热处理设备课程设计总结

第一篇：热处理设备课程设计总结

热处理设备课程设计总结

热处理设备课程为金属材料专业的一门理论加实践的基础课程，它是继金属学基础、热处理原理课程学习完以后又一门专业课。通过热处理设备的设计，可以让学生了解到热处理炉设计的基本方法，可以根据热处理工件的尺寸或生产效率来设计热处理炉的大小、型号、形状等。通过该课程的实践训练，可以培养学生查阅文献的能力，在获得相关问题的情况下，通过自己的努力，获的解决问题的方法。通过该课程的实践与锻炼，让学生真正的了解到热处理炉的真正内部结构，也让学生能够根据具体要求，自己能够设计出所需要的炉型、结构、功率等。使学生的动手能力大大加强。另外，通过该课程的设计实践，让学生让理论与实践相结合，在实践中理解与消化在课堂上所学到的理论知识。同时经过反复的理论与实践的相互交流与印证，可以融会贯通，对学生今后走进工作岗位会具有极大的实践经验与理论支持。因此本课程是金属材料专业必不可少的专业基础课程，应当积极加强该课程的实践与经费的支持，以提高我校学生的动手能力与实践能力，才能让我校的学生具有更大社会竞争力，更具有极大的求职机会。

第二篇：热处理工艺课程设计

沈阳理工大学热处理工艺课程设计

T10A 检验量棒的 热处理工艺设计
1 热处理工艺课程设计的目的
热处理工艺课程设计是高等工业学校金属材料工程专业一次专业课设计练习，是 热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节。其目的是：（1）培养学生综合运用所学的热处理课程的知识去解决工程问题的能力，并使其所 学知识得到巩固和发展。（2）学习热处理工艺设计的一般方法、热处理设备选用和装夹具设计等。（3）进行热处理设计的基本技能训练，如计算、工艺图绘制和学习使用设计资料、手册、标准和规范。

2 热处理课程设计的任务
①普通热处理工艺设计 ②制定热处理工艺参数 ③选择热处理设备 ④分析热处理工序中材料的组织和性能 ⑤设计热处理工艺所需的挂具、装具或夹具 ⑥特殊热处理工艺设计 ⑦填写工艺卡片

3 T10A 检验量棒的技术要求及选材
3.1 T10A 的零件图
T10A 检验量棒的零件如图 3.1 所示。

图 3.1

检验量棒图

3.2 技术要求
1

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T10A 检验量棒的技术要求 如下： 硬度：HRC60～63

[1]

3.3 材料的选择
3.3.1 零件用途 量棒是用来度量工件工件内经专门尺寸的工具。3.3.2 工作条件（1）量棒在使用过程中经常受到工件的摩擦与碰撞，长时期使用量棒会因磨损 而失去其精度。（2）量棒在长时期存放和使用过程中，会因环境和工作而导致量棒的变形，进 而尺寸不再稳定，不能再用来度量工件。（3）量棒在使用过程中，还会受到冲击作用，会导致量棒因偶然碰撞而断裂。综上所述，量棒在使用过程中，经常受到工件的摩擦和碰撞，而作为量棒本身又 必须具备非常高的尺寸精确性和恒定性。长期使用会导致量棒失去其精度，且在存放 时会因保存不当而导致其变形，所以要求量棒不仅要有高的硬度和耐磨性，还要有一 定的韧性。

3.3.3

性能要求

检验量棒的形状简单，尺寸不太大，但量棒在使用中要求很高，为了满足这些要 求，可选用含碳量高的钢，同时要求有一定的韧性。含碳量高的钢经淬火热处理后可 得到马氏体和未溶碳化物，可使量棒有高的硬度和耐磨性，保证量棒在长期使用中不 致被很快磨损，而失去其精度。此外还有高的尺寸稳定性，保证量棒在使用和存放过 程中保持其形状和尺寸的稳定性。高碳钢经淬火并及时回火后，可以在很少降低硬度 的同时使钢的韧性明显提高，这样可使量棒有足够的韧性，以保证量棒在使用时不致 因偶然因素而损坏。

3.3.4

材料选择

根据检验量棒的工作条件，尺寸及性能要求选择碳素工具钢，其未加入合金元素，价格便宜，退火后硬度低，可

加工性好，磨削及抛光性好。T8,T8A,T9,T9A,T10A,T11A 等都属于碳素工具钢，但T8,T8A,T9,T9A接近共析成分，含碳量较少，淬火后的组织
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中未溶碳化物极少，耐磨性差。而T11,T11A远离共析成分，在淬火后组织中的未溶碳 化物较多，降低了钢的韧性。T10A在淬火加热时不易过热，又存适量的未溶碳化物，耐磨性高，且弥补了T11A韧性不足的缺点。

3.3.5

T10A钢化学成分及合金元素作用

T10A 钢的化学成分示于表 3.1
表 3.1 T10A 钢的化学成分 ω/% C 0.15～0.30 Mn 0.15～0.30 Si 0.15～0.30 P ≤0.030 S ≤0.030
[1]

化学元素作用： ①C ：保证形成碳化物所需要的碳和保证淬火马氏体能够获得的硬度 ②Si： 能提高钢的淬透性和抗回火性，对钢的综合机械性能，还能增高淬火温度，阻碍碳元素溶于钢中。③Mn：能增加钢的强度和硬度，有脱氧及脱硫的功效（形成 MnS），防止热脆，故 Mn 能改善钢的锻造性和韧性，可增进刚的硬化深度，降低钢的下临界点，增加奥氏 体冷却时的过冷度，细化珠光体组织以改善机械性能。

3.3.6

T10A 钢热处理临界转变温度

T10A 钢热处理的临界转变温度见表 3.2[1]
表 3.2 T10A 钢临界转变温度/℃ 钢号 T10A Ac1 730 Ac3 800 Ar1 700

3.4

T10A 钢量棒加工制造工艺流程 T10A 钢量棒加工制造工艺流程如下：

下料→锻造→调质处理→机加工→不完全淬火→清洗→冷处理→低温回火→时效→ 检验→包装

4

T10A 钢的热处理工艺

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4.1 T10A 钢的调质处理工艺
4.1.1 调质处理（淬火+高温回火）目的

进行预备热处理，获得粗大回火索氏体，降低淬火前机加工的表面粗糙度，使淬 火后具有高而且均匀的硬度。如果采用正火加球化退火，则加热周期长,生产效率低。所以选择调质处理作为 T10A 钢的预备热处理，处理后可以获得回火索氏体，减少淬 火变形，提高机械加工的光洁度。4.1.2 淬火工艺（1）淬火目的 淬火是为了获得马氏体（2)淬火温度 加热温度：780±10℃。因为 T10A 是过共析钢，钢中含有碳化物形成元素。为使碳化物溶入奥氏体中，使 奥氏体合金化程度增高，提高淬火回火后的机械性能，因此调质处理加热温度在 730℃（即 Ac1 温度）加 30-50℃。所以最终选择的加热温度为 780±10℃.（3）淬火设备 选用RDM系列埋入式盐浴炉，盐浴炉参数见表 4.1。
表 4.1 RDM-70-8 埋入式盐浴炉 型号 额定功率 电源 相数 RDM-70-8 70(KW)3 电压 380(V)850℃
[7]

额定温度

工作空间尺寸(mm ×mm)450×350×700

说明：炉温均匀，介质流动性好，加热速度，温度均匀，工件变形小，加热质量好，利于提高产品质量，炉膛容积有效利

用率高，产量大，耗电量少，可节省电能与筑炉 材料，电极寿命长，减小停炉时间。适用于中，小型工件成批量生产。

（4）加热方法 采用到温加热的方法，是指当炉温加热到指定的温度时，再将工件装进热处理炉进行 加热。原因是加热速度快，节约时间，便于批量生产。
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(5)加热介质 加热介质为 44%NaCl+56%KCl
表 4.2 加热介质与使用温度的关系 盐浴成分（%，按重量计算）28NaCl+72CaCl2 34NaCl+33CaCl2+33BaCl2 50NaCl+50BaCl2 22NaCl+78BaCl2 44NaCl+56KCl 34KCl+66BaCl2 熔点（℃）500 570 600 640 663 657 使用温度范围（℃）540～870 600～870 650～900 675～900 700～870 700～950

(6)保温时间 保温时间：12min 选定的依据： 加热时间可按下列公式进行计算： t=a×K×D，式中 t 为加热时间（min），K 为反映装炉时的修正系数，可根据表 4.4 可得 K 取 1.4，a 为加热系数 min/mm,加热 系数 a 可根据钢种与加热介质、加热温度，参数按照表 4.3 选取，D 为工件有效厚度（mm）.可得 t=a×K×D=1.4×20×24=672s
表 4.3 工件加热系数 a 钢号 碳钢 合金钢 高合金钢 高速钢 退火、正火（箱式炉）箱式炉 0.7～0.8min/mm 0.9～1.0min/mm 1.0～1.5min/mm 2～3min/mm 0.7～0.8min/mm 0.9～1.0min/mm 预热 1min/mm 加热 45s/mm 2～2.5min/mm 淬火 盐炉 20～30s/mm 30～45s/mm 预热 30s/mm 加热 16s/mm 预热 15～30s/mm 加热 8～12s/mm

(7)冷却方式 由 T10A 的淬透性曲线可知，要达到所要求的硬度，可选择水淬，且由于 T10A 的淬透 性低，为获得马氏体组织，应选择强烈的淬火介质.所以选择水作为 T10A 的淬火介质。（8）冷却介质 冷却介质：水
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第三篇：热处理设备与仪表重点总结

热处理设备

1,气孔率：耐火材料中开口气孔及闭口气孔的体积之和与耐火材料总体积百分比。

2,耐火度：耐火材料软化到一定程度时的温度，表示耐火材料抗高温的一种性能。

3,高温结构强度：耐火材料在高温下抵抗压缩变形的能力，即一定形状的耐火材料加一定载荷（1.98）后，按规定速度升温，记录温度与耐火材料压缩变形情况。

4,导热系数：表示耐火材料传热能力，其物理意义是：厚度1米的耐火材料，在1小时内，当两面温度差为1℃时，通过1平方米面积上所传导的热量。常以符号λ表示，单位是kg?m/m2?h?℃。

5,透气性：表示耐火材料透过气体的能力。以透气度（即透气系数）表示。即在两面气压差为9.8pa时，1小时内透过厚度为1米，面积为1平方米的气体量（以升记）。单位是升?米/米2?小时。6,氧势：氧化反应达到平衡时氧的分压。

7,碳势：又称碳位或碳的化学位，是化学热力学的参数，是表示碳炉气在一定温度下改变钢表面含碳量的能力。

8,集肤效应：当交流电通过导体时,电流将集中在导体表面流过,这种现象叫集肤效应。频率越高，趋肤效应越显著。

9,尖角效应：在感应加热时，有些工件形状不规则，使感应磁场和感应电流在工件上分布不均匀，从而影响工件淬硬层的均匀性，这种现象称为尖角效应。

10,圆环效应：在感应加热过程中，电流有时沿圆环形导体通过，此时磁力线最集中的地方时圆环内侧表面上，这种现象称为圆环效应。11,真空：通常将低于正常气压的低压空间称为真空。真空度愈高表示压强愈低，其计量单位是N/m2。1Pa等于7.5X10-3mmHg。低真空（133~13.3Pa）、中真空（13.3~1.33X10-2Pa）、高真空（1.33X10-2~1.33X10-4Pa）和超高真空（<1.33X10-4Pa）。

12,真空度：表示真空状态下气体的稀薄程度，通常用压力值来表示 13,理论空气需要量：每一公斤燃料完全燃烧所需要的空气量。14,空气过剩系数：实际空气需要量Ln与理论空气需要量之比为空气过剩系数即n=Ln/L0>1。

15,着火温度：可燃混合物可自行燃烧的最低温度。

16,RX2-10-10含义：箱式电阻炉，功率10Kw，最高温度1000℃。RX-设计序号-功率-最高温度；RJ:井式炉。

17,低发热量：当燃烧产物中的水为20℃的蒸汽时，每公斤或每立方米燃料完全燃烧所放出的热量。

18,高发热量：规定燃烧产物冷至0℃，而且水凝成液态时每公斤或每立方米燃料完全燃烧所放出的热量。

1.根据热处理条件对耐火材料的要求？ 答：①能承受高温，在高温条件下不软化不熔化②一定的高温结构强度，在高温下能承受热处理零件及耐火材料自身荷重，能经受一定的碰撞而不变形，不剥落。③耐急冷急热性好，在高温下遇冷空气或冷工件不破裂，不剥落。④高温化学稳定性好，不被金属、炉气、熔盐或其他介质侵蚀⑤在保证以上要求的基础上，要求导热系数小，热容量小，以减少炉子的热损失.2.燃料燃烧分为哪几个阶段? 答：①混合阶段：煤气与空气混合越均匀则燃烧越快，火焰越短，反之火焰越长②活化阶段：活化就是将煤气与空气的混合物加热到着火温度③燃烧反应阶段：混合气体剧烈地氧化，并发热发光

3.电阻炉电热材料有哪些要求？

答：①电阻率高②电阻温度系数小，以减少炉温的升降对炉子功率的影响。尤其是电阻温度系数为负时，随炉温升高，电阻下降，则功率增加，有可能烧坏电热体③应具有足够的热稳定性和热强性，以免高温时被氧化或与炉气、炉衬起化学作用以免变形、倒塌、造成短路

④热膨胀系数小⑤加工性能好，易于制成各种形状，易于焊接

4.浴炉的优缺点? 答：优点：①加热速度快且均匀②由于工件在加热时，始终处在盐浴中，出浴市表面又附有一层盐膜有效防止氧化膜③因浴炉炉口敞开，工件可以吊挂状态下加热，所以工件弯曲变形较小，操作方便

缺点：①装量少，辅助时间（炉子启动，脱氧操作）长，盐的消耗多，热处理成本较高

②因炉口经常敞开工作，盐浴面散热多，既降低了的热效率，又恶化了可动条件 ③介质易挥发，污染环境

5、什么叫内热式浴炉？熔盐的运动原理？

答：①内热式浴炉：将热源放在介质内部，直接将介质熔化,并加热到工作温度。按工作原理分为电极式和辐射管式，其中电极式盐浴炉在热处理车间得到广泛使用，与外热式浴炉相比，它的工作温度范围广，温度均匀，热效率较高，启动升温快，炉子结构简单，适于多种热处理工艺。按电极在浴槽(坩埚)中布置方式不同，可分成插入式和埋入式电极式盐浴炉。

②熔盐运动原理：熔盐运动是通过电磁作用力实现的，这种作用力又称为电磁对流或电磁搅拌。在交变电流的作用下，电极间的熔盐的质点始终受到一向下的电磁作用力，迫使熔盐向下运动，盐面的熔盐必然随之补充，整个盐浴形成对流循环，使介质温度均匀。

6,热电偶的工作原理？什么是补偿导线？ 答：原理：两种不同材质的导体两端接合成回路，当接合点温度不同时，在回路中就会产生电动势。

补偿导线：在一定温度范围内具有与所匹配的热电偶，热电动势相同标称值的一对带有绝缘层的导线，用它来连接热电偶与测量仪器，以补偿它们与热电偶连接处两温度变化所产生的误差。

7,耐火材料的体积密度与气孔率对其性能有何影响？ 答：体积密度和气孔率对耐火材料的性能影响很大。气孔率大或体积密度小，一定体积耐火材料所吸收的热量就小，即小炉子的蓄热量小，同时导热系数也小，绝热性能好，因而炉子的热损失就小。但是高温结构强度低，而且易被炉气、熔盐等介质侵蚀。气孔率小，体积密度大，则耐火材料性能相反。

8,钢在空气中加热，表面会生成哪些氧化物？

答：①当加热温度在570℃以下时，主要生成Fe3O4,Fe2O3 3Fe+202箭头Fe304

4Fe+302-2Fe203 ②当加热温度在570℃以上时，生成Fe3O4、Fe2O3、FeO

3Fe+202--Fe304

4Fe+302--2Fe2o3

2Fe+02--2Fe0 9,简述感应热处理设备的工作原理？

答：感应热处理，是以交变电流通过感应器，使其在感应器周围产生交变磁场，当工件放入具有交变磁场的感应器时，则交变磁场工件产生磁感应作用，英文产生感应电势和感应电流，把工件加热。

10,内热式真空热处理炉和离子氮化炉的工作原理？ 答：①内热式真空热处理炉：整个加热装置及被加热工件均在真空容器内，保持规定的真空度外壳封闭水冷。炉内容积大，热效率高，生产率高。但抽气量大，制造安装要求高，调试复杂，造价高，适用于真空退火，淬火，回火，钎焊和真空烧结。

②离子炉氮化炉工作原理：将工件放入炉内作为阴极，二氮化炉体外壳作为阳极，密封后真空容器抽真空到1.33-13.3pa后再冲入少量氨，N或NH混合气，使炉内压力达到133-1333pa然后再在阴阳两极间逐渐增大电压（400-800V）使气体点燃，工件表面出现辉光闪点，几分钟后闪点消失，二出现紫蓝色辉光，稀薄气体电力处的H+和N+在电厂的作用下轰击工件表面，由于动能转化为热能而将工件加热，工件表面的氧化物等呗溅射涂去同时N渗入表面。11,抛丸机的工作原理？

答：抛丸机的工作原理是将铁丸放于一快速旋转的叶轮中，借旋转所产生的离心力将铁丸抛到工作表面，以铁丸的冲击作用,使氧化皮脱落,清除工件表面的氧化皮和粘附物。12,什么是清理设备，什么是清洗设备? 答：清理设备：用来清除工件表面氧化皮等污染物所用的设备，按原理可以分为化学清理设备和机械清理设备;清洗设备：为了清除热处理前零件表面上的污垢、切削冷却液、研磨剂和淬火后零件上附着的残油、残盐所使用的设备称为清洗设备。

二．加热炉认识

第一个字母，R表示工业电阻炉，Z表示真空炉，S表示实验室用炉。

第二个字母（用工业电阻炉为例），RX-箱式炉，RT-台式炉，RJ-自然对流井式炉，RF-强迫对流井式炉，RQ-井式气体渗碳炉，RM-箱式淬火炉（多用炉），RY-电极浴炉，RN-气体氮化炉，RB-罩式炉，RC-传送带式炉，RD-电烘箱，RG-滚筒式炉，RL-流态粒子炉，RZ-振底式炉。第一个数字，设计序号，第二个数字，炉功率，第三个数字，炉最高工作温度。

第四篇：热处理总结

热处理基础知识培训

——学习总结

一、热处理定义

热处理是将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的金相组织结构,来控制其性能的一种金属热加工工艺。

二、热处理工艺的特点 金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。

为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。

三、常见热处理概念

1． 正火：将钢材或钢件加热到临界点上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。2． 退火：将亚共析钢工件加热至20—40度，保温一段时间后，随炉缓慢冷却（或埋在砂中或石灰中冷却）至500度以下在空气中冷却的热处理工艺。

3． 固溶热处理：将合金加热至高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中，然后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。

4． 时效：合金经固溶热处理或冷塑性形变后，在室温放置或稍高于室温保持时，其性能随时间而变化的现象。

5． 固溶处理：使合金中各种相充分溶解，强化固溶体并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化，以便继续加工成型。

6． 时效处理：在强化相析出的温度加热并保温，使强化相沉淀析出，得以硬化，提高强度。

7． 淬火：将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使工件在横截面内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺。

8． 回火：将经过淬火的工件加热到临界点以下的适当温度保持一定时间，随后用符合要求的方法冷却，以获得所需要的组织和性能的热处理工艺。

9． 钢的碳氮共渗：碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程。习惯上碳氮共渗又称为氰化，目前以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗（即气体软氮化）应用较为广泛。中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度，耐磨性和疲劳强度。低温气体碳氮共渗以渗氮为主，其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性。

10． 调质处理：一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。调质处理广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。调质处理后得到回火索氏体组织，它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织为优。它的硬度取决于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关，一般在HB200—350之间。

11． 钎焊：用钎料将两种工件粘合在一起的热处理工艺。

四、热处理分类

金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺，可获得不同的组织，从而具有不同的性能。钢铁是工业上应用最广的金属，而且钢铁显微组织也最为复杂，因此钢铁热处理工艺种类繁多。

整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，获得需要的金相组织，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。

第五篇：热处理总结

第九章

热处理三要素：加热温度 + 保温时间 + 冷却方式

合金元素的总结

对奥氏体晶粒影响方面，1、能形成碳化物，减少钢中和奥氏体中碳浓度的合金元素，Cr、Mo、W、V、Ti、Zr、Nb。

2、Mn、N、P、C会粗化晶粒（另外，P使钢冷脆，S使钢热脆，因此，钢中常常以N、P、S的多少衡量是否为优质钢）。

3、其他元素则基本上对晶粒无影响。

4、Al、Si、Cu、Co、Ni通常溶于铁素体或奥氏体中，起固溶强化作用，有的可能形成非金属夹杂物和金属间化合物，如Al2O3、AlN、SiO2、Ni3Al。

5、除了加1中合金元素细化奥氏体晶粒外，工艺上方法（也是热处理获得细晶粒组织的原理）：允许的范围内奥氏体化温度尽量低+快速加热（增加过热度，使形核率>长大速度来获得细晶粒）+短时保温+快速冷却（多次快速加热快速冷却效果更好）的方法来获得非常细小的奥氏体晶粒。

6、增加回火脆性的元素：Cr、Mn、Ni、B。

7、降低回火脆性的元素：WMo。

冷却方式总结

冷却方式总的分为等温和连续两种方式。

等温冷却（TTT曲线）产物：粗珠光体（700~650℃保温），索氏体（650~600℃保温），托氏体（600~550℃保温）；

上贝氏体（550~350℃保温），下贝氏体（350~Ms共析钢（0.77%）大概230℃左右保温，Ms点和含碳量成反比：0.1%-500℃，0.6%-280℃，0.8%-230℃，1.0%-200℃）板条马氏体（Ms~200℃保温），片状马氏体（200~Mf℃保温），一般我们想尽可能多的获得板条状Ms，方法是减少奥氏体中的含碳量。因此，中低碳钢易形成板条状Ms，高碳钢易形成片状Ms。

对中碳钢，由于含有板条和片状Ms的混合物，可采取均匀奥氏体成分，消除富碳区的方法（高温加热使奥氏体成分均匀后—快速淬火冷却），来得到几乎全部的板条Ms。

对高碳钢，由于奥氏体中碳含量很高，因此只能采取尽可能使碳少溶解在奥

氏体中的方法（较低温度快速、短时间加热淬火），获得较多板条Ms。

相反，奥氏体中的合金元素会细化晶粒，因此会增大形成片状Ms可能性。

常见符号总结

HRB屈服强度HRC洛氏硬度HBW布氏硬度（一般HRC=HBW/10σb抗拉强度σs 屈服强度δ延伸率（δ>5%为塑性材料）ψ断面收缩率σe 弹性极限a k冲击韧性值（钢材一般为34）

第十章

一般材料加工流程

冶炼—浇铸—均匀化退火（如果铸件有成分偏析或者枝晶偏析）—锻造扎制（热加工，常产生魏氏组织、带状组织、晶粒粗大等缺陷，P122）—预备热处理（正火或退火，便于下步加工）—机械加工（不是塑性加工，只是改变尺寸）—最终热处理（淬火+回火，调节强韧度、硬度、耐磨性等）—精加工—稳定化处理（包括尺寸、精确度等，如对应力或精度要求极高的工件进行去应力退火）

热处理工艺总结

1、一般情况下，热处理工艺分为：①预备热处理（正火或退火，正火优先）目的是使铸件、焊件、锻件的成分均匀和消除内应力，提供合适的切削加工硬度（180~250HBW切屑性能较好），为下道工序做准备；但是受力不大、性能要求不高的零件，选正火作最终热处理。②最终热处理（淬火+回火）。

2、热处理工艺定义。正火：将钢加热到奥氏体化温度30~50℃，保温后空冷得到珠光体类组织的热处理工艺。

退火：将钢加热到Ac1温度以上或以下，保温后炉冷（或炉冷到600℃以下空冷）得到室温平衡状态组织（相图）的热处理工艺。

淬火：将钢加热到Ac3或Ac1以上一定温度（得到细小的奥氏体为依据），保温后以大于临界冷却速度冷却得到马氏体（或下贝氏体）的热处理工艺。

回火：将淬火钢加热到A1以下，使其转变为稳定的回火组织，并以适当的方式冷却的工艺过程。

退火、正火工艺总结

正火：（压共析钢：Ac3+30~50℃，（过）共析钢：Accm+30~50℃，合金钢：Ac3+100~150℃），保温时间：T= K•D min（K为1.5~2min/mm，D为工件有效厚度），采用空冷，室温组织：铁素体（少量）+珠光体（较细，因为冷速较快），提高硬度，便于机械加工；消除魏氏组织（针片状）、带状组织，细化晶粒。均匀化退火:（Ac3或Acm以上150~300℃）。碳钢一般为1100~1200℃，合金钢一般为1200~1300℃，保温时间一般为10~15h成本高，除非成分有区域偏析或较大的枝晶偏析才用，后加正火补充。完全退火:（Ac3+20~30℃），保温时间：T= K•D min（K为1.5~2min/mm，D为工件有效厚度），采用炉冷，室温组织：铁素体+珠光体。用于消除魏氏组织（针片状）、带状组织，细化晶粒（相对组织而言）；亚共析钢的预备热处理，均匀成分，消除加工硬化，降低硬度，为下一步切削加工做准备。

球化退火:（Ac1+20~30℃，即：750~780℃），一般保温2~4h，采用空冷。效果分为一次退火＜等温退火＜往复退火三种，室温组织：球状珠光体（粗珠光体，因为冷速慢）。用于（过）共析钢或合金钢的预备热处理，均匀成分，消除加工硬化，降低硬度，为下一步切削加工做准备。

再结晶退火:（0.35~0.4）Tm（K）+100~200（℃），一般钢材650~700℃，保温1~3h，采用空冷。室温组织：变形晶粒变成原始的等轴晶。用于钢材或合金冷变形的中间退火，消除加工硬化，降低硬度，但是如果变形量过大或处于临界变形度（2%~10%）时，要采用正火或完全退火代替便于消除加工硬化。

去应力退火:在再结晶温度以下，一般钢为500~600℃，保温3min/mm；一般铸铁为500~550℃，保温6min/mm，去应力退火冷却要尽量缓慢，以免产生新应力。室温组织：珠光体（索氏体）。去应力退火用于消除锻件、铸件、焊件、钢件冷加工等消除应力，防止工件变形或开裂。

退火、正火工艺选用总结

1、含碳量小于0.5%成本低；

2、含碳量0.5%~0.75%的亚共析钢预备热处理：完全退火；

3、（过）共析钢或合金钢预备热处理：球化退火（无网状碳化物），正火+球化退火（有网状碳化物）。

4、工件对受力、性能要求不高的，即不必进行调质处理的，直接用正火作为最终热处理。

5、钢的使用性能和工艺性能满足的条件下，应尽可能的用正火代替退火。

钢的淬火总结

1、淬火加热温度。总的来说淬火加热温度的选择应以得到均匀细小的奥氏体晶粒为原则。亚共析钢：Ac3+30~50℃，（过）共析钢：Ac1+30~50℃（原因见书P285），低合金钢：比相应碳钢高50℃左右，高合金钢更高，因为奥氏体化更困难。

2、保温时间：T= a k′•D min（碳钢a为1.5~2min/mm，同前面的K，k′为装炉系数，一般箱式炉为1.0~1.5min/mm，视不同炉子和装入量而定，D为工件有效厚度。）

3、淬火介质。总的来说，碳钢为水冷，合金钢为油冷。

4、淬火方式。分为：单液淬火，双液淬火，分级淬火，等温淬火。一般来说用单液淬火，只有形状复杂、尺寸很小的工件才用分级淬火或等温淬火。

5、淬透性、淬透层深度、淬硬性区别。

钢的回火总结

1、回火温度 P324。

150~250℃，回火马氏体；最好在200℃稍高，防止生成片状Ms（有显微裂纹，脆性大），过高会发生第一类淬火脆性（250~350℃之间）。

应用：低碳（合金）钢选用低温回火，得到回火Ms，综合性能较好，用于锅炉和压力用器；

高碳钢低温回火，得到回火Ms，得到高强度、高硬度、高耐磨性，但塑形差，用于工具、量具、滚动轴承（需耐磨）、渗碳件等材料。

在条件允许下，用等温淬火得到下贝氏体比低温回火性能好得多，但是成本高，因此用于低温回火脆性的钢种。

350~500℃，回火托氏体，淬火应力基本消除。

应用：高碳（合金）钢选用中温回火（350℃）得到弹性较高，因此一些弹性钢件都要采用中温回火，也用于热锻模具。

500~650℃，回火索氏体；防止发生第二类淬火脆性，应用：中碳（合金）钢常采用调质处理，得到很好的综合性能。一般用于中碳钢和低合金钢制作重要零件，比如，轴类、齿类、机床主轴等。

2、回火冷却方式。

①一般工件回火后一般采用空冷；

②一些重要零件，为了防止产生新应力、变形、开裂等，采用炉冷等缓慢冷却；

第十一章

钢的分类总结

钢按用途分类：结构钢、工具钢、特殊性能钢；

结构钢：又分为工程用钢[碳素结构钢、低合金高强度用钢]和

机器零件、构件用钢，包括：渗碳钢（表层高强度硬度、耐磨性、抗疲劳强度，心部高强韧性，主要用于齿轮；低碳合金钢表面渗碳，淬火低温回火）、调质钢（综合性能高，主要用于轴类、连杆，中碳钢，调质处理）、弹簧钢（高碳钢，淬火350℃回火）、轴承钢（高强度硬度、耐磨性、抗疲劳强度高碳钢；淬火低温回火）。

常见的工程结构钢：型材、棒材、板材、管材、带材，由于他们都需要冷变形和焊接，采用低碳低合金钢；由于尺寸大、形状复杂，因此大部分工为热轧空冷（正火），室温组织：铁素体加少量珠光体。

工具钢（高碳钢，一般均为淬火加低温回火，但合金含量越高淬火回火温度越高，强韧度均越好。比如，淬回火温度：碳素工具钢（780℃+200℃）<低合金刃具钢

（830℃+250℃）<高速钢（1230℃+550℃）；总体要求高硬度、高耐磨性，一定的强度韧性；

高速钢还需要高热硬性，热锻模具需要高韧性，量具钢需要尺寸稳定性），用于制造各种加工工具，按用途分为：刃具钢（碳素工具钢、低合金刃具钢、高速钢）模具钢（冷锻模具、热锻模具：调质处理）、量具钢（淬火后需冷处理，最后需去应力退火）。

特殊性能钢，不锈钢（一般为低碳钢，分马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢、铁

素体不锈钢，其中奥氏体不锈钢性能优良、最常用）按化学成分分类：碳素钢（低碳钢wc≤0.3%、中碳钢0.3%≤wc≤0.6%、高

碳钢wc≥0.6%）、合金钢（低合金钢w≤5%、中合金钢5%≤wc≤10%、高合金钢wc≥10%）。

按显微组织分类：珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢、奥氏体钢（室温下为单

相的奥氏体组织）、铁素体钢（室温下为单相的铁素体组织）等；

按品质分类，主要以钢中含有害杂质P、S的含量来分类：普通质量钢、优

质钢（优质碳素结构钢wp、ws均≤0.035%、优质合金结构钢wp、ws均≤0.035%）高级优质钢（高级碳素结构钢wp、ws均≤0.030%、高级合金结构钢wp、ws均≤0.025%）、特级优质钢；

常见钢的编号(P307)

碳素结构钢（Q）低合金高强度钢（Q）碳素工具钢（T）

滚动轴承钢（G）焊接用钢（H）易切削钢（Y）

铸钢（ZG）锅炉用钢（g）桥梁用钢（q）

沸腾钢（F）半镇静钢（b）镇静钢（z）