9310钢薄壁件渗碳淬火回火变形控制
9310钢_mas2015标准_解释说明以及概述
9310钢mas2015标准解释说明以及概述1. 引言1.1 概述本文将介绍和解读9310钢MAS2015标准，并对其进行详细概述。
9310钢是一种高强度合金钢，具有良好的机械性能和耐磨性，因此广泛应用于各个领域。
MAS2015标准则是对该钢材质量和性能的要求进行规范和说明的国际标准。
通过概述和解释，我们将全面了解9310钢及其MAS2015标准。
1.2 文章结构本文主要分为五个部分：引言、9310钢MAS2015标准解释说明、9310钢在不同领域的应用、物理与化学性质分析以及结论。
在引言中，我们将对整篇文章进行简要介绍，并阐明本文的目的和结构。
1.3 目的本文旨在介绍和解释9310钢及其MAS2015标准，探讨该材料在不同领域的应用，并对其物理与化学性质进行分析。
通过深入了解9310钢和MAS2015标准，我们可以更好地理解其特点和优势，并为相关行业应用提供参考与指导。
注意，在回答您的问题时，请尽量简洁明了地描述每个小节的内容。
如有需要，您可以添加更多细节或相关信息来丰富和完善文章的引言部分。
2. 9310钢mas2015标准解释说明：2.1 9310钢概述9310钢是一种低合金高强度钢，主要由铁、镍、铬和硅等元素组成。
它具有优异的耐热性、耐腐蚀性和抗疲劳性能，广泛应用于航空航天、汽车制造和工程领域。
2.2 MAS2015标准概述MAS2015标准是关于9310钢材料的规范要求，由相关技术委员会制定并发布。
该标准详细规定了9310钢的化学成分、物理性质、机械性能以及加工工艺等方面的要求。
2.3 解释说明要点在MAS2015标准中，对9310钢材料的各项性能指标进行了详细解释和说明。
首先，该标准明确了9310钢材料的化学成分要求。
例如，元素铁的含量需达到一定比例，并且还规定了合理的镍和铬含量范围。
这些元素对于提高钢材料的强度、韧性和耐腐蚀性能起到重要作用。
其次，在物理性质方面，MAS2015标准规定了9310钢的密度、熔点和热导率等参数。
常用阀门金属表面硬化处理方式
常用阀门金属表面硬化处理方式今天咱们来唠唠阀门金属表面硬化处理这个超有趣的事儿。
你想啊，阀门在各种工业设备和管道系统里可是个关键角色，它的金属表面要是不够硬，那可容易出问题呢。
所以呀，硬化处理就显得特别重要啦。
一、渗碳处理。
渗碳处理就像是给金属表面“喂”碳原子呢。
这个过程啊，通常是把阀门金属部件放在含有高碳活性介质的环境里，然后加热到一定温度。
为啥要这么做呢？因为碳原子在高温下就特别活跃，它们会慢慢地“钻”进金属表面的晶格里面。
就好比一群小蚂蚁，找到一个缝隙就使劲往里钻。
这样一来，金属表面的含碳量就增加啦，硬度也就跟着提高了。
二、氮化处理。
氮化处理也是个很厉害的家伙。
它是在一定温度下，把氮气或者含有氮元素的气体通入到阀门金属表面。
这个时候，氮原子就会和金属表面的原子发生反应，形成一层硬度很高的氮化物层。
这层氮化物就像是给阀门穿上了一层坚硬的铠甲。
氮化处理有个很大的优点哦，就是处理后的表面硬度高，而且耐磨性和耐腐蚀性都很不错。
不像有些处理方式，可能只提高了硬度，在耐腐蚀方面就差强人意了。
不过呢，氮化处理也有它的小脾气。
它的处理时间相对比较长，而且对设备的要求也比较高。
要是设备不给力，可能就做不出理想的氮化效果啦。
三、表面淬火。
表面淬火就像是给阀门金属表面来一场“局部强化训练”。
它的原理是利用快速加热，让金属表面迅速达到淬火温度，然后快速冷却。
这样呢，表面就会形成马氏体组织，马氏体可是个硬度很高的家伙哦。
而金属内部呢，由于加热和冷却的速度相对较慢，还保持着原来比较好的韧性。
比如说，感应加热表面淬火就很常用。
它是通过感应线圈产生的交变磁场，在阀门金属表面产生感应电流，从而迅速加热表面。
这种方式加热速度超级快，而且能够精确控制加热的深度和范围。
不过呢，表面淬火也需要操作人员有一定的经验。
要是加热和冷却的参数没掌握好，就可能会出现表面裂纹或者硬度不均匀的情况。
四、镀铬处理。
镀铬处理可是让阀门金属表面变得亮晶晶又硬邦邦的好办法。
9310钢可控渗碳工艺参数研究
9310钢可控渗碳工艺参数研究摘要：本文利用可空气氛渗碳炉对9310钢在不同技术要求下进行渗碳处理，通过分析渗碳后的金相组织，渗碳温度和渗碳时间对深层深度的影响，碳势对剥层碳浓度的影响以及残余奥氏体含量与冰冷处理的关系，最终确定了9310渗碳钢热处理渗碳淬火的最佳工艺参数。
实验结果表明：9310钢随着渗碳时间的延长，渗层深度逐渐增加，渗碳初期至6小时内时间段较显著；随着时间延长，渗层深度增加的幅度减缓得到了渗碳时间与渗层深度的关系；炉内碳势值控制在1.0%C左右时，既可以保证渗碳层中合适的碳浓度梯度分布又会使表面碳浓度不超标；9310钢渗碳淬火后及时，长时间（至少4小时）的深冷处理才可以使残余奥氏体的含量达到标准（小于10%）。
关键字：9310钢；渗碳第1章前言9310钢材料属于低合金高强度渗碳钢，是当前国外各主流机种普遍采用的渗碳钢，它具有渗碳温度高（927℃），渗碳层淬硬性好，淬火后表面硬度高的特点。
这种材料与常规渗碳材料有所不同，同时重新定义有效渗层深度（即HRC50深度）和HRC60硬度的深度，存在较多复杂的工艺难点。
一是要求零件渗碳淬火后HRC60深度至少占有效渗层深度的45%，且渗层中的碳浓度梯度不大于0.9%，残余奥氏体含量不大于10%，这些技术要求是以前其它产品所没有的[1-3]。
通过查阅和参考大量的有关理论和实际资料，逐步摸索渗碳工艺参数。
利用新引进的双室加热渗碳炉，共进行近三十炉次的工艺试验，获得大量的试验数据，最终建立该材料模拟渗碳工艺方案，确定了不同深度要求的工艺参数。
目前零件已经小批生产，各项指标都可以满足技术要求。
该攻关的完成，攻克了该材料热处理的多项工艺难点。
第2章试验材料试验所用材料为9310钢，化学成分见表2-1。
标准试样尺寸为Φ23×30，剥层试样尺寸为Φ23×100。
除此之外，为保证试样与实际零件形状相似，还采用轮齿试样。
试样经整体镀铜后，调质工序采用RJX型炉807±6℃，保温30～35分，油冷；随后，RJX型炉500±10℃，保温2～2.5小时，硬度HRC28～32，金相组织为低碳回火马氏体+少量铁素体。
金属热处理原理及工艺 期末总结
金属热处理原理及工艺期末总结正火：将钢材或钢件加热到临界点AC3或ACM以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。
退火：将亚共析钢工件加热至AC3以上20—40度，保温一段时间后，随炉缓慢冷却（或埋在砂中或石灰中冷却）至500度以下在空气中冷却的热处理工艺固溶热处理：将合金加热至高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中，然后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺时效：合金经固溶热处理或冷塑性形变后，在室温放置或稍高于室温保持时，其性能随时间而变化的现象。
Al-4Cu合金在时效过程中，过饱和固溶体的各个沉淀阶段，其顺序可概括为：过饱和G.P.区过渡相过渡相(CuAl2)稳定相固溶处理：使合金中各种相充分溶解，强化固溶体并提高韧性及抗蚀性能，消除应力与软化，以便继续加工成型时效处理：在强化相析出的温度加热并保温，使强化相沉淀析出，得以硬化，提高强度时效处理有自然时效和人工时效两种。
淬火：将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却，使工件在横截面内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺回火：将经过淬火的工件加热到临界点AC1以下的适当温度保持一定时间，随后用符合要求的方法冷却，以获得所需要的组织和性能的热处理工艺调质处理：将钢件淬火，随之进行高温回火，这种复合工艺称调质处理。
表面热处理：改变钢件表面组织或化学成分，以其改面表面性能的热处理工艺。
表面淬火：是将钢件的表面通过快速加热到临界温度以上，但热量还未来得及传到心部之前迅速冷却，这样就可以把表面层被淬在马氏体组织，而心部没有发生相变，这就实现了表面淬硬而心部不变的目的。
适用于中碳钢。
化学热处理：是指将化学元素的原子，借助高温时原子扩散的能力，把它渗入到工件的表面层去，来改变工件表面层的化学成分和结构，从而达到使钢的表面层具有特定要求的组织和性能的一种热处理工艺渗碳：向钢的表面渗入碳原子，提高表面含碳量，提高材料表面硬度、抗疲劳性和耐磨性。
超薄规格钢板淬火的板型控制研究_盘国力
超薄规格钢板淬火的板型控制研究盘国力 姜 辉 杨兆根 钱 江 宋耀华(南京钢铁有限责任公司)摘 要 在超薄规格钢板的淬火过程中,根据淬火后钢板板型的总体变化规律,研究了其淬火板型的控制机理和控制技术。
结果表明,对于超薄规格钢板,淬火机设备在安装或校准的过程中,不仅要确保喷嘴精度,即钢板上下面冷却速度相同,而且要保证下喷嘴喷射角度有一定的负偏差,即喷嘴的喷水交叉线和钢板的上下面中心线三线重合,才能实现钢板上下面同步相变。
该板型控制机理成功应用于淬火机设备的调整和校正,配以合理的淬火工艺参数,超薄规格钢板淬火后的板型不平度稳定在可控范围内。
关键词 板型控制 喷嘴精度 同步相变 不平度I n v e s t i g a t i o no nF l a t n e s s C o n t r o l o f U l t r a T h i nQ u e n c h i n g P l a t eP a n G u o l i,J i a n g H u i,Y a n g Z h a o g e n,Q i a n J i a n g a n d S o n g Y a o h u a(N a n j i n g I r o n a n d S t e e l C o.L t d)A b s t r a c t I nt h ep r o c e s s o f u l t r at h i np l a t eq u e n c h i n g,t h e f l a t n e s s c o n t r o l m e c h a n i s m a n dt h ea c t u a l f l a t n e s s c o n t r o l t e c h n i q u e o f q u e n c h i n g p l a t e h a v e b e e ns t u d i e db a s e do nt h e g e n e r a l f l a t n e s s v a r i a t i o n r u l e o f s t e e l p l a t e a f t e r q u e n c h i n g.T h e r e s u l t s h o w s t h a t,f o r u l t r a t h i n s t e e l p l a t e,s y n c h r o n i z e d p h a s e t r a n s i t i o n o nb o t h t o p a n db o t t o mp l a t e s u r f a c e c a no n l y b e a c h i e v e db ym a i n t a i n i n gn o z z l ea c c u r a c y t oe n s u r e t h es a m ec o o l i n gr a t eo nt o pa n db o t t o m p l a t e s u r f a c e a n dk e e p i n g a c e r t a i nm i n u s d e f l e c t i o no nt h e s p r a y a n g l e o f b o t t o m n o z z l e t o e n s u r et h e s u p e r p o s i t i o no f t h e n o z z l e j e t t i n g c r o s s l i n e s a n d t h e c e n t e r l i n e s o f t o p a n d b o t t o m p l a t e s u r f a c e i n t h e p r o c e s s o f a d j u s t m e n t a n d c a l i b r a t i o n o f t h e q u e n c h i n g p l a n t.T h u s t h e u n f l a t n e s s o f u l t r a t h i np l a t e a f t e r q u e n c h i n g i s m a i n t a i n e di na c o n t r o l l a b l e r a n g e.K e y w o r d s P l a t e f l a t n e s s c o n t r o l,N o z z l e a c c u r a c y,S y n c h r o n i z e dp h a s e t r a n s i t i o n,U n f l a t n e s s0 前言淬火是提高钢板强度的主要手段,普遍应用于调质中厚板的生产[1]。
9310钢薄壁空心轴渗碳淬火工程化应用
SURFACE TREATMENT表面处理9310钢薄壁空心轴渗碳淬火工程化应用李 克， 张 莉， 罗 强（中国航发南方工业有限公司，株洲 412002）[摘要] 研究了涡轴发动机9310钢薄壁空心轴渗碳+淬火复合型热处理技术，通过调整低压真空渗碳加热、冷却方法实现了9310钢薄壁空心轴0.5mm 渗碳层加工。
采用分级淬火方法、改进装炉方式、半精加工后增加稳定处理等，有效控制了空心轴的微小变形，获得高硬度、高耐磨和尺寸精度高的零件，并通过了涡轴发动机150h 持久试车考核，实现了薄壁空心轴渗碳淬火的工程化应用，为小尺寸薄壁轴类零件渗碳及淬火变形控制提供参考。
关键词： 9310钢；空心轴；渗碳淬火；变形 DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2017.15.097随着第三、四代涡轴航空发动机的技术发展，不仅对燃气涡轮高温部件提出了耐高温、抗腐蚀等高要求，对离子分离器、压气机等冷端部件的性能要求、加工精度也提出了更为严格的服役要求。
某涡轮轴发动机的空心输出轴是发动机中的一个重要零件，用来连接动力涡轮传动轴和螺旋桨，在发动机中的作用是向前传递发动机功率。
空心轴的后端通过一个内花键与动力涡轮传动轴套接，前端通过另外一个内花键与螺旋桨套接，在工作过程中，要不断接受滑动、滚动等相对运动过程，并与其他零件之间有摩擦，同时还承受了一定的交变弯曲应力和接触疲劳应力，有时还会有一定的冲击力，工作条件非常恶劣。
与服役条件相应，该零件常见的失效形式有过量磨损、表面剥落，甚至断裂等。
因此，对该零件的技术要求是表面具有高硬度、高耐磨性、高接触疲劳抗力，而心部应具有良好的综合力学性能。
目前，航空发动机轴类零件主要采用渗碳+淬火的复合型热处理工艺技术来获得良好的心部组织、高的表面硬度，以及较高的尺寸精度。
在某薄壁空心输出轴的整个加工过程中，渗碳是关键工序，需要对两个内花键及外圆进行渗碳。
零件渗碳的目的是使表面保持高的硬度、耐磨性及高的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。
渗碳淬火质量验收规范
企业标准 YQB/4003-2016渗碳淬火质量验收规范发布时间：2016年 3 月 22 日实施时间：2016年 3 月 22 日1、目的规范自制及委外产品渗淬质量测试的方法和依据，使得渗淬有所依循、保证检测的准确性、稳定性，从而使产品质量得到有效控制，确保本公司向客户提供满意的产品；2、适用范围适用于各类自制或委外产品的渗淬质量检控；3、引用标准(1) GB/T13299-91 金属显微组织评定方法依据；(2) JB/T 9211-1999 中碳钢与中碳合金结构钢马氏体等级标准；(3) GBT 25744-2010 钢件渗淬回火金相检验标准；（4）GB/T 9450-2005 钢件渗淬硬化层深度的测定和校核依据；（5）GB/T11354-2005 金相组织检验依据；4、名词解释(1) 渗淬：渗碳淬火；（2）0收1退：同批次件抽检1件，如合格则整批次接受，不合格整批次退货；（3）试块：渗淬的随炉圆柱形试块，直径25mm*长度50mm,粗糙度Ra3.2；(4)心部硬度:在齿宽中部横截面上，轮齿中心线与齿根圆相交处的硬度；5、验收项目及标准渗淬零部件表面硬度、心部硬度、硬化层深、金相组织、表面质量、脱碳层深等；5.1渗淬件表面质量的检验1）为得到较为准确的检测结果，零件的检测部位均应进行表面打磨、去掉氧化皮等杂质（成品件或不允许表面打磨的零件检测时，先不进行表面打磨直接在零件不影响外观表面检测。
若检测结果不合格时，则须进行破坏性打磨检测，若打磨后检测合格，则判定合格）；2）每一零件原则上应至少检测三次，取其平均值作为评价结果。
（第一针为测试针，零件较小或无法取多点除外）；3）当热处理零件表面产生脱碳现象时，须将零件表面磨深0.5~2mm后再进行检测；4）渗淬件不允许外观有任何磕碰、锈蚀、尤其是齿面不得磕碰、缺肉；5.2硬化层深度检验5.2.1 金相法测量硬化层深度金相检验层深法是指从边界观察其金相直至金相过渡区为界限，使用此种方法检验可以借助金相显微镜，钢件可以借助4%硝酸酒精腐蚀法；1）显微镜放大倍数为100倍（用带刻度10倍的目镜与10倍的物镜），每小格的尺度为0.013mm；2）低碳钢淬火试样要进行正火，磨抛后用4%硝酸酒精浸蚀。
低压真空渗碳技术对9310钢HRC60深度的影响
低压真空渗碳技术对 9310钢 HRC60深度的影响摘要：本文通过应用ECM低压真空渗碳Infracarb Process 热处理技术，开展了9310钢材料小模数齿轮的可控气氛渗碳与低压真空渗碳的工艺方法对比，研究了对9310钢齿轮不同位置HRC60深度的影响，分析了两种方法结果的不同及优势。
关键词：低压真空渗碳 HRC60深度第1章前言目前在国际上发达国家的航空制造业，低压真空渗碳热处理已经逐步得到应用,国内汽车行业也有了部分应用,如上海汽车集团公司在2003年就从法国的ECM 引进5 室低压真空渗碳（或碳氮共渗）热处理生产线，用于汽车变速器齿轮的渗碳处理；美国通用与福特、意大利菲亚特，法国雷诺和雪铁龙、日本Jattco（计划引进3条低压真空渗油淬生产线）等都已经或即将采用低压真空渗碳热处理设备与技术。
在中国航发集团内西安航空发动机公司在2002年开始引进低压真空渗碳，目前已经初具规模。
随着航空制造业的技术水平逐步提高与新材料的应用，低压真空渗碳热处理必将逐步替代常规可控气氛渗碳（或碳氮共渗）热处理，成为主要的热处理生产技术[1][2]。
随着2006年引进低压真空渗碳设备，一直进行着新工艺方法的研究工作，随着新机研制的增多，个别技术要求增加了齿根、齿顶等齿轮特殊位置的深层要求，尤其是对HRC60深度的要求的增加，对于可控气氛渗碳技术的能力提出来挑战，为了确定该项指标的技术保障能力，开展了Infracarb Process 低压真空渗碳热处理技术的研究试验，进行如下工艺攻关工作。
第2章低压真空渗碳热处理简述2.1低压真空渗碳热处理与常规可控气氛渗碳的比较常规的可控气氛渗碳热处理的原理和工艺控制，经过长期的发展，已经在国内外得到深入研究和广泛应用，并为航空工业的发展和革新奠定了坚实基础。
但是随着人类对环境认识的逐步提高、可持续发展问题普遍的关注，“绿色”热处理已经提到了日程之上。
相对于常规的可控气氛渗碳热处理，低压真空渗碳热处理过程中不产生CO2、SO2 等有害气体，同时大部分采用气体淬火技术且淬火气体可以回收，即使采用油淬技术，也是采用真空淬火油，避免了大量的气体和液体污染，具有“绿色”环保的特点，因而该技术和设备已经逐步得到国内外的关注。
金属热处理硬度检验规范
1、目的
明确并统一本公司自制及委外生产产品热处理硬度检验与测试的方法和依据,使产品质量得到有效控制,从而确保本公司向客户提供满意的产品;
2、适用范围
适用于公司自制或委外生产的各类产品及金属热处理零件硬度的检验与测试;
3、名词解释
4、职责
品质部实验室人员负责日常检测仪器的维护和金属热处理零件硬度的检验测试；
5、抽样方法
按照国标GB/规定的抽样程序及计数抽样表中之规定执行;批次金属热处理硬度判定标准:检验水平”S-1”、合格水平AC=;
6、内容
6、相关文件
1 金属洛氏硬度试验方法依据GB230-2004；
2 金属布氏硬度试验方法依据GB231-2004；
3 钢件渗碳淬火硬化层深度的测定和校核依据GB/T 9450-2005 ；
4 钢铁零件渗氮层深度测定和金相组织检验依据GB/T11354-200
5 ；
5 金属维氏硬度试验方法依据GB/T4340-1984;
6 钢的感应淬火或火焰淬火后有效硬化层深度的测定依据GBT 5617-2005；
7、附表
1 理化检测报告。
不同淬火方式对渗碳钢表面残余应力及组织的影响
不同淬火方式对渗碳钢表面残余应力及组织的影响哈尔滨东安实业发展有限公司2，黑龙江哈尔滨 150066摘要：采用X射线衍射分析仪，对进口和国产9310钢渗碳后在不同温度介质中淬火后的渗层残余应力、显微硬度以及组织进行分析。
结果表明渗碳层残余应力均表现为压应力形式，近渗碳表面处残余应力较大且随着渗层深度增加，压应力值先增加后逐渐减小。
关键词：X射线残余应力 9310钢渗碳疲劳寿命1 前言1.1 研究背景9310 钢属于低合金高强度渗碳钢，具有渗碳温度高，渗碳层淬硬性好，淬火后表面硬度高等优点。
对9310钢进行渗碳热处理可使该钢获得硬度高、耐磨性好的表面，同时又保持芯部具有较高的韧性，从而提高齿轮的承载能力和齿面的抗擦伤与咬接性能。
因此，9310钢成为国内外主流飞机普遍采用的渗碳钢，已广泛应用于制造航空发动机关键齿轮、齿轮轴和主旋翼轴等。
在航空齿轮产品中，9310钢是选用较多的成熟齿轮钢，该钢多用在齿轮及轴类零件上，热处理工艺多为渗碳处理。
渗碳处理是把低碳钢或低碳合金钢制件置于渗碳介质中，加热到奥氏体状态并保温，使碳元素渗入制件表层的热处理工艺。
渗碳后再经淬火和低温回火处理，使制件表面具有高碳钢的特性，其表层的硬度、强度，特别是耐磨性和抗疲劳强度明显提高，而心部则仍保持低碳钢或临界区淬火强度和良好的韧性。
目前，常用的渗碳方法有气体渗碳、真空渗碳、固体渗碳和等离子渗碳。
气体渗碳是渗剂通入到炉内产生分解的碳原子被工件吸附、扩散的过程，该过程是通过气氛与工件之间近于平衡的水煤气反应而实现的[1]。
凌国平[2]等人采用快速气体渗碳工艺对12CrNi3A进行了渗碳处理，研究发现与传统气体渗碳工艺相比，工件的硬度降低、形变减小。
彭朝晖等人采用正交试验法研究了渗碳温度、碳势和淬火温度对汽车用20CrMnTi钢渗碳变形的影响，结果表明，渗碳温度、碳势和淬火温度对渗碳畸变有很大影响，其中碳势的影响最为显著。
随着碳势的升高．20CrMnTi钢的渗碳畸变量明显增加，同时会在表面形成不良碳化物，因此要对碳势进行严格的控制[3]。
钢的表面热处理
钢的热处理
1.3 钢的热处理新工艺简介
2. 形变热处理
(1)高温形变热处理
在奥氏体区进行锻造或轧压,为了保留变形强化效果, 随后立即淬火,这种操作称为高温形变热处理
钢的热处理
1.3 钢的热处理新工艺简介
2. 形变热处理
(2)中温形变热处理
在亚稳定的奥氏体状态下进行塑性变形,随后快速冷 却的操作称为中温形变热处理
钢的热处理
1.1 钢的表面淬火
2. 火焰加热表面淬火
它具有设备简单、淬火速度快、变形小等优点 适用于单件或小批量生产的大型零件和需要局部淬火的工具或 零件
钢的热处理
1.2 钢的化学热处理
化学热处理是将工件置于一定温度的活性介质中保温,使一种 或几种元素渗入它的表层,以改变其化学成分、组织和性能的热处 理工艺
钢的热处理
1.2 钢的化学热处理
3. 碳氮共渗
碳氮共渗主要用于形状复杂、要求变形小的小型耐磨零件
碳氮共渗与渗碳比较
变形小 生产效率高 硬度、耐磨性高
钢的热处理
1.3 钢的热处理新工艺简介
1. 强韧化处理
(1)获得板条马氏体的热处理
1)提高淬火加热温度 2)快速短时低温加热淬火 3)锻造余热淬火
钢的热处理
机械制造基础
钢的热处理
❖ 钢的表面热处理
1.1 钢的表面淬火 1.2 钢的化学热处理 1.3 钢的热处理新工艺简介
钢的热处理
1.1 钢的表面淬火
表面淬火是一种不改变表层化学成分,而改变表层组织的局部 热处理方法
常用的有感应加热表面淬火法和火焰加热表面淬火法两种：
图2.5 感应加热表面淬火原理示意图
1. 感应加热表面淬火
优点是:加热速度快,操作迅速,生产效率高;淬火后晶粒细小,力 学性能好,不易产生变形及氧化脱碳
9310钢技术协议-260-结论
双真空熔炼9310钢技术条件1范围1.1 主题内容本技术条件规定了真空感应熔炼+真空自耗重熔的9310钢棒的基本要求，是制造和使用该钢的依据。
规定了棒材技术要求、试验方法、尺寸、标识、包装及质量证明书、质量保证等内容。
1.2 适用范围本技术条件仅适用于不大于Ф260mm锻造、热轧棒材。
2引用文件下列引用文件在本技术条件规定范围内，构成本技术条件的一部分，应采用最新版本。
GB/T223 钢铁及合金化学分析方法GB/T225 钢的淬透性末端淬火试验法GB/T228 金属拉伸试验方法GB/T231.1 金属布氏硬度试验方法第Ⅰ部分:试验方法GB/T702 热轧圆钢和方钢尺寸、外形、重量及允许偏差GB/T908 锻制圆钢和方钢尺寸、外形、重量及允许偏差GB/T2101 型钢验收、包装、标志及质量证明书的一般规定GB/T4162 锻轧钢棒超声波检验方法GB/T2975 钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备GB/T10121 钢材塔形发纹磁粉检验方法GB/T20066 钢和铁化学成分测定用试样的取样和制样方法AMS 2259 变形低合金钢和碳钢化学成分检验分析极限AMS2300 航空高级优质钢纯洁度的磁粉检验方法ASTM E112 金属平均晶粒度测定方法ASTM A604 自耗重熔钢棒和钢坯的低倍腐蚀检验方法ASTM E45 钢的夹杂物检验方法3 技术要求3.1 冶炼方法采用真空感应+真空自耗重熔冶炼方法冶炼。
3.2 化学成分3.2.1 化学成分应符合表1的规定。
表1 化学成分（wt%）注:*[O]含量力争达到10ppm.3.2.2 化学成分偏差执行标准AMS2259。
3.3 力学性能试件淬、回火后的纵向拉伸性能应符合表2的规定。
表2 力学性能3.4 低倍组织按ASTMA 604检验钢的低倍组织，其酸浸低倍试片上不允许有缩孔、气泡、孔洞、翻皮、裂纹、白点、分层及肉眼可见的异金属和非金属夹杂物等冶金缺陷。
工程材料习题解答.doc
1-2假设塑性变形时材料体积不变，那么在什么情况下塑性指标δ、ψ之间能建立何种数学关系。
解：无颈缩情况下，L0S0＝L1S1 ……①δ＝（L1- L0）/ L0，ψ＝（S0- S1）/ S0 ……②②代入①化简得（δ+1）(1-ψ)=11-3现有一碳钢制支架刚性不足，采用以下三种方法中的哪种方法可有效解决此问题？为什么？①改用合金钢；②进行热处理改性强化；③改变改支架的截面与结构形状尺寸。
答：选用第三种。
因为工件的刚性首先取决于其材料的弹性模量E，又与该工件的形状和尺寸有关。
而材料的弹性模量E难于通过合金化、热处理、冷热加工等方法改变，所以选第三种。
l-5在零件设计与选材时，如何合理选择材料的σp、σe、σs、σb性能指标?各举一例说明。
答：σp：当要求弹性应力和弹性变形之间保持严格的正比关系时。
σ工‹σpσe：工程上，对于弹性元件，要求σ工‹σeσs：对于不允许有明显塑性变形的工程零件，要求σ工‹σsσb：对塑性较差的材料，要求σ工‹σb例如：σp-炮管、σe-弹性元件、σs-紧固螺栓、σb-钢丝绳1-6现有两种低强度钢在室温下测定冲击韧性，其中材料A的A K=80J，材料B的A K =60J，能否得出在任何情况下材料A的韧性高于材料B，为什么？答：不能。
因为影响冲击韧性的因素很多。
1-7实际生产中，为什么零件设计图或工艺卡上一般是提出硬度技术要求而不是强度或塑性值？答：这是由它们的定义、性质和测量方法决定的。
硬度是一个表征材料性能的综合性指标，表示材料表面局部区域内抵抗变形和破坏的能力，同时硬度的测量操作简单，不破坏零件，而强度和塑性的测量操作复杂且破坏零件，所以实际生产中，在零件设计图或工艺卡上一般提出硬度技术要求而不提强度或塑性值。
2-1常见的金属晶体结构有哪几种：它们的原于排列和晶格常数有什么特点?。
α—Fe、γ—Fe、Al、Cu、Ni、Pb、C r、V、Mg、Zn各属何种结构?答：体心：α—Fe、C r、V面心：γ—Fe、Al、Cu、Ni、Pb、密排六方：Mg、Zn2-2已知γ-Fe的晶格常数要大于α-Fe的晶格常数，但为什么γ-Fe冷却到9120C转变为α-Fe时，体积反而增大？答：这是因为这两种晶格的致密度不同，γ-Fe的致密度是74%，α-Fe的致密度是68%，当γ-Fe冷却到9120C转变为α-Fe时，由于致密度变小，导致了体积反而增大。
复杂零件淬火畸变控制
复杂零件淬火畸变控制董立【摘要】复杂零件的淬火变形是不可避免的,用常规方法很难控制变形.通过工艺分析及试验,采用密封箱式多用炉淬火解决了变形难题.【期刊名称】《大型铸锻件》【年(卷),期】2007(000)005【总页数】2页(P36-37)【关键词】淬火;变形控制;热处理【作者】董立【作者单位】内蒙古北方重工业集团公司工艺材料所,内蒙古,014030【正文语种】中文【中图分类】TG156.341 前言某产品炮尾、闩体等零件是系列火炮中形状结构复杂、设计强度最高的零件。
在产品研制初期为了防止出现淬火变形，按照以往的生产工艺流程进行生产，即粗加毛坯调质热处理达到力学性能后直接加工成型。
但调质后炮尾的硬度常在43HRC以上、闩体的硬度在49HRC以上，给切削加工造成很大困难。
研究半成品状态下淬火既达到要求的力学性能又实现小的淬火变形是本课题攻关的主要任务。
2 技术要求2.1 材料及力学性能见表1表1 材料及力学性能Table 1 The material and its mechanical property零件名称钢号Rp0.2/MPaZ(%)-40℃AKV/JHBW(HRC)炮尾闩体G4335VG4335V≥1250≥1380≥30≥25≥20≥12388～429(49～53)2.2 热处理留量炮尾：抽筒子孔径留量0.2 mm，以该轴为基准磨出的定位基准面留0.3 mm～0.4 mm的加工余量，其余需要热处理后检测的各面也留0.3 mm～0.4 mm的加工余量。
闩体：前镜面、侧面、侧滑道等几个易变形部位均留0.1 mm～0.3 mm的磨量。
3 工艺流程炮尾：电渣重熔-锻造-退火-粗加毛坯-调质(≤300HBW)-下料-粗加工-稳定化回火-半精加工-淬火-精加工。
闩体：电渣重熔-锻造-退火-粗加毛坯-调质(≤300HBW)-下料-粗加工-半精加工-淬火-精加工。
4 淬火变形分析淬火变形主要是由组织应力和热应力叠加引起。
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9310钢薄壁件渗碳淬火回火变形控制摘要：本文通过对9310钢薄壁衬套制件进行了渗碳淬火回火工艺的研究，并对试验数据进行积累统计，建立了计算零件变形量的数学模型，对前期的工艺路线的确定有着重要的意义，同时提出了有效地解决衬套零件变形的措施，使零件符合技术要求。
关键字：9310钢薄壁衬套变形量1.前言9310钢材料属于低合金高强度渗碳钢，是当前国外各主流机种普遍采用的渗碳钢，它具有渗碳温度高（927℃），渗碳层淬硬性好，淬火后表面硬度高的特点。
这种材料与常规渗碳材料有所不同，同时重新定义有效渗层深度（即HRC50深度）和HRC60硬度的深度，存在较多复杂的工艺难点。
一是要求零件渗碳淬火后HRC60深度至少占有效渗层深度的45%，且渗层中的碳浓度梯度不大于0.9%，残余奥氏体含量不大于10%，这些技术要求是以前其它机型所没有的。
9310钢[1]是一种优良的渗碳钢。
该钢具有较高的淬透性，经渗碳-淬火-低温回火，不但表面可以获得较高的硬度，而且心部强度和韧、塑性配合也很好，同时此钢的切削性能很好，常用于制造各种齿轮、轴等零件，是目前我厂各机种常用渗碳钢材料之一。
一类薄壁衬套类零件需进行渗碳淬火回火工序其壁厚尺寸为5.5mm～10.5mm, 外径尺寸φ101～130mm，在以往的热处理生产过程中没有对9310材料小直径薄壁件零件生产的经验。
衬套零件的加工工艺流程[2]为：下料～粗加工～调质～精加工～渗碳淬火回火～精磨～消除应力～精磨，对于薄壁件零件受力容易变形，所以在磨削加工过程中由于受到夹持力和自身重力的作用很容易产生磨削的不均匀，即卸下装夹后产生零件内径椭圆超差的现象，造成产品的报废。
对于热处理过程必须保证零件的椭圆度在0.2mm范围内，才能使磨削工序零件尺寸在可控范围内。
本文通过对零件渗碳淬火回火各工序间尺寸的把握，以及采用工装限制零件淬火变形等措施能够有效的控制零件的变形，达到合格范围。
二、试验准备试验材料：9310钢，化学成分见表1表1 9310钢化学成分[3]（wt%）技术要求：内径椭圆度≤0.15，渗层深度要求0.6～0.8（按STA84-100-20检查），剥层浓度≤0.9%C，表面硬度HRA≥78.5，心部硬度HRC33～41。
本次试验准备对三种零件热处理后的尺寸进行对比，其热处理之前的尺寸要求如下：表2 各零件要求尺寸及心轴尺寸三试验3.1分析产生零件变形的因素：（1）、渗碳加热温度以往生产中9310钢材料的渗碳温度定为927℃，强渗阶段碳势为0.98%C，但是对于浅渗层的零件来说，927℃渗碳零件的渗碳速度太快，渗层深度容易超差，同时由于加热温度较高渗碳过程中产生的热应力较大，对控制零件变形不利，适当的降低渗碳温度一方面使渗碳速度降低，也减少了零件加热过程中的变形。
（2）、零件的淬火变形由于该零件结构上的特点（内径渗碳），使得在淬火过程中不加限制的自由变形将很难控制，而因其结构相对单一（回转体零件），在淬火过程中制作工装是可行的，在减小零件的变形同时也能够起到很好的校正椭圆度的效果。
3.2试验参数3.2.1渗碳工序渗碳选用设备为爱协林渗碳炉，保温温度为（900±6）℃；碳势为（0.3～0.4）% 保温（30～40）min;(0.98) % 保温3h40min;渗碳结束后保温温度为（815±6）℃，碳势（0.90～0.95）%，保温（30～40）min,保护气氛冷却。
高温回火：设备为真空炉，保温温度为（621±14）℃。
保温时间为3h～3.5h，冷却方式为充氮气冷。
3.2.2淬火回火工序实验方案一淬火：设备为少氧化炉，保温温度为（815±10）℃。
保温时间为40min～60min。
冰冷处理：设备为冷冻机，保温温度为（-70～-80）℃。
保温时间为4h～4.5h，冷却介质为空气。
低温回火：设备为空气循环炉，保温温度为（150±10）℃。
保温时间为4h～4.5h，冷却介质为空气。
实验方案二零件淬火前整体镀铜，铜层厚度0.015～0.03mm淬火：设备为箱式炉，保温温度为（815±10）℃。
保温时间为40min～60min，使用心轴工装进行淬火。
冰冷处理：设备为冷冻机，保温温度为（-70～-80）℃。
保温时间为4h～4.5h，冷却介质为空气。
低温回火：设备为空气循环炉，保温温度为（150±10）℃。
保温时间为4h～4.5h，冷却介质为空气。
四、试验结果及分析4.1渗碳的试验结果渗碳热处理后对试验件进行金相组织检测。
其金相组织按STA100-84-20[4]进行评级碳化物为4级，残余奥氏体为3级，心部组织为3级，渗层显微组织要求为碳化物1级～6级，残余奥氏体级1级～3级，心部组织1级～4级，表面硬度检查为HRC60～61。
渗层深度按STA100-84-20进行检查为0.75 mm，剥层浓度0.70/0.69/0.64/0.63/0.59。
4.2零件各方案尺寸表3 a零件各工序尺寸表4 b零件各工序尺寸表5 c零件各工序尺寸4.3原因分析及理论计算零件热处理后产生变形的诱因是应力，而热处理过程中产生的应力分为热应力和组织应力。
在渗碳过程中，有CH4→{C}+2H2,2CO→{C}+H2O[5]化学反应，即当渗碳剂滴入渗碳炉中，分解成活性碳原子并溶入奥氏体中，形成间隙固溶体，从而改变了晶格常数，可以使其体积增加，当然这种增加的量是微小的，但是由于{C}原子的不断渗入并扩散，在工件表面形成了一定范围内的高碳区（相对心部组织）并随着与表面距离的增加碳浓度呈现递减的梯度趋势，在零件淬火过程中会形成相当于过共析区（板条马氏体+渗碳体）、共析区以及亚共析区（低碳马氏体+铁素体），由于马氏体的体积模量相对于奥氏体大，淬火后就会产生变形[6]。
由于衬套类零件的内径渗碳而外径不进行渗碳，造成了内外径组织的差异，形成直径方向尺寸变大的趋势，这是自由态淬火变形的诱因之一。
除了组织应力的作用以外零件在加热冷却过程中会产生热应力，由于衬套零件结构上的差异，即一个端面有加强，限制了其淬火冷却的收缩变形，而另一个端面悬空，所以造成了淬火过程中零件呈喇叭口状，直径方向变小，但是热应力的作用效果大于组织应力。
在热应力和组织应力的联合作用下，零件淬火后直径方向变小。
从表3表4表5中我们不难看出bc零件渗碳高温回火后的变形量大致相当，而a零件变形量相对较大，这是因为a零件壁厚较bc两种零件薄，致使零件在渗碳加热，高温回火加热过程中热应力作用效果较大。
虽然相对于最终零件的变形程度较小，但是高温回火后的尺寸是淬火回火时再次变形的基础。
按方案一进行淬火回火之后，a零件的变形量约为0.4mm，b零件变形量约为0.2mm，而c零件的变形量约为0.3mm。
b c之间变形存在差异的c零件外径尺寸相对于b零件大，同时零件的高度相对较大，这就使“收口”部位在淬火变形过程中的限制作用减小，从而增大了零件的变形。
我们设想零件的变形量△是与壁厚t呈反比，与零件的外径尺寸D呈正比，与高度H呈正比，与零件的形状因子K1呈正比（K1因零件形状不同而不同，当零件收缩变形时K1为负数，膨胀变形时为正数），同时我们设想在同种热处理条件下的相关系数为K2。
就可以有△=K1·K2·D·H／t那么△a=379.9 K1·K2；△b=190 K1·K2；△c=309 K1·K2；△a：△b：△c=379.9：190：309，大致相当于4:2:3与我们以上统计的数据相符。
变形量公式中的各个常数值可以通过试验得出，当然这只是一个近似的零件变形推理公式，可以在实践中不断验证，并加以修改。
变形量的可计算性能够便利的估算出零件淬火的变形，其大小在机械加工允许范围内的时我们就省去了制作工装的时间和成本，当然自由状态淬火是最方便的。
但是如果其变形量超出了我们能够接受的范围我们必须想办法减少或者甚至避免，这就是这个变形量公式的意义。
在以上三个统计数据表格中我们可以发现通过使用工装我们能够有效的防止零件淬火变形，值得一提的是在加工工装时我们必须考虑到零件淬火时的实际状态（整体镀铜），所以制作的工装应该比零件的要求内径尺寸小0.05mm左右，同时零件从工装上卸下会有一定量的收缩，这也时我们必须考虑的问题。
五、结论1、通过试验得出了9310钢按照相关标准0.6～0.8mm的渗层及金相组织要求所用参数：{保温温度（900±6）℃；碳势为（0.3～0.4）% 保温（30～40）min;(0.98) % 保温3h40min;渗碳结束后保温温度为（815±6）℃，碳势（0.90～0.95）%，保温（30～40）min,保护气氛冷却，高温回火：设备为真空炉，保温温度为（621±14）℃。
保温时间为3h～3.5h，冷却方式为充氮气冷。
}2、对三种零件渗碳淬火回火过程尺寸的变化进行统计计算，建立了数学模型公式△=K1·K2·D·H／t（变形量△；壁厚t；外径尺寸D；高度H；形状因子K1 ；热处理相关系数K2）能够模拟计算出零件的变形量和变形规律。
3、根据变形量的理论计算，在产品研制阶段提出零件的淬火方案，率先识别零件的淬火方式，以及为工装的设计提供有效合理的数据。
参考文献[1]汪志良.《中国航空材料手册》.中国标准出版社，1988.[2] 王可勇金属热处理[M].北京：机械工业出版社，2005.[3] 王广生热处理手册第一卷工艺基础[M].北京：机械工业出版社，2001.[4] 曾西军.《结构钢可控气氛渗碳热处理工艺规范》.2008.[5] 徐跃明等.《热处理工程师手册》.机械工业出版社,2005.[6] 胡明娟等.《钢的化学处理原理》.北京.中国铁道出版社,1980.第-8-页共-8-页。