精密磨床主轴热处理工艺设计课程设计论文

辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文） 辽 宁 工 业 大 学 工艺 课程设计（论文） 题目：精密磨床主轴热处理工艺设计 课程设计（论文）任务及评语 院（系）：材料科学与工程学院　　　　　　　 教研室：材料科学与工程教研室 学 号 学生姓名 专业班级 课程设计（论 文）题 目 精密磨床主轴热处理工艺设计 课程设计（论文）要求与任务 一、课设要求 熟悉设计题目，查阅相关文献资料，概述相关零件的热处理工艺，进行零件的服役条件与失效形式分析，提出硬度、耐磨性、强度等要求。完成工艺设计。阐述38CrMoAlA调质、渗氮热处理工艺理论基础，选择设备、仪表和工夹具，阐述主轴热处理质量检验项目、内容及要求；阐明主轴热处理常见缺陷的预防及补救方法；给出所用参考文献。 二、课设任务 1主轴材料的选择（要求在满足工件使用性能的前提下，兼顾经济性和工艺性，合理选择材料）； 2.给出38CrMoAlA的C曲线； 3.给出38CrMoAlA主轴冷热加工工艺 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 图； 4.制定38CrMoAlA主轴热处理工艺。 三、设计说明书要求 设计说明书包括三部分：1）概述；2）工艺设计；3）参考文献。设计说明书结构见《工艺设计 模板 个人简介word模板免费下载关于员工迟到处罚通告模板康奈尔office模板下载康奈尔 笔记本 模板 下载软件方案模板免费下载 》。 工作 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 集中学习0.5天，资料查阅与学习，讨论1.5天，设计7天：1）概述0.5天，2）服役条件与性能要求0.5天，3）失效形式、材料的选择0.5天，4）结构形状与热处理工艺性0.5天，5）冷热加工工序安排0.5天，6）工艺流程图0.5天，7）热处理工艺设计2天，8）工艺的理论基础、原则0.5天，9）设计工夹具0.5天，10）可能出现的问题分析及防止措施0.5天，11）热处理质量分析0.5天，设计验收1天。 指导教师评语及成绩 成绩： 学生签字： 指导教师签字： 年 月 日 目 录 11精密磨床主轴热处理概述 22 精密磨床主轴热处理工艺设计 22.1 主轴的服役条件、失效形式及性能要求 22.1.1 服役条件、失效形式 22.1.2 性能要求 22.2 主轴材料的选择 42.3 38CrMoAlA钢的C曲线 42.4 38CrMoAlA钢主轴的热处理工艺设计 52.4.1 38CrMoAlA钢的工艺流程 52.4.2 38CrMoAlA钢的热处理工艺设计 92.5 38CrMoAlA钢主轴的热处理工艺理论基础、原则 92.5.1 38CrMoAlA钢的正火工艺理论基础、原则 112.5.2 38CrMoAlA钢的调质工艺理论基础、原则 122.5.3 38CrMoAlA钢的去应力退火工艺理论基础、原则 122.5.4 38CrMoAlA钢的渗氮工艺理论基础、原则 132.6 选择设备、仪表和工夹具 132.6.1 设备 162.6.2 仪表 172.6.3 设计工夹具 172.7 38CrMoAlA钢主轴热处理质量检验项目、内容及要求 182.8 38CrMoAlA钢主轴热处理常见缺陷的预防及补救方法 182.8.1 加热时常见的缺陷的预防及补救方法 192.8.2 淬火、回火、退火缺陷与预防、补救 202.8.3 渗氮时常见的缺陷的预防及补救方法 212.9 热处理工艺 222.9.1 38CrMoAlA钢正火工艺卡 232.9.2 38CrMoAlA钢调质工艺卡 242.9.3 38CrMoAlA钢去应力退火工艺卡 252.9.4 38CrMoAlA钢渗氮工艺卡 263.参考文献 1精密磨床主轴热处理概述 磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。精密机床的主轴在工作时载荷不大，基本上无冲击力。有摩擦，但比齿轮等零件的磨损要轻，同时也受到交变的疲劳应力。这一类零件重要的要求是能保持高的精度，因此在性能上与渗碳有所区别，为了满足这些性能的要求，常常采用中碳钢(38CrMoAlA、35CrMo)经正火、调质、去应力退火、渗氮的热处理工艺，渗氮层深度0.4~0.9mm，硬度大于等于850HV。 38CrMoAlA钢的含碳质量分数比较低，渗氮的目的是为了获得较高的表面硬度和耐磨性，提高疲劳强度，改善对缺口的敏感性；还具有抗水、油等介质腐蚀的能力，有一定的耐热性，在低于渗氮温度下受热可保持高的硬度。 通过对经典38CrMoAlA钢热处理工艺的分析，更加明确在执行热处理工艺过程中所需要注意的问题。能够正确确定加热温度、时间、保温时间、冷却方式，其目的就是通过正确的热处理工艺，使金属材料的潜在能力得到充分的发挥。 根据主轴的工作条件，失效形式及性能要求，本设计选择的主轴材料为38CrMoAlA渗氮钢，在设计正火-调质-去应力退火-渗氮热处理工艺中，本设计借鉴了《热处理技师手册》，《金属热处理原理与工艺》，《热处理手册》等。根据工艺设计的理论基础设定了完整的热处理工艺流程，使热处理的38CrMoAlA渗氮钢表面除具有高硬度，高耐磨性外，高的耐点蚀性能，高的疲劳强度，还要使心部具有高的的强度和韧性，从而满足主轴的质量要求。 2 精密磨床主轴热处理工艺设计 2.1 主轴的服役条件、失效形式及性能要求 2.1.1 服役条件、失效形式 主轴是机床的重要零件之一，主要传递动力。切削加工时，高速旋转的主轴承受弯曲、扭转和冲击等多种载荷，要求它具有足够高的强度、刚度、耐疲劳、耐磨损以及精度稳定等性能。 与滑动轴承相配的轴颈可能发生咬死（又称抱轴），使轴颈工作面咬伤，甚至咬裂，这是磨床砂轮主轴常见的失效形式之一。主要起因有润滑不足、润滑油不洁净、轴瓦材料选择不当、结构设计不合理、加工精度不够、主轴副装配不良及间隙不均等。咬死现象一旦发生，则主轴运转精度下降，磨削时产生振动，被磨削零件表面出现裂纹。解决措施除对上述原因改进外，在主轴选材和热处理方面，应提高硬度、热硬性、热强度以增强抗咬死能力。实践证明：抗咬死能力依65Mn钢中频加热淬火→GCr15钢中频加热淬火→38CrMoAlA钢渗氮顺序提高。 带内锥孔或外圆锥度的主轴，工作时与配合件虽无滑动，但装卸频繁。例如，铣床主轴常需调换道具，磨床头尾架主轴常需调换卡盘和顶尖，磨床砂轮主轴常需调换砂轮等，在装卸中都易使锥面拉毛磨损，影响精度，故也需硬化处理。 2.1.2 性能要求 1.具有高的刚度； 2.具有高的抗震性； 3.具有高的耐磨性； 4.具有高精度。 2.2 主轴材料的选择 主轴依用材和热处理方式可分为四种方式，即局部淬火方式、渗碳主轴、渗氮主轴和调质主轴。与滚动轴承与静压轴承配合的主轴宜采用渗碳淬火主轴或局部淬火主轴，大直径渗碳淬火主轴应选用含合金元素多的渗碳钢，有效渗碳硬化层深度取上限。局部淬火主轴一般选用中碳结构钢，硬度要求高的可选用高碳结构钢。与滑动轴承配合的主轴，宜采用渗氮主轴，要求较低的也可以采用渗碳主轴或高碳合金钢主轴。调质主轴仅适用于部分重型机床或低速机床。 表1 主轴材料及热处理技术要求及特点 热处理类别 材料牌号 热处理技术要求 特点 渗碳 20Cr 15CrMo 20CrMo 15CrMn 1)正火或调质 2）主轴端部工作面及轴承支撑部位渗碳层深度0.8—1.6m m，局部加热 3)低温时效 1）耐磨性好 2）承受冲击性能好 3）对整体淬火件，去碳层部位可机械加工 局部淬火（或整体淬火） 45 60 40Cr 40MnVB 1） 调质或正火 2） 主轴端部工作面及轴承支撑部位局部淬火，硬度48—53HRC，感应加热淬火有效硬化层深度不小于1mm 3） 低温时效 1） 耐磨性好 2） 生产成本低 3） 能承受一定冲击 65Mn GCr15 GCr15SiMn 1） 调质火球化退火 2） 主轴端部工作面及轴承支撑部位局部淬火，硬度58—63HRC，感应加热淬火有效硬化层深度不小于1mm 3） 低温时效 1） 耐磨性好 2)精加工后表面粗糙度可达到0.02--0.04um 3)整体淬火主轴承受冲击能力差 渗氮 38CrMoAlA 1） 调质或正火 2） 渗碳层深度0.4—0.9mm 3） 低温时效 1）耐磨性好 2） 抗胶合能力强，不宜“抱轴” 3） 精加工后表面粗糙度可达到0.04um 调质（或正火） 45 40Cr 调质或正火 1） 生产成本低 2）仅适用于部分重型机床或低速机床 综上比较，38CrMoAlA钢具有高耐磨性，抗胶合能力强，不宜“抱轴”，精度高等优点，所以选38CrMoAlA渗氮钢作为精密磨床主轴材料。 2.3 38CrMoAlA钢的C曲线 通过查找《热处理手册》 获得38CrMoAlA钢的C曲线如下图1所示，成分如表1。 图1. 38CrMoAlA钢C曲线 表2 38CrMoAlA钢渗化学成分 材料 化学成分(质量分数）% 38CrMoAlA C:0.35~0.42 Si:0.20~0.45 Mn:0.30~0.60 Al:0.70~1.10 Cr:1.35~1.65 Mo:0.15~0.25 2.4 38CrMoAlA钢主轴的热处理工艺设计 2.4.1 38CrMoAlA钢的工艺流程 1.加工路线 备料→锻造→正火→粗加工→调质→去应力退火→渗氮→半精磨→精加工。 2. 锻造工艺设计 造渗氮主轴的毛坯经过锻造后获得基本的形状。锻造是利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸的锻件的加工方法。用棒料镦粗后经切削加工制成的主轴，有一定的耐磨性和抗震性，较高精度，与滑动轴承相配的轴颈位置有较高的硬度和耐磨性。查阅《热处理工艺规范数据手册》可以找出38CrMoAlA钢的锻造工艺的加热温度、始锻温度、冷却方式，本设计具体的锻造工艺渗数如表2所示。 表3 38CrMoAlA钢的热加锻造工艺规范 项目 Ac1（Ar1） Ac3 加热温度 始锻温度 终锻温度 钢坯 800℃（730℃） 940℃ 1180℃ 1180℃ 850℃ 图2是38CrMoAlA主轴零件图。 图2 38CrMoAlA钢主轴零件图 2.4.2 38CrMoAlA钢的热处理工艺设计 1．预备热处理工序--正火 一般均安排在毛坯生产之后，切削加工之前，或粗加工之后，半精加工之前。正火的目的是为了细化晶粒、改善组织，提高切削加工性能，为最终热处理做好准备。正火工艺曲线如图3所示。 图3 38CrMoAlA钢热处理工艺曲线 2. 38CrMoAlA钢的调质 淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理。高温回火是指在500-650℃之间进行回火。调质可以使钢的性能，材质得到很大程度的调整，使钢件有很高的韧性和足够的强度，具有良好的综合机械性能。调质处理后得到回火索氏体。图4为38CrMoAlA钢调质处理工艺曲线。 图4 38CrMoAlA钢调质处理工艺曲线 3. 38CrMoAlA钢的去应力退火 将冷变形后的金属在低于再结晶温度加热，以消除内应力，但仍保留加工硬化效果的热处理，称为去应力退火。在实际生产中，去应力退火工艺的应用比上述定义广泛得多。热锻轧、铸造、各种冷变形加工、切削或切割、焊接、热处理甚至机器零部件的装配，在不改变组织状态、保留冷作、热作或表面硬化的条件下，将工件加热到Ac1以下某一温度，保温一定时间，然后缓慢冷却，以消除内应力，减小变形及开裂倾向的热处理，统称为去应力退火。 38CrMoAlA钢去应力退火工艺曲线如图5所示。 图5 38CrMoAlA钢去应力退火工艺曲线 4．38CrMoAlA钢的渗氮 常用的渗氮方法有：离子渗氮、液体渗氮、固体渗氮和气体渗氮。气体渗氮是把工件放入密封容器中，通以流动的氨气并加热，保温较长时间后，氨气热分解产生活性氮原子，不断吸附到工件表面，并扩散渗入工件表层内，从而改变表层的化学成分和组织，获得优良的表面性能。常用的是气体渗氮和离子渗氮。38CrMoAlA钢渗氮工艺曲线如图6所示。 图6 38CrMoAlA钢渗氮工艺曲线 2.5 38CrMoAlA钢主轴的热处理工艺理论基础、原则 2.5.1 38CrMoAlA钢的正火工艺理论基础、原则 1．正火加热温度 通常对于低碳合金钢正火的加热温度为Ac3以上50～100℃，而对于高碳合金钢的正火温度通常为Ac1以上50～100℃，保温一定时间后取出喷雾冷却这种冷却方式称为高温正火。加热温度过低先共析铁素体未能全部溶解而达不到细化晶粒的作用，加热温度过高会造成晶粒粗化恶化钢的力学性能。锻坯经过正火后，不仅改善了材料的组织和性能，还可以改善钢的切削加工性能。由铁碳合金相图如图7可知38CrMoAlA钢的加热温度范围为980～1030℃。 图7 Fe-C合金相图 2．正火加热保温时间 保温时间,这个问题比较复杂,一般由试验确定,但也有个经验公式:t = αKD t—保温时间(min) α—加热系数(min/mm) K—工件加热是的修正系数 D—工件的有效厚度(mm) 工件有效厚度的计算原则是：薄板工件的厚度即为其有效厚度；长的圆棒料直径为其有效厚度；正方体工件的边长为其有效厚度；长方体工件的高和宽小者为其有效厚度；带锥度的圆柱形工件的有效厚度是距小端2L/3(L为工件的长度)处的直径；带有通孔的工件,其壁厚为有效厚度。一般情况下，碳钢可以按工件有效厚度每25毫米为一小时来计算，合金钢可以按工件的有效厚度每20毫米一小时来计算保温时间，加热时间应为2～3小时左右。 3．正火的目的 正火的主要目的是消除锻造缺陷，消除主轴内部过大的应力,增加韧性,改善材料的切削性,并为调制淬火做好组织准备。 2.5.2 38CrMoAlA钢的调质工艺理论基础、原则 1. 38CrMoAlA钢的调质工艺 调质常常应用在中碳结构钢，也用在低合金铸钢中。调质钢有碳素调质钢和合金调质钢两大类，不管是碳钢还是合金钢，其含碳量控制比较严格。如果含碳量过高，调质后工件的强度虽高，但韧性不够；如含碳量过低，韧性提高而强度不足。为使调质件得到好的综合性能，一般含碳量控制在0.30~0.50%。调质淬火时，要求工件整个截面淬透，使工件得到以细针状淬火马氏体为主的显微组织，通过高温回火，得到以均匀回火索氏体为主的显微组织。 淬火工艺的实质是奥氏体化后进行马氏体转变（或贝氏体转变）。淬火钢得到的组织主要是马氏体，此外，还有少量残余奥氏体和未溶的第二相。 淬火加热温度的选择应以得到均匀细小的奥氏体晶粒为原则，以便淬火后获得细小的马氏体组织。淬火加热温度主要根据钢的临界点来确定，38CrMoAlA钢属于中碳合金结构钢，淬火加热温度为Ac3以上50～100℃，根据图7可得38CrMoAlA钢淬火温度为920~940℃。保温时间根据零件直径而定，盐浴炉：0.5mm/min，箱式电阻炉：1mm/min，根据零件图可得保温0.5h。 制定钢的回火工艺时，根据钢的化学成分、工件的性能要求以及工件淬火后的组织和硬度来正确选择回火温度、保温时间、回火后冷却介质等，以保证工件回火后能获得所需要的组织性能。 高温回火温度为500~650℃；回火温度时间确定原则：回火时间从工件入炉后炉温升至回火温度时间开始计算，回火时间一般为1～3h，可参考经验公式加以确定：tn=Kn+AnD ，式中 tn--回火时间（min）； Kn--回火时间基数； An--回火系数； D--工件有效厚度（mm）。 对于具有第二类回火脆性的某些合金，高温回火后应进行油冷或空冷，以抑制回火脆性。 2. 调质的目的 调质主要目的是保证零件的切削加工性能和较高的综合力学性能，可依据其碳质量分数和合金元素的种类、数量不同选择预备热处理。 2.5.3 38CrMoAlA钢的去应力退火工艺理论基础、原则 1. 38CrMoAlA钢的去应力退火 为了去除塑性变形加工、切削加工或焊接造成的内应力及铸件内存在的残留内应力而进行的退火称为去应力退火。去应力退火一般在稍高于再结晶温度下进行，钢铁材料一般在550~650℃，热模具钢及高合金钢可适当升高到650~750℃。去应力退火时间与退火温度有关，研究表明，在450℃退火只有50%的应力得到消除，而要使内应力完全消除，在600℃需15h，在650℃只需1h，为了不致使去应力退火后冷却时再发生附加残留应力，应缓冷到500℃以下出炉空冷，大截面工件需缓冷到300℃以下出炉空冷。 2. 去应力退火目的 为了去除工件塑性变形加工、切削加工或焊接造成的内应力及铸件内存在的残余应 力而进行的退火。 2.5.4 38CrMoAlA钢的渗氮工艺理论基础、原则 1．38CrMoAlA钢主轴渗氮工艺 在一定温度下（一般在Ac1以下），是活性氮原子渗入工件表面的化学热处理工艺，称为渗氮。渗氮有多种方法，常用的是气体渗氮和离子渗氮。传统的气体渗氮是把工件放入密封容器中，通以流动的氨气并加热，保温较长时间后，氨气热分解产生活性氮原子，不断吸附到工件表面，并扩散渗入工件表层内，从而改变表层的化学成分和组织，获得优良的表面性能。渗入钢中的氮一方面由表及里与铁形成不同含氮量的氮化铁，一方面与钢中的合金元素结合形成各种合金氮化物，特别是氮化铝、氮化铬。这些氮化物具有很高的硬度、热稳定性和很高的弥散度，因而可使渗氮后的钢件得到高的表面硬度、耐磨性、疲劳强度、抗咬合性、抗大气和过热蒸汽腐蚀能力、抗回火软化能力，并降低缺口敏感性。 与渗碳工艺相比，渗氮温度比较低，因而畸变小，但由于心部硬度较低，渗层也较浅，一般只能满足承受轻、中等载荷的耐磨、耐疲劳要求，或有一定耐热、耐腐蚀要求的机器零件，以及各种切削刀具、冷作和热作模具等。38CrMoAlA钢主轴渗氮采用气体渗氮法。 气体渗氮：一般以提高金属的耐磨性为主要目的，因此需要获得高的表面硬度。它适用于38CrMoAl等渗氮钢。渗氮后工件表面硬度可达HV850～1200。渗氮温度低，工件畸变小，可用于精度要求高、又有耐磨要求的零件，如镗床镗杆和主轴、磨床主轴、气缸套筒等。但由于渗氮层较薄，不适于承受重载的耐磨零件。 气体渗氮可采用一般渗氮法（即等温渗氮）或多段（二段、三段）渗氮法。前者是在整个渗氮过程中渗氮温度和氨气分解率保持不变。温度一般在480～530℃之间，氨气分解率为18～40％，保温时间近80小时。 这种工艺适用于渗层浅、畸变要求严、硬度要求高的零件，但处理时间过长。多段渗氮是在整个渗氮过程中按不同阶段分别采用不同温度、不同氨分解率、不同时间进行渗氮和扩散。整个渗氮时间可以缩短到近50小时，能获得较深的渗层，但这样渗氮温度较高，畸变较大。 还有以抗蚀为目的的气体渗氮，渗氮温度在600～650℃之间，保温0.5～1.5小时，氨分解率为40～50％，工件表层可获得化学稳定性高的化合物层，防止工件受湿空气、过热蒸汽、气体燃烧产物等的腐蚀。正常的气体渗氮工件，表面呈银灰色。有时，由于氧化也可能呈蓝色或黄色，但一般不影响使用。 2．渗氮的目的 渗氮的目的使38CrMoAlA钢零件表面得到高的含氮量，提高表面硬度、耐磨性、耐蚀性及疲劳强度，而心部仍保持一定的强度及较高的塑性、韧性。经渗氮后，从表面到心部形成一个浓度梯度层，如果缓冷下来，表面为白亮层 相化合物层，次表层深色区域为含氮索氏体，心部组织为回火索氏体。 2.6 选择设备、仪表和工夹具 2.6.1 设备 1．正火设备 箱式电阻炉是以电为能源，加热方式的特点是在加热器和工件之间存在气体介质。气体介质有氧化性气氛、惰性气氛、渗碳气氛、渗氮气氛等。电阻加热炉具有温度控制精度均匀性好、无噪音和无污染等优点。箱式电阻炉是热处理生产过程中应用最广泛的加热设备。箱式炉具有很多优点：结构简单价格低，具有较高的温度均匀性，较高的热效率，易于实现温度和工艺过程的自动控制。它的工艺流程是：入口→加热炉→淬火槽→清洗设备→回火炉出口。如图8所示。 图8 箱式电阻炉示意图 2.调质设备 调质是由淬火加高温回火组成的。 1）淬火设备 中温箱式电阻炉：额定功率45KW,额定电压380V，额定温度950℃。图9为45kw中温箱式电阻炉。 图9 45kw中温箱式电阻炉 1——炉底板 2——电热元件 3——炉称 4——配重 5——炉门升降机构 6——限位开关 7——炉门 8——链轮 2） 回火设备 RJ2-25-6低温井式电阻炉：额定功率25KW，额定电压380V，额定温度650℃。 3.退火设备 箱式电阻炉。 4．渗氮设备 热处理设备为大型井式气体渗氮炉，主要问题是氨分解率在炉膛不同深度的均匀度，为此，有的沿深度不同部位通入氮，有的采用真空渗氮，炉膛尺寸为 的真空渗氮炉在生产中应用。渗氮炉配合脉冲控制装置实现脉冲渗氮，对节氮有显著作用。渗氮炉计算机控制，目前实际上是检测和控制炉气中氢气的含量，作为氨的分解率的指标间接控制氮势。图10为大型井式气体渗氮炉。 图10 大型井式气体渗氮炉 1——油封 2——炉壳 3——炉衬 4——加热器 5——炉膛 6——炉盖 7——滴注器 8——炉盖升降机构 2.6.2 仪表 1．温度检测表 热电偶：镍铬—镍硅（镍铝），温度范围40～1200℃。 特点：宜在氧气、中性气氛及真空中使用。 2．温度显示与调节仪表 TA—091电子调节器，规格参数：位式+报警，该系列仪表所配用执行器：接触器、电磁阀、ZAP（ZAJ）直行程电机+ZM薄膜阀，可控硅电压调整器、DF-1伺服放大器+直行程电机+ZM薄膜阀，电气转换器+ZM气动薄膜阀。 3．数字式温度显示仪表： 面板是数字温度仪表：RY2312，测量范围：0-1300℃。 4．压力测量仪表 热处理设备工测量压力表主要测量煤气压力燃烧油压力。 2.6.3 设计工夹具 零件在热处理过程中，根据零件的外形、尺寸及批量和所选用的加热炉型号，需要多种吊具和工夹具以保证零件的加热均匀，不致于变形，保证操作安全。 1．夹具 机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置，又称卡具。 2．压板 2.7 38CrMoAlA钢主轴热处理质量检验项目、内容及要求 1．外观检查 表面色泽均匀，正常颜色是浅灰色或无光泽，不得有锈亮点、亮块或软块，不允许有裂纹、剥落、伤痕、锈斑等。 2．工件畸变检查 零件的弯曲、翘曲、圆度，胀缩量应符合图样和技术要求，应允许磨削后畸变量达到图样 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 要求。 3．渗层深度检查 在渗氮后进行有检查方法： 硬度法：用维氏硬度计检验、试验力为2.94N从试件表面测至比基体硬度值高50HV处的界限硬度值的垂直距离，为渗层深度。 金相法：当无法确定分界处的位置时，可将试样经750℃加热按1.5min/mm保温后水淬，利用原始组织和渗氮层组织的A1点转变温度不同，淬火后可在心部和渗层间出现一亮带，既明显测出渗氮层深度。 4．硬度检查 在淬火后检查包括渗层表面、防渗部位及心部硬度，用维氏硬度测量。钢在淬火、高温回火、渗氮后表面氮化硬度940～1050HV，脆性不大于二级。 5．金相组织检查 按技术要求及 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 行检查渗层中不允许有粗大网络状氮化物，不允许氮化物呈块状，大针状或鱼骨状，渗层中不允许出现游离铁素体。 2.8 38CrMoAlA钢主轴热处理常见缺陷的预防及补救方法 2.8.1 加热时常见的缺陷的预防及补救方法 1.网状组织缺陷及其预防、补救 1）形成原因及防止措施 加热温度过高，冷却速度较慢，形成网状铁素体或渗碳体。 2）返修方法 重新正火。 2．欠热缺陷及其预防、补救 1）形成原因及防止措施 钢在加热时，由于加热温度过低或加热时间过短，造成未充分奥氏体化而引起的组织缺陷。防止欠热主要措施是严格控制加热温度和加热时间。 2）返修方法 可通过重新正火来补救。 3．过热或过烧缺陷及其预防、补救 1）形成原因及防止措施 钢加热时，由于加热温度过高或加热时间过长，使晶界氧化或局部熔化。防止过热主要措施是严格控制加热温度和加热时间。 2）返修方法 可通过重新正火来补救，过烧报废。 2.8.2 淬火、回火、退火缺陷与预防、补救 1．裂纹缺陷及其预防、补救 1）形成原因及防止措施 组织过热，淬火温度过高或在淬火温度上限制保温时间过长，冷却太快，油温低，应力集中，表面脱碳淬火后未及时回火等原因会产生裂纹。降低淬火温度，提高零件出油温度，或提高淬火油的温度，降低车削加工表面粗糙度，增加去应力工序，减少表面脱碳等可防止裂纹产生。 2)返修方法 淬火裂纹一般是不可补救的淬火缺陷。 2．表层大量残余奥氏体缺陷及其预防、补救 1）形成原因及防止措施 淬火温度过高，奥氏体中碳及合金元素含量较高，降低渗剂活性，降低直接淬火或重新加热榨火的温度。 2)返修方法 冷处理； 高温回火后，重新加热淬火； 采用合适的加热温度，重新火。 3．硬度过高缺陷及其预防、补救 1）形成原因及防止措施 主要是由于加热温度过高、冷却速度过快，等温温度过低，时间过短，使过冷奥氏体转变温度过低或转变不完全所造成的。 2)返修方法 重新退火如等温退火、低温退火等。 4．回火变形缺陷及其预防、补救 形成原因及防止措施 由于回火前工件内应力不平衡，回火是应力松弛或产生应力重新分布所致。要避免回火变形，或采用多次校直多次加热，或采用压具回火等。 5．回火脆性缺陷及其预防、补救 1）形成原因及防止措施 主要原因是由于所选回火温度不当，或回火冷却速度不够（第二类回火脆性）所致。防止回火脆性的出现应正确选择回火温度和冷却方式。 2)返修方法 一旦出现回火脆性，对于第一类回火脆性，只能通过加热淬火，另选回火温度回火，对于第二类回火脆性，可采取重新加热回火，然后加速回火冷却速度的方法消除。 2.8.3 渗氮时常见的缺陷的预防及补救方法 1．表面硬度低缺陷及其预防、补救 1）形成原因及防止措施 升温速度快，氮化罐内温差大，零件预先为调质或调质后硬度太低，零件表面不清洁，具有氧化皮，渗氮罐和夹具使用过久或新的未预渗氮。只要不是长时间超温、超分解率中断供氨不必将渗氮层脱掉。 2)返修方法 经常校对测温仪器，缓慢升温，升温300℃后，升温速度小于50℃/h，在400～450℃保温1h。 2．表层脆性过大缺陷及其预防、补救 1）形成原因及防止措施 渗液氨含水量高，表面脱碳层未完全去除掉，氨分解率过低，冷却速度太慢。凡不因表面脱碳而引起的脆性可以退氨处理，允许表面有氧化色工件，可在空气中冷却。 2)返修方法 更换氨干燥剂，加大调质件加工余量，表面不得有脱碳、贫碳，按技术要求进行退氨处理，降低含氮量。 3．渗层深度不够缺陷及其预防、补救 1）形成原因及防止措施 温度低，保温时间不够，装炉不当，工件之间距离太小，基体未经调质处理，新炉罐夹具未预渗或使用时间太久。在正常扩散温度下再渗氮数小时。 2)返修方法 严格工艺纪律，按规定的温度、时间生产。 2.9 热处理工艺 2.9.1 38CrMoAlA钢正火工艺卡 热处理工艺卡 零件名称 精密磨床主轴 材料 38CrMoAlA 热处理类型 正火处理 热处理硬度 工艺设计 祝晓琴 加热温度℃ 930~970℃ 加热速度℃/h 审 核 于景媛 保温时间 3h 冷却速度℃/h 日 期 2011.7.12 2.9.2 38CrMoAlA钢调质工艺卡 热处理工艺卡 零件名称 精密磨床主轴 材料 38CrMoAlA 热处理类型 调质处理 热处理硬度 工艺设计 祝晓琴 加热温度℃ 淬火：920~940℃ 高温回火：620~650℃ 加热速度℃/h 审 核 于景媛 保温时间 淬火：0.5h 回火：0.5~1h 冷却速度℃/h 日 期 2011.7.12 2.9.3 38CrMoAlA钢去应力退火工艺卡 热处理工艺卡 零件名称 精密磨床主轴 材料 38CrMoAlA 热处理类型 去应力退火 热处理硬度 工艺设计 祝晓琴 加热温度℃ 550～650℃ 加热速度℃/h 审 核 于景媛 保温时间 2h 冷却速度℃/h 日 期 2011.7.12 2.9.4 38CrMoAlA钢渗氮工艺卡 热处理工艺卡 零件名称 精密磨床主轴 材料 38CrMoAlA 热处理类型 渗氮处理 热处理硬度 HV850～1200 工艺设计 祝晓琴 加热温度℃ 480～530℃ 加热速度℃/h 审 核 于景媛 保温时间 72h 冷却速度℃/h 日 期 2011.7.12 3.参考文献 [1] 热处理设备和工辅材料/中国机械工程学会热处理学会编. 热处理手册[M].第3卷. 北京: 机械工业出版社, 2008. [2] 王顺兴. 金属热处理原理与工艺[M]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 2009. [3] 孔见. 钢铁材料学[M]. 北京: 化学工业出版社, 2008. [4] 张玉庭. 热处理技师手册[M]. 北京: 机械工业出版社, 2005. [5] 张玉庭. 简明热处理工手册[M]. 北京: 机械工业出版社, 1998. [6] 钱继锋. 热加工工艺基础[M]. 北京: 北京大学出版社, 2006. [7] 樊东黎. 热处理技术数据手册[M]. 北京: 机械工业出版社, 2006. 温度/℃ 空冷 时间/h 0 0 空冷 930～970℃ 3h 180～200℃ 空冷 氨分解率 >70％ 炉冷 2h 50h 氨分解率 30％～40％ 18％～25％ 氨分解率 20h 480～530℃ 时间/h 温度/℃ 温度/℃ 时间/h 620～650℃ 油冷 920～940℃ 0.5h 0.5～1h 时间/h 0.5～1h 0 0.5h 时间/h 0 空冷 0 930～970℃ 3h 时间/h 温度/℃ 0 A1 550～650℃ 500℃ 空冷 温度/℃ 温度/℃ 空冷 620～650℃ 油冷 920～940℃ 0 180～200℃ 空冷 空冷 500℃ 550～650℃ A1 0 温度/℃ 时间/h 氨分解率 >70％ 炉冷 2h 50h 氨分解率 30％～40％ 18％～25％ 氨分解率 20h 480～530℃ 时间/h 温度/℃ 2h 2h 0 PAGE _1375554414.unknown _1375554828.unknown _1375554906.unknown _1375554947.unknown _1375554872.unknown _1375554778.unknown _1375554356.unknown _1375554382.unknown _1375553583.unknown _1371746145.unknown