【正文】 壽命，以滿足生產(chǎn)要求和節(jié)省原材料。 經(jīng)不同冷卻速度的硬度 水冷后的組織 油冷后得到的組織 由上圖可知，水冷和油冷均得到了細小的馬氏體組織。在經(jīng)濟性上，也是比較合適的。 固體法：效率低，勞動條件差，表面碳濃度難控制，但對加熱爐要求低，易于操作。 ④淬火冷卻： 采用常見的淬火冷卻方式 —— 油冷淬火，以油為冷卻介質(zhì)的淬火冷卻，當冷至油溫的時候?qū)⒐ぜ〕隹绽?。 ①加熱速度 ：加熱速度與正火時的加熱速度相同，加熱速度選擇為 90～100℃ /h。根據(jù)該表確定零件在爐 中的保溫時間為 4h能達到滲碳層深度為 的要求。 滲碳工藝的制定 固體滲碳法原理：滲劑置于鑄鐵、低碳鋼 或耐熱鋼罐中，工件埋入滲劑，用該封好，按 。使其硬度適當提高，有效地改善切削加工性，并為后續(xù)熱處理做組織準備。當高于300℃回火時，硬度、強度下降明顯，塑性有所上升，沖擊韌性下降至最 低，見上圖。 低碳鋼回火硬度曲線 結(jié)論： 低碳鋼低溫回火可以得到較高的強度及一定的塑性與韌性。 選定 20鋼 的回火溫度為 150— 200℃。 由于淬火后金屬硬而脆，產(chǎn)生的表面殘余應力會造成冷裂紋，回火可作為在不影響硬度的基礎(chǔ)上，消除冷裂紋的手段之一。 組織特點 材料及狀態(tài)： 20 鋼 處理： 900℃加熱保溫后水淬 組織及說明：低碳馬氏體，又稱板條狀馬氏體，硬度為 46～ 47HRC。 15 保溫時間系數(shù)見下表單位為（ min/mm）： 冷卻 冷卻是淬火的關(guān)鍵工序，它直接影響到鋼淬火后的組織和性能。 KW使用 時間系數(shù)見下表： 由于本小組所選滲碳淬火設備為密封箱式爐，為氣氛爐，以及齒輪有效厚度為 30mm，所以鋼的加熱時間為： τ =KW= （ — ） D=（ — ） 30=（ — ） min。因為 20鋼的Ac3點溫度是 854℃，所以加熱溫度為 880～ 900℃。也可以通過淬火滿足某些特種鋼材的的鐵磁性、耐蝕性等特殊的物理、化學性能。適應于大批量生產(chǎn)，且使用最為廣泛。如圖所示 ? 液滴式氣體滲碳 原理： 向滲碳爐內(nèi)滴入液態(tài)碳氫（或碳氫氧）化合物，經(jīng)過熱解，形成 C，CO、及少量 2CO 、 OH2 的氣氛，其中 4CH 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。鋼具有高硬度和高耐磨性，使內(nèi)應力和脆性 降低。此為正火后的正常組織。保溫時間的確定也與鋼的成分、工件的尺寸與形狀等有關(guān)。 20 鋼的相變臨界點 Ac1=735℃， Ac3 或 Acm=854℃， Ar1=682℃，Ar3=835℃。根據(jù)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。 ? 預備熱處理工藝制度的制訂 根據(jù)所加工零件的性能要求以及所選 20 鋼材料的性質(zhì)，選擇預先熱處理方式為正火。 熱處理工藝設計 20 鋼材料 的 CCT 及 TTT 圖 從 TTT 圖可看出，亞共析鋼過冷奧氏體在高溫轉(zhuǎn)變時首先轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體（ F），隨著含碳量的減少， C 曲線位置往左移，同時 Ms、 Mf 往上移。 熱處理： 精加工之前的最終熱處理，按照零件所需達到的性能，最終熱處理工藝為表面滲碳以獲得一定得表面硬度，然后淬火加低溫回火，使零件具備必須的韌度，以及穩(wěn)定合理的心部組織。從而提高了齒坯精度，確保了后序齒輪的加工質(zhì)量。 用途： 常用于制造受力不大，韌度較高的結(jié)構(gòu)件和零件以及制造強度要求不太高的滲碳受磨零件 ,如焊接容器、螺母、螺釘、凸輪、齒輪等。切削加工性冷拔或正火狀態(tài)較退火狀態(tài)好、一般用于制造受力不大而韌性要求高的。 根據(jù)齒輪的工作條件及失效形式，對齒輪的性能要求如下 ： ； ； 。 材料選擇 選擇 20 鋼材料。服役條件不同，性能要求也不一樣。 一般根據(jù) 零件使用性能及技術(shù)要求，提出所可能實施的幾種熱處理工藝方案，首先從其所可能達到的性能要求，工藝操作的繁簡及質(zhì)量可靠性等進行分析比較，再根據(jù)生產(chǎn)批量的大小，現(xiàn)有設備條件及國內(nèi)外熱處理技術(shù)發(fā)展趨勢，進行綜合技術(shù)經(jīng)濟分析，確定最佳熱處理工藝方案。 、冷卻介質(zhì)。 ，進行金相組織分析和材料性能檢測等。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(guān)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(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(shù)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(chǔ)》﹑《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(chǔ)上開設的，是理論與實踐 相結(jié)合的重要教學環(huán)節(jié)。 ................................................... 錯誤 !未定義書簽。 ................................................... 錯誤 !未定義書簽。 3 前 言 金屬材料的熱處理工藝設計及實驗操作是一種重要的教學環(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)學生掌握熱處理實驗方法、原理及相關(guān)設備，應用熱處理的基本原理和一般規(guī)律對實驗結(jié)果進行分析討論，有助于學生解決問題、分析問題的能力。如何實現(xiàn)工件設計時提出的幾何形狀和加工精度，滿足設計時所要求的多種性能指標，熱處理工藝制定的合理與否，有著至關(guān)重要的作用。 4 第一章 金屬熱處理工藝與 設備 課程設計簡介 課程設計的任務與性質(zhì) 金屬材料熱處理工藝與 設備 課程設計是學生對熱處理工藝的基礎(chǔ)知識、原理及 方法的綜合應用及全面訓練，進一步提高學生技能，達到本學科基本要求的重要教學環(huán)節(jié)。 培養(yǎng)綜合運用金屬學、材料性能學、金屬工藝學、金屬材料熱處理及結(jié)構(gòu)工藝等相關(guān)知識，進行工程設計的能力。 設計內(nèi)容與基本要求 設計內(nèi)容 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 5 工藝設計及 缺陷檢驗 等 項目 。 TTT、 CCT 圖等設計工具，認真進行方案分析。 、形狀、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)。 檢驗 與 分析 。在選材之前必須了解零件承受的負載類型及大小，所處工作環(huán)境和介質(zhì)溫度等服役條件。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)路線進行： 經(jīng)濟性原則 選材要講經(jīng)濟效益，即應計算所得與所費、投入與產(chǎn)出、有用效果與、勞動消耗，要對它們進行評價和比較，從中選擇最合適的不一定是最好的或單價最初選材料 制造加工工藝路線 提出對材料工藝性能的要求 綜合比較初選材料 合格 重選或修改 確定材料 不合格 7 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