热处理综合实指导书.doc

昆明理工大学 热处理综合实验指导书 材料科学与工程学院 实验中心 2011年10月26日 第一节 概述 热处理综合实验是对学生热处理基础知识与综合技能的全面锻炼与考察，本实验要求学生以常见机械零件为对象，对零件的工作环境进行分析，并在实验室所能提供试样的钢种范围内（Q235,20，45，40Cr，T8，T10钢）进行选材，再根据材料的基本性质设计相应的热处理工艺，以相同材质的试样进行热处理实验，实验完毕后测试硬度，以对实验效果进行判断。 实验步骤 1、确定要制造的典型零件或工程构件，如：轴类、齿轮类、滚动轴承类、弹簧类、紧固件、曲轴、连杆、工具、模具零件、铸件等。画出零件草图。 2、根据所要制造零件的服役条件（工作状态），选择其材料（在Q23520，45，40Cr，T8，T10等几种钢中来确定）查阅所选材料的化学成分、热处理临界温度。 3、画出该零件的热处理工艺曲线，标明热处理技术要求。 第二节 零件的选材 本实验室可提供的材料有Q235,20，45，40Cr，T8，T10，各种材料的基本性能与适用范围如下： 1、Q235,20钢 Q235和20钢都属于碳素结构钢，其强度较低，很少淬火，无回火脆性。冷变形塑性高、一般供弯曲、压延、弯边和锤拱等加工，切削加工性、冷拔或正火状态较退火状态好、一般用于制造受力不大而韧性要求高的零件，如杠杆轴，变速箱变速叉，齿轮，重型机械拉杆，钩环等。 Q235和20钢因为含碳量较低，淬火后表面硬度值也不是太高，在360HBS～400HBS范围内。所用的热处理一般选用化学热处理，像渗碳淬火等，一般不会直接淬火，20钢渗碳淬火回火后的硬度在43HRC～48HRC之间。 2、45钢 45号钢也属于碳素结构钢，其含碳量高于20钢，硬度不高，易切削加工。45钢调质处理后具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。45钢经过调质（或正火）后可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45～52HRC。 3、40Cr 40Cr是一种合金结构钢，价格适中，加工容易，该钢的淬透性高于45钢，适合于高频淬火，火焰淬火等表面硬化处理等。经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性。正火可促进组织球化，改进硬度小于160HBS毛坯的切削性能。 这种钢经调质后用于制造承受中等负荷及中等速度工作的机械零件，如汽车的转向节、后半轴以及机床上的齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶尖套等；经淬火及中温回火后用于制造承受高负荷、冲击及中等速度工作的零件，如齿轮、主轴、油泵转子、滑块、套环等；经淬火及低温回火后用于制造承受重负荷、低冲击及具有耐磨性、截面上实体厚度在25mm以下的零件，如蜗杆、主轴、轴、套环等；经调质并高频表面淬火后用于制造具有高的表面硬度及耐磨性而无很大冲击的零件，如齿轮、套筒、轴、主轴、曲轴、心轴、销子、连杆、 螺钉、螺帽、进气阀等。 4、T8钢 T8钢为碳素工具钢，也是共析钢，淬火加热时容易过热，变形也大，塑性及强度比较低，不宜制造承受冲击较大的工具，但热处理后，具有较高的硬度与耐磨性。用途举例：用于制造切削刃口在工作时不变热的工具，如木工用的铣刀、埋头钻。 T8是淬硬型塑料模具用钢。淬火回火后有较高硬度和耐磨性，但热硬性低、淬透性差、易变形、塑性及强度较低。用作需要具有较高硬度和耐磨性的各种工具，如形状简单的模子和冲头、切削金属的、打眼工具、木工用的铣刀、埋头钻、斧、凿、纵向手用锯、以及钳工装配工具、铆钉冲模等次要工具。 T10钢 T10钢为碳素工具钢，碳含量、强度及耐磨性均较T8高，淬火硬度超过62HRC，但热硬性低、淬透性不高且淬火变形大。适于制造切削条件差、耐磨性要求较高，且不受忽然和剧烈振动，需要一定韧性及具有锋利刀口的各种工具，如车刀、刨刀、钻头、切纸机、低精度而外形简单的量具（如卡板等），可用作不受较大冲击的耐磨零件。 第三节 热处理 热处理是指将钢在固态下加热、保温和冷却，以改变钢的组织结构，从而获得所需要性能的一种工艺。热处理是一种重要的加工工艺，在机械制造业已被广泛应用。热处理区别于其他加工工艺如铸造、压力加工等的特点是只通过改变工件的组织来改变性能，而不改变其形状。热处理只适用于固态下发生相变的材料，不发生固态相变的材料不能用热处理来强化。 根据加热、冷却方式及钢组织性能变化特点不同，将热处理工艺分类如下： ⑴ 普通热处理：退火、正火、淬火和回火。 ⑵ 表面热处理：表面淬火、化学热处理。 ⑶ 其他热处理：真空热处理、形变热处理、控制气氛热处理、激光热处理等。 根据在零件生产过程中所处的位置和作用不同，又可将热处理分为预备热处理与最终热处理。预备热处理是指为随后的加工（