热处理工艺设计

目录

1 热处理工艺课程设计的目的 (1)

2 热处理工艺设计的内容及步骤 (1)

2.1 38CrMoAlA斜盘简图 (1)

2.2 本设计对斜盘的技术要求 (1)

2.3 材料的选择 (2)

2.3.1 38CrMoAlA钢的性能 (2)

2.4 38CrMoAlA化学成分及合金元素作用 (2)

2.4.1 38CrMoAlA化学成分 (2)

2.4.2 38CrMoAlA合金元素作用 (2)

2.5 38CrMoAlA热处理临界温度 (3)

2.6 制定热处理工艺方案原则 (3)

3 38CrMoAlA斜盘热处理工艺流程 (4)

3.1 工艺流程 (4)

3.2 热处理工艺设计 (4)

3.2.1 退火 (4)

3.2.2 淬火 (6)

3.2.3 高温回火 (9)

3.2.4 离子渗氮 (10)

3.2.5 总热处理工艺路线及工艺曲线图 (13)

3.3 热处理工艺的检验 (14)

3.3.1 表面硬度的检验 (14)

3.3.2 心部硬度的检验 (14)

3.3.3 渗氮层疏松检验 (15)

3.3.4 渗氮扩散层中氮化物检验 (15)

4 热处理工序中材料的组织、性能 (15)

4.1 完全退火后的组织及性能 (15)

4.1.1 正常加热冷却的组织及性能 (15)

4.1.2 加热温度不足时的组织及性能 (15)

4.1.3 加热温度过高时的组织及性能 (15)

4.1.4 冷却速度过大时的组织及性能 (15)

4.1.5 冷却速度不足时的组织及性能 (16)

4.1.6 保温过程中零件的组织转变 (16)

4.2 淬火后的组织、性能 (16)

4.2.1 正常加热冷却的组织及性能 (16)

4.2.2 加热温度不足时的组织及性能 (16)

4.2.3 加热温度过高时的组织及性能 (16)

4.2.4 冷却速度过大时的组织及性能 (16)

4.2.5 冷却速度不足时的组织及性能 (16)

4.2.6 保温过程中零件的组织转变 (17)

4.3 回火后的组织、性能 (17)

4.3.1 正常加热冷却的组织及性能 (17)

4.3.2 加热温度不足时的组织及性能 (17)

4.3.3 加热温度过高时的组织及性能 (17)

4.3.4 冷却速度过大时的组织及性能 (17)

4.3.5 冷却速度不足时的组织及性能 (17)

4.3.6 保温过程中零件的组织转变 (17)

4.4 渗氮后的组织、性能 (18)

4.4.1 正常加热冷却的组织及性能 (18)

4.4.2 加热温度不足时的组织及性能 (18)

4.4.3 加热温度过高时的组织及性能 (18)

4.4.4 渗氮保温过程中零件的组织转变 (18)

4.4.5 渗氮层深度金相测定 (18)

4.4.6 金相组织检查 (18)

5 常见缺陷及防止方法 (19)

参考文献 (21)

38CrMoAlA斜盘热处理工艺设计

1 热处理工艺课程设计的目的

热处理工艺课程设计是高等工业学校金属材料工程专业一次专业课设计练习，是热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节。其目的是：

（1）培养学生综合运用所学的热处理课程的知识去解决工程问题的能力，

并使其所学知识得到巩固和发展。

（2）学习热处理工艺设计的一般方法，热处理设备选用和装夹具设计等。

（3）进行热处理设计的基本技能训练，如计算、工艺图绘制和学习使用设计资料、手册、标准和规范。

2 热处理工艺设计的内容及步骤

2.1 38CrMoAlA斜盘简图

38CrMoAlA斜盘简图如图2.1所示。

图2.1 38CrMoAlA斜盘简图

2.2 本设计对斜盘的技术要求

1.调质后心部硬度为250～280HBS,

表层硬度为800～850HV；

2.渗氮层深度为0.3～0.5mm。

2.3 材料的选择

2.3.1 38CrMoAlA钢的性能

38CrMoAlA是应用最广的高级氮化钢，有高的强度、硬度和疲劳极限，该钢经渗氮处理后，可获得很高的硬度，耐磨性好，具有良好的淬透性，加入Mo后，抑制了材料的第二类回火脆性，心部具有一定的强韧性，因而广泛用于制造主轴、螺杆、非重载齿轮、气缸套、座套等需高硬度、高耐磨而又冲击不大的零件。但由于Al的加入，在冶炼过程中易形成非金属夹杂物，有过热敏感性，渗氮层表面脆性倾向增大，故在热处理工艺设计时需注意。

2.4 38CrMoAlA化学成分及合金元素作用

2.4.1 38CrMoAlA化学成分

38CrMoAlA化学成分如表2.1所示。

表2.1 38CrMoAlA化学成分]1[（质量分数wt）（%）

C Mn Si Mo Cr Al

0.35～0.42 0.30～0.60 0.20～0.40 0.15～0.25 1.35～1.65 0.70～1.10

2.4.2 38CrMoAlA合金元素作用

①碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当

碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。

②铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。

③钼(Mo)：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变)。结构钢中加入钼，能提高机械性能。还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。