第10章 热处理工艺设计

包括：热处理车间的设备类型、性能及数量、车间技术管理
水平、相关人员的结构、素质等；车间用水、电、气、工艺 材料等供应情况；车间照明、通风、取暖及起重运输条件等。
五、热处理工艺编制的步骤
五、热处理工艺编制的步骤 1、编制工艺前的分析准备
研究加工工艺路线
了解热处理前的工序对热处理的 影响和其后工序对热处理的要求，也有利于工序间沟通 协调。
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花键可用高频感应加热表面淬火和 220～240℃ （三）工艺路线 正火可消除锻造内应力，同时获得硬度 内圆锥孔和外圆锥面部分可采用盐浴局部淬火 调质的目的是为了提高主轴的综合力学性能。 回火，以保证装配精度、不易磨损及消除内应 为180～230HBS，便于机械加工，为调质 和低温回火，得到所需硬度，提高耐磨度。 力 。 作好组织准备。
第10章 热处理工艺设计

出发点：合理应用热处理新工艺、新技术，并做到技术与 经济的统一

目标：用最廉价的材料并规定合理的组织性能要求，以最
低的能源消耗、最高的劳动生产率生产出质量可靠、性能 稳定的工件，满足整机及零部件提出的一定要求，同时无 公害。

发展方向：优质、高效、节能、无公害
一、热处理工艺编制的有关概念
选择依据：与热处理工艺方法、零件的尺寸 及形状、批量大小及表面质量和畸变要求等有关。 确定工艺参数 工艺参数主要依据技术要求及工件等 具体情况进行选择。为工艺编制的核心内容
五、热处理工艺编制的步骤
2、编制工艺规程
选择或设计工装 应做到合理、安全、经济、耐用。 确定辅助工序所用的设备和工装 进行工艺实验 用以检验工艺方案是否正确、合理、经 济、环保可行。若不合理，对原工艺、设备及工装加以 相应调整。 填写热处理工艺卡片 若工艺方案可行，将工艺方案中的 工序、工艺参数等按工序顺序填入工艺卡，所有术语、 符号等需遵循国家或行业有关标准 会签、审批
2. 汽车齿轮 汽车齿轮主要分装在变速箱和差速器中。汽车 齿轮受力较大，受冲击频繁，其耐磨性、疲劳强 度、心部强度以及冲击韧性等，均要求比机床齿 轮高。一般用合金渗碳钢20Cr或20CrMnTi制造。 渗碳齿轮的工艺路线为：下料--锻造--正火--切 削加工--渗碳、淬火及低温回火--喷丸--磨削加工
当工艺守则与工艺规程不一致时，应以工艺规程为准
典型零件热处理

齿轮热处理实例:
齿轮类零件的选材 齿轮材料一般选用低、中碳钢或其合金钢，
经表面强化处理后，表面强度和硬度高，心部韧
性好，工艺性能好，经济上也较合理。


1.机床齿轮
机床变速箱齿轮担负传递动力，改变运动速度和方向的 任务。工作条件较好，转速中等，载荷不大，工作平稳无 强裂冲击。因此，一般可选中碳钢(45钢)制造，为了提高 淬透性，也可选用中碳合金钢(40Cr钢)。
工艺过程——指改变加工对象形状、尺寸、位置和性 质等，使之成为半成品或成品的过程。 如钢材制品，一般有锻造、铸造、机加工、热处理等 工艺过程。 热处理工艺过程——在零件整个制造过程中，用热处 理方法改变组织和性能的工艺过程。如正火、渗碳、 淬火、回火等
一、热处理工艺编制的有关概念
热处理工序——指一个人或一组人在同一场地，对一 个或同时对一批工件所连续完成的那一部分热处理工 艺过程。 热处理工序是热处理过程的基本单元。 分类： 基本工序——达到热处理目的不可少的工序，如正火、 淬火、渗碳等 辅助工序——辅助基本工序更好地实现热处理目的的 工序，如清洗、较直、工件裝夹等 工序又可分为工步，——工序中参数不变的部分
工时定额；签名栏
工艺卡中的热处理是热处理操作必须的，表格要简练、 明确、避免发生误解。作为热处理工艺实施的依据。 工艺卡的形式可根据生产条件、零件热处理特点等具体 情况制定，不拘一格。 工艺卡中零件简图的大小、比例可灵活处理，但线条、 尺寸标注按照制图标准绘制
六、常用热处理工艺文件
工艺守则（操作守则）——是热处理工艺操作必须遵守的准则
(5)工艺的可检查性 现代质量管理要求，热处理属特种
工艺范畴，工艺过程的主要工艺参数必须记录，一旦发生质 量问题，可以追根溯源。要求工艺参数的选用依据相关技术 标准或经过试验、鉴定，可供检查。
(6)工艺的安全性 方可编入。 (7)工艺的标准化
工艺要有充分的安全可靠性，
遵守安全规则，不成熟的工艺要经试验验证鉴定后
标准化是工艺质量的保证；工艺
编制时的书写格式、所用术语、基础标准的引用、计量单位
及检验都应执行有关技术标准。
四、热处理工艺制定依据
1、产品零件图及技术要求
产品零件图应标明对工件的热处理技术要求，
普通热处理件：标明材料牌号、热处理后硬度等性能要求
化学热处理件：标明化学热处理部位及尺寸、渗层深度、 表面与心部硬度、组织要求及相关标准 热处理后有特殊要求的零件，应标明检验类型及相关标准

轴类零件材料及选材方法
材料：经锻造或轧制的低、中碳钢或合金钢制造（兼顾强 度和韧性，同时考虑疲劳抗力）；

一般轴类零件使用碳钢（便宜，有一定综合机械性能、对 应力集中敏感性较小），如35、40、45、50钢，经正火、 调质或表面淬火热处理改善性能； 载荷较大并要限制轴的外形、尺寸和重量，或轴颈的耐磨 性等要求高时采用合金钢，如20Cr、40Cr、40CrNi、 20CrMnTi、40MnB等；采用球墨铸铁和高强度灰铸铁作曲 轴的材料。
预备热处理一般安排在毛坯件精加工之前
二、热处理工序的位置
（二）最终热处理的工序位置 淬火、回火 整体淬火、回火 感应加热表面淬火
渗碳
渗氮
最终热处理一般安排在半精加工之后、精加工 （磨削）之前
整体淬火、回火件的加工路线
机械粗加工
、半精加工 磨削 机械粗加工 磨削
下料
锻造
正火或退火
淬火、低温回火（中温回火） 下料 锻造 调质 正火或退火 半精加工
四、热处理工艺制定依据
2、零件毛坯图及技术要求
零件毛坯图应标明材料、热处理要求、毛坯
热处理后达到的性能指标及硬度检测部位、方
法。
毛坯热处理车间据此安排、编制热处理工艺。
四、热处理工艺制定依据
3、技术标准 技术标准分为上级标准（国家、国家军用、行业）和企业标 准——编制热处理工艺的主要依据 4、车间的实际生产条件 热处理工艺编制应根据企业实际生产条件进行编制。
工艺守则内容：见表17-2
基本工艺参数、设备、工装、操作要点、安全、卫生注意事项、 环保要求、质量标准及质量检验方法等
工艺守则——通用性技术文件，是针对一类而非某一具体零 件编制的，如弹簧热处理工艺守则、锻模热处理工艺守则等，
工艺守则可按工艺方法编制，如退火工艺守则，气体渗碳、 碳氮共渗工艺守则等。 辅助工序也需指定相应的工艺守则，如清洗工艺守则、较 直工艺守则
Φ90
莫氏6号锥度 C
80
160 870
52HRC 热处理要求：C面及 Φ 90×80段外圆淬硬HRC52 Φ 48HRC 莫氏6号孔硬度HRC48
（二）性能要求
2. 内锥孔（莫氏 6号锥度）硬度为 48HRC ，表面 1.根据工作条件和性能要求，选用 整体调质后硬度应为 200~230HBS 45，组织为回 钢的锻件。 3. 外圆锥面及花键部分硬度为52HRC，组织为回火 层 3~5mm为回火屈氏体和少量回火马氏体组织。 火索氏体。 屈氏体和较多回火马氏体。
(2)工艺的合理性 热处理工艺制定应最大限度避免产
生热处理缺陷，工艺方法选择要恰当、参数要合理、热处
理辅助工序设置、安排及工艺流程要合理。
(3)工艺的可行性 根据企业的热处理条件、人员结构素
质、管理水平制定的热处理工艺才能保证在生产中正常运行。
(4)工艺的经济性 工艺应充分利用企业现有条件，力求
流程简单、操作方便，以最少的消耗获取最佳的工艺效果。
2、热处理类型及在加工路线中的位置
（一）预备热处理
退火和正火
毛坯 退火或正火 机械加工
目的是消除毛坯中的内应力，细化晶粒，均匀组织； 改善切削加工性；或为最终热处理做组织准备
二、热处理在加工路线中的位置
（一）预备热处理
调质处理
下料 调质 锻造 正火或退火 机械精加工 机械粗加工
主要是提高零件的综合力学性能，或为以后表面淬 火和为易变形的精密零件淬火作组织准备
表面淬火件加工路线
预备热处理 （正火或退火） 机械半精加工
下料
锻造
机械粗加工
调质
表面淬火、 低温回火
精加工（磨削）
渗氮的工序位置
下料
锻造 预备热处理 机械粗加工
调质 渗氮
机械精加工
去应力 退火
粗磨
精磨或研磨
不需渗氮部位镀锡保护，渗氮后磨去。
冷冲模具的加工路线
下料 锻造
球化退火
电加工 成形
机械粗加工 、半精加工 钳修
五、热处理工艺编制的步骤
2、编制工艺规程
确定热处理工艺方案 根据技术要求等确定热处理工艺 方法、热处理工艺流程及工时定额、工人技术等级。 选择热处理方法——确保达到零件技术要求；并对其先 进性、合理性、可行性、经济性、安全环保性及可操作性进 行考虑，定出最佳方案
选择设备 选择原则：确保优质高效、低耗、安全环保； 并注意不同设备之间的密切配合

● 选材原则：根据载荷大小、类型等决定：主要受扭转、弯 曲的轴，可不用淬透性高的钢种；受轴向载荷轴，因心部受 力较大，应具有较高淬透性。
(一)工作条件
2.承受交变的弯曲应力和扭转应力，有时 主轴大端内锥孔和锥度外圆经常与卡盘、 顶尖有 1. 受到冲击 3. 花键部分与齿轮有相对滑动。 载荷作用。 相对摩擦。
六、常用热处理工艺文件——指导热处理生产的依据 常用热处理工艺文件：工艺卡、工艺守则