【正文】 ，所以在熱處理過程中盡量減少它的氧化和脫碳。 23 低溫回火 — 低溫回火箱式爐 低溫回火目的： 鋼的回火是一個(gè)由淬火馬氏體 +殘余奧氏體組織向鐵素體和碳化物轉(zhuǎn)變的擴(kuò)散相變過程，低溫回火可以消除內(nèi)應(yīng)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。 零件號： 材 料： 20 鋼 工序號： 裝爐方法及數(shù)量：根據(jù)熱處理過程中相應(yīng)爐型的有效加熱范圍和裝爐時(shí)工件之間的間隔距離計(jì)算出相應(yīng)熱處理設(shè)備的裝入量，工件在熱處理設(shè)備中需要墊具保證其受熱均勻，通過所選夾具裝爐。前室爐門下方設(shè)火簾和點(diǎn)火嘴 ，常在排氣管頂端安裝一個(gè)環(huán)型燃燒器，在其旁邊設(shè)一點(diǎn)火引燃器。 21 最終熱處理設(shè)備的選擇 滲碳和淬火設(shè)備 密 封箱式爐 滲碳目的 ：將低碳鋼或低碳合金鋼零件在增碳的活性介質(zhì)（滲碳劑）加熱到高溫，使碳原子滲入表面層，繼之以淬火并低溫回火，使零件表層與心部具有不同成分、組織與性能。 水冷，冷卻速度較快，是奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的馬氏體，試樣的硬度對比與其他兩種冷卻方式也較高，而油冷的方式較空冷速度較快，所以試樣的硬度比空冷的要大。 ②加熱溫度： 采用油、硝鹽淬火介質(zhì)時(shí)，淬火加熱溫度比用水淬火時(shí)要提高 20℃左右。這是由于薄片狀θ碳化物析出于馬氏體條間并充分長大，從而降低了沖擊韌性，而α基體因回復(fù)和再結(jié)晶共同作用，提高了塑性， 降低了強(qiáng)度。 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， 16 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(nèi)可以形成幾個(gè)不同取向的區(qū)域。 ? 淬火工藝制度的制定 ? ?CHCH ?? 24 2? ?CCOCO ?? 22? ?COHHCO ??? 22 14 加熱速度 加熱速度與退火時(shí)的加熱速度相同，加熱速度選擇為 90～ 100℃ /h。 ? 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(jìn)行表面滲碳處理，以改善表面硬度和耐磨性，然后進(jìn)行淬火 +低溫回火處理。 正火 鋼號 加熱溫度/℃ 保溫時(shí)間 /h 冷卻方法 硬度 /HB 20 880~920 1~3 靜止空氣中 冷卻 ≤ 156 20 鋼正火工藝曲線 ? 加熱速度 加熱速度主要與鋼的成分、工件的尺寸和形狀等因素有關(guān)。 8 表 1 20 鋼材料化學(xué)成分 牌號 化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） % C Si Mn Cr Ni Cu ≤ 20 ~ ~ ~ 表 2 20 鋼材料力學(xué)性能 機(jī)械性質(zhì) 硬度 （ HB） 抗拉強(qiáng)度 Mpa 屈服強(qiáng)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(shè)計(jì) 加工 工藝 設(shè)計(jì) 材料的加工工藝路線是比較復(fù)雜的，根據(jù)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(jī)械加工→工件成品（一般工件） ⑵ 毛坯 →預(yù)先熱處理（正火、退火或調(diào)質(zhì)）→粗加工→最終熱處理（淬火、回火、化學(xué)熱處理等）→精加工（要求較高的工件） ⑶ 毛坯→預(yù)先熱處理→粗加工→淬火、回火或化學(xué)熱處理→半精加工→穩(wěn)定化處理或化學(xué)熱處理→精加工→穩(wěn)定化處理→工件成品（精密工件） 根據(jù) 所選 20 鋼材料 的 特點(diǎn) 及性能要求 ， 該材料 的 加工工藝路線為： 毛坯→預(yù)先熱處理（正火、退火或調(diào)質(zhì)）→粗加工→最終熱處理（淬火、回火、化學(xué)熱處理等）→精加工（要求較高的工件） 9 零件加工工藝具體步驟： 鑄造制坯 → 預(yù)先熱處理（ 正火） → 車削加工 →滾、插齒 → 剃齒 → 熱處理 → 磨削加工 → 修整。如：螺栓、拉桿等承受拉伸載荷的工件要求有較高的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度；承受交變載荷的半軸、曲軸等除了應(yīng)具備良好的綜合機(jī)械性能外，還應(yīng)有高的疲勞強(qiáng)度；而沖模、齒輪、銑刀等則要求有高的表面硬度。 基本要求 ，每人必須完成不同的某一種鋼材熱處理工藝設(shè)計(jì)，能夠較清楚地表達(dá)所采用熱處理工藝的基本原理和一般規(guī)律。通過該課程設(shè)計(jì)，可使學(xué)生在綜合運(yùn)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(dú)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(jì)能力。 熱處理工藝是整個(gè)金屬材料工程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它與工件設(shè)計(jì)及其它加工工藝之間存在密切關(guān)系。 、路線、參 數(shù)，合理選擇熱處理設(shè)備并正確操作。 工藝性原則 零件毛坯主要有鑄件、鍛件、焊接件和型材四種，熟悉材料的加工工藝過程和材料的工藝性能 ，使所選材料比較容易加工成工件，在選材時(shí)必須考慮材料的加工工藝性能。 鑄造制坯 預(yù)先熱處理（ 正火） :正火的目的是獲得適合后序齒輪切削加工的硬度 ,防止機(jī)加工發(fā)黏和為最終熱處理做組織預(yù)備，以有效減少熱處理變形。為防止變形開裂，應(yīng)該適當(dāng)控制加熱速度。 低溫回火又稱“消除應(yīng)力回火”。一般在空氣爐中的加熱比在鹽浴爐中加熱要高 10～ 30℃，采用油、硝鹽淬火介質(zhì)時(shí)，淬火加熱溫度比用水淬火時(shí)要提高 20℃左右。 20 鋼通過加熱后淬 火、回火等處理，可以改善其力學(xué)性能和可加工性，以充分利用它的潛在性能，來制造強(qiáng)度和韌性要求較高的零部件。 17 熱處理工藝制度的制定：方案二 預(yù)先熱處理 正火： 由于 20 鋼硬度太低，切削加工時(shí)易產(chǎn)生粘刀現(xiàn)象，切削加工性能較差。水淬時(shí)選擇溫度 880～900℃，油淬時(shí)選擇溫度為 900～ 920℃。 20 鋼淬透性低，水冷比油冷的淬透性好，保持內(nèi)部的塑性和韌性，對于齒輪是比較有利的。 組織：表面到中心依次為過共析區(qū)（滲碳體成網(wǎng)狀、粒狀或塊狀），共析區(qū)，亞共析區(qū)（即過渡層），中心組織即為原始組織。 。在中溫箱式電阻爐中的裝爐量為 10～12；在油淬真空爐中的裝爐量為 5?？梢员苊饪扇?xì)怏w與空氣混合爆炸 。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(xué)性能。目前很多工廠已廣泛采用低碳鋼或低碳低合金鋼通過高溫淬火和低溫回火處理，以獲得強(qiáng)韌性好的低碳馬氏體組織，從而提高零件的力學(xué)性能和使用壽命，以滿足生產(chǎn)要求和節(jié)省原材料。 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(dāng)冷至油溫的時(shí)候?qū)⒐ぜ〕隹绽?。使其硬度適當(dāng)提高，有效地改善切削加工性，并為后續(xù)熱處理做組織準(zhǔn)備。 由于淬火后金屬硬而脆，產(chǎn)生的表面殘余應(yīng)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。因?yàn)?20鋼的Ac3點(diǎn)溫度是 854℃，所以加熱溫度為 880～ 900℃。鋼具有高硬度和高耐磨性，使內(nèi)應(yīng)力和脆性 降低。根據(jù)本設(shè)計(jì)中零件尺寸及形狀的實(shí)際情況，采用低溫入爐加熱，加熱速度為 90～ 100℃ /h 能夠達(dá)到目的。從而提高了齒坯精度，確保了后序齒輪的加工質(zhì)量。 材料選擇 選擇 20 鋼材料。 ，進(jìn)行金相組織分析和材料性能檢測等。 現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展對機(jī)械零部件﹑工模具等提出的要求愈來愈高。 3 前 言 金屬材料的熱處理工藝設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)操作是一種重要的教學(xué)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(shí)驗(yàn)，可以培養(yǎng)學(xué)生掌握熱處理實(shí)驗(yàn)方法、原理及相關(guān)設(shè)備，應(yīng)用熱處理的基本原理和一般規(guī)律對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析討論，有助于學(xué)生解決問題、分析問題的能力。 設(shè)計(jì)內(nèi)容與基本要求 設(shè)計(jì)內(nèi)容 根據(jù)使用性能 要求 完成某機(jī)器零件或 工模具的 選材 、加工 工藝流程、熱處理 5 工藝設(shè)計(jì)及 缺陷檢驗(yàn) 等 項(xiàng)目 。在選材