【正文】 （ 3） 淬火開裂， 產(chǎn)生原因： 冷卻不當(dāng)，在 Ms 溫度以下快冷，因組織應(yīng)力大引起開裂，還可能是淬火后未及時回火，工件內(nèi)部的顯微裂紋在淬火應(yīng)力作用下擴(kuò)展成宏觀裂紋。 （ 5）滲氮層硬度偏低或者硬度不均勻，形成原因：①滲氮時溫度偏高，使用了新的滲氮爐。③由于滲氮層體積增大而產(chǎn)生的應(yīng)力 【 10】 。 再次感謝 老師們 的 認(rèn)真指導(dǎo) 以及同學(xué) 們 的 熱情 幫助，無論是學(xué)習(xí)還是生活， 他們使 我 獲益匪淺。 課程設(shè)計是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程 。 （ 7） 零件出現(xiàn)變形，形成原因：①機(jī)加工時留下的殘余應(yīng)力，以及零件尺 寸較大，形狀較復(fù)雜。工藝參數(shù)方面，滲氮溫度越高，保溫時間越長，越 易形成脈狀組織。消除方式：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(jìn)行預(yù)熱，可減少加熱過程中的熱畸變，合理捆扎和吊掛工件。對于滲氮層原始組織的要求為滲氮前原始組織應(yīng)該為回火索氏體。 根據(jù)零件對清潔度要求、生產(chǎn)方式、生產(chǎn)批量及 工 件外形尺寸選用相應(yīng)的清洗設(shè)備。 圖 2 普通間隙淬火作用淬火槽 [3] 1溢流槽 2排出管 3供入管 4事故排出管 5淬火槽 6工件 9 工裝設(shè)計（夾具、輔具等） 工裝設(shè)計主要指的是熱處理過程中所用到的輔具和夾具以及其他設(shè)備所進(jìn)行的選擇 。 因?yàn)楣ぜ?淬火 溫度過高， 箱式爐爐溫不均， 中溫箱式電阻爐無法滿足溫度需求，故選用高溫電阻爐。滲氮層深度越大，疲勞強(qiáng)度越大。 （ 3）爐內(nèi)壓力的確定，爐內(nèi)壓力為 266～ 532Pa。 10℃ 30～ 70℃ /h 空冷 去應(yīng)力退火工藝的制定 （ 1） 去應(yīng)力退火溫度的確定， 將 工件緩慢加熱到 Ac1 以下一定溫度，保溫 1～3h后隨爐空冷的工藝稱為去應(yīng)力退火。 10℃ 4h 80～ 100℃ /h 單液淬火介質(zhì) 油 回火工藝的制定 （ 1） 回火溫度 的確定 ， 為了獲得良好的綜合力學(xué)性能，合金結(jié)構(gòu)鋼一般在三個不同的溫度范圍內(nèi)回火：超高強(qiáng)度鋼在 200～ 300℃回火；彈簧 鋼在 460℃左右回火；調(diào)質(zhì)鋼在 500～ 650℃回火 .根據(jù)零件要求，調(diào)質(zhì)后硬度為 250～ 280HBS，由表 7 選擇回火溫度為 630177。 D【 5】 式中 τ —— 加熱時間， min； α —— 加熱時間系數(shù)， min/mm； 中北大學(xué)課程 設(shè)計說明書 11 k—— 裝爐量修正系數(shù)； D—— 工件有效厚度， mm。 （ 4） 退火冷卻速度 退火后的冷卻速度應(yīng)緩慢，以保證在過冷度不大的情況下進(jìn)行珠光體轉(zhuǎn)變，以免硬度過高。所以我選擇離子滲氮。 因?yàn)榕溆捅P需要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，所以選擇高溫回火。 根據(jù)回火溫度的不同，分為 低溫回火 、 中溫回火 、 高溫回火 三種。 為了保證工件淬火后得到馬氏體，又要減小變形 和防止開裂，必須 選用正確的冷卻介質(zhì)。此法操作簡單，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動化。 調(diào)質(zhì) 調(diào)質(zhì)，即淬火加高溫回火。形狀復(fù)雜、尺寸大或者重要零件采用退火 。熱處理是將金屬材料放在一定的 介質(zhì) 內(nèi)加熱、保溫、冷卻，通過改變材料表面或內(nèi)部的金相 組織結(jié)構(gòu) ,來控制其性能的一種金屬熱加工 工藝。 (2)38CrMoAlA 鋼中加入 Al 元素。 (3)38CrMoAlA 強(qiáng)度較高，滲氮后具有非常高的表面硬度、耐磨性和疲勞極限，并具有良好的耐熱性能（可達(dá) 500℃ ） 及耐油腐蝕性能，熱處理形變小不易開裂變形，同時由于 Mo 的加入，抑制了第二類回火脆性，淬透性良好。 氮化鋼的選擇 常用的氮化鋼有： 40Cr、 35CrMo、 38CrMoAlA 等 (1)40Cr 與碳鋼相比，強(qiáng)度及淬透性均高，但對于形狀尺寸較為復(fù)雜的零件，水淬時已經(jīng)出現(xiàn)開裂變形， 具有較高的綜合力學(xué)性能，良好的低溫沖擊韌性，低的缺口敏感性。雖采取了較嚴(yán)密的加工工藝，仍避免不了超差的問題。 零件的結(jié)構(gòu)形狀 零件結(jié)構(gòu)形狀如圖 1 所示 零件的尺寸及技術(shù)要求 中北大學(xué)課程 設(shè)計說明書 3 尺寸要求：直徑： 110mm 厚： 10mm 技術(shù)要求：滲氮層深度 。同時各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí)，獨(dú)立思考的能力也有了提高。為使金屬工件具有所需要的 力學(xué) 性能、物理性能和化學(xué)性能，除合理選用材料和各種成形工藝外，熱處理工藝往往是必不可少的。熱處理不僅對機(jī)械加工的順利進(jìn)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。 2 零件圖分析 圖 1 配油盤零件圖 零件的總體分析 柱塞泵是依靠柱塞在缸體柱塞孔中作往復(fù)運(yùn)動而產(chǎn)生的容積變化來實(shí)現(xiàn)吸油和壓油過程 【 1】 。 失效形式 (1)高速運(yùn)動摩擦 由于配油盤和缸體的高速運(yùn)動，使油膜破壞而引起 金屬直接接觸，產(chǎn)生大量的熱。 根據(jù)配油盤的工作條件以及技術(shù)要求，承受較大的壓應(yīng)力，工件表面精度要求較高的特點(diǎn)，有較高的氮化層表面硬度和較深的氮化層深度要求，為了在材料中北大學(xué)課程 設(shè)計說明書 4 表面獲得高硬度和耐磨的氮化層，一般采用含有某些合金元素的合金鋼進(jìn)行滲氮工藝， 這是因?yàn)榈c合金元素生成的氮化物要比氮化鐵穩(wěn)定，并在滲氮層中呈彌散分布，使氮化層具有很高的表面硬度。常用于制造重要的齒輪、軸、曲軸、套筒、連桿等。這種鋼易于脫碳，當(dāng)鋁含量偏高時，滲氮層表面容易出現(xiàn)脆性。 (4)使鋼在滲氮過程中不軟化 Mo、 Cr 等元素是使鋼在 500～ 590℃長時間保溫保持強(qiáng)度的有效元素。退火是將組織偏離平衡狀態(tài)的金屬或者合金加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時間，然后緩慢冷卻獲得接近平衡組織的熱處理工藝。 3)從經(jīng)濟(jì)性方面考慮。 淬火后得到馬氏體使結(jié)構(gòu)鋼具有高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性等性能；回火主要主要是消除零件淬火時所產(chǎn)生的殘余內(nèi)應(yīng)力，提高材料的塑性韌性，獲得良好的綜合 性能，穩(wěn)定工件尺寸，使零件在后續(xù)工藝中保持穩(wěn)定的尺寸和精度。 先在一種冷卻介質(zhì)中冷卻至 Ms 點(diǎn)時立即中北大學(xué)課程 設(shè)計說明書 8 轉(zhuǎn)入下一種冷卻能力較弱的介質(zhì)中的操作方法。 所以我選擇淬火油介質(zhì)。 （ 2）中溫回火（ 350～ 500℃ ），組織為回火屈氏體，對于一般碳鋼和低合金鋼，中溫回火相當(dāng)于回火的第三 溫度區(qū) ，此時碳化物開始聚集，基體開始回復(fù)，淬火應(yīng)力基本消除。為了使?jié)B氮彎曲變形減少到最小程度，須在滲氮前進(jìn)行去應(yīng)力退火。完全退火的目的是細(xì)化晶粒，均勻組織，改善切削加工性能并消除內(nèi)應(yīng)力。 38CrMoAlA 是中碳合金 鋼，所以冷卻速度選擇為 75℃ /h. 表 3 完全退火熱處理工藝 加熱速度 加熱溫度 保溫時間 冷卻速度 30～ 70℃ /h 80～ 100℃ /h 910177。 D==231min，考慮到透熱都因素，故加熱時間取 τ =4h 表 4 常用鋼的 加熱 系數(shù)（ min/mm） 【 6】 工件材料 直徑 /mm 600℃ 氣體介 質(zhì)爐中預(yù)熱 750850℃ 鹽浴爐 中加熱或預(yù)熱 800900℃ 氣體 介質(zhì)爐中加熱 11001300℃ 鹽 浴爐中加熱 碳素鋼 ≤50 50 低合金鋼 ≤50 50 高合金鋼 高速鋼 工件裝爐方式 修正系數(shù)K 工件裝爐方式 修正系數(shù) K 0 . 5 d 表 5 工件裝爐修正系數(shù) 【 6】 中北大學(xué)課程 設(shè)計說明書 12 2 d 1 d 2 d （ 3） 加熱速度，由于淬火溫度為 940177。由于工件的有效厚度為 110mm，多工件同時加熱，所以保溫時間選擇 。 10℃ . （ 2） 去應(yīng)力退火時間的確定，一般保溫時間為 3～ 4min/mm（一般需要 3h以上），所以去應(yīng)力退火時間取 6h。完全退火可以細(xì)化晶粒，均勻組織，改善切削加工性能并消除內(nèi)應(yīng)力。 8 熱處理設(shè)備 的選擇 常用的熱處理加熱設(shè)備按能源分有燃料加熱設(shè)備和電加熱設(shè)備；按工作溫度可分為高溫爐（＞ 1000℃ ）、中溫爐（ 650℃ 1000℃ ）和