【正文】 體開始回復(fù)，淬火應(yīng)力基本消除。 （ 3）高溫回火（ 500～ 650℃ ），組織為回火索氏體，硬度為 220～ 330HBS。因此，高溫回火主要適用于中碳結(jié)構(gòu)鋼或低合金結(jié)構(gòu)鋼，用來制作汽車、拖拉機(jī)、中北大學(xué)課程 設(shè)計(jì)說明書 9 機(jī)床等承受較大載荷的結(jié)構(gòu)零件，如曲軸、連桿、螺栓、機(jī)床主軸及齒輪等重要的機(jī)器零件。 去應(yīng)力退火 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。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。傳統(tǒng)的氣體滲氮是把工件放在密封的容器中，通過流動的氨氣并加熱，保溫較長時(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。 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。 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 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 的 Ac3=885℃，所以加熱溫度選擇為 910177。 （ 3） 退火保溫時(shí)間 對亞共析鋼鍛軋鋼材，通過完全退火，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。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。 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℃ （ 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。 k 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 分別見表 4 和表 5， 38CrMoAlA 為中碳合金結(jié)構(gòu)鋼，故取 α =， k=,則 τ =α 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)說明書 12 2 d 1 d 2 d （ 3） 加熱速度，由于淬火溫度為 940177。 （ 4） 冷卻方法 一般選用單介質(zhì)淬火方法冷卻。 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℃ . 表 7 38CrMoAlA 鋼回火溫度對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)說明書 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)開始計(jì)算，一般為 13h。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 。 10℃，所以選擇 30～ 70℃ /h。 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。去應(yīng)力退火溫度一般為 Ac1（ 100200℃） 。 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。 10℃ . （ 2）保溫時(shí)間的確定 ，對于 38CrMoAlA 鋼，在 530177。 取 12h。 中北大學(xué)課程 設(shè)計(jì)說明書 14 7 熱處理組織、性能分析 （ 1） 完全退火：完全退火后室溫得到 片狀珠光體和鐵素體，一般可以認(rèn)為是平衡組織。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。經(jīng)過高溫回火得到回火索氏體，使零件獲得良好的綜合機(jī)械性能。 工件滲氮后疲勞強(qiáng)度顯著提高，這是因?yàn)闈B氮層內(nèi)析出比容較大的氮化物相，產(chǎn)生教的的殘余壓應(yīng)力。同時(shí)滲氮層 具有很高的硬度和耐磨性，即使在缺乏潤滑時(shí)，仍能保持較高的硬度，有較好的抗咬合性能。 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℃ ）和低溫爐（ ≤650℃ ）。爐型的選擇應(yīng)依據(jù)不同的工藝要求及工件的類型來決定。 完全退火、去應(yīng)力退火以及高溫回火溫度均不超過 950℃，可以選中溫箱式電阻爐。高溫箱式電阻爐最高工作溫度有 1200℃和 1350℃兩種，這類爐子的特點(diǎn)是在此溫度下主要依靠輻射傳熱 表 ，因此電熱元件直接布置在工作室內(nèi)，要求爐內(nèi)有足中北大學(xué)課程 設(shè)計(jì)說明書 15 夠的輻射面積。 表 10 中溫箱式電阻爐產(chǎn)品規(guī)格及技術(shù)參數(shù) 【 9】 型號 功率/KW 電壓 /V 相數(shù) 最高工作溫度 ℃ 爐膛 尺寸 （長寬高） /（ mm mm mm） 爐溫 850℃ 時(shí)的指標(biāo) 空載耗能/KW 空爐升溫時(shí)間 /h 最大裝載量 /kg RX3159 15 380 1 950 600300250 5 80 RX3309 30 380 3 950 950450350 7 200 RX3459 45 380 3 950 1200600400 9 400 RX3609 60 380 3 950 1500750450 12 3 700 RX3759 75 380 3 950 1800900550 16 1200 表 11 1200℃ 箱式電阻爐產(chǎn)品規(guī)格及技術(shù)參數(shù) 【 9】 型號 功率/KW 電壓 /V 相數(shù) 最高工作溫度 ℃ 爐膛 尺寸 （長寬高） /（ mm mm mm） 爐溫 850℃ 時(shí)的指標(biāo) 空載耗能/KW 空爐升溫時(shí)間 /h 最大裝載量 /kg RX32012 20 380 1 1200 650300250 ≤ 7 ≤ 3 50 RX34512 45 380 3 1200 950450350 ≤ 13 ≤ 3 100 RX36512 65 380 3 1200 1200600400 ≤ 17 ≤ 3 200 RX39012 90 380 3 1200 1500750450 ≤ 20 ≤ 4 400 RX311512 115 380 3 1200 1800900550 ≤ 22 ≤ 4 600