熱處理課程設(shè)計課程設(shè)計--螺紋磨床絲杠熱處理工藝設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計(說明書)</b></p><p>　　螺紋磨床絲杠熱處理工藝設(shè)計</p><p>　　學(xué)院：機械工程學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)：材料成型及控制工程</p><p>　　姓名： </p><p>　　學(xué)號：

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　2013年7月</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、熱處理工藝課程設(shè)計的意義及目的┈┈┈┈┈┈┈┈1</p><p><

3、;b>　　二、設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　2.1給定零件┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 2</p><p>　　2.2技術(shù)要求┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 2 </p><p>　　2.3 選材論證┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈3</p><p><b>　　三、熱處理工序<

4、/b></p><p>　　3.1 工藝流程┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 4</p><p>　　3.2 熱處理工藝參數(shù)設(shè)定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈4</p><p>　　四 工藝曲線 </p><p><b>　　五、熱處理后檢驗</b></p><p>　　5.1

5、 熱處理后檢驗方法┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 10</p><p>　　5.2熱處理規(guī)范及操作守則┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 11</p><p>　　六 、熱處理材料組織、性能分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 14</p><p>　　七 、加熱設(shè)備┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈19八 、心得體會┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 20</p>

6、;<p>　　參考書籍┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 22</p><p>　　熱處理工藝卡┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈ 22</p><p>　　一、熱處理工藝課程設(shè)計的目的及意義</p><p>　　熱處理工藝課程設(shè)計是材控專業(yè)熱處理方向?qū)W生的一次專業(yè)課設(shè)計練習(xí)，是熱處理原理與工藝課程的最后一個教學(xué)環(huán)節(jié)，其目的是：</p>

7、;<p>　　1、培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)熱處理知識去解決工程問題的能力，并使所學(xué)知識得到鞏固和發(fā)展。</p><p>　　2、學(xué)習(xí)熱處理工藝課程設(shè)計的一般方法，熱處理設(shè)備選用和裝夾具設(shè)計等。</p><p>　　3、進行熱處理設(shè)計的基本技能訓(xùn)練，如計算、工藝圖繪制和學(xué)習(xí)使用設(shè)計資料、手冊、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。</p><p><b>　　設(shè)計任務(wù)：&l

8、t;/b></p><p><b>　　2.1給定零件：</b></p><p>　　2.2技術(shù)要求:淬火后硬度≥56HRc,淬硬層深5.5—6mm，徑向圓跳動≤0.7mm;</p><p>　　2.3選材9Mn2V</p><p><b>　　選材論證：</b></p><

9、;p>　　絲杠整體要有一定的剛度和強度，在工作中不能產(chǎn)生大的撓度和塑性變形，因此必須具有較好的綜合力學(xué)性能和高的尺寸穩(wěn)定性。同時其相關(guān)工作部位（滾道、軸徑）也要求具有高的磨損抗力，高的接觸疲勞強度即具有高硬度、高強度與足夠的耐磨性。還要求絲杠在工作過程中，具有傳動靈敏、平穩(wěn)、定位精度和重復(fù)精度高等要求；對于在腐蝕介質(zhì)和較高溫度下工作的絲杠，還要求具有耐腐蝕和耐熱性等。</p><p>　　螺紋磨床絲杠高精度

10、時，對工作頻繁又能承重載時選用9Mn2V。由于9Mn2V鋼淬透性好,淬火畸變傾向小,淬火硬度高(可達58HRC以上),加工的表面粗糙度值低、磨削裂紋傾向小,因此選用9Mn2V鋼制造螺紋磨床絲杠可以保證其耐磨性和尺寸穩(wěn)定性。</p><p>　　和碳素工具鋼相比，低合金工具鋼的淬透性比較高，熱處理變形較小，耐磨性較好，所以可以制造工具尺寸較大、形狀比較復(fù)雜。精度要求相對較高的模具。9Mn2V鋼中由于含較多的Mn元素

11、，提高了淬透性，該鋼的油淬臨界直徑約為30mm。Mn的存在使馬氏體相變臨界點Ms降低，在室溫下有比較多的殘余奧氏體（約20%~22%），所以淬火時變形比較小。適量的V能克服Mn的缺點，降低鋼的過熱敏感性，細化晶粒，并且少量的VC碳化物提高了鋼的耐磨性?？梢钥朔10鋼的淬透性低、變形大的缺點，又沒有CrWMn鋼的網(wǎng)狀碳化物難以消除的缺陷。</p><p>　　9Mn2V鋼的化學(xué)成分</p><

12、p><b>　　3熱處理工序</b></p><p><b>　　3.1工藝流程</b></p><p>　　下料→調(diào)質(zhì)處理→粗車及粗磨外圓→中頻感應(yīng)加熱表面淬火→熱矯直→深冷處理→低溫回火→磨外圓、粗磨螺紋→低溫時效→精磨→低溫時效→研磨及超精磨。</p><p>　　3.2熱處理工藝參數(shù)設(shè)定</p>

13、<p>　　3.2.1 調(diào)質(zhì)處理：</p><p>　　調(diào)質(zhì)處理目的：消除工件表面淬硬層內(nèi)的游離鐵素體，均勻組織，是工件整體獲得良好的綜合力學(xué)性能。</p><p>　　加熱方法：熱爐裝料。理由：縮短加熱時間，節(jié)省能源。加熱介質(zhì)：鹽浴加熱。理由：減小開裂傾向。 </p><p>　　淬火加熱溫度為780~820℃。</p><p

14、>　　淬火加熱溫度確定依據(jù)：9Mn2V為過共析鋼低合金工具鋼，淬火加熱溫度在Ac1~Accm范圍時，加熱狀態(tài)為細小奧氏體晶粒和未溶解碳化物，淬火后得到隱晶馬氏體和均勻分布的球狀碳化加熱溫度物。這種組織不僅有高的強度和硬度、高的耐磨性，而且有很好的韌性。如果淬火加熱溫度過高，碳化物溶解，奧氏體晶粒長大，淬火后得到片狀馬氏體，其顯微裂紋增加，脆性增大，淬火開裂傾向也增大。由于碳化物的溶解，奧氏體中含碳量增加，淬火后殘余奧氏體量增多，鋼

15、的硬度和耐磨性降低。因此加熱溫度設(shè)定為780~820℃。</p><p><b>　　保溫時間1~2h：</b></p><p><b>　　保溫時間</b></p><p>　　冷卻方法：分級淬火法</p><p>　　理由：分級淬火減少了馬氏體轉(zhuǎn)變時截面上的溫度差，熱應(yīng)力降低，還由于工件各部分溫

16、度趨于均勻，使馬氏體轉(zhuǎn)變的不同時現(xiàn)象減少。</p><p>　　淬火溫度選擇在250℃附近。分級淬火后處于奧氏體狀態(tài)的工件具有較大塑（相變超塑性），因而創(chuàng)造了進行矯直和矯正的條件。</p><p><b>　　冷卻介質(zhì)：油冷</b></p><p>　　隨著油溫的升高，油會變稀，而增加流動性，冷卻能力加強，改進了淬火效果。在200~300℃馬氏

17、體轉(zhuǎn)變區(qū)冷卻非常緩慢，減少了工件的變形和開裂傾向。</p><p>　　冷卻介質(zhì)：為得到較高硬度的馬氏體組織選擇在油中冷卻，對于淬透性較好的9Mn2V鋼選用普通淬火油即可。</p><p>　　9Mn2V鋼的淬火臨界直徑</p><p>　　油淬表面硬度與有效厚度的關(guān)系</p><p>　　淬火后回火溫度500~650℃</p>

18、<p>　　理由：淬火后采用高溫回火，以得到回火索氏體組織，進而獲得良好的綜合機械性能。</p><p>　　硬度與回火溫度的關(guān)系</p><p>　　3.2.2中頻感應(yīng)加熱表面淬火</p><p>　　∮60mm外圓采用850℃中頻加熱，自來水冷卻淬硬；∮74.5mm淬硬采用定時加熱，傳到升溫至880℃后利用壓縮空氣進行冷卻。</p>&

19、lt;p>　　中頻感應(yīng)加熱后零件表面的硬度高，心部保持較好的塑性和韌性，呈現(xiàn)低的缺口敏感性，故沖擊韌性、疲勞強度和耐磨性等有很大的提高。淬層深度可以滿足設(shè)計要求。同時，感應(yīng)加熱表面淬火的機械零件脆性小，還能提高零件的力學(xué)性能（如屈服點、抗拉強度、疲勞強度），同樣經(jīng)過感應(yīng)加熱表面淬火的鋼制零件的淬火硬度也高于普通加熱爐的淬火溫度。</p><p>　　感應(yīng)加熱方法：同時加熱淬火</p><

20、p>　　加熱時間：th=3s</p><p>　　額定功率：100KW 頻率2500HZ</p><p>　　電壓400V，電流120A</p><p>　　感應(yīng)淬火冷卻方式：噴射冷卻</p><p><b>　　淬火介質(zhì)：自來水</b></p><p>　　噴射密度：（10~40）*10-

21、6m3/cm2·s，水溫為15~30℃，</p><p>　　噴水冷卻時間根據(jù)公式tc=(1~2)th(s) th—同時加熱淬火法的加熱時間，s</p><p><b>　　3.2.3深冷處理</b></p><p>　　中頻淬火后應(yīng)進行—70℃×2h的冷處理，</p><p>　　目的：為了消除或

22、減少殘余奧氏體，以防止工件在使用過程中由于殘余奧氏體的繼續(xù)轉(zhuǎn)變而導(dǎo)致尺寸精度發(fā)生變化，所以采用深冷處理。深冷處理可使淬火馬氏體析出高度彌散的超微細碳化物，隨后進行低溫回火后，這些超微細碳化物可轉(zhuǎn)變?yōu)樘蓟?。而未?jīng)深冷處理的馬氏體，在低溫回火后，僅在某些局部區(qū)域析出有少量的碳化物。</p><p>　　冷處理就是將淬火冷卻至室溫的工件繼續(xù)冷卻至零攝氏度以下，使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的處理方法。冷處理適用于要求硬度高

23、、耐磨性好的精密零件。工件經(jīng)冷處理可達到以下目的：</p><p><b>　　a提高淬火鋼的硬度</b></p><p>　　b穩(wěn)定工件尺寸，防止在使用和保管中發(fā)生畸變；</p><p>　　C.提高鋼的鐵磁性；</p><p>　　D.提高滲碳零件的抗疲勞性能。</p><p>　　生產(chǎn)中常用

24、的冷處理溫度一般在-40~-80之間，屬于冰冷處理范圍，對于某些特殊用途的零件可采用更低的冷處理溫度。冷處理的保溫時間與工件大小、批量多少及處理方法有關(guān)，以工件表里溫度達到均勻一致為原則。一般在成批處理時，保溫時間為0.5~2h。應(yīng)注意的是：1）工件的冷處理要在淬火后立即進行。時間間隔一般不超過0.5~1h，這是因為在室溫下停留過長的時間，殘余奧氏體會處于穩(wěn)定，會降低冷處理的效果；2）工件經(jīng)冷處理后必須立即回火，以獲得穩(wěn)定的回火馬氏體，

25、并使殘余奧氏體進一步轉(zhuǎn)變。零件經(jīng)冷處理后，殘余奧氏體較冷處理前顯著減少，并使硬度較前有所提高。</p><p><b>　　3.2.4低溫回火</b></p><p>　　在200~240℃回火6~8h。</p><p><b>　　回火時間依據(jù)：</b></p><p>　　回火時間是從工件入爐后

26、爐溫升至回火溫度時開始計算的?？蓞⒖冀?jīng)驗公式：</p><p>　　t= Kn + An*D</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　t—回火時間；（min）</p><p>　　Kn—回火時間基數(shù)；</p><p>　　An— 回火時間系數(shù)；</p><

27、p>　　D—零件有效厚度；（mm）</p><p>　　通過查熱處理手冊得Kn 和 An的推薦值見表3-7</p><p>　　表3-7：Kn及An的推薦值</p><p><b>　　表3-6</b></p><p>　　目的：使表面獲得高硬度、高耐磨性及高疲勞強度，減少內(nèi)應(yīng)力，降低脆性。</p>

28、<p>　　3.2.5、低溫時效</p><p>　　低溫時效是在中頻淬火及半精加工之后進行的，其主要作用是消除殘余磨削應(yīng)力及穩(wěn)定淬火后的殘余奧氏體。一般選擇低于中頻后低溫回火溫度。</p><p>　　為了保證絲杠的高精度，使變形量控制在最小程度，還需在180oC的低溫回火爐中進行低溫、較長時間的時效處理，進一步消除殘余內(nèi)應(yīng)力。其保溫時間為12h，然后出爐空冷。據(jù)有關(guān)資料介紹，

29、工件內(nèi)的應(yīng)力松弛能力主要決定于加熱溫度，在一定溫度下應(yīng)力的松弛又主要發(fā)生在開始一個階段，繼續(xù)延長低溫時效時間至12h，應(yīng)力松弛的曲線趨于平緩。</p><p>　　進行兩次180℃×12h的人工時效。由于時效溫度較低，一般在油浴爐或空氣爐中進行，保溫后在空氣中冷卻。</p><p>　　目的：低溫時效就是低溫去應(yīng)力處理，穩(wěn)定尺寸。對于精密絲杠而言，為</p><

30、;p>　　了消除精機械加工及磨削加工所產(chǎn)生的應(yīng)力，保證高的精度需要采用2次或2次以上的低溫時效處理。</p><p><b>　　工藝曲線</b></p><p><b>　　五、檢驗方法</b></p><p>　　5.1熱處理后檢驗方法</p><p>　　1、使用態(tài)的顯微組織應(yīng)為細針狀回

31、火馬氏體+均勻分布的碳化物。</p><p>　　2、中頻感應(yīng)加熱表面淬火后，淬硬層深度應(yīng)為5.5~6.0mm，硬度應(yīng)≥56HRC,徑向圓跳動0.7mm。</p><p>　　5.2熱處理規(guī)范及操作守則</p><p><b>　　5.2.1調(diào)質(zhì)操作</b></p><p>　　一、工件浸入淬火介質(zhì)應(yīng)遵循的守則</

32、p><p>　　1、工件浸入淬火介質(zhì)前在空氣中預(yù)冷可以減少畸變，預(yù)冷時間t=12+(3~4)d，d是危險截面厚度。</p><p>　　2、工件在淬火介質(zhì)中應(yīng)根據(jù)其形狀，沿不同方向作適當(dāng)移動，以提高介質(zhì)的冷卻速度和減少工件畸變。</p><p>　　3、軸類和圓筒形工件，從加熱爐中取出后，應(yīng)預(yù)冷片刻，垂直浸入淬火槽。</p><p>　　4、淬火

33、后的工件應(yīng)及時回火，通常室溫停留時間不超過4小時。</p><p>　　5、回火時，在回火脆性范圍內(nèi)，采用油冷。</p><p>　　完畢后續(xù)操作注意事項：</p><p>　　1、當(dāng)爐溫達到達到工藝溫度時，用吊車將以準(zhǔn)備好的工件料架吊進爐內(nèi)，蓋好鍋蓋后，爐溫略有下降，待升至工藝溫度記錄加熱時間。</p><p>　　2、到達加熱時間后，打開

34、爐門，用鐵鉤將軸逐根勾出迅速進入硝鹽槽冷卻，冷卻時上下竄動。</p><p>　　3、因軸細長，冷卻后可能變形超差，所以從冷卻槽取出后立即清理表面，進行熱矯直。</p><p>　　4、熱矯直后清洗干凈進行回火，回火后檢查硬度，硬度合格后再進行矯直。校直后檢查直線度，達到技術(shù)要求后轉(zhuǎn)下道工序。</p><p><b>　　二、質(zhì)量檢驗方法：</b&g

35、t;</p><p>　　1、外觀檢查，工件表面不允許有裂紋和有害的傷痕（必要時可用磁粉檢測或其他無損檢測方法檢測）</p><p>　　2、用布氏硬度、洛氏硬度或維氏硬度測量硬度。表面硬度硬度必須滿足技術(shù)要求，表面硬度的誤差范圍，根據(jù)不同類型如下表:</p><p>　　3、金相組織，觀察顯微組織，淬火組織是否是馬氏體，回火后組織是否是索氏體組織。</p&g

36、t;<p>　　5.2.2中頻感應(yīng)加熱表面淬火</p><p>　　一、感應(yīng)加熱淬火操作要點：</p><p>　　1、連續(xù)淬火時，工件直徑較大，可采用預(yù)熱-加熱法，即利用感應(yīng)器或工件反向移動預(yù)熱，然后立即正向移動連續(xù)加熱淬火。</p><p>　　2、當(dāng)要求的淬硬層深度超過現(xiàn)有設(shè)備所能達到的透熱深度時，可采用前述方法加深硬化層深度。</p>

37、;<p>　　3、階梯軸應(yīng)先淬直徑小的部分，然后淬直徑大的部分。</p><p>　　4、為了加熱均勻，應(yīng)盡可能使工件旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　5、工件不得有油污和毛刺。</p><p><b>　　6、不得空載加熱。</b></p><p>　　7、各電參數(shù)不得超過允許的最大值。</p>

38、<p>　　8、加熱時，不得觸碰工件和感應(yīng)器，以免灼傷。</p><p>　　9、加熱時，工件與感應(yīng)器不得互相觸碰，以免感應(yīng)器擊穿和擊傷工件。</p><p>　　10、感應(yīng)器不得歪扭變形，以保持原有形位精度。</p><p>　　二、 感應(yīng)淬火質(zhì)量檢查</p><p><b>　　1）外觀檢驗</b><

39、/p><p>　　工件表面不得有熱河形式的裂紋；不得有后序加工余量1／3的銹蝕和灼傷等缺陷。一般工件100%目測檢驗；重要工件應(yīng)100%進行無損檢測。</p><p><b>　　2）表面硬度檢驗</b></p><p>　　淬火區(qū)域范圍的檢驗，依據(jù)硬度計測得的硬度確定，或根據(jù)淬火區(qū)的顏色用卡尺或鋼直尺測定。形狀復(fù)雜或無法用硬度計測量的工件，可用硬

40、度筆或銼刀進行檢測。</p><p>　　3）有效硬化層深度檢驗</p><p>　　形狀簡單的工件硬化層深度波動范圍</p><p><b>　　4）金相組織檢驗</b></p><p>　　感應(yīng)淬火后的金相組織，按馬氏體大小分10級。其中，4~6級，即細小馬氏體為正常組織；1~3級為粗大或中等大小的馬氏體，是由于加熱

41、溫度偏高造成的；7~10級組織中有未溶鐵素體或網(wǎng)狀托氏體，是由于加熱溫度偏低或冷卻不足產(chǎn)生的。</p><p><b>　　5）變形度檢驗</b></p><p>　　感應(yīng)淬火、回火后的變形量，根據(jù)工件圖樣和工藝文件的規(guī)定檢驗。其中，軸類工件的直線度不得超過加工余量的1／3.</p><p><b>　　6）硬化區(qū)和硬化層</b

42、></p><p>　　不同形狀結(jié)構(gòu)的工件，表面淬火后的合理硬化區(qū)和硬化層深度，應(yīng)符合以下規(guī)定：</p><p>　　軸類工件端頭在一次加熱淬火時，允許有2~3mm的過渡區(qū)；連續(xù)加熱是允許有2~8mm的過渡區(qū)。</p><p>　　局部淬火的工件允許誤差為±3mm。</p><p>　　階梯軸高頻感應(yīng)淬火后，允許在階梯處有一定

43、寬度的未淬硬區(qū)，即直徑差小于10mm時未淬硬區(qū)小于5mm；直徑差為10~20mm時未淬硬區(qū)小于8mm；直徑大于20mm時未淬硬去小于12mm.</p><p>　　淬火部分帶槽的軸，在槽兩端應(yīng)倒角2~3mm。如不能倒角，則兩端允許有<8mm的軟帶，其硬度可低于圖樣規(guī)定下限15HRC。</p><p>　　如果淬火部分有槽或孔，而孔或槽距軸段小于8mm時，則允許該處小于8mm不淬硬。&

44、lt;/p><p>　　有空刀槽的軸，距空刀槽處允許有不大于5mm的軟帶，其硬度可低于圖樣規(guī)定下限15HRC。</p><p>　　軸的端面與軸均需要淬火時，允許一個表面上有8mm的回火帶，或允許有一面距邊緣5mm不淬硬。</p><p>　　5.2.3冷處理操作要點</p><p>　　1、認真清理工件，工作不得有水、油污、雜物等；</

45、p><p>　　2、工件未冷至室溫時，不得進行冷處理，以防工件開裂；</p><p>　　3、工件冷處理前，先用冷水沖洗數(shù)分鐘，再放入冷凍室；</p><p>　　4、為減少冷卻過程中的應(yīng)力，對形狀復(fù)雜及尺寸較大的工件，應(yīng)在室溫下裝入冷卻設(shè)備中，與設(shè)備一起冷至處理溫度；</p><p>　　5、由于冷處理使工件的內(nèi)應(yīng)力增加，工件處理后應(yīng)在空氣中使

46、其緩慢升溫至室溫后，再進行回火；</p><p>　　6、操作中應(yīng)穿戴勞動保護用品，用長柄工具取放工件，防止凍傷；</p><p>　　7、水、油浴液態(tài)氧接觸時會發(fā)生激烈反應(yīng)而爆炸，應(yīng)嚴格禁止水油與液態(tài)氧接觸。</p><p>　　六、熱處理材料組織、性能分析</p><p><b>　　6.1 組織分析</b><

47、/p><p>　　1、調(diào)質(zhì)淬火后組織為馬氏體，如果加熱溫度不足或冷卻速度過慢，就有可能生成非馬氏體組織如鐵素體、托氏體等。溫度過高，可能產(chǎn)生過燒、過熱、 加熱溫度超過該鋼正常淬火溫度，鋼中奧氏體晶粒顯著粗大，超過技術(shù)要求的晶粒度，淬火后獲得粗大馬氏體組織。過共析鋼加熱溫度過高，淬火后殘留奧氏體量過多。淬火介質(zhì)冷卻能力不夠或冷卻操作不合理，致使形成部分珠光體類組織。淬火后再進行回火，滲碳體會發(fā)生聚集長大。當(dāng)回火溫度高于

48、400℃時，碳化物即已開始聚集和球化；當(dāng)溫度高于600℃時，細粒狀碳化物將迅速聚集并粗化。碳化物的球化、長大過程是按照小顆粒溶解、大顆粒長大的機制進行的。最后回復(fù)或再結(jié)晶了的 相加顆粒狀滲碳體的混合組織為回火索氏體，具有良好的綜合機械性能。</p><p>　　2、中頻感應(yīng)淬火后，零件表面獲得高硬度的馬氏體組織，而心部仍然保持韌性和塑性較好的回火索氏體組織。如果加熱溫度過低，則所得表面硬度不足且淬層很薄。<

49、/p><p>　　3、深冷處理，深冷處理可使淬火馬氏體析出高度彌散的超微細碳化物。</p><p>　　低溫回火，使孿晶馬氏體中過飽和碳原子沉淀析出彌散分布的 碳化物，既可提高鋼的韌性，又保持了鋼的硬度、強度和耐磨性；低溫回火以后得到回火馬氏體及在其上分布的均勻細小的碳化物顆粒。減少了殘余奧氏體的量，得到較好的綜合機械性能和尺寸穩(wěn)定性。感應(yīng)淬火+低溫回火后保溫時零件的組織轉(zhuǎn)變</p>

50、;<p>　　為回火索氏體，經(jīng)感應(yīng)淬火+低溫回火轉(zhuǎn)化為回火馬氏體。感應(yīng)淬火+低溫回火后冷卻到室溫后的組織及性能，感應(yīng)淬火+低溫回火后冷卻到室溫后的組織為回火馬氏體，保證主軸表面的高硬度，高耐磨性，高疲勞強度減少內(nèi)應(yīng)力，降低脆性。</p><p>　　6.2 熱處理缺陷及控制方法</p><p>　　6.2.1淬火畸變類型及其形成原因</p><p>　

51、　1、體積變化，熱處理前后各種組織比體積不同是引起體積變化的主要原因。由馬氏體→貝氏體→珠光體→奧氏體的比體積依次減少。</p><p>　　2、形狀畸變，工件各部位相對位置或尺寸發(fā)生變化。引起的原因可能是a加熱溫度不均，形成的熱應(yīng)力引起畸變或工件在爐中放置不合理，在常溫下常因自重產(chǎn)生蠕變畸變。B.加熱時，隨加熱溫度升高，鋼的屈服強度降低，已存在于工件內(nèi)部的殘留應(yīng)力（冷變形，機加工等）達到高溫下的屈服強度時，就會

52、引起工件不均勻塑性變形而造成形狀畸變和殘留應(yīng)力松弛。C.淬火冷卻時的不同時性形成的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力使工件局部塑性變形。</p><p>　　3、工件淬不透時，截面尺寸越大，淬硬層越淺，熱應(yīng)力畸變傾向越大。</p><p>　　4、淬火加熱溫度高，冷卻速度快，熱應(yīng)力和組織應(yīng)力畸變都有增大的趨勢。</p><p>　　減少淬火畸變的途徑和方法。</p>&

53、lt;p>　　5、采用合理的熱處理工藝 降低淬火加熱溫度對減少熱應(yīng)力和組織應(yīng)力畸變都有作用；緩慢加熱或?qū)ぜM行預(yù)熱，可減少加熱過程中的熱畸變；可采用快速加熱，來減少畸變的產(chǎn)生；合理捆扎和吊掛工件；采用使工件垂直浸入淬火介質(zhì)。</p><p>　　6、合理的鍛造和預(yù)先熱處理。</p><p><b>　　6.2.2淬火開裂</b></p><

54、;p>　　淬火裂紋是熱處理應(yīng)力超過材料的斷裂強度時引起的開裂現(xiàn)象。裂紋呈斷續(xù)的串聯(lián)分布，斷口有淬火油或鹽水痕跡，無氧化色，裂紋兩側(cè)無脫碳現(xiàn)象。</p><p><b>　　產(chǎn)生裂紋原因：</b></p><p>　　1、冷卻不當(dāng)。在Ms溫度以下快冷，因組織應(yīng)力過大引起開裂。</p><p>　　2、在淬硬層與非淬硬層交界處易形成淬火裂紋。

55、</p><p>　　3、具有最危險淬裂尺寸的工件易形成淬火裂紋。水淬時約為8~15mm；油淬時為25~40mm。</p><p>　　4、嚴重脫碳表面易形成網(wǎng)狀裂紋。脫碳層馬氏體比體積小，受到拉應(yīng)力作用，易形成網(wǎng)狀裂紋。

56、 </p><p>　　5、加熱溫度過高，引起晶粒粗化，晶界弱化，鋼的淬斷強度降低，淬火易開裂。</p><p>　　6、原材料存在顯微裂紋，非金屬夾雜物，嚴重碳化物偏析淬火開裂傾向增大。</p><p>　　7、也可能有鍛造裂紋，過燒裂紋。8）深冷處理因急冷急熱形成的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力都比較大，且低溫時材料的脆斷強度低，易產(chǎn)生淬火開裂。9）淬火后未及時回火，工件內(nèi)部

57、的顯微裂紋在淬火應(yīng)力作用下擴展形成宏觀裂紋。</p><p>　　防止淬火開裂的措施：1）原材料應(yīng)避免顯微裂紋及嚴重的非金屬夾雜物和碳化物偏析。2）對工件易開裂部位，如尖角、薄壁、孔等進行局部包扎。3)淬火后及時回火。</p><p>　　硬度不足及其預(yù)防措施</p><p>　　產(chǎn)生軟點的原因及預(yù)防措施</p><p><b>　

58、　中頻感應(yīng)淬火：</b></p><p>　　1、開裂 加熱溫度過高、溫度不均勻；冷卻過急切且不均勻；淬火介質(zhì)及溫度選擇不當(dāng)?shù)榷紩鸸ぜ_裂。因此加熱溫度及冷卻速度的控制極為重要。</p><p>　　2、淬硬層過深或過淺 加熱功率過大或過??；電源頻率過低或過高；淬火介質(zhì)成分、壓力、溫度不當(dāng)?shù)瓤赡芤鸫阌矊舆^深或過淺。所以應(yīng)該合理選擇淬火設(shè)備。</p>&l

59、t;p>　　3、表面硬度過高或過低或不均勻 加熱溫度較低，表面脫碳等將引起表面硬度過高或過低；感應(yīng)器結(jié)構(gòu)不合理；加熱不均勻，冷卻不均勻等都會引起表面硬度不均勻。因此合理選擇感應(yīng)器，嚴格控制工藝參數(shù)極為重要。</p><p>　　4淬火變形，多數(shù)屬于熱應(yīng)力型翹曲變形。為了控制翹曲變形，應(yīng)減小熱量向心部傳遞，在工藝上可采用透入式加熱，提高比功率，縮短加熱時間。工件也可采用旋轉(zhuǎn)加熱，能減小彎曲變形。</

60、p><p><b>　　七、加熱設(shè)備</b></p><p>　　根據(jù)工件尺寸及加熱溫度，調(diào)質(zhì)處理淬火和高溫回火時均選用型號為RJ2-125-9的井式電阻爐，技術(shù)參數(shù)為：額定功率：125KW，額定電壓：380V，相數(shù)：3，額定溫度：950℃，爐膛尺寸：800mm×3000mm。上圖為井式電阻爐簡圖：</p><p><b>　　

61、感應(yīng)加熱設(shè)備</b></p><p>　　中頻淬火 根據(jù)工件要求的硬化層深度,選用BPSD-100KW /2500HZ臥式中頻感應(yīng)加熱設(shè)備作為淬火設(shè)備。選擇淬火感應(yīng)器<70 mm@20 mm(內(nèi)徑@高度),冷卻噴水器<80mm@40mm(內(nèi)徑@高度),并選擇適當(dāng)?shù)墓ぱb夾具。絲杠臥式淬火時根據(jù)工件尺寸配備2~3件托架。中頻淬火工藝參數(shù):輸出功率40 kW、電壓400 V、電流120 A、功率

62、因素cos<為0195、相對移動速度100mm/min、淬火介質(zhì)Na2CO3水溶液、淬火。</p><p><b>　　穩(wěn)定化設(shè)備：</b></p><p>　　穩(wěn)定化處理 加熱溫度為140~160e,保溫時間24 h。熱處理設(shè)備可選用額定溫度200e的油浴回火爐,采用垂直吊掛方式加熱。</p><p>　　圖6. 井式爐加熱用星形吊具

63、 圖5.井式爐用單件吊具</p><p><b>　　心得體會</b></p><p>　　這次課程設(shè)計，我進行了9Mn2V鋼螺紋磨床絲杠的熱處理工藝設(shè)計，我覺得本次設(shè)計最有難度的是查找資料。雖然可以在手冊上找到很多資料，但是無論我們怎么對比分析，都不能很好的把找到的資料直接應(yīng)用到我們的設(shè)計中去。因為9Mn2V鋼是一種使用較廣的低合金工具鋼，很多手冊中都能找到相

64、關(guān)資料，我們需要綜合各個手冊中的信息。本次課程設(shè)計讓我更加深刻的認識到，要把工件的設(shè)計工藝完全做出來并不簡單?；蛟S是因為我們太少經(jīng)歷實踐，太少運用專業(yè)知識去處理事情。整個課程設(shè)計的過程是一個合作與交流，促進深化專業(yè)知識的過程。我覺得熱處理工藝設(shè)計的過程要比結(jié)果重要很多，不管你最后結(jié)果如何，只要你認真做了，最后都會得到不少的收獲。</p><p><b>　　九、參考文獻：</b></p

65、><p>　　本次課程設(shè)計說明書使用到的參考文獻如下：</p><p>　　1. 《熱處理手冊（共4卷）》，中國機械工程學(xué)會熱處理學(xué)會，機械工業(yè)出版社；</p><p>　　2《熱處理工藝與典型案例》王有祈主編，化學(xué)工業(yè)出版社；</p><p>　　3.《熱處理工程師手冊》，樊東黎，徐躍明主編，機械工業(yè)出版社；</p><p&

66、gt;　　4.《熱處理技術(shù)手冊》，樊東黎，潘健生主編，化學(xué)工業(yè)出版社；</p><p>　　5.《金屬材料學(xué)》戴啟勛主編，化學(xué)工業(yè)出版社。</p><p><b>　　十、熱處理工藝卡</b></p><p>　　熱處理工藝卡是用于指導(dǎo)現(xiàn)場工藝實施的卡片，它匯集全部指導(dǎo)熱處理</p><p>　　現(xiàn)場生產(chǎn)的技術(shù)信息，簡單