热处理工艺课程设计 - 图文

特殊碳化物溶入奥氏体中，使奥氏体合金化程度增高，正火的加热温度为Ac3以上30～50℃，20CrMnMo的含碳量为0.20%，Ac3为830摄氏度，所以将钢件的加热温度确定为870摄氏度。 3． 加热方法

采用到温加热的方法，是指当炉温加热到指定的温度时，再将工件装进热处理炉进行加热。原因是加热速度快，节约时间，便于批量生产 4． 加热介质

加热介质为空气 5． 保温时间

保温时间=保温时间系数×有效尺寸，保温时间用τ 表示. 合金钢保温时间系数α（mm/min）

保温时间=保温时间系数×装炉修正系数×工件厚度。工件加热保温时间与加热介质，材料成分，炉温，工件的形状和大小，装炉量和装炉量等因素有关。一般用经验公式来计算保温时间：保温时间=保温时间系数×装炉系数×工件的有效厚度。合金结构钢选择750~900℃井式电阻炉加热的保温时间系数α选为1.5，装炉系数K一般选择1.4。工件的有效厚度为D=(60-36)／2=12mm。

所以τ=α×K×D=1.5×1.4×12=25.2min取30min 6 正火工艺曲线

根据以上热处理参数的确定工件的正火工艺曲线见图3-9 根据计算结果绘制出工件的正火曲线横轴为时间，纵轴为温度。

温 870±10℃ 度

℃

30min

空冷

时间/分钟 图3-9 正火处理工艺曲线

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7 冷却方式

冷却方式采用出炉空冷。 8 冷却介质

冷却介质：空气。 9 正火组织

细珠光体＋铁素体。

3.4.4.2 20CrMnMo的渗碳工艺

1． 渗碳的目的

渗碳是将钢件置于足够的碳势的介质中加热到奥氏体状态并保温，使其形成一个富碳层的热处理工艺。具体是将含碳(0.1~0.25)的钢放到碳势高的环境介质中，通过让活性高的碳原子扩散到钢的内部,形成一定厚度的碳含量较高的渗碳层,再经过淬火和回火，使工件的表面层得到碳含量高的M，而心部因碳含量保持原始浓度而得到碳含量较低的M，提高表面层的耐磨性(碳含量高的M)，同时保持心部有高的耐冲击能力，即强韧性。采用甲醇-煤油滴注式气体渗碳。高温下甲醇的裂解产物H2O、CO2等将CH4和[C]氧化。可使炉气成分和碳势保持在一定范围内。

渗碳可以再多方面提高钢件的机械性能，可以提高钢件的硬度和耐磨性，降低冲击韧性和断裂韧性（冲击韧性和断裂韧性随着表面碳含量的越高、碳层越深，降低的越多），同时可以提高疲劳强度（碳层的高强度有助于疲劳强度的提高）。 2 渗碳温度

目前在生产上广泛使用的温度是920℃~940℃。对于薄层渗碳，温度可以降到880℃ ~900℃，而对于深层渗碳（大于5mm）温度往往提高到980℃ ~1000 ℃ （主要是缩短渗碳时间）。 温度越高渗速越快，但是温度过高会引起奥氏体晶粒长大，降低零件的力学性能，增加零件的畸变，降低使用寿命。通常渗碳的温度选择要根据渗层的深度确定。渗层深度与温度的关系见表3-10

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表3-10 渗层深度与温度的关系表

加工中心主轴的渗层深度为1.3～1.5mm所以选渗层深度的温度应为

925?10℃。

3 渗碳介质

渗碳介质：煤油

渗碳煤油在925℃的分解产物及含量见表3-11，井式炉煤油滴量表 3-12

表3-11 渗碳煤油在925℃的分解产物及含量

CO2 0.2

CO 32.4

H2 66.2

CH4 0.6

CmHn 0.6 RQ3-75-9D 3.0 4.2 2.0 O2＋N2 -- RQ3-90-9D 3.2 4．6 2.2 表 3-12 井式炉煤油滴量 设备型号 RQ3-35-9D RQ3-60-9D 煤油滴量 排气期 2.0 2.4 （ml／min） 强渗期 2.4 3.0 扩散期 1.2 1.6 4 渗碳保温时间

保温时间6小时

依据：渗碳时间的确定：根据公式：??Kt

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其中δ(mm)为渗碳层深度；K为常数；t(h)为渗碳保温时间。 925℃渗碳时取K为0.63

故t=（1.50/0.63）×（1.50/0.63）=5.66h 故选渗碳时间为6小时

5冷却方法：

冷却方式：随炉缓慢冷却至850℃后出炉，组织的偏析基本消除，比较均匀。 对于重新加热淬火的工件，为了减少表面的氧化，脱碳及变形，应该炉冷至850~860摄氏度出炉空冷。最好是将坑冷。

6 渗碳后的组织

表面：碳化物+珠光体＋铁素体

心部：珠光体＋铁素体 7 渗碳工艺曲图

图为RQ3-75-9井式渗碳炉的工艺图

8 渗碳过程中注意的问题

（1）渗碳过程中，通常可借助观察排出废气的火苗，判断炉内的气氛。正常

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