【正文】 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(guò)程。淬火鋼的硬度高、脆性大，直接使用常發(fā)生脆斷。低溫回火可以消除內(nèi)應(yīng)力，降低鋼的脆性，對(duì)硬度降低不明顯，因此低溫回火后仍可保持鋼件的高硬度。因?yàn)榱慵挠行Ш穸葹?30mm，所以確定回火保溫時(shí)間為 ?；鼗鸷笥捕冗_(dá) 58— 63HRC，滿足零件設(shè)計(jì)要求。 低碳鋼回火后力學(xué)性能 當(dāng)?shù)陀?200℃回火時(shí)，強(qiáng)度與硬度下降不多，塑性與韌性也基本不變。固溶強(qiáng)化得以保持的緣故。這是由于薄片狀θ碳化物析出于馬氏體條間并充分長(zhǎng)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。為此，在機(jī)械加工前，對(duì)其進(jìn)行正火處理，將毛坯在最高溫度 950℃的中溫箱式電阻爐加熱至 830～ 850℃，保溫 后在空氣中冷卻。 正火 鋼號(hào) 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 滲碳： 完成齒輪的粗精加工后對(duì)其進(jìn)行滲碳處理，增加零件表層的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)和碳濃度梯度，從而使齒輪獲得高的表面硬度和耐磨性。考慮到工件的耐磨性能，將表面碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在 %～ %為宜，可降低殘余奧氏體的量，滲層碳濃度梯度平緩，滲層力學(xué)性能好。 滲碳化學(xué)反應(yīng)： COCCO 22 ?? 、 2)(2 COCFeCOFe ??? ? 滲碳劑的確定： BaCO CaCO木炭，（該組合 20 鋼常用）。 查表 — 滲碳保溫時(shí)間與滲碳層厚度的關(guān)系 滲碳溫度 920— 940℃，該溫度下，一般滲碳層深度時(shí)，平均滲速為 —。 冷卻方式：出爐空冷。 18 滲碳后淬火 加熱速度 加熱溫度 保溫時(shí)間 冷卻方式 90～ 100℃ /h 1000℃ 油淬 淬火的目的是使在表面形成高碳馬氏體或細(xì)粒狀碳化物組織。 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。 ③加熱時(shí)間與保溫時(shí)間： 加熱時(shí)間τ =KW= （ — ）D=（ — ） 30=（ — ）min 保溫時(shí)間τ =α KD= 1 30=36min。 低溫回火 加熱溫度為 150～ 200℃，保溫 。 方案一與方案二的比較 比較（一） 方案一中滲碳工藝采用液滴式 氣體法，方案二中采用固體法。適用于多品種小批量生產(chǎn)和深層滲碳。適應(yīng)于大批量生產(chǎn)，且使用最為廣泛。液體滴劑用量大，生產(chǎn)成本較高。 19 比較（二） 方案一中淬火冷卻方式為水冷，方案二中淬火 冷卻方式為油冷。 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(duì)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。 比較（三） 方案一淬火溫度是 900 度，方案二是 1000 度 20 以上左圖是 1000 度下的金相圖，馬氏體通常是硬而脆的組織，其實(shí)只有中碳或高碳鋼在淬火后可得到既硬又脆的高碳馬氏體組織，而低碳鋼淬火后得到的低碳馬氏體其強(qiáng)韌性卻很好。 右圖是在 900 度下的金相圖，得到的馬氏體一般的板條狀。 最終方案： 綜合考慮技術(shù)性、加工零件的工藝性能、經(jīng)濟(jì)性、操作的可行性等各方面，最終選擇方案一作為本組最終熱處理方案。 由于 20 鋼材料的正火工藝中無(wú)需通過(guò)氣體保護(hù)進(jìn)行加熱，所以可以采用空氣氣氛 直接裝爐加熱；所以正火爐選擇普通中溫箱式電阻爐即可滿足設(shè)計(jì)要求。爐體由爐架和爐殼、爐襯、爐門、電熱元件及爐門升降機(jī)構(gòu)等組成。爐內(nèi)溫度均勻度狀態(tài)主要受電熱元件布置，爐門的密封和保溫等狀態(tài)的影響。工件在高中、溫箱式電阻爐中加熱主要靠電熱元件和爐壁的熱輻射。 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。 淬火的目的 ：是使過(guò)冷奧氏體進(jìn)行馬氏體或貝氏體轉(zhuǎn)變，得到馬氏體 或貝氏體組織，然后配合以不同溫度的回火，以大幅提高鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度以及韌性等，從而滿足各種機(jī)械零件和工具的不同使用要求。 選擇密封箱式爐的 理由 ： 齒輪表面要求比較高，也屬于精細(xì)的零件，所以在熱處理過(guò)程中盡量減少它的氧化和脫碳。 投資中等，熱處理質(zhì)量穩(wěn)定，全電腦控制，自動(dòng)化作業(yè)，操作人員少，工作環(huán)境好，操作、維護(hù)及原料供應(yīng)方便等優(yōu)點(diǎn) ,是實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、低成本和清潔生產(chǎn)的先進(jìn)熱處 理設(shè)備。 工作過(guò)程 前室用于置換裝出料時(shí)所帶入空氣，同時(shí)確保工件從加熱轉(zhuǎn)移到淬火、緩冷的過(guò)程完全在保護(hù)氣氛下進(jìn)行 中間驅(qū)動(dòng)裝置，可將工件從前室推到加熱室并立即返回到前室，或者將加熱室的工件拉到前室進(jìn)行淬火，驅(qū)動(dòng)鏈及裝置處于低溫部位。 一般 加熱溫度為 820～ 860℃。 以甲醇基為主的滴注式氣氛 ,因氣氛碳勢(shì)可控 ,滲速比較高 ,工藝操作簡(jiǎn)便 ,在滲碳、碳氮共滲以及奧氏體和鐵素體氮碳共滲等化學(xué)熱處理中獲得了較為廣泛的應(yīng)用。前室排氣管應(yīng)隨排氣量變化而改變排氣口頸，當(dāng)爐壓增高時(shí)，應(yīng)打開(kāi)大口徑排管；當(dāng)氣量減少、爐壓下降時(shí)，應(yīng)用小排管排氣 。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。常設(shè)于前室頂部 。 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(guò)程，低溫回火可以消除內(nèi)應(yīng)力，降低鋼的脆性，對(duì)硬度降低不明顯，因此低溫回火后仍可保持鋼件的高硬度。因?yàn)榱慵挠行Ш穸葹?30mm，所以確定回火保溫時(shí)間為 。回火后硬度達(dá) 58— 63HRC，滿足零件設(shè)計(jì)要求。由于低溫爐爐內(nèi)溫度較低，爐內(nèi)的傳熱方式主要靠對(duì)流進(jìn)行，因此常在加熱爐內(nèi)安放風(fēng)扇裝置來(lái)使對(duì)流均勻，縮短加熱時(shí)間。 工作原理 :以電作為熱源，將電流通入電熱元件，借助 于電熱元件的電阻熱效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件加熱的爐子。本次課程設(shè)計(jì)讓我熟悉了熱處理設(shè)計(jì)的程序而且了解了熱處理設(shè)計(jì)的關(guān)鍵和最重要的地方，同時(shí)對(duì)熱加工和對(duì)零件材料的熱處理又有了更深刻的了解。 零件號(hào)： 材 料： 20 鋼 工序號(hào)： 裝爐方法及數(shù)量：根據(jù)熱處理過(guò)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(guò)所選夾具裝爐。 熱處理技術(shù)要求： 硬度：表面 56— 63 心部40— 47HRC 滲碳層深度： 允許變形量： 工 步 號(hào) 名稱 設(shè)備 工裝、夾具 加 熱 保 溫 冷 卻 溫度/℃ 時(shí)間/min 溫度/℃ 時(shí)間/min 介質(zhì) 溫度/℃ 1 正火 RX3—15— 9 880～920℃ 360 880～920℃ 120 空氣 以 ≤30℃/h 冷卻至室溫 2 滲碳 UBE—200 920～940℃ 360 920～940℃ 30 水淬 冷至油溫空冷 3 淬火 RX3—15— 9 770～800℃ 240 770～800℃ 36 水淬 冷至水溫空冷 4 回火 RX3—15— 9 150~200℃ 120 150~200℃ 90 空氣 空冷 至 室溫 編制：gudong 校對(duì)： 審定： 批準(zhǔn)： 更改日期 更改單號(hào) 更改標(biāo)記 更改者