【文章內容簡介】 氣體滲碳通常在井式滲碳爐中進行，甲醇作為稀釋劑，煤油具有價格低廉，滲碳能力強的特點，因而選煤油作為滲碳劑。圖 3 為煤油 甲醇滴注式滲碳工 藝曲線。 要求的滲層深度/mm 不同溫度下的強滲時間 強滲后的滲層深度/mm 擴 散時間 /h 擴散后的滲層深度 /mm （ 920177。10）/℃ (930177。10)/℃ (940177。10)/℃ 40min 30min 20min 1 1h 30min 2h 1h ,55 2 中北大學課程設計說明書 第 10 頁 共 25 頁 由哈里斯公式：T37 2 ??? ??；τ 保溫時間 /h； T熱力學溫度 /K； 有上述條件得出 T=944℃，基本符合所要求的滲碳溫度。 滲碳是通常溫度控制為 900~920℃ ，對于煤油 甲醇滴注式滲碳工藝通常滲碳溫度為 920~940℃ （ 930177。10℃ ）。 根據技術條件要求，全脫碳層深度為 ~，取排氣時間 1h，表 4 滲碳時間、深度的相關參數所示，在要求的滲層深度為 ~，滲碳溫度為（ 930177。10℃ ），由表得到其強滲時間 為 2h，擴散時間為 2h。 圖 2 煤油 甲醇滴注式滲碳工藝曲線圖 查資料得 20Cr 的臨界點如下表 5 所示： 表 5 20Cr 臨界點 鋼號 Ac1 Ac3 Ar1 Ms 20Cr 766 815 702 799 920177。110℃ 強滲 2 100 130 擴散 2 2040 130 130 100 130 140130 140 800177。 10℃ 160180℃ 溫度 /℃ 煤油 /滴 min 甲醇 /滴 /min 時間 /h 10℃ 中北大學課程設計說明書 第 11 頁 共 25 頁 根據淬火定義，實現(xiàn)淬火過程的必要條件是加熱溫度必須高于臨界點以上（亞共析鋼 Ac3，過共析鋼 Ac1），以獲得奧氏體組織。 20Cr 屬于亞共析鋼，故其加熱溫度只需高于 853℃ 。另外偏高的淬火溫度可以使工件加熱速度加快，表面氧化減少，而且能提高工作效率。因此加熱溫度可選 860~880℃ 。 淬火加執(zhí)時間，應包括工件整個截面加熱到預定淬火溫度，并使之該溫度下完成組織轉變、碳化物溶解和奧氏體成分均勻化所齋的時向。 常用經驗公式為： τ=αkD 式中 τ——加熱時間， min ； α——加熱時間系數， min/mm； K ——工件裝爐量修正系數；通常取 1 0~； D——工件有效厚度， mm。 工件的有效厚度為 50mm，加熱系數 α和裝爐修正系數 k 分別見表 6 和表 7。 對于 20Cr 鋼， a=， k=1，則 τ=()50=7590min，為了使碳化物充分溶解和奧氏體成分均勻化，對合金鋼加熱時間應充足，取加熱時間 t=90min。 表 6 常用鋼的加熱系數（ min/mm） 工件材料 直徑 /mm ＜ 600℃ 氣體介質爐中預熱 750850℃ 鹽浴爐中加熱或預熱 800900℃ 氣體介質爐中加熱 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 中北大學課程設計說明書 第 12 頁 共 25 頁 表 7 工件裝爐修正系數 工件裝爐位置 裝爐系數 K 工件裝爐位置 裝爐系數 K 1 1 1 2 4 0 . 5 d 0 . 5 d 2 d 1 d 2 d 對于形狀復雜，要求畸變形小，或用合金鋼制造的大型鑄鍛件，必須控制加熱速度以保證減小淬火畸變及開裂傾向，一般采用預熱加熱。對于形狀簡單的中、低碳鋼直徑小于 100mm的中低合金結構鋼可直接到溫入爐加熱。 (若工件直徑比較大，中北大學課程設計說明書 第 13 頁 共 25 頁 形狀較復雜，則需要選用預熱加熱，一般以 3070℃ /h 速度升溫到一定溫度，保溫一段時間，再以 50100℃ /h 迅速升溫。 淬火冷卻方法 介質的選擇，首先應按工件所采用的材料及其淬透層深度的要求來選擇，凡是淬火烈度大于按淬透層深度所要求的淬火烈度的淬火介質都可采用；但是從淬火應力變形開裂的角度考慮，淬火介質的淬火烈度越低越好，綜合這兩方面的要求，選擇淬火介質的第一個原則應是在滿足工件淬透層深度要求的前提下，選擇淬火烈度最低的淬火介質。因為 20Cr 淬透性低，故應先在空氣中預冷到 750℃ 左右，再轉入 80100℃ 的熱油中冷卻，停留 1012min 后空冷。 回火 模具淬火后要及時的進行回火處理 ，以免在應力的作用下造成模具變形甚至開裂的現(xiàn)象。 回火保溫時間 回火時間一般從工件入爐后升溫至回火溫度是開始計算，一般為 13h， 可參考經驗公式加以確定： t=K+AD 式中： T——回火時間（ min）、 K——回火時間基數、 A——回火時間系數、 D——工件有效厚度（ mm） 。由于工件的有效厚度是 5075mm，選擇保溫時間為 2h 左右。 表 8 低溫回火保溫時間參數 有效厚度（ mm） ＜ 25 25~50 50~75 75~100 100~125 125~150 保溫時間（ min） 30~60 60~120 120~180 180~240 240~270 270~300 回火溫度及冷卻介質 20Cr 是滲碳型模具鋼，綜合實際操作性和經濟性，回火即可達到技術要求。根據回火溫度的不同，分為低溫回火、中溫回火、高溫回火三種。 中北大學課程設計說明書 第 14 頁 共 25 頁 （ 1）低溫回火（ 150～ 250℃ ），組織是回火馬氏體，和淬火馬氏體相比，回火馬氏體既保持了鋼的高硬度、高強度和良好耐磨性，又適當提高了韌性。硬度為61～ 65HRC，主要用于高碳鋼，合金工具鋼制造的刃具、量具、模具及滾動軸承，滲碳、碳氮共滲和表面淬火件等。 （ 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，淬火應力基本消除。硬度為 35～ 50HRC，具有高的彈性極限，有良好的塑性和韌性，主用于彈性件及模具處理。 （ 3）高溫回火（ 500～ 650℃ ），組織為回火索氏體，硬度為 220～ 330HBS。淬火和隨后的高溫回火稱為調質處理，經調質處理后，鋼具有優(yōu)良的綜合機械性能。因此，高溫回火主要適用于中碳結構鋼或低合金結構鋼，用來制作汽車、拖拉機、機床等承受較大載荷的結構零件，如曲軸、連桿、螺 栓、機床主軸及齒輪等重要的機器零件。 因為配油盤需要進行調質處理，所以選擇高溫回火。 綜上所述，我選擇低溫回火。 圖 3 膠質木模的熱處理工藝曲線 7. 熱處理設備選擇 根據熱處理工藝方法、零件尺寸、產品批量及技術要求選擇相應的熱處理設備。920~940℃ 回火 空冷 油冷 2h 完全退火 滲碳 860~880℃ 淬火 4h 860~880℃ 時間 /h 溫度 /℃ 160~180℃ 2h 中北大學課程設計說明書 第