【正文】 內外熱處理技術發(fā)展趨勢，進行綜合技術經濟分析，確定最佳熱處理工藝方案。、冷卻介質。，進行金相組織分析和材料性能檢測等。包括選材依據、加工工藝流程及方法、熱處理工藝路線及參數(shù)的確定、熱處理設備的選擇及操作、材料性能檢測及缺陷檢驗與分析等。、圖冊、有關資料及設計標準規(guī)范的能力。通過課程設計，可以培養(yǎng)學生初步的設計思想、分析問題和解決問題的能力，根據實際需要和要求，掌握金屬材料（零件）的選材、加工、熱處理設計、確定最終的工藝路線、熱處理設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)學生的設計基本技能和對工程技術問題的嚴肅認真、負責的態(tài)度。現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展對機械零部件﹑工模具等提出的要求愈來愈高。本課程設計是在《材料科學基礎》﹑《金屬熱處理工藝學》﹑《失效分析》﹑《金屬力學性能》等課程學習的基礎上開設的，是理論與實踐相結合的重要教學環(huán)節(jié)。通過該課程設計，可使學生在綜合運用所學專業(yè)基礎理論和專業(yè)知識能力方面得到訓練，學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計能力。熱處理不僅對鍛造機械加工的順利進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。進一步理解常用材料的組織的轉變過程及熱處理方法，通過課程設計能夠更好地理解材料成分、組織、結構和性能相互之間的內在聯(lián)系；通過本課程設計，使學生對所學習過的知識有一個系統(tǒng)的、健全的結構把握，能夠有效地訓練學生的邏輯思維能力，分析問題和解決問題的能力；通過課程設計，使學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。，每人必須完成不同的某一種鋼材熱處理工藝設計，能夠較清楚地表達所采用熱處理工藝的基本原理和一般規(guī)律。，文字通順簡練，字跡工整，圖表清晰。 零件：高速、輕載或高速、中載，有沖擊的小齒輪； 要求：滲碳,淬火,低溫回火,HRC56—62； 大?。和鈴?00mm； 材料：20鋼。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、曲軸等除了應具備良好的綜合機械性能外，還應有高的疲勞強度；而沖模、齒輪、銑刀等則要求有高的表面硬度。零件設計：試樣為外徑100mm的小齒輪。20鋼材料簡介 材料名稱：優(yōu)質碳素結構鋼 牌號：20鋼 標準：GB/T 6991999 20 。該鋼屬于優(yōu)質低碳碳素鋼，冷擠壓、滲碳淬硬鋼。表1 20鋼材料化學成分牌號化學成分（質量分數(shù)）%CSiMnCrNiCu ≤20~~~表2 20鋼材料力學性能機械性質硬度（HB）抗拉強度 Mpa屈服強度 Mpa伸長率 %面積縮減 %沖擊功（J）156≥420≥250≥25≥55無第三章工藝設計材料的加工工藝路線是比較復雜的，根據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：⑴ 毛坯→正火（退火）→機械加工→工件成品（一般工件） ⑵ 毛坯→預先熱處理（正火、退火或調質）→粗加工→最終熱處理（淬火、回火、化學熱處理等）→精加工（要求較高的工件） ⑶ 毛坯→預先熱處理→粗加工→淬火、回火或化學熱處理→半精加工→穩(wěn)定化處理或化學熱處理→精加工→穩(wěn)定化處理→工件成品（精密工件）根據所選20鋼材料的特點及性能要求，該材料的加工工藝路線為： 毛坯→預先熱處理（正火、退火或調質）→粗加工→最終熱處理（淬火、回火、化學熱處理等）→精加工（要求較高的工件）零件加工工藝具體步驟：鑄造制坯→預先熱處理（正火）→車削加工→滾、插齒→剃齒→熱處理→磨削加工→修整。數(shù)控車床加工的高效率還大大減少了設備數(shù)量，經濟性好。磨削加工：主要是對經過熱處理的齒輪內孔、端面、軸的外徑等部分進行精加工，以提高尺寸精度和減小形位公差。從該材料CCT圖可看出，隨著過冷奧氏體冷卻 方式的不同，得到的最終組織產生很大差異。正火鋼號加熱溫度/℃保溫時間/h冷卻方法硬度/HB20880~920 1~3靜止空氣中冷卻≤156溫 度 ℃保溫空冷加熱時間/h 20鋼正火工藝曲線216。根據本設計中零件尺寸及形狀的實際情況，采用低溫入爐加熱，加熱速度為90～100℃/h能夠達到目的。20鋼屬于低碳鋼，正火后硬度略高于退火，韌性也較好，可作為切削加工熱處理。216。216。l 最終熱處理工藝制度的制訂 由于齒輪零件的工作環(huán)境要求零件具有一定的耐磨性、表面硬度，具有一定的韌度，所以在精加工之前必須對零件表面進行表面滲碳處理，以改善表面硬度和耐磨性，然后進行淬火+低溫回火處理。經滲碳和表面淬火的零件，回火后的硬度一般為5864HRC。 液滴式氣體滲碳原理：向滲碳爐內滴入液態(tài)碳氫（或碳氫氧）化合物，經過熱解，形成C，CO、及少量、的氣氛，其中和及CO在與爐罐及鋼件表面接觸時發(fā)生分解，析出活性碳原子滲入工件。適應于大批量生產，且使用最為廣泛。 滲碳后的淬火 淬火的目的是使過冷奧氏體進行馬氏體或貝氏體轉變，得到馬氏體 淬火工藝制度的制定加熱速度 加熱速度與退火時的加熱速度相同，加熱速度選擇為90～100℃/h。加熱時間與保溫時間 爐中的工件應在規(guī)定的加熱溫度范圍內保持適當?shù)臅r間，以保證必要的組織轉變和擴散。保溫時間 保溫時間可以由經驗公式τ=αKD來加以確定。冷卻時應使冷卻速度大于臨界冷卻速度，以保證獲得馬氏體組織；在這個前提下又應盡量緩慢冷卻，以減少鋼中的內應力，防止變形和開裂。 低碳鋼淬火后可得到板條狀馬氏體組織，它的特征是:尺寸大致相同的條狀馬氏體定向平行排列，組成馬氏體束或馬氏體區(qū)域，在區(qū)域與區(qū)域之間位向差較大，一顆原始的奧氏體晶粒內可以形成幾個不同取向的區(qū)域。 20鋼的低溫回火處理 鋼的回火是一個由淬火馬氏體+殘余奧氏體組織向鐵素體和碳化物轉變的擴散相變過程。低溫回火可以消除內應力，降低鋼的脆性，對硬度降低不明顯，因此低溫回火后仍可保持鋼件的高硬度?；鼗鸷笥捕冗_58—63HRC，滿足零件設計要求。固溶強化得以保持的緣故。為此，在機械加工前，對其進行正火處理，將毛坯在最高溫度950℃的中溫箱式電