表清晰。</p><p><b>　　1.4設(shè)計步驟</b></p><p>　　1.根據(jù)零件服役條件合理選擇材料及提出技術(shù)要求。</p><p>　　2.零件按材料、形狀、

18、尺寸、重量和性能要求等確定其熱處理工藝方法、路線及相關(guān)參數(shù)。</p><p>　　3.選擇熱處理設(shè)備及溫度控制方式、冷卻介質(zhì)。</p><p>　　4.熱處理工藝實例。</p><p>　　5.熱處理后材料性能檢測。</p><p>　　6.缺陷檢驗與分析。</p><p>　　一般根據(jù)零件使用性能及技術(shù)要求，提出所可

19、能實施的幾種熱處理工藝方案，首先從其所可能達(dá)到的性能要求，工藝操作的繁簡及質(zhì)量可靠性等進(jìn)行分析比較，再根據(jù)生產(chǎn)批量的大小，現(xiàn)有設(shè)備條件及國內(nèi)外熱處理技術(shù)發(fā)展趨勢，進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟分析，確定最佳熱處理工藝方案。</p><p>　　1.5設(shè)計材料及零件要求</p><p>　　QAl10-5-5鋁青銅，高應(yīng)力條件下工作的耐磨件</p><p>　　要求：優(yōu)良的綜合力學(xué)

20、性能、抗蝕和耐磨性</p><p>　　尺寸：直徑為32mm，長度為500mm的棒材</p><p>　　第二章 材料選擇及基本參數(shù)</p><p>　　2.1 熱處理零件的選材原則</p><p>　　2.1.1使用性原則</p><p>　　使用性原則是零件在使用中應(yīng)該具有的性能，這是保證零件完成規(guī)定功能的必要條件

21、。在選材之前必須了解零件承受的負(fù)載類型及大小，所處工作環(huán)境和介質(zhì)溫度等服役條件。服役條件不同，性能要求也不一樣。如：螺栓、拉桿等承受拉伸載荷的工件要求有較高的屈服強度和抗拉強度；承受交變載荷的半軸、曲軸等除了應(yīng)具備良好的綜合機械性能外，還應(yīng)有高的疲勞強度；而沖模、齒輪、銑刀等則要求有高的表面硬度。</p><p>　　2.1.2工藝性原則</p><p>　　零件毛坯主要有鑄件、鍛件、焊接

22、件和型材四種，熟悉材料的加工工藝過程和材料的工藝性能，使所選材料比較容易加工成工件，在選材時必須考慮材料的加工工藝性能。從原材料到成品件，不同的工作經(jīng)過了不同的冷、熱加工工藝，從工藝性出發(fā)，選材可按下列技術(shù)路線進(jìn)行：</p><p>　　2.1.3經(jīng)濟性原則</p><p>　　選材要講經(jīng)濟效益，即應(yīng)計算所得與所費、投入與產(chǎn)出、有用效果與、勞動消耗，要對它們進(jìn)行評價和比較，從中選擇最合適的

23、不一定是最好的或單價最貴的材料，以最好的消耗量得到最大的效益，這就是經(jīng)濟性原則。</p><p><b>　　2.2材料選擇</b></p><p>　　選擇QAl10-5-5鋁青銅</p><p>　　零件設(shè)計：QAl10-5-5鋁青銅， 直徑為32mm，長度為500mm的棒材。能在高應(yīng)力條件下工作，要求具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能、抗蝕和耐磨性。

24、</p><p><b>　　2.3材料基本參數(shù)</b></p><p>　　QAl10-5-5材料簡介</p><p>　　QAl10-5-5是新國標(biāo)GB/T 5231-2001中的鋁青銅合金的牌號，對應(yīng)美國ASTM的牌號是C63280。</p><p>　　牌號QAl10-5-5中QAl表示是鋁青銅，牌號中的10表示

25、鋁含量為10%左右。鐵的含量約為5%，鎳的含量約為5%。</p><p>　　QAl10-5-5屬鋁青銅，鋁青銅是以鋁為主加元素的銅合金，它不僅價格低廉，且強度、耐磨性、耐蝕性及耐熱性比黃銅和錫青銅都高，還可以進(jìn)行熱處理（淬火、回火）強化。當(dāng)Al含量小于5%時，強度很低，塑性高；當(dāng)Al含量達(dá)到12%時，塑性已很差，加工困難。故實際應(yīng)用的鋁青銅的Al含量一般在5%~10%之間。當(dāng)Al含量在5%~7%時，塑性最好，適

26、于變形加工，當(dāng)Al量等于10%，常用于鑄造。</p><p>　　QAl10-5-5材料的性能及用途</p><p>　　QAl10-5-5具有高強度，高溫力學(xué)性能良好，良好的減摩性，不易釬焊，抗蝕性良好，制作高強的耐磨零件和高溫條件下工件，如軸襯，軸套，法蘭盤，齒輪及其他重要耐蝕零件，耐磨零件。</p><p>　　QAl10-5-5鋁青銅的化學(xué)成分</p&

27、gt;<p>　　注：雜質(zhì)含量≤1.2%</p><p>　　QAl10-5-5力學(xué)性能</p><p>　　QAl10-5-5密度為7.6g/cm3 ，抗拉強度約為743MPa，屈服強度約為438MPa，硬度20.1HRC左右，伸長率約為16%。</p><p><b>　　第三章 工藝設(shè)計</b></p><

28、;p><b>　　3.1加工工藝設(shè)計</b></p><p>　　材料的加工工藝路線是比較復(fù)雜的，根據(jù)對工件性能要求的不同，熱處理在加工工藝路線中的位置通常有以下三種情況：</p><p>　?、?毛坯→正火（退火）→機械加工→工件成品（一般工件）</p><p>　?、?毛坯→預(yù)先熱處理（正火、退火或調(diào)質(zhì)）→粗加工→最終熱處理（淬火

29、、回火、化學(xué)熱處理等）→精加工（要求較高的工件）</p><p>　　⑶ 毛坯→預(yù)先熱處理→粗加工→淬火、回火或化學(xué)熱處理→半精加工→穩(wěn)定化處理或化學(xué)熱處理→精加工→穩(wěn)定化處理→工件成品（精密工件）</p><p>　　由于我們只需將鋁青銅鑄錠加工成符合要求的棒材，加工工藝簡單，精度要求不高，所以綜合考慮后選擇第（1）條工藝路線。根據(jù)所選材料的特點及性能要求，該材料的加工工藝為：<

30、/p><p>　　3.2熱處理工藝設(shè)計</p><p>　　3.2.1材料的相圖及分析</p><p><b>　　Cu-Al二元相圖</b></p><p><b>　　銅鋁合金中的相</b></p><p>　　α相為鋁在銅基中的固溶體，面心立方晶格，硬度低，塑性好，易加工。

31、</p><p>　　β相為Cu3Al，具有體心立方結(jié)構(gòu)的無序固溶體，具有較高的強度和較好的塑性，僅在高溫下穩(wěn)定。在565 ℃發(fā)生共析分解β→ α+ γ2。</p><p>　　γ1和γ2相是以Cu9Al4電子化合物為基的固溶體，γ2相硬而脆，能提高合金的耐磨性。</p><p>　　當(dāng)鋁含量小于7.4％的合金在所有溫度下均具有單相α固溶體組織。當(dāng)Al含量在7.4~

32、9.4%時，合金在1036-565℃范圍內(nèi)其組織組成物α+β兩相組織，565℃以下為α單相固溶體，但由于冷卻速度較快，β→α的轉(zhuǎn)變來不及完成，有一部分β相剩余下來，形成的馬氏體β’，并在隨后轉(zhuǎn)變?yōu)楣参鲶w（α+γ2）。含9.4～15.6％Al時，合金相變過程極為復(fù)雜，合金緩慢冷卻到565℃時，發(fā)生β→α+γ2轉(zhuǎn)變，形成共析體組織。(α+γ2)共析體組織與退火鋼中的珠光體相似，具有明顯的片層狀特征。當(dāng)出現(xiàn)粗大的γ2顆粒時，將導(dǎo)致合金變脆，產(chǎn)

33、生“自行退火”現(xiàn)象，在生產(chǎn)中應(yīng)當(dāng)避免。但是β相的共析成分比較緩慢，它在快速冷卻時來不及分解而產(chǎn)生亞穩(wěn)定組織。</p><p>　　當(dāng)鋁含量為10～11.8％的亞共析鋁青銅在生產(chǎn)過程中快速冷卻時，合金中高溫下的β相會發(fā)生無擴散型相變，形成針狀的β’馬氏體組織。</p><p>　　鋁含量大于11.8％的鋁青銅由β固溶體過渡到有序的β1固溶體，然后隨著合金中鋁含量的增加再轉(zhuǎn)變成針狀β’馬氏體或

34、β’ + γ2。因此，合金在高溫淬火后大部分為針狀β’馬氏體組織。β’馬氏體具有較高的強度和硬度，塑性很低；β’是一種亞穩(wěn)定過飽和固溶體，在時效過程中會發(fā)生轉(zhuǎn)變。</p><p>　　Cu-Al-Fe-Ni四元平衡圖縱截面</p><p>　　當(dāng)合金從高溫冷卻時，由于實際冷卻過程是非平衡凝固過程，高溫β相在低溫冷卻時仍有可能存在并同時發(fā)生轉(zhuǎn)變，緩慢冷卻時， 合金在565℃發(fā)生β→α+ γ2

35、 的共析轉(zhuǎn)變形成α+ γ2 +κ三相組織；快速冷卻時，β→α+ γ2 的共析轉(zhuǎn)變被抑制，β相發(fā)生無擴散馬氏體型相變而生成針狀β´相；因而合金在850℃、900℃固溶處理冷卻后的組織為α+β+κ三相組織，溫度超過925℃～950℃固溶處理冷卻后的組織為α+β兩相組織，更高溫度(1000℃以上)固溶處理冷卻后的組織為單一β’相。β’相是一種亞穩(wěn)定的組織，在室溫或較高溫度下會發(fā)生分解析出第二相。當(dāng)溫度低于950℃時，其組織中就會出現(xiàn)

36、κ相，κ相的析出形態(tài)是相當(dāng)復(fù)雜的，它依沉淀方式而變化，可呈細(xì)粒狀、塊狀或?qū)訝畹?。κ相的析出形態(tài)對合金的機械性能有很大的影響。</p><p>　　不同固溶溫度后的組織</p><p>　　3.2.2熱處理工藝制度的制定</p><p>　　預(yù)備熱處理工藝制度的制訂</p><p>　　由于QAl10-5-5鋁青銅在熱擠壓是具有較高的溫度，雖然

37、加熱時間較短，但可以起到固溶的效果。對于QAl10-5-5鋁青銅的研究表明4個工藝參數(shù)對合金影響由大到小的順序依次為時效溫度、固溶溫度、時效時間、固溶時間。</p><p>　　所以QAl10-5-5鋁青銅的熱擠壓過程相當(dāng)于預(yù)先熱處理。</p><p>　　最終熱處理工藝制度的制訂</p><p><b>　　穩(wěn)定化退火處理</b></p

38、><p>　　650℃/2h穩(wěn)定化退火處理</p><p><b>　　概念的區(qū)別：</b></p><p>　　時效處理：在金屬基體中加入固溶度隨溫度降低而降低的合金元素，通過高溫固溶淬火處理，形成過飽和固溶體，通過時效，過飽和固溶體分解，合金元素以一定方式析出，彌散分布在基體中形成沉淀相，沉淀相能有效阻止晶界和位錯的運動，從而提高提高合金強度&

39、lt;/p><p>　　穩(wěn)定化退火：為使工件中微細(xì)的顯微組成物沉淀或球化的退火。為使工件在長期服役的條件下形狀和尺寸變化能夠保持在規(guī)定范圍內(nèi)的熱處理。對于預(yù)應(yīng)力合金，穩(wěn)定化處理的作用是將合金中的大部分殘余應(yīng)力消除，使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，切斷時不松散，彈性極限提高，在長期保持張力下服役時應(yīng)力損失（松弛）較低。</p><p>　　QA110-5-5鋁青銅合金除含鋁外，合金中還添加了一定量的鐵、鎳、錳等其他

40、元素，這些合金元素的加入能夠顯著的改善合金的力學(xué)性能和工藝性能。合金中添加了一定量的鎳，含有一定量的鋁青銅合金于熱加工之后不需另行固溶處理與淬火，即可直接進(jìn)行時效。釆用特殊的時效工藝即穩(wěn)定化退火處理工藝對鍛態(tài)合金的力學(xué)性能及顯微組織進(jìn)行研究，選取退火溫度為500℃～700℃，退火時間為0.5～4h，得出合金最佳的穩(wěn)定化退火處理工藝。</p><p><b>　?、?退火溫度的確定</b>&l

41、t;/p><p>　　為了解退火溫度對合金力學(xué)性能的影響，實驗過程中先固定退火時間為2h，將合金在不同溫度下進(jìn)行退火處理，分別測定合金的硬度、抗拉強度、屈服強度和伸長率的值，結(jié)果如表5-1所示，表中25°C表示鍛態(tài)合金，圖5-1和圖5-2顯示的是合金的硬度和拉伸力學(xué)性能隨退火溫度的變化關(guān)系。</p><p>　　不同退火溫度對力學(xué)性能的影響</p><p>　

42、　合金在500°C～700℃退火時，合金的硬度、抗拉強度、屈服強度隨著退火溫度的升高呈現(xiàn)先升后降的趨勢，而伸長率則是先降后升；合金在500℃～650℃退火時，合金的硬度、強度均隨著退火溫度的升高而逐漸升高，650℃退火時，合金的硬度、強度達(dá)到峰值，650℃～700℃退火時，合金的硬度、強度隨著退火溫度的升高而逐漸下降；500℃～550℃退火時，合金的伸長率隨著退火溫度的升高而逐漸下降，550℃～700℃退火時，合金的伸長率隨著

43、退火溫度的升高而逐漸上升，總體來說，合金在650℃退火時具有較好的綜合力學(xué)性能。</p><p>　　1）退火溫度對合金力學(xué)性能的影響</p><p>　　鍛態(tài)合金在500℃ ~ 550℃退火處理時，合金中沒有發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變，熱鍛后形成的細(xì)小的α再結(jié)晶晶粒長大不明顯，合金中的組織組成物分布不均勻，隨著退火溫度的升高，合金中析出的κ相逐漸增多，硬相(κ+γ2)相相對于軟相α相的含量比增加，合金

44、的硬度、強度升高，伸長率降低。</p><p>　　600℃ ~ 650℃保溫處理時，合金中(α+γ2)共析組織重新轉(zhuǎn)變?yōu)棣孪?，溫度升高，β相的含量增加，β相繼續(xù)平衡析出初晶α相，使得隨后的冷卻過程中軟相α相的數(shù)量增多，α再結(jié)晶晶粒長大較快，使得α和(α+γ2)共析組織分布也更為均勾，同時退火溫度升高，合金元素不斷擴散均勻，κ相在冷卻過程中均勻析出，合金中硬相的含量繼續(xù)增加，使得合金在硬度、強度升高的同時伸長率有

45、一定的增加，650℃退火時，合金中彌散析出了較多細(xì)粒狀的κ相，有利于合金的機械性能，此時合金的硬度、強度最高，基體α和(α+γ2)共析組織分布也較為均勻，合金保持較高的塑性。</p><p>　　700℃保溫處理時，合金中β相的含量進(jìn)一步增加，β相中析出的α相數(shù)量增多，軟相增加，溫度較高時，α相晶粒粗大，(α+γ2)共析組織分布細(xì)小，伸長率增加，同時合金組織中析出了長條狀和少量針狀相 Fe3Al 相，該針狀相的存

46、在惡化了合金的性能，使得合金的硬度、強度降低。</p><p><b>　?、?退火時間的確定</b></p><p>　　為了解退火時間對合金力學(xué)性能的影響，實驗過程中先固定退火溫度為650將合金在不同時間下進(jìn)行退火處理，分別測定合金的硬度、抗拉強度、屈服強度和伸長率的值，結(jié)果如表5-2所示，圖5-3和圖5-4顯示的是合金的硬度和拉伸力學(xué)性能隨退火時間的變化關(guān)系。&

47、lt;/p><p>　　合金在0.5h～4h退火時，合金的硬度、抗拉強度、屈服強度隨著退火時間的延長呈現(xiàn)先升后降的趨勢，而伸長率則是先降后升；合金在0.5h～2h退火時，合金的硬度、強度均隨著退火時間的延長而逐漸升高，2h退火時，合金的硬度、強度達(dá)到峰值，2h～4h退火時，合金的硬度、強度隨著退火時間的延長而逐漸下降；合金在0.5h～1h退火時，合金的伸長率隨著退火時間的升高而逐漸下降，1h～4h退火時，合金的伸長率

48、隨著退火時間的延長而逐漸上升。</p><p>　　總體來說，合金在2h退火時具有較好的綜合力學(xué)性能。</p><p>　　退火時間對合金力學(xué)性能的影響</p><p>　　鍛態(tài)合金在650℃保溫處理時，合金發(fā)生α+ γ2→β轉(zhuǎn)變，2h退火時，合金的硬度、強度最高，伸長率有一定的增加，這是由于高溫長時間退火時，合金中的共晶轉(zhuǎn)變進(jìn)行得較為充分， β相平衡析出的α相數(shù)量

49、增多，軟相α相增加，同時α再結(jié)晶晶粒長大較快，使得合金中的α和(α+ γ2)共析組織分布較為均勻，有利于合金塑性的提高；進(jìn)一步延長退火時間，合金中β相平衡析出的α相數(shù)量增多，軟相α相進(jìn)一步增加，α再結(jié)晶晶粒的長大粗化使得(α+ γ2)共析組織分布更為均勻細(xì)小，合金的伸長率繼續(xù)升高，但長時間退火時合金中的析出相κ相長大粗化，同時合金中析出的針狀Fe3Al相逐漸增多，使合金的硬度、強度降低。</p><p><

50、b>　?、?穩(wěn)定化退火小結(jié)</b></p><p>　?。?）穩(wěn)定化退火處理能改善QA110-5-5鋁青銅合金的力學(xué)性能，經(jīng)650℃/2h退火處理，合金的硬度、抗拉強度、屈服強度、伸長率都提高了。</p><p>　?。?）穩(wěn)定化退火處理后的合金組織為細(xì)小的硬脆相(α+γ2)共析體均勻分布于軟相α相晶粒之間，硬度、強度很高的細(xì)粒狀的κ相彌散分布于α基體和(α+γ2)共析組

51、織中。</p><p>　?。?）QA110-5-5鋁青銅合金鍛后釆用穩(wěn)定化退火處理工藝，工藝簡單，操作方便，能防止大工件在高溫淬火過程中的彎曲變形，降低生產(chǎn)成本，具有較好的實際應(yīng)用價值。</p><p>　　3.3熱處理設(shè)備選擇</p><p>　　3.3.1預(yù)備熱處理設(shè)備的選擇</p><p>　　均勻化退火設(shè)備的選擇</p>

52、<p>　　由于鑄錠在凝固過程中出現(xiàn)成分偏析，必須進(jìn)行均勻化退火來消除這種成分不均勻，改善組織，使其獲得滿意的機械加工工藝性能，為最終熱處理做好組織上的準(zhǔn)備；</p><p>　　該材料的退火工藝中無需通過氣體保護(hù)進(jìn)行加熱，所以可以采用空氣氣氛直接裝爐加熱；</p><p>　　此外，本設(shè)計是針對單件小批量生產(chǎn)設(shè)計，所以退火爐選擇普通間隙式箱式電阻爐即可滿足設(shè)計要求。由均勻化

53、退火溫度在820~850℃，我們選擇中溫箱式電阻爐。根據(jù)形狀、尺寸以及生產(chǎn)批量選擇型號為RX3—15—9的中溫箱式電阻爐作為該鑄錠的均勻化退火熱處理設(shè)備。</p><p>　　這類爐子由爐體和電氣控制柜組成。爐體由爐架和爐殼、爐襯、爐門、電熱元件及爐門升降機構(gòu)等組成。電熱元件多分布于兩側(cè)墻和爐底。爐內(nèi)溫度均勻度狀態(tài)主要受電熱元件布置，爐門的密封和保溫等狀態(tài)的影響。通常爐膛前端溫度較低。工件在高中、溫箱式電阻爐中加

54、熱主要靠電熱元件和爐壁的熱輻射。</p><p>　　3.3.2最終熱處理設(shè)備的選擇</p><p>　　3.3.2.1淬火設(shè)備的選擇</p><p>　　選定的是小型淬火槽。淬火槽是裝有淬火介質(zhì)的容器。小型淬火槽：多采用冷卻水套結(jié)構(gòu)或在油槽內(nèi)側(cè)安裝螺旋形水管、蛇形管進(jìn)行冷卻。</p><p>　　選擇和確定的原則：根據(jù)產(chǎn)量和淬火工件的尺寸、

55、單件質(zhì)量以及熱處理爐的工作尺寸和操作條件來決定。為小批量生產(chǎn)。材料的直徑為32mm，長度為500mm的棒材，屬于小型工件。因此選擇小型淬火槽即可達(dá)到所需要求。</p><p>　　3.3.2.2穩(wěn)定化退火設(shè)備的選擇</p><p>　　我們選定的熱處理工藝為穩(wěn)定化退火處理650℃Ｘ２ｈ，所需材料要求是直徑為32mm，長度為500mm的棒材。</p><p>　　由熱

56、處理手冊查得，細(xì)長軸類工件，為防止加熱時彎曲變形，選用井式爐。由穩(wěn)定化退火溫度650℃，我們選擇低溫井式爐。</p><p>　　簡介：低溫井式電阻爐通常又稱井式回火爐，由RJ2-□-6系列，最高工作溫度650℃。</p><p>　　結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)與中溫井式爐相似，由爐殼、爐襯、加熱元件、導(dǎo)風(fēng)筒、風(fēng)扇、爐蓋以及起閉機構(gòu)組成。主要靠對流散熱，加裝風(fēng)扇，增加空氣對流。</p>

57、<p>　　特點：爐膛較深，上下散熱條件不一樣，為使?fàn)t膛溫度均勻，常分區(qū)布置電熱元件，各區(qū)單獨控制溫度，使?fàn)t內(nèi)溫度均勻；裝爐量較高，裝出料方便，密封性好，散熱面積小，熱效率較高。</p><p>　　用途：廣泛用于鋼件的回火處理，也可用作有色金屬的熱處理。</p><p>　　根據(jù)我們需要，我們選擇RJ2-35-96型號的中溫箱式電阻爐 。</p><p>

58、;　　低溫井式爐的產(chǎn)品規(guī)格及技術(shù)參數(shù)</p><p><b>　　第四章 心得與體會</b></p><p>　　通過這次課程設(shè)計，我學(xué)到了很多知識。熱處理工藝與設(shè)備課程設(shè)計是熱處理原理、工藝與設(shè)備課的拓展和延伸。加深了對熱處理課程的認(rèn)識和理解，建立了更加系統(tǒng)的知識體系，過程中熟悉了對零件熱處理的要求（加熱速度、加熱溫度、保溫溫度、保溫時間、冷卻方式以及冷卻速度等）。

59、良好的知識體系對于我們的學(xué)習(xí)有很大的幫助。對于材料的成分、組織、結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系以及相互的影響有了更加深入的理解。從材料的熔煉到加工成形，這是一個十分有趣的過程。但如何通過改變工藝，以更加合理、經(jīng)濟、環(huán)保的方式獲得所需性能的產(chǎn)品呢？這是我們應(yīng)該去仔細(xì)思考的問題。</p><p>　　通過此次課程設(shè)計，我搜集資料的能力有了很大的提高。在網(wǎng)絡(luò)圖書館進(jìn)行科技文獻(xiàn)檢索是一個很好的搜集資料的方式。除了網(wǎng)上收集資料，還可

60、以通過查閱各種手冊來幫助自己找到所需知識。最快的獲取知識的方法就是詢問別人。通過老師悉心的輔導(dǎo)既可以學(xué)到知識又可以及時糾正自己的錯誤。</p><p>　　通過此次課程設(shè)計，我與人交流、協(xié)作的能力有了很大提高。通過上臺展示可以提高我們的語言表達(dá)能力。每一個小組就是一個團隊。當(dāng)這個團隊分工合作、相互協(xié)調(diào)時，它的效率就很高。相反，若小組中有人偷懶或是不配合，那么結(jié)果可想而知。</p><p>

61、　　在能力得到提高的同時，也發(fā)現(xiàn)了很多問題。對于熱處理原理的了解還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠；自己的知識面太窄；生產(chǎn)線和熱處理車間的設(shè)計的知識幾乎為零……希望學(xué)院能夠盡早開設(shè)相關(guān)的課程。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 孫大涌. 熱處理手冊（第三版）.北京：清華大學(xué)出版社，2001</p><p>　　[2] 全國

62、熱處理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會編. 金屬熱處理標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[3] 龔習(xí). QA110-5-5鋁青銅合金組織與性能研究. 2011</p><p>　　[4] 袁慶龍.管紅艷.張寶慶. 鋁青銅合金研究進(jìn)展. 2011</p><p>　　[5] 夏立方編. 金屬熱處理工藝學(xué).哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2008&

63、lt;/p><p>　　[6] 吉澤升. 熱處理爐. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社. 2008</p><p>　　[7] 昆工材料學(xué)課程教學(xué)組. 材料學(xué)講義. 2013.1</p><p>　　[8] 材料科學(xué)基礎(chǔ). 北京：清華大學(xué)出版社，2011.1</p><p>　　[9] 何勇. QAl10-5-5鋁青銅熱處理工藝的研究. 2