【正文】 1 鋼的熱處理工藝設(shè)計 說明書 學(xué)生姓名 設(shè)計題目 加工中心主軸 指導(dǎo)教師 系 主 任 完成日期 年 月 日 2 前 言 熱處理工藝是金屬材料工程的重要組成部分。通過熱處理可以改變材料的加工工藝性能，充分發(fā)揮材料的潛力，提高工件的使用壽命。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，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。 熱處理工藝是整個機械加工過程種的一個重要環(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。 3 目 錄 前言 一．熱處理工藝課程設(shè)計的目的………… ………………………………………… 5 二 ．熱處理工藝課程設(shè)計的任務(wù)…………………………………………………… 5 三．熱處理工藝課程設(shè)計 設(shè)計內(nèi)容和步驟 ………………………………………… 5 ，鋼種和技術(shù)要求 ………………………………………… …… 5 零部件的工作條件、破壞方式和性能要求的分析 …………… ………… … 6 零部件用鋼的分析 ………………………………………………………… 6 相關(guān)鋼種化學(xué)成分的作用 ……………………… ………………… … 6 …………… ……………………… 7 鋼材的組織性能與各種熱處理工藝的關(guān)系 ………………………… 8 熱處理工藝方案及工藝參數(shù)的論述 ……………………………………… 11 零件的加工工藝路線及其簡單論證 ………………………………… 11 鍛造工藝曲線 ………………………………………………………… 11 預(yù)備熱處理工藝方案、工藝參數(shù)及其論證 ………………………… 12 最終熱處理工藝方案，工藝參數(shù)及論證 …………………………… 12 20CrMnMo 的 正 火工藝 ………………………………………… 12 20CrMnMo 的滲碳工藝 ………………………………………… 14 20CrMnMo 的淬火工藝 ………………………………………… 17 20CrMnMo 的回火工藝 ………………………………………… 19 總的熱處理工藝曲線 ………………………………………… … 22 輔助工序方案 ……………………………………………………… 22 四． 選擇加熱設(shè)備 ……………………… …………………………………………… 22 中溫井式電阻爐 ………………… ………………………………………… 22 井式滲碳爐 ……………………………………………………… ………… 23 五． 工裝圖 …………………………………………………………………… …… 25 六． 工序質(zhì)量檢驗項目、標(biāo)準(zhǔn)方法 ………………………………………………… 27 七 ．熱處理工藝過程中缺陷分析 ………………………………………………… 28 4 常見的滲碳缺陷 ……………… ………………………………………… 28 淬火缺陷 ……… ………………………………………………… 29 …………… …………………………………………… 29 八．心得體會……………………………………………………………………… 30 九 ． 參考文獻 … …………………………………………………………………… 31 5 一、 熱處理工藝課程設(shè)計的目的 1. 深入了解熱處理課程的基本理論 2. 初步學(xué)會制定零部件的熱處理工藝 3. 了解與本設(shè)計有關(guān)的新技術(shù) ,新工藝 4. 設(shè)計盡量采用最新技術(shù)成就 ,并注意和具體實踐相結(jié)合 ,是設(shè)計具有一定 的先進性和實踐性 . 二、 熱處理工藝課程設(shè)計的 設(shè)計任務(wù) 1. 編寫設(shè)計說明書 2. 編制工序施工卡片 3. 繪制必要的工裝圖 三、 熱處理工藝課程 設(shè)計內(nèi)容和步驟 零部件簡圖、鋼種和技術(shù)要求 : 20CrMnMo 6 ： 及尾部 30mm 處 滲碳淬火， 滲碳層深度~； 60~65HRC. 零部件的工作條件、破壞方式和性能要求的分析 作為機床的傳動件， 主軸是傳遞動力的零件，傳遞著動力和各種負(fù)荷，它的前后端由于承受一定的扭轉(zhuǎn)和摩擦力 ， 它的 合理選材直接影響整臺車床的精度和使用壽命 。 (1)受橫向力并傳遞扭矩，承受交變彎曲應(yīng)力和扭應(yīng)力，常常發(fā)生疲勞斷裂。 (2)承受一定 的過載和沖擊和載荷，產(chǎn)生過量彎曲變形，甚至發(fā)生折斷或扭斷。 (3)軸頸和花鍵等部位發(fā)生相對運動，承受較大的摩擦，軸頸表面產(chǎn)生過量的磨損。 主軸是機床上的傳動力的零件，由于負(fù)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(zhuǎn)動部位的摩擦作用。因此主軸的性能要求是高硬度，足夠的韌性及疲勞強度，強度和形狀畸變要求。 零部件用鋼的分析 相關(guān)鋼種化學(xué)成分的作用 （ 1） 20CrMnMo 表 1. 20CrMnMo 的化學(xué)成分 C Si Mn Cr Mo P,S Ni Cu ～ ～ ～ ～ ～ ≤ ≤ ≤ 化學(xué)成分作用： A. 碳（ C）的影響 7 從 鐵碳平衡圖中，我們能清楚的看到，鋼隨著含碳量的增加，鋼的基本組織不同，而且在加熱與冷卻時，組織轉(zhuǎn)變的溫度也不相同。純鐵在加熱與冷卻過程中，僅發(fā)生晶格的變化（同素異形轉(zhuǎn)變）。所以熱處理時其機械性能幾乎不發(fā)生影響。但是隨著含碳量的增加，熱處理將發(fā)生顯著地作用。如亞共析鋼隨著含金量的增高，淬火后強度、硬度都有顯著提高；同時含碳量的多少也確定了鋼的熱處理工藝。 B. 鉻（ Cr）的影響 鉻為碳化物形成元素。它能 顯著提高強度、硬度和耐磨性，但同時降低塑性和韌性 ；阻止晶粒長大，增加鋼的淬透性，降低鋼的臨界冷卻速度 。因而，使鋼在熱處理時 ，退火、正火、淬火的加熱溫度有 所提高。并使它在油中便能淬硬。但它 降低了鋼的馬氏體點，因而增加了鋼殘余奧氏體量。使鋼的奧氏體不穩(wěn)定區(qū)域變?yōu)?700500℃和 400250℃。提高了鋼的硬度和強度，增加了鋼在高溫回火時強度降低的抗力。 C. 鉬 （ Mo）的影響 提高鋼的淬透性，熱強性，有二次硬化的作用，能降低回火脆性。 D. 硅（ Si）的影響 Si 能升高 Ac1 和 Ac3 點，從而使熱處理時的退火、正火、淬火的加熱溫度增高。能增加奧氏體的穩(wěn)定性，降低臨界冷卻速度，增加鋼的淬透性很多 ，故能使 Si 合金鋼在油中淬硬。 E. 錳（ Mn）的影響 Mn 為碳化物形成元素。他降低鋼的 Ac1 和 Ac3 而使鋼在熱處理時的溫度有所降低。增加奧氏體的穩(wěn)定性，降低鋼的臨界冷卻速度，同時增加鋼的淬透性，但它使殘余奧氏體量增加?？梢詼p少鋼在淬火時的變形和增加鋼的強度和硬度。使鋼的回火脆性與晶粒長大的作用增大。 F. 硫（ S）的影響 硫在通常情況下也是有害元素。使鋼產(chǎn)生熱脆性，降低鋼的延展性和韌性，在鍛造和軋制時造成裂紋。硫?qū)附有阅芤膊焕?，降低耐腐蝕性。所以通常要求硫含量小于 %，優(yōu)質(zhì)鋼要求小于 %。在鋼中加入 %的硫，可以改善切削加工性，通常稱易切削鋼。 G. 銅 (Cu)和 鎳 (Ni)的影響 銅在合金鋼中，使鋼的 Ac3 下降。 Ni能強化鐵素體，降低鋼的 Ac1