【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 長(zhǎng)時(shí)間后，氨氣熱分解產(chǎn)生活性氮原子，不斷吸附到工件表面，并擴(kuò)散滲入工件表層內(nèi)，從而改變表層的化學(xué)成分和組織，獲得良好的表面性能。 離子滲氮是在低于 1x105Pa 的滲氮?dú)夥罩欣幂x光放電這一物理現(xiàn)象對(duì)金屬表面進(jìn)行的滲氮法。 與傳統(tǒng)的氣體滲氮 相比， 離子滲氮的特點(diǎn)是處理周期短，僅為氣體滲氮的1/3～ 1/4（例如 38CrMoAlA 鋼，滲氮層深度若達(dá)到 ～ 、氣體滲氮需要70h，而離子滲氮僅需要 15～ 20h），零件表面不易形成連續(xù)的白色脆性層。所以我選擇離子滲氮。 6 制定熱處理工藝制度 表 2 38CrMoAlA 鋼加熱和冷卻的臨界點(diǎn) 鋼號(hào) Ac1 Ac3 Ar1 Ar3 Ms 38CrMoAlA 760℃ 885℃ 675℃ 740℃ 360℃ 退火工藝的制定 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(shí)間，然后緩慢冷卻獲得接近平衡組織的熱處理工藝。 完全退火主要應(yīng)用于亞共析成分的碳鋼和合金鋼的鑄件、鍛件、焊接件及熱軋型材，不適用于過(guò)共析鋼。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。 （ 1） 退火 加熱溫度 一般選擇在 Ac3+20～ 30℃使之完全奧氏體化，室溫時(shí)得到中北大學(xué)課程 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 10 P+F 一般認(rèn)為是平衡組織。 38CrMoAlA 的 Ac3=885℃，所以加熱溫度選擇為 910177。 10℃ （ 2） 退火加熱速度 在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，形狀較為復(fù)雜，一般采用預(yù)熱加熱，一般以 30～ 70℃ /h 速度升溫到 600～ 700℃，再 以 80～ 100℃ /h 迅速升溫。 （ 3） 退火保溫時(shí)間 對(duì)亞共析鋼鍛軋鋼材，通過(guò)完全退火，主要是消除鍛后組織及硬度的不均勻性，改善切削加工性能和為后續(xù)的熱處理做準(zhǔn)備，其保溫時(shí)間一般可按下式計(jì)算 τ =（ 3～ 4） +（ ～ ） Q 所以我取 4h。 （ 4） 退火冷卻速度 退火后的冷卻速度應(yīng)緩慢，以保證在過(guò)冷度不大的情況下進(jìn)行珠光體轉(zhuǎn)變，以免硬度過(guò)高。一般碳鋼的冷卻速度應(yīng)小于 200℃ /h；低合金鋼冷卻速度應(yīng)該降至 100℃ /h；高合金鋼的冷卻速度一般為 50℃ /h。出爐溫度為600℃以下。 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(shí)間 冷卻速度 30～ 70℃ /h 80～ 100℃ /h 910177。 10℃ 4h 75℃ /h. 淬火工藝的制定 （ 1） 加熱溫度，鋼的淬火加熱溫度與鋼的含碳量有關(guān)，亞共析鋼的加熱溫度為Ac3+（ 30～ 50）℃；共析鋼和過(guò)共析鋼的淬火加熱溫度為 Ac1+（ 30～ 50）℃，因?yàn)?38CrMoAlA 中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 ～ ，屬于中碳合金鋼，加熱溫度一般比碳素鋼稍高，所以淬火加熱溫度取 940177。 10℃ （ 2） 淬火加熱時(shí)間， 應(yīng) 包括工件整個(gè)截面加熱到預(yù)定淬火溫度，并使之在該溫度下完成組織轉(zhuǎn)變、碳化物溶解和奧氏體成分均勻化所需的時(shí)間。 常用經(jīng)驗(yàn)公式為： τ =α k D【 5】 式中 τ —— 加熱時(shí)間， min； α —— 加熱時(shí)間系數(shù)， min/mm； 中北大學(xué)課程 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 11 k—— 裝爐量修正系數(shù)； D—— 工件有效厚度， mm。 零件圖中的最大直徑為 110mm，厚度為 10mm，工件的有效厚度為 110mm，加熱系數(shù) α 和裝爐修正系數(shù) k 分別見(jiàn)表 4 和表 5， 38CrMoAlA 為中碳合金結(jié)構(gòu)鋼，故取 α =， k=,則 τ =α k D==231min，考慮到透熱都因素，故加熱時(shí)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(jì)說(shuō)明書(shū) 12 2 d 1 d 2 d （ 3） 加熱速度，由于淬火溫度為 940177。 10℃，且零件的直徑為 110mm， 可以以80～ 100℃ /h 迅速升溫。 （ 4） 冷卻方法 一般選用單介質(zhì)淬火方法冷卻。 （ 5） 淬火介質(zhì)的選擇， 38CrMoAlA 是中淬透性鋼，這類鋼的最大淬火直徑為40～ 60mm，采用油淬介質(zhì)。 表 6 淬火工藝的制定 加熱溫度 保溫時(shí)間 加熱速度 冷卻方法 冷卻介質(zhì) 940177。 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(gè)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。 10℃ . 表 7 38CrMoAlA 鋼回火溫度對(duì)滲氮層深度及硬度的影響 回火溫度 /℃ 回火后硬度 /HRC 滲氮層深度 /mm 滲氮層硬度 /HRC 720 21～ 22 ～ 80～ 700 22～ 23 ～ 80～ 82 680 24～ 26 ～ 80～ 82 650 29～ 31 ～ 81～ 83 620 32～ 33 ～ 81～ 83 590 34～ 35 ～ 82～ 83 中北大學(xué)課程 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 13 570 36～ 37 ～ 82～ 83 （ 2） 回火時(shí)間的確定 ，回火溫度一般從工件入爐后爐溫升至回火溫度時(shí)開(kāi)始計(jì)算，一般為 13h。在實(shí)踐中常用工件的有效厚度計(jì)算，表 8 是單個(gè)工件的保溫時(shí)間表，多個(gè)工件疊加可適當(dāng)延長(zhǎng)時(shí)間。由于工件的有效厚度為 110mm，多工件同時(shí)加熱，所以保溫時(shí)間選擇 。 表 8 中、高溫回火保溫時(shí)間參數(shù)表 【 7】 有效厚度 /mm ＜ 25 2550 5075 75100 100125 125150 保溫時(shí)間/min 鹽浴 2030 3045 4560 7590 90120 120150 空氣爐 4060 7090 7090 150180 180210 210240 （ 3） 回火加熱速度，由于回火溫度為 630177。 10℃，所以選擇 30～ 70℃ /h。 （ 4） 回火后的冷卻，在空氣中冷卻。 表 9 回火工藝的制定 回火溫度 回火時(shí)間 加熱速度 冷卻方法 630177。 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。去應(yīng)力退火溫度一般為 Ac1（ 100200℃） 。一般鋼件在 500～ 650℃；鑄鐵件在 500～ 550℃；焊接件在 500～ 600℃ .所以去應(yīng)力退火溫度取為 590177。 10℃ . （ 2） 去應(yīng)力退火時(shí)間的確定，一般保溫時(shí)間為 3～ 4min/mm（一般需要 3h以上），所以去應(yīng)力退火時(shí)間取 6h。 離子 滲氮工藝的制定 （ 1）溫度的確定， 38CrMoAlA 為了獲得 ～ ，工件溫度需加熱到 530177。 10℃ . （ 2）保溫時(shí)間的確定 ，對(duì)于 38CrMoAlA 鋼，在 530177。 10℃時(shí)保溫 815 小時(shí)可得到 888～ 1164HV 的硬度。 取 12h。 （ 3）爐內(nèi)壓力的確定，爐內(nèi)壓力為 266～ 532Pa。 中北大學(xué)課程 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)