钢的热处理工艺课程设计

钢的热处理工艺课程设计

钢的热处理工艺设计说明

书

学生姓名

设计题目

指导教师

系主任

完成日期

目录

一目的———————————————— 1 二设计任务——————————————— 1 三设计内容和步骤———————————— 1 （一）零部件简图，钢种和技术要求———— 1 （二）工作条件，破坏方式，性能要求——— 2 （三）零部件用钢的分析————————— 2 （四）热处理工艺及参数的论述—————— 5 （五）选择加热设备——————————— 8 （六）工序质量检验项目、标准方法———— 8 （七）缺陷及其分析——————————— 9 四参考文献—————————————— 10

钢的热处理工艺课程设计

一、目的

1. 深入了解热处理课程的基本理论

2. 初步学会制定零部件的热处理工艺

3. 了解与本设计有关的新技术,新工艺

4. 设计尽量采用最新技术成就,并注意和具体实践相结合,是设计具有一定的先进性和实践性.

二、设计任务

1. 编写设计说明书

2. 编制工序施工卡片

3. 绘制必要的工装图

三、设计内容和步骤

（一）零部件简图、钢种和技术要求

1.简图

2.钢种 40Cr、YG6(D120、D120Z)

3.技术要求

刀体部分 40Cr 40HRC~50HRC

（二）零部件的工作条件、破坏方式和性能要求的分析

1.零部件的工作条件及性能要求

锪刀是对孔的端面进行平面、柱面、锥面及其他型面进行加工，或在已加工出的孔上加工圆柱形沉头孔、锥形沉头孔和端面凸台的工具。锪刀工作时刃部深入金属内部进行切削，被金属包围散热困难，升温快，尤其是切削速度很高刃部温度很快达到600℃左右。因此要求刃部要有高的硬度、耐磨性和红硬性要高。由于锪刀在很大的轴向压力下钻削，受大的压应力和扭转应力。因此要求具有一定的韧性和高的强度，由于刃部不断磨损，为了使锪刀能长久的使用，要求刃部应淬透。对于柄部来说，它不承担切削工作过程中挤压扭转，要求具有一定的韧度、强度和一定的硬度来保证锪刀良好的钻削要求且应有良好的几何形状。

2.零部件的主要破坏方式

(1)刀具的磨粒磨损：磨粒磨损是因为工件材料磨擦划过刀具的主后刀面而造成的。

(2)月牙洼磨损：月牙洼磨损是由钢制工件与铣刀之间的化学作用(即刀具前刀面渗出的碳溶入切屑中)引起的。不过，月牙洼磨损也有可能是由高速切削铸铁时切屑划过刀具前刀面的磨蚀作用所引起。

(3)沟槽磨损：刀具产生沟槽磨损的原因通常是在全切深情况下被加工工件表面某处的切削条件与其余部分相比发生恶化造成的。导致工件表面切削条件出现差异的原因可能与工件表面剥落有关；也可能由冷作应力或加工硬化所引起；还有可能与某些似乎无关紧要的因素（例如油漆），工件表面的油漆有可能对切入工件不太深的切削刃起到一种淬火作用。

(4)变形：刀具的变形是指刀片在切削热和切削压力的作用下发生软化和扭曲变形。

(5)崩刃和碎裂：因为切削刃的脆性过大，难以承受切削冲击而发生碎片崩裂。

(6)热裂纹与冷却液有关当倾注到切削刃上的冷却液不均匀时，切削刃的温度就会发生波动，引起刀片膨胀和收缩，从而导致切削刃出现裂纹。

（三）零部件用钢的分析

1.相关钢种化学成分的作用

（1）40Cr

C Si Mn Cr S P Ni Cu

0.37～0.45 0.17～

0.37

0.50～

0.80

0.80～

1.10

≤

0.030

≤

0.030

≤0.25

≤

0.030

化学成分作用：

A. 碳（C）的影响

从铁碳平衡图中，我们能清楚的看到，钢随着含碳量的增加，钢的基本组织不同，而且在加热与冷却时，组织转变的温度也不相同。纯铁在加热与冷却过程中，仅发生晶格的变化（同素异形转变）。所以热处理时其机械性能几乎不发生影响。但是随着含碳量的增加，热处理将发生显著地作用。如亚共析钢随着含金量的增高，淬火后强度、硬度都有显著提高；同时含碳量的多少也确定了钢的热处理工艺。例如亚共析钢随着含碳量的增加，它的A3逐渐降低，因而退火、正火、淬火的加热温度都随之降低。而过共析钢的正火温度随着含碳量的增高而增高，但淬火温度都是在Ac1以上30-50摄氏度。而且随着钢中含碳量的增加，淬透性也有所提高，工件淬火后引起的变形也就越大，增加淬火时的困难；同时含碳量增加，使马氏体点下降残余奥氏体的数量增加。如低碳钢淬火后几乎不含残余奥氏体，而高碳钢则含大量残余奥氏体。

B. 铬（Cr）的影响

铬为碳化物形成元素。它能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性；阻止晶粒长大，增加钢的淬透性，降低钢的临界冷却速度。因而，使钢在热处理时，退火、正火、淬火的加热温度与所提高。并使它在油中便能淬硬。但他降低了钢的马氏体点，因而增加了钢残余奥氏体量。使钢的奥氏体不稳定区域变为700-500℃和400-250℃。提高了钢的硬度和强度，增加了钢在高温回火时强度降低的抗力。

C. 镍（Ni）的影响

Ni能强化铁素体，降低钢的Ac1和Ac3点，从而使热处理时的退火、正火、淬火的加热温度有所降低。增加了奥氏体的稳定性，降低了钢的临界冷却速度，对钢的淬透性略有增加；但它降低了钢的马氏体点，增加了钢的残余奥氏体量。对钢的强度和硬度有所提高，但阻止晶粒长大的作用不明显。

D. 硅（Si）的影响

Si能升高Ac1和Ac3点，从而使热处理时的退火、正火、淬火的加热温度增高。能增加奥氏体的稳定性，降低临界冷却速度，增加钢的淬透性很多，故能使Si合金钢在油中淬硬。对钢的马氏体区域有什么影响，增加残余奥氏体数量不多。对钢的强度、硬度增加不多，但却增加了钢的回火脆性和过热与脱碳的敏感性。

E. 锰（Mn）的影响

Mn为碳化物形成元素。他降低钢的Ac1和Ac3而使钢在热处理时的温度有所降低。增加奥氏体的稳定性，降低钢的临界冷却速度，同时增加钢的淬透性，但它使残余奥氏体量增加。可以减少钢在淬火时的变形和增加钢的强度和硬度。使钢的回火脆性与晶粒长大的作用增大。

F. 硫（S）的影响

硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。

G. 铜(Cu)和硼(B)的影响

铜在合金钢中，使钢的Ac3下降，即使热处理的加热度降低；铜还能增加钢的淬透性和增加钢的强度。硼为钢中的微量元素，一般仅在0.001-0.005%之间，