【導(dǎo)讀】零件的工作條件、失效形式分析；材料的選擇和熱處理方案確定；鋼材的入廠檢驗；2021年8月29日至2021年11月4日，11月7日至11月11日答辯。行為期九個星期的畢業(yè)設(shè)計和答辯。與熱處理技術(shù)專業(yè)在專業(yè)課老師的指導(dǎo)下，完成相應(yīng)的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。式，個人為單位進行畢業(yè)設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計是我院大三畢業(yè)生畢業(yè)前必做課程。本畢業(yè)設(shè)計有任務(wù)書、任務(wù)指導(dǎo)書、畢業(yè)論文和相關(guān)參考資料組成。畢業(yè)設(shè)計題目結(jié)合實際生產(chǎn)，其課題選為典型的工件和典型材料，內(nèi)容詳細(xì)具體，廣大學(xué)者和同學(xué)對本畢業(yè)設(shè)計中的不足給予指正。

　　

【正文】 原始組織中碳化物偏析嚴(yán)重，粗大或呈網(wǎng)狀；球化退火工藝規(guī)范選擇不當(dāng)。可合理鍛造，擊碎碳化物；退火前先進行正火處理， 消除碳化網(wǎng)狀物，重新進行球化退火。 鹽浴淬火缺陷 ① 過熱 ：原因可能是零件原始組織不良，鍛造后退貨后球化組織不合格，或碳化物偏析、有網(wǎng)裝碳化物；加熱溫度過高或保溫時間過長，造成晶粒急劇長大?？赏ㄟ^多次正火或退火來細(xì)化晶粒，為重新進行熱處理做好組織準(zhǔn)備；在操作過程中嚴(yán)格控制加熱溫度和保溫時間。 ② 過燒 ：原因是在氧化性氣氛中加熱溫度在 1200℃ 以上，使奧氏體晶粒晶界發(fā)生嚴(yán)重氧化甚至融化。嚴(yán)格控制加熱溫度、合理選擇工藝參數(shù)是防止過燒的重要手段。 回火缺陷 硬度不足 ：原因可能是回火溫度太高、保溫時 間太長。可選擇合適的回火溫度，回火保溫時間對硬度不足的重新淬火處理。 硬度偏高 ：原因可能是回火溫度低，揮霍保溫時間短，可選擇適合的回火工藝規(guī)程。 揮回火裂紋 ：原因可能是淬火后未及時回火，可通過及時回火處理。 ① 退火后進行硬度檢查： 用布氏硬度計，抽取 5~10﹪，小于 240HB 為合格。 ② 噴砂后進行硬度檢查： 用落實硬度計，抽查率 100﹪，夾頭端部（ 56~62） HRC 為合格。 ③ 最終檢查： 外觀：不允許有裂紋、表面必須干凈，不得有銹跡，抽查率 100﹪； xx 學(xué)院畢業(yè)綜合能力考核 機械系 xx 班 學(xué)號： xx 姓名： xxx 29 頭部：三爪張開尺寸 ~； 硬度：彈性部分（ 38~43） HRC。 熱處理工藝參數(shù)的最后確定及設(shè)備夾具選擇 ① 退火 （ 800177。10） ℃ 加熱，保溫 2 小時，等溫（ 710177。10） ℃ 3 至 4 小時。設(shè)備 使 用鹽浴爐RX759 中溫箱式電阻爐，單排放置 24 個。 ② 淬火 （ 860177。10） ℃ 加熱，保溫 20~30min 薄壁處保溫 5~10min。設(shè)備 使 用 鹽浴爐，介質(zhì)為 20~30﹪ NaCl+70~80﹪ 9 個。 ③ 尾部回火 （ 700177。10） ℃ 加熱， 1~ 保溫。 使用 設(shè)備跟淬火所用鹽浴爐相同。 ④ 整體回火 （ 210177。10） ℃ 加熱，保溫時間 ~2h。設(shè)備 使 用 RJ366 低溫井式爐，插空放置 4層，每層 16 個，共 64 個。 ⑤ 定型參數(shù)、設(shè)備跟尾部回火相同。 ⑥ 鹽浴爐加熱所用夾具采用四柱掉框式掛具 。 xx 學(xué)院畢業(yè)綜合能力考核 機械系 xx 班 學(xué)號： xx 姓名： xxx 30 公司 熱處理工藝卡 第 頁 共 頁 加工路線 鍛造 → 退火 → 檢驗 → 機加工 → 鹽浴淬火 → 清洗 → 鹽浴淬火（彈性部分）→ 回火 → 噴砂 → 檢驗 → 機加工 → 鹽浴定型 → 清理 → 檢驗。 產(chǎn)品名稱 部件名稱 工件 彈簧夾料夾頭 編號 名稱 每臺件數(shù) 單件重量 鋼材成分（ %） 鋼號 w（ C） w（ Si） w（ Mn） w（ Cr） w（ P） w（ S） 其他 9SiCr ~ ~ ~ ~ ≤ ≤ 金相組織 滲碳層深度 硬度 力學(xué)性能 （ 40~48） HRC σb σs ψ ακ φ 工序號 分工序號 工序名稱 設(shè)備 工夾具 每個夾具內(nèi)工件數(shù) 爐中裝料量 熱處理規(guī)范 本工序硬度 單件定額 每小時產(chǎn)量 工人數(shù)量 名稱及編號 名稱 編號 加熱溫度 /℃ 加熱時間 /min 保溫時間 /min 輔助時間 /min 總加熱時間 /min 冷卻介質(zhì) 冷卻方法 臺時/min 工時/min 1 退火 RX759 24 800 120 空氣 爐冷 2 淬火 鹽浴爐 9 860 20～ 30 油 油冷 3 尾部回火 鹽浴爐 9 700 60～ 75 空氣 空冷 5 整體回火 RJ―36 —6 64 210 90～ 120 空氣 空冷 6 噴砂 噴砂機 xx 學(xué)院畢業(yè)綜合能力考核 機械系 xx 班 學(xué)號： xx 姓名： xxx 31 7 清理 8 檢驗 硬度計 制定 日期 校對 日期 審核 日期 批準(zhǔn) 日期 xx 學(xué)院畢業(yè)綜合能力考核 機械系 xx 班 學(xué)號： xx 姓名： xxx 32 第 4 章 編制傳動軸熱處理工藝規(guī)程 結(jié)構(gòu)圖 工件工作條件和性能要求 傳動軸是鏜床的重要零件之一，傳動軸上按了一個蝸桿套，在渦輪帶動下蝸桿轉(zhuǎn)動，在傳動軸下端有軸承使軸向轉(zhuǎn)動自如。渦輪和蝸桿轉(zhuǎn)動產(chǎn)生自鎖，傳動軸與蝸桿套配合處及在傳動軸與主軸箱上孔接觸處均產(chǎn)生摩擦，特別在傳動軸與蝸桿套配合處及有 相對運動，傳動軸主要是在摩擦、磨損和一定的沖擊條件下進行傳動工作的。此外在進行運轉(zhuǎn)時還要受到扭轉(zhuǎn)和碰撞等力的作用。 轉(zhuǎn)動軸在傳動過程中，要求其具有高的強度、良好的硬度和耐疲勞性，在傳動兩個傳動時還要有足夠的精度、光潔度和尺寸穩(wěn)定性，這樣才能保證傳動軸在傳動過程中的傳動穩(wěn)定性和最好狀態(tài)。 主要失效形式 由于傳動軸主要承受的的扭轉(zhuǎn)力，所以其主要失效形式有互相的磨損、咬痕或傳動過程中的裂紋、傳動軸的扭轉(zhuǎn)變形等。 磨損：由于經(jīng)常傳動，傳動軸某些部位磨損嚴(yán)重，一般用熱處理方法來提高工件表面耐磨性。 圖 41 傳動軸 的 結(jié)構(gòu)圖 xx 學(xué)院畢業(yè)綜合能力考核 機械系 xx 班 學(xué)號： xx 姓名： xxx 33 咬痕或裂紋： 由于載荷過大，使傳動時超載產(chǎn)生咬合裂紋、咬痕或是經(jīng)常接觸摩擦產(chǎn)生疲勞磨損或裂紋。 傳動軸變形：由于熱處理不當(dāng)，工件較長、較細(xì)產(chǎn)生變形或是傳動軸在工作時內(nèi)應(yīng)力重新分布，使傳動軸變形。 對傳動軸的熱處理性能要求 （ 1） Φ45e8 外圓【 2891】長， RC≥45； （ 2）淬火軟帶寬度允許（ 510） mm； （ 3）淬火速度 ≤5 mm/s，每根最快不得小于 9min； （ 4）回火允許在 H75 箱式爐內(nèi)進行穩(wěn)定淬火，較直后可不回火； （ 5）振擺 ≤1 在三角鐵內(nèi)彎曲而形成的徑向跳動不得大于 ； （ 6）鍵槽須平行于中心 線，平行允許 。 確定工件材料及最終熱處理方式 工件在工作時，承受拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、沖擊、震動、摩擦等力的作用或幾種力的同時作用，可能工作在高溫條件下，其破壞方式也好似各式各樣。因此要求零件用鋼具有較高的疲勞強度，高的屈服強度、抗拉強度以及較高的斷裂抗力，具有良好的耐磨性及接觸疲勞強度、高的韌性等，以防止工件在工作過程中產(chǎn)生大量塑性變形或斷裂。而結(jié)構(gòu)鋼用于制造各種工程結(jié)構(gòu)和各種機器零件（軸、齒輪、各種連接件等）。綜上選擇中碳鋼， 40Cr、 50Mn 制造軸，性能和使用壽命及其他性能和工藝性能都 較 45＃ 鋼高，但從經(jīng)濟方考慮 45＃ 鋼服役條件也相近所以選擇結(jié)構(gòu)鋼 45＃鋼。 表 41 45成分（ %） ： C Si Mn S P Cr Ni ～ ～ ～ ≤ ≤ ≤ ≤ 表 42 45臨界點（ ℃ ） Ac1 Ac3 Ar3 Ar1 Ms 724 780 751 682 （ 350） 注：（ 350）數(shù)據(jù)根據(jù)等溫轉(zhuǎn)變圖得出的近似值 xx 學(xué)院畢業(yè)綜合能力考核 機械系 xx 班 學(xué)號： xx 姓名： xxx 34 經(jīng)鍛造后的鋼，為了消除異常組織，改善切削加工性能，可以先調(diào)質(zhì)正火，然后加工穩(wěn)定后進行高頻 淬火，最后回火穩(wěn)定組織和去應(yīng)力處理穩(wěn)定工件外形。 熱處理工藝制定 加工過程 備料 → 鍛造 → 正火 → 粗車 → 穩(wěn)定 → 檢查 → 精車 → 高頻 → 回火 → 檢查 → 去應(yīng)力處理（低溫人工時效） （ 1） 鍛造 粗略成型以達到節(jié)約原材料，減少切削量，細(xì)化原始材料組織，打破網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)破壞大塊的碳化物等，細(xì)化組織提高綜合性能 改善碳化物不均性。同時在鍛造過程中，利用擴散作用是鋼的化學(xué)成分趨于均勻。由于傳動軸長度較長，熱處理變性較大，所以加工余量要稍大些。始鍛溫度：（ 1180～ 1200） ℃ 。終鍛溫度大于 800℃ 。 （ 2） 正火 消除鍛造應(yīng) 力 ，細(xì)化晶粒，改善可加工性和消除網(wǎng)狀碳化物，降低硬度。 制定熱處理主要工序的工藝規(guī)程 （ 1） 正火 ： 目的：降低硬度能提高塑性，改善切削加工性能、細(xì)化晶粒和消除鍛造所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。 理論上正火溫度為 Ac3+（ 30～ 50） ℃ ，查熱處理手冊得知 45＃鋼正火溫度（ 880～920） ℃ ，保溫時間按 ㎜計算， t=60min?？绽?，正火溫度偏低，會造成切削加工表面光潔度很差，但溫度過高易發(fā)生過熱，使得晶粒粗大，正火后硬度為（ 156～ 179）HB。 正火工藝86 0 88 060 m in空冷 表 42 傳動軸正火工藝曲線 溫度 /℃ 時間 xx 學(xué)院畢業(yè)綜合能力考核 機械系 xx 班 學(xué)號： xx 姓名： xxx 35 目的 ： 主要用來消除機械加工應(yīng)力，回火后使零件 獲得較高的強度和韌性、穩(wěn)定零件的組織和尺寸使其在使用過程中不發(fā)生變化。 回火溫度及時間 ：（ 500～ 600） ℃ 下進行高溫回火，保溫 3h （ 2） 檢查 ： 硬度（ 200～ 250） HB 在布氏硬度計上進行。 金相組織：應(yīng)力回火索氏體組織，但 45＃由淬透關(guān)系，中心有鐵素體析出，加熱溫度不夠，保溫時間不足也會出現(xiàn)未溶鐵素體，會降低軸的機械變形量：直徑小于 1 用千分表示測量。 （ 3） 高頻淬火 ： ① 原理 ：它是利用高頻感應(yīng)電流將鋼材的局部加熱表面淬火目的在于提高零件局部硬度、耐磨性、疲勞強度。它是根 據(jù)電磁感應(yīng)原理將 工件置于通有高頻感應(yīng)電流的感應(yīng)線圈中，在高頻交變磁場的作用下， 使 工件表面形成大感應(yīng)電流，從而加熱工件使之迅速奧氏體化然后淬火冷卻工藝。 ② 組織 ： 45＃鋼表面了高頻淬火后，表面全是馬氏體組織，在第二區(qū)加熱溫度 Ac3～Ac1之間，淬火后得到 M+F(未溶 )叫過渡層。第三區(qū)心部組織，它的加熱溫度低于 Ac1，因此，加熱過程中不會發(fā)生相變，淬火后保持原來組織。 ③ 淬火方法的選擇 ： 根據(jù)零件實際生產(chǎn)條件和淬硬層深度的要求，按傳熱方式和淬硬層深度 ，采用透入式加熱，這種方法避免了表面加熱高度集中在工件表面，淬火后過渡層較窄，增加表面應(yīng)力，提高工件的疲勞強度（熱效率較高）因為該件長軸硬化面積較大，設(shè)備功率不能保證同時淬火所以工件加熱用連續(xù)加熱且工件運行速度有技術(shù)要求，淬火速度小于或等于 5mm/s，每根最快不得小于 9min。 ④ 加熱溫度和時間的確定 ： 由圖可知工件淬火長度為 2891102=2871/mm2871/12=于 9mm，所以加熱時間不得小于 9min。所以加熱時間加熱時間 916/191=3s，所以工件在感應(yīng)線圈中的停留時間為 3 秒。 45＃鋼表面淬火加熱溫度為 830℃ ～ 870℃ 。 ⑤ 冷卻方式和冷卻介質(zhì)的選擇 ： 冷卻方法選噴射冷卻，冷卻介質(zhì)水，將淬火劑感應(yīng)器感應(yīng)加熱后通過感應(yīng)器上的孔一定角度噴射到加熱的表面的淬火。為防止液滴飛濺應(yīng)使噴射孔有 45～ 30176。以下傾角。 xx 學(xué)院畢業(yè)綜合能力考核 機械系 xx 班 學(xué)號： xx 姓名： xxx 36 （ 4） 回火 ： ① 目的 ：感應(yīng)加熱表面淬火后表面具有殘余壓應(yīng)力、且應(yīng)力分布不均勻過渡區(qū)有較高的殘余應(yīng)力，如不立即回火易開裂表面組織又不穩(wěn)定也需要進行回火。 ② 加熱溫度及保溫時間的確定 ： 回火后硬度要求在 RC45 一般在 150℃ ～ 170℃ 回火，不但顯著降低表面淬火殘余應(yīng)力。并保留較高的硬度， 200℃ 以上回火應(yīng)力下降多，但是硬度強度指標(biāo)下降，所以表面淬火后回火溫度為 180℃ ～ 200℃ 保溫（ 60～ 90） min （ 5） 檢查 ： ① 表面直觀檢查： 肉眼觀察正常的淬火表面呈淡黃灰色，觀察零件表面是否有燒損和裂紋 ② 表面腐蝕后觀察： 對零件表面進行腐蝕 ，可是現(xiàn)淬火區(qū)分布，檢查是否有微小裂紋。 ③ 粗視磨片檢查： 用于顯現(xiàn)淬火區(qū)車斷面片向上厚度及分布過程，將零件式樣用砂輪機切斷，然后磨平拋光并用 10～ 25％硝酸酒精侵蝕。淬火還呈現(xiàn)深灰色。 ④ 硬度檢查： 淬火件表面無氧化皮略加清洗就可進行硬度測量，測量表面的硬度用洛氏硬度計。 ⑤ 顯微組織檢查： 過渡層深度為淬硬層深度的 25～ 30％，第一相區(qū)回火后得到回火馬氏體。第二相區(qū)為馬氏體和鐵素體混合組織。第二相區(qū)心部為索氏體。 ⑥ 變形檢查： 由于傳送軸淬火進行機加工，