传感器弹性元件热处理工艺

传感器弹性元件热处理工艺

一．金属热处理的定义

1. 定义：对固态金属或合金进行加热、保温和冷却以获得所需的组织和性能的工艺。

机械制造对金属材料的有两方面的要求：

(1) 要有良好的工艺性能，如：铸造、切削、锻造、焊接。

(2) 要有良好的使用性能：运转可靠，经久耐用。

这两方面的性能都与金属材料的化学成分有关，但在许多的情况下，单纯依靠调整化学成分无法达到要求，必须进行热处理。

2. 热处理工艺曲线

3.热处理分类

热处理 ⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩

⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧碳氮共渗氮化渗碳化学热处理点接触加热火焰加热感应加热表面淬火表面热处理回火淬火正火退火普通热处理 4.热处理的目的：

(1)增加强度，b σ、S σ，(2)提高硬度。(3)提高疲劳强度。(4)提高弹性。

(5)提高耐磨性。(6)提高耐腐蚀性(奥氏体固溶处理)。(7)提高可切削性。

(8)防止低温脆性。

如：20MnMoD 要890℃淬火，660℃回火，在-30℃下工作

还有09M nNiD 要890℃，-70℃下工作

钢加热时的组织转变 铁碳相图

钢之所以能够进行热处理是因为钢铁材料都有固态时发生结构转变的特点，叫同素异构转变。这些结构转变只能在一定的条件下进行，即温度。把测量中发

生结构转变的温度叫做零界点。例如铁碳相图。

图1.铁碳相图

三. 热处理工艺分类：

1. 退火，定义：将钢加热到适当温度，保温一定时间。目的：降低硬度，细化晶粒，消除钢中的残余应力。

(1). 完全退火；AC3+30~50℃，目的是细化晶粒均匀组织及成分，消除应力和降低硬度，适用于中碳钢、中碳合金结构钢铸件、锻件热型材铸件。温度AC3+30~50℃。保温时间碳素钢1.5~1.8min/mm、合金钢1.8~2min/mm(过共析钢不适应)。

(2). 球化退火，将钢加热到A C以上20~30℃，主要用于共析钢、过共析钢、工具、模具、轴承钢。

(3). 去应力退火，低于零界点A1100~200℃,保温时间3~4min/mm，炉冷或空冷。适用于焊接件、铸件、稳定性能，稳定尺寸。

2. 正火：（45#：退火后~180HB，正火后~220HB）220HB(HRC)

定义：将钢加热到AC3或A ccm以上30~50℃保温。

目的：与退火基本相同，一般认为硬度在160~230HB切削性能最好。例如：低碳钢为了提高硬度，改善切削加工性，防止出现粘刀现象，要正火，对于中碳钢，如：35#、低合金钢（16mu）有细化晶粒，均匀组织及降低硬度作用，代替中碳钢和低碳合金钢的退火，对高碳钢消除网状碳化物。温度：亚共析钢AC3以上30~50℃，保温时间同完全退火。举例：Q235角钢架子。

3. 淬火，定义：AC3+30~50℃，工具钢。

(1)单介质淬火，(2)双介质淬火，(3)分级淬火，(4)等温淬火，(5)固溶处理，适用于A不锈钢。或沉淀硬化不锈钢17-4PH。

4.回火

(1) 低温回火，150~250℃，适用于工具钢、模具钢、轴承钢。

(2) 中温回火，350~500℃。如弹簧：65Mn、60SiZMn

在350~450℃回火，弹性极限最高；450~500℃疲劳强度最高。中温回火使钢材得到最好的弹性极限，足够的硬度相当于高的强度，能够完全消除淬火应力，形成部分粒状碳化物。

(3)高温回火(500~650℃)，结构件、轴类零件，要求获得综合力学性能得

到回火索氏体组织，有良好的强度和塑性韧性的配合，通常回火温

度>550℃。如轴类零件调质处理调质—淬火+高温回火。

四．淬火钢零件的硬度与工件尺寸的关系：工件的尺寸不同，淬火达到的硬度也可能不同。

如：45#,水淬：截止厚度<3mm，58~61HRC(表面硬度)整体淬后。

截止厚度4~10mm,52~60HRC。

截止厚度10~20mm,52~57HRC。

截止厚度20~30mm,42~52HRC,指静止的。

五． 关于加热淬火加热温度的确定

1.亚共析钢：碳钢AC 3+30~50℃

合金钢AC 3+50~70℃

如：40#，AC 3=790℃,加热常在830~850℃。

40Cr,AC 3=782℃,而淬火在860℃进行高于规定范围25~45℃。 正火：850~870℃,空冷≤250HB 。

淬火：830~860℃,油硬度>55HRC 。

回火：400℃，HRC43。

40CrNiMoA: AC 3=790℃,退火：840~880℃，炉冷≤269HB

正火：860~920℃, 空冷

高温回火：670~700℃，≤269HB

淬火：840~860℃ 油硬度>55HRC

400℃回火，44HRC

40CrMnMo:AC 3=780℃,退火：820~850℃，炉冷≤241HB

正火：850~880℃, 空冷≤321HRC

高温回火：660~680℃，≤291HB

淬火：840~860℃ 油硬度>57HRC

400℃回火，45HRC

500℃回火，41HRC

40CrNiMo ：AC 1730℃，AC 3=800℃

退火：820~840℃，炉冷≤241HB

正火：850~900℃

高温回火：680~700℃，≤217HB

淬火：840℃ 油硬度>55HRC

回火：400℃回火，46HRC

六．关于力学性能试验：（毛坯供应状态 28HRC,269HRC ）

1.40Cr 的试样φ25mm ，油淬850℃，回火（水、油冷）520℃。

b σ=980MPa 、S σ=785MPa 、δ=9%、ϕ=45%、AK=47J

2. 40CrMnMo 的试样φ25mm ，油淬850℃，回火（水、油冷）520℃。