热处理工艺设计（推荐9篇）
热处理工艺课程设计是高等工业学校金属材料工程专业一次专业课设计练习，是热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节。其目的是：
（1）培养学生综合运用所学的热处理课程的知识去解决工程问题的能力，并使其所学知识得到巩固和发展。
（2）学习热处理工艺设计的一般方法、热处理设备选用和装夹具设计等。 （3）进行热处理设计的基本技能训练，如计算、工艺图绘制和学习使用设计资料、手册、标准和规范。
2 热处理课程设计的任务
①普通热处理工艺设计 ②特殊热处理工艺设计 ③制定热处理工艺参数 ④选择热处理设备
⑤设计热处理工艺所需的挂具、装具或夹具 ⑥分析热处理工序中材料的组织和性能 ⑦填写工艺卡片
3 50CrVA调速弹簧的技术要求及选材
3.1 技术要求
50CrVA钢喷油泵调速弹簧技术要求如下：
硬度：HRC46～5
3.2 零件图
喷油泵调速弹簧的零件如图3.1所示。
图3.1 喷油泵调速弹簧
3.3 材料的选择
3.3.1 零件用途
喷油泵调速弹簧，利用弹簧的受力形变和恢复来调节气门的开合，从而调节喷油泵的喷油速度与喷油量。 3.3.2 工作条件
（1）喷油泵调速弹簧工作时，要承受高应力。
（2）喷油泵调速弹簧要承受高频率往复运动。 （3）喷油泵调速弹簧要在较高的温度下工作。 3.3.3 性能要求
弹簧的性能要求为如下几个方面：
力学性能：由于弹簧是在弹性范围内工作，不允许有永久变形。要求弹簧材料有良好的微塑性变形能力，即弹性极限、屈服极限和屈强比要高。
理化性能方面：喷油泵调速弹簧的工况很复杂，要在较高的温度下长期工作，因此要求弹簧材料有良好的耐热性，即有高的蠕变极限、蠕变速率较小和较低的应力松弛率。
工艺性能方面：尺寸较小的弹簧热处理时变形大、难以校正和保证弹簧产品质量，宜选用已强化的弹簧材料，冷成型后不经淬火、回火，只须进行低温退火。这样更能保证大批量小弹簧的产品质量和成本低廉。
3.3.4 材料选择
选用50CrVA钢热轧弹簧钢丝卷制。由于50CrVA钢中含有铬能够提高淬透性并且可降低锰引起过热的敏感性，铬熔于铁素体中使弹性极限提高。钒可以细化组织，减少过热敏感性，提高钢的强度和冲击韧性。可用作特别重要的承受高应力的各种尺寸的螺旋弹簧，也可也用作在300°C以下工作的重要弹簧，如各种阀门弹簧，喷油嘴弹簧。
3.3.5 50CrVA钢化学成分及合金元素作用
表3.1 50CrVA钢的化学成分（GB/T3077-1990）ω/%
C 0.44～0.54
Si 0.17～0.37
Mn 0.50～0.80
Cr 0.80～1.10
V 0.10～0.20
Ni ≤0.35
P ≤0.035
S ≤0.030
[1]
50CrVA钢的化学成分示于表3.1 化学元素作用：
① C ：保证形成碳化物所需要的碳和保证淬火马氏体能够获得的硬度 ② Cr：提高钢的淬透性并有二次硬化作用，是刚在高温时仍具高强度和高硬度，增加钢的耐磨性，增高钢的淬火温度。
③ Si： 能提高钢的淬透性和抗回火性，对钢的综合机械性能，还能增高淬火温度，阻碍碳元素溶于钢中。
④ Mn：能增加钢的强度和硬度，有脱氧及脱硫的功效（形成MnS），防止热脆，故Mn能改善钢的锻造性和韧性，可增进刚的硬化深度，降低钢的下临界点，增加奥氏体冷却时的.过冷度，细化珠光体组织以改善机械性能。 ⑤ V：可以细化组织，减少过热敏感性，提高钢的强度和冲击韧性。
3.3.6 50CrVA钢热处理临界转变温度 50CrVA钢热处理的临界转变温度见表3.2
表3.2 50CrVA钢临界转变温度
[2]
临界温度（近似值）（℃）
钢号
Ac
50CrV
740
Ac3 810
Ar1 688
3.3.6 50CrVA钢的淬透性曲线
图3.2 50CrVA钢的淬透性曲线
3.4 50CrVA钢调速弹簧加工制造工艺流程
50CrVA钢调速弹簧加工制造工艺流程如下：
钢材检查→盘旋与调整→淬火→清洗→中温回火→校正→检验→法兰
4 50CrVA调速弹簧的热处理工艺
4.1 50CrVA钢的淬火工艺
4.1.1 淬火目的
淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体转变，得到马氏体组织，然后配合以不同温度的回火，提高弹簧的强度和弹性，获得所需的力学性能。 4.1.2 热处理设备
选用RDM系列埋入式盐浴炉，盐浴炉参数见 表 4.1。
说明：盐浴炉适用于中小型工件加热。加热速度快，温度均匀，中性介质，不易氧化、脱碳；炉口敞开，便于吊挂，工件变形小。
装炉方式：40件/炉 ，用专用夹具，悬挂入炉。
表4.1 RDM-100-13 埋入式盐浴炉
电源
型号 RMD-100-13
额定功率
相数
100(KW)
3
电压 380(V)
1300℃ 额定温度
mm) 450×350×560
[3]
工作空间尺寸(mm×
4.1.3 淬火温度 淬火温度：860±10℃
依据：加热温度t=Ac3＋30～50℃， t=810 50=860℃ 故取860±10℃。 4.1.4 加热方式
盐浴炉加热，温度均匀，加热速度快。 4.1.5 加热介质
加热介质：50%NaCl 50�Cl2 4.1.6 保温时间
保温时间：5min
选定的依据：加热时间可按下列公式进行计算：t=a×K×D，式中t为加热时间（min），K为反映装炉时的修正系数，可根据表4.3可得K取1.4，a为加
热系数min/mm,加热系数a可根据钢种与加热介质、加热温度，参数按照表4.2选取，D为工件有效厚度（mm）可得t=a×K×D=0.75×1.4×3.2=3.36min。考虑到夹具的随炉加热，所以， 取保温时间5min
表4.2 工件加热系数a
[4]
钢号 碳钢 合金钢 高合金钢 高速钢
退火、正火（箱式炉） 0.7～0.8min/mm 0.9～1.0min/mm 1.0～1.5min/mm 2～3min/mm
箱式炉 0.7～0.8min/mm 0.9～1.0min/mm 预热1min/mm 加热45s/mm 2～2.5min/mm
淬火
盐炉 20～30s/mm 30～45s/mm 预热30s/mm 加热16s/mm 预热15～30s/mm 加热8～12s/mm
表4.3 工件装炉修正系数K
4.1.7 冷却方式
由于50CrVA钢淬透性较好，冷却速度越大，则淬火内应力越大，淬火变形也越大，工件容易变形开裂。使用冷却较为缓和的淬火介质，其热应力就相对较小。所以选择油冷。
4.1.8 淬火方式
80°C油冷，选用2号普通淬火油油淬 2号普通淬火油的冷却能力见 表 4.4
由于零件尺寸较小，油淬可以达到淬火临界冷却速度，并且油淬操作简单，经济，易于操作；淬火过程中Ms点已经进入对流阶段，低温区冷却能力远小于水，可以减少工件应力的产生，减少由于内应力产生的变形和开裂。
表4.4 2号普通淬火油的冷却能力[5]
冷却介质 2号普通淬火油
特性温度 633
特性时间 2.25
800～400℃冷却/s
3.15
800～300℃冷却/s
4.55
4.1.9 淬火后组织
马氏体＋残余奥氏体 4.1.10 淬火后硬度
淬火后组织为马氏体＋残余奥氏体，具有较高的硬度，硬度可达50～56HRC，经过回火处理后可以满足零件的性能要求。 4.1.11 淬火工艺曲线
淬火工艺曲线见图 4.
图 4.1淬火工艺曲线
4.2 50CrVA的中温回火工艺
4.2.1 回火目的
中温回火，使钢获得最高的弹性极限。 4.2.2 热处理设备
选用RX3系列950℃箱式电阻炉，电阻炉参数见 表 4.5。
说明：适用于中，小型工件成批量生产。可进行退火，淬火和高温及低温回火等热处理操作。新型结构炉衬保温性好，炉衬变薄，重量减轻，有效的减少了炉衬的散热和蓄热损失，降低了空载功率，缩短了空炉升温时间。 装炉方式：200件/炉，用专用夹具夹紧，用装具分层摆放
表4.5 RX3-30-9Q 950℃箱式电阻炉
电源
型号 RX3-30-9Q
额定功率
相数
30(KW)
3
电压 380(V)
950℃ 额定温度
mm) 760×360×310
[6]
工作空间尺寸(mm×
4.2.3 回火温度
图 4.2 50CrVA材料力学性能于回火温度关系曲线
回火温度：480±10℃。
中温回火使钢获得最高的弹性极限，钢的弹性极限往往在回火温度为200～400℃之间时出现极大值。在350～500℃范围内的中温回火就是利用这一特征，碳素弹簧钢的回火取此温度范围的下限，合金弹簧钢的回火取此温度范围的上限，因为合金元素提高了钢的回火抗力。根据50CrVA材料力学性能于回火温度关系曲线，为保证材料符合力学性能要求选择温度范围为400～500℃。
所以回火温度取480±10℃
4.2.4 加热方式
用空气电阻炉采取到温加热方式，可以减少工件加热时间，回火后硬度下降较小
4.2.5 加热介质
加热介质：空气 4.2.6 保温时间
依据表4.6保温时间约为35min，由于考虑到随炉加热的夹具和装具，故选定保温时间为60min。
保温时间：60min 依据：参见表4.6
表4.6 硅锰和铬钒弹簧钢在回火温度为400～520℃时的保温时间
材料直径/mm 保温时间/min
≤10 25～35
10～15 30～35
15～20 40～45
20～25 50～60
25～42 70～90
[7]
4.2.7 冷却方式 出炉空冷。 4.2.8 回火组织
回火屈氏体＋极少量残余奥氏体 4.2.9 硬度
硬度46～51HRC 4.2.10 回火工艺曲线
回火工艺曲线见图 4.2
图 4.2 回火工艺曲线 4.3 总的热处理工艺曲线
热处理总工艺曲线见 图
4.3
图 4.3 热处理总工艺曲线
4.4 热处理工艺的检验
4.4.1 试验设备
① HR-F洛式硬度计。
主要参数：实验力：1500N；压头类型：金刚石圆锥120℃；实验力保持时间：
6-99s，可设置；测试硬度范围20-70HRC。 ② 金相显微镜 4.4.2 检验操作
① 硬度的检验：选取三点用金刚石压头进行硬度测试，取三次测量的平均值。
② 金相组织检验：试样制备：选取试样横截面切取，夹具夹持进行抛光，50%盐酸水溶液加热70℃左右进行腐蚀，用20%酒精进行清洗，再吹干。试样观察：在金相显微镜下进行观察试样的金相组织，为回火屈氏体组织，符合工件热处理组织要求。
5 热处理工序中材料的组织及性能
5.1 淬火工艺材料中的组织及性能
(1) 正常加热冷却：工件加热到860℃后珠光体转变为奥氏体，保温时组织不变，晶粒细化，出炉油冷至室温时得到马氏体 残余奥氏体，具有较高的硬度。
(2) 加热温度不足时，加热后组织为奥氏体 铁素体，室温后组织为马氏体 铁素体，硬度不足，塑性大。
(3) 加热温度过高时：加热后组织为（粗大）奥氏体，室温后组织为（粗大）马氏体，脆性太大，易断裂。
(4) 冷却速度过大时，组织为马氏体，由于晶粒不均匀，性能较差，容易开裂和变形。
(5)冷却速度不足时，组织为马氏体 贝氏体。硬度和强度不高，塑性较大。
5.2 回火工艺材料中的组织及性能
(1) 正常加热冷却：加热温度为时，则加热后组织为马氏体，回火保温足够时间后组织为回火屈氏体，弹性性能很大提高，硬度和强度适中。
(2) 加热温度不足时，加热后组织为马氏体 碳化物（大量），室温后组织为回火马氏体。 硬度偏高。
(3) 加热温度过高时，得到由铁素体和弥散分布于其中的细粒状渗碳体组成的回火索氏体组织。回火索氏体的塑性和韧性比较高，弹性不足。
6 常见缺陷及防止方法
50CrVA弹簧钢热处理常见缺陷及防止方法参考表 6.1[5] 注：
1.操作要求严格执行热处理操作规范 2.热处理严格按照工艺执行 3.其他缺陷产生原因另行分析
表6.1 50CrVA弹簧钢热处理常见缺陷及防止方法
常见缺陷
产生原因
防止方法
硬度不足，弹性低
1严格执行工艺，控制好淬火温度和
1淬火温度过高，残留奥氏体过多
保温时间
2淬火加热表面脱碳
2.盐浴炉要充分及时脱氧，或采用
保护气氛、真空热处理
1.产生回火脆
1用快速冷却消除回火脆 2.严格控制淬火温度和保温时间 1.用专用夹具进行定型回火
1.内应力大
脆性大
2.过热
变形
2.残余奥氏体过多
2.延长回火时间 3多次回火
1.严格执行热处理工艺，严格控制加
1.淬火加热速度过快
热温度和保温时间，使用合适淬火介
淬火开裂 2.冷却过快，淬火介质不当
质
3.加热温度过高，保温时间过长
1.原材料脱碳超标
1.严格原材料复检 2.盐浴炉充分及时脱氧 1.盐浴炉及时充分脱氧
1.盐浴炉脱氧不良，或带硝盐
2.及时清理残盐
表面脱碳或元素贫化
2.淬火加热的盐浴脱氧不充分
表面腐蚀 2.没有及时清理残盐
3.零件热处理前表面清洗洁净
3.零件表面不洁净
4.热处理后及时钝化和烘干
7. 弹簧淬火及回火热处理夹具和装具
7.1 弹簧淬火及回火热处理夹具
图7.1 弹簧淬火和回火夹具
图7.2 淬火的夹具和入炉方式示意图
图7.3弹簧回火装具
8 40Cr炉用结构件（炉体连接板）的渗铝热特殊热处理
8.1零件图
图8.1加热炉炉体连接板
8.2 性能要求：
渗层厚度：0.35mm
除满足一般力学性能外，要求组织均匀，有合理的组织稳定性，去除内应力，抗高温氧化及热腐蚀。
8.3 零件用途：
加热炉炉体连接板
8.4工作条件：
工作在较高温度环境中，单位面积上承受的载荷较低，但易高温氧化。
8.5材料的选择
40Cr是常用的构件钢，价格低廉。能够满足做炉用结构件的力学性能要求，
并且能够在560℃左右的温度环境中持续工作，对其表面进行渗铝处理，可延长其使用寿命。
表8.1 40Cr钢的化学成分（GB/T3077-1990）ω/%
C 0.37～0.44
Si 0.17～0.37
Mn 0.50～0.80
Cr 0.80～1.10
[8]
8.6 工艺流程:
下料→焊接→热浸渗铝（代替退火）→检验
8.7 渗铝工艺设计
8.7.1 渗铝的目的：
1.表面渗铝，防热腐蚀，抗高温氧化
2.均匀组织，清除焊接内应力 8.7.2 设备的选择：
表8.2 外热式坩埚浴炉的基本尺寸
加热温度℃
≤900
工作空间尺寸mm ?400×600
浸剂：90%铝粉 10%铁粉 装炉方式：20件/炉 8.7.3 温度的选择：
根据图8.2 渗层厚度与温度的关系曲线，选加热温度：780℃
渗层厚度/mm
加热温度/t
图8.2 渗层厚度与温度的关系曲线 8.7.4 热浸时间：
根据图8.3 渗层厚度与保温时间的关系曲线可知，保温时间应大于15min.热浸时间增加，渗层厚度增加，时间超过12min渗层厚度增加缓慢，因为热浸时间增加，钢自身温度上升反吸附能力增强。若要达到0.35mm渗层厚度，应适当延长保温时间。
所以选择保温时间为：40min
渗
层厚度/mm
保温时间/min
图8.3 渗层厚度与保温时间的关系曲线
8.7.5 冷却方式：
空冷
8.7.6 渗铝后的组织：
珠光体 少量铁素体 8.7.7 渗铝工艺曲线
图8.4 渗铝工艺曲线
8.7.8 检验
为检查渗层厚度是够达到0.35mm技术要求，对工件进行金相组织检查。并对其内部组织进行检查。
9 热处理工艺课程设计的的见解和体会
通过三周的课程设计，我充分利用大学期间学的知识和来自图书馆及网上资料，对热处理的知识有了全新的理解和掌握，使我能够将我学过的知识整体结合起来，让我从大量的课程中钻了出来，从更高的高度来看待我们的课程，使我的学习与实际联系的更加紧密。
使我更有目的性而且将我以前搞不懂的东西更加清晰的展现在我的面前，让我更加了解自己的知识的缺乏，使自己的学习更加有动力，而且我知道到了热处理是一个很有技术含量的东西 ，这个过程也是使我锻炼自己动手能力的一个很好的机会，尤其是在自己动手解决问题的方面。
热处理工艺课程设计让我学到很多专业知识，动手能力也得到提高，为我以后走进工厂做好了准备！
参考文献
[1] 热处理技术数据手册/樊东黎等主编.―2版.―北京：机械工业出版社，.4 [2] 热处理工程师手册/樊东黎等主编.―2版.―北京：机械工业出版社，.9 [3] 吉泽升. 热处理炉. 哈尔滨工业大学出版社，.5 [4] 热处理工程师手册，机械工业出版社出版，2023.9
[5]《实用热处理》编写组.实用热处理.湖南人民出版社，1974.11 [6] 吉泽升. 热处理炉. 哈尔滨工业大学出版社，2023.5
[7] 热处理工程师手册/樊东黎等主编.―2版.―北京：机械工业出版社，2023.9 [8] 热处理技术数据手册/樊东黎等主编.―2版.―北京：机械工业出版社，2023.4
篇2：常用模具材料及其热处理工艺
【摘要】随着经济的发展、社会的进步，在现代工业中装备制造业的作用越来越重要，作为装备制造业的基础，模具制造业对我国装备制造业的发展水平具有很大的影响。
装备制造业具有其独特性，因此其更加注重依靠于高精度技术。
目前，热处理工艺和模具材料等在技术上支持模具制造业。
本文围绕着常用模具材料及其热处理工艺这一主题展开了讨论。
【关键词】模具材料 热处理 合理选择
目前的社会中工业得到了极大的发展，在工业生产的发展过程中，模具开始出现。
在工业中广泛应用模具，能够促进产量进行大幅度的提高，使人们的需求能够得到更好地满足。
随着经济的发展、社会的进步，在人们的生活中模具越来越受到人们的关注，其应用范围也越来越广泛，模具也因此得到了发展，进一步促进经济发展。
在模具制造中模具材料是其进行的基础，模具包括塑料模具钢、热作模具钢和冷作模具钢三类[1]。
一、常用的模具材料
(一)高速钢
由于具有较高的韧性和热塑性，钼系高速钢能够应用的更加广泛，对于精度以及大批量生产冷作模具来说非常重要。
(二)碳素工具钢
在我国已经大量使用、生产碳素工具钢，碳素工具钢具有价格便宜、切削加工性好，退火易软化、锻造性好的优点，其缺点在于需要用水作冷却介质，具有较低的淬透性，因此碳素工具钢容易断裂或变形。
结合碳素工具钢的优点和缺点，也以得出其不适合当大型模具的结论，在进行模具制作时，可以将其做为变形要求不高、形状简单、受力小、制作尺寸小的模具，从而促进资源利用率的提升。
(三)超硬高速钢
为了对难切削材料的需要相适应，超硬高速钢逐渐发展了起来，其目的在于使热硬度和硬度得到进一步的提高。
在其发展过程中，逐渐出现了一些难题，超硬高速钢具有较差的抗弯曲能力和韧性，难以进行加工。
超硬高速钢高含量的碳使其具有较大的硬度，但是其高含量的碳，也使其容易出现韧性差的特点，出现过烧现象。
(四)高碳高铬模具钢
高碳高铬模具钢的优点在于其耐磨性、淬硬性和淬透性良好，不容易变形，属于微变形高耐磨模具钢，与高速钢相比较承载能力较差。
其缺点在于其严重的碳化物偏析，因此需要不断进行改锻、镦拔，对其不均匀性进行改变，使其使用性能得到提高[2]。
(五)基体钢
基体钢就是在在高速钢的基本成分上进行少量其他成分的添加，对含碳量进行适当增减，对钢的性能进行改善，这种钢就是基体钢。
基体钢是冷作模具钢，具有较强的韧性，具有上述钢的全部优点。
除此之外与高速钢相比，基体钢的生产成本较低，具有很高的应用价值。
(六)钢结硬度合金和硬质合金
与其他模具钢相比，硬质合金具有较高的耐磨性和硬度，因此其具有较差的韧性和抗弯强度。
钢结硬质合金是将碳化钨或碳化钛为硬质相，少量合金元素粉末加入铁粉中去作为粘合剂，按照冶金方法烧结粉末而出。
钢是钢结硬质合金的基体，可以对其进行热处理、锻造、焊接和切削。
二、热处理工艺
(一)生冷处理
在深冷处理模具钢后，可以使其力学性能得到提高，从而促进其使用寿命的提高。
可以在回火和淬火工序间对模具钢进深冷处理，深冷处理可以促进钢的抗回火稳定性和耐磨性的提高。
深冷处理不仅能使得模具冷却，还能在硬质合金和热作模具中进行使用[3]。
(二)模具的降温淬火和高温淬火
热作模具钢中部分使用了温度高于常规淬火的温度进行淬火加热，从而对钢中碳化物的形态进行改善，使其数量减少，在进行淬火之后，能够使其使用寿命延长。
(三)真空热处理
在真空热处理后，模具钢变形小，具有较好的表面状态。
其原因在于真空加热时，模具钢表面会出现活性状态，不会产生氧化膜阻止其冷却，也不会脱碳。
在进行真空加热后，脱气效果会出现在钢的表面，因此其力学性能较高，具有较高的抗弯强度和炉内真空度。
在进行真空淬火后，会在一定程度上提高钢的断裂韧性，与常规工艺相比，模具寿命会有40%以上的提高，在实际生产中，已经广泛的应用了冷却模具真空淬火技术。
(四)渗金属和渗硼
在渗硼中固体渗硼的应用最为广泛，在固体渗硼后，其表层会具有较大的抗氧化性、耐腐蚀性、硬度和耐磨性。
冷作模具是渗硼工艺最常用的对象，能够提高其耐磨性，从而促进模具寿命的提高。
对此，可以不再使用高合金钢制作模具，而选择应用中碳钢渗硼。
热挤压模等热作模具也可以使用渗硼来进行处理。
(五)高能束热处理
电子束、激光是高能束热处理的热源[4]。
可控性能好、处理环境清洁、不需要冷却介质、工件变形小、可以根据需要选择加热面积、加热速度快就是其共同特点，自动化处理能够更加容易实现，从而使得模具寿命提高，促进其应用更加广泛。
(六)化学热处理
化学惹出灵促进模具表面抗氧化性、耐蚀性和耐磨性进行提升。
在化学热处理中大多数所采用的都是工艺都是在模具钢的表面进行处理。
使用高温回火的合金钢模具，可以在回火的时候对其表面进行氮碳或液氮的共渗。
在液氮工艺中，目前使用最多的就是高频渗氮和离子渗氮等工艺。
离子液氮能够促使液氮时间缩短，获取高质量渗层。
离子液氮还能使抗热疲劳性、耐磨性、抗蚀性进行提高。
热挤压模、压铸模在氧碳共渗后能够促进其抗疲劳性能的提高。
对于冷冲模、冷挤压模、冷镦模来说，氧碳共渗的应用效果较好。
结语：
本文就常用模具材料及其热处理工艺进行了探讨，首先介绍了常用的模具材料，随后介绍了热处理工艺。
我国在研究开发模具热处理的过程中，在不同程度上推广应用了新的模具热处理技术。
在科学技术进步的过程中，我国模具热处理具有越来越精湛的工艺，这促进了我国的工业发展越来越好[5]。
【参考文献】
[1]吴晓春，左鹏鹏.国内外热作模具钢发展现状与趋势[J].模具工业，，10：1-9.
[2]李保健，钟利萍.国内模具材料发展及其应用[J].新技术新工艺，，04：67-70.
[3]方军华，周小振，周云.铝质易开盖刻线刀模材料的研究与应用[J].机械工程师，，01：270-273.
[4]苗高蕾.浅谈常用模具材料及其热处理工艺[J].现代经济信息，2023，21：356.
[5]贾庆雪.常用铸造齿轮材料及其热处理工艺方法[J].金属加工(热加工)，，15：51-55.
模具材料与热处理工艺选择问题【2】
【摘 要】影响模具寿命的因素很多，其中模具材料选择不当或热处理工艺不合适，是造成模具早期失效的关键因素。
【关键词】模具材料;热处理工艺;模具寿命
0.引言
模具是一种重要的加工工艺装备，是国民经济各工业部门发展的重要基础之一。
随着工业生产的发展，对工业产品的品种、形状、数量、质量等的要求越来越高，对模具的需要量相应增加，对模具质量的要求也越来越高;模具性能好坏，寿命高低，直接影响产品的质量和经济效益。
模具寿命是直接影响产品质量、加工效率和成本的重要因素之一，也是衡量模具制造水平的重要指标。
模具的失效分为偶然失效和工作失效。
偶然失效是指模具因设计错误、使用不当引起模具过早破损;工作失效是指模具因正常破损而结束寿命。
总的失效形式主要以表面损伤、塑性变形、断裂为主。
影响模具寿命的因素是多方面的，其中，热处理不当约占45%，选材不当、模具结构不合理约占25%，工艺问题约占10%;润滑问题、设备问题等因素约占20%，由此可见模具材料与热处理是影响模具寿命诸因素中的主要因素。
1.冷冲模具材料及其热处理的选择
冷冲模具的使用寿命通常和模具的硬度、强度、耐磨度及抗冲击韧性有着直接的关系。
因此，对模具材料和热处理工艺过程的要求就更高。
对冷作模具材料的主要性能要求是：良好的耐磨性、高强度、足够的韧性、良好的抗疲劳性能、良好的抗擦伤和咬合性能以及良好的工艺性能。
1.1低淬透性冷作模具钢及其热处理
满足这些性能要求的冷作模具材料有低淬透性冷作模具钢、低变形冷作模具钢、高合金工具钢等，其中碳素工具钢是使用最多的低淬透性冷作模具钢，其特点是含碳量高，马氏体转变温度点(以下简称Ms点)低，临界冷却速度快，在快速淬火冷却时，产生热应力变形，使模具沿主导方向收缩变形，材料的含碳量越高，收缩量越大。
这种收缩会在模具内部产生很大的内应力，必须通过回火或其他的方法有效地消除内应力。
当然这种变形量的大小要受模具截面尺寸、淬火加热温度、淬火冷却方式和回火温度等因素的影响。
因此，淬火和回火工艺是影响低淬透性冷作模具寿命的主要因素。
因为碳素工具钢模具多为中、小截面(10～50mm)。
为减小淬火变形，T10A，T12A一般选择较低的淬火温度。
当采用硝盐浴或碱浴冷却时，淬火加热温度可选择810～820℃;如果是水-油冷却，加热温度为760～780℃。
对于T8A钢，根据模具截面尺寸的增大适当提高淬火温度以提高模具的淬火后硬度。
采用水淬时，对于截面厚度t小于15mm的制件，加热温度应选择800～820℃;截面厚度t在30～50mm时，加热温度应选择820～830℃。
采用硝盐浴分级淬火时，可在以上所述淬火温度上做适当调整。
碳素工具钢的硬度随回火温度的升高而下降，当回火温度超过200℃时硬度就会明显下降。
而且当回火温度在200～250℃时，会产生回火脆性，导致韧性下降。
因此，韧性要求比较高的碳素工具钢模具应该避免在此温度回火。
同时，采用250℃回火时，淬火马氏体会产生不同程度的分解，使模具产生收缩变形。
因此，为了减少收缩变形，在保证模具使用性能的条件下，应尽可能降低回火温度。
1.2低变形冷作模具钢及其热处理
低变形冷作模具钢是在碳素工具钢基础上加入少量合金元素发展起来的，CrWMn是其典型钢种。
CrWMn钢具有高淬透性，淬火时不需要强烈的冷却，淬火变形比碳素工具钢明显减少。
但是，这类钢的变形同样受到淬火加热温度、冷却方法、回火工艺和模具截面尺寸的影响。
该钢淬火温度的选择，由于钨形式碳化物，所以这种刚在淬火及低温回火后具有比铬钢和9SiCr钢更多的过剩碳化物和更高的硬度。
当采用800℃加热淬火时，既能获得较高的硬度(63HRC)还可以获得较高的抗弯强度和韧性。
如果继续提高淬火温度，硬度上升但冲击韧度、抗弯强度会降低。
当淬火温度大于850℃时，硬度也开始下降。
因此，为减小变形并获得高的耐磨性，由这些钢制造的模具，其淬火加热温度不宜过高。
CrWMn钢淬火常用的冷却介质是硝盐浴和矿物油，其中硝盐浴的使用温度较高而冷却能力却比油大。
对于精度要求高的模具，根据硬度要求选择不同的温度进行等温淬火，等温时间不宜过长，等温后随硝盐浴一起缓冷。
CrWMn钢等温淬火后比普通淬火的强韧性高，对于易产生断裂的模具可采用等温淬火。
该钢淬火后于150～160℃回火，可使原来淬火后膨胀的体积产生收缩。
回火温度升高到220～240℃，又开始出现尺寸膨胀，在260～320℃回火时，会出现尺寸膨胀的最大值，而继续提高温度，变形又趋于收缩。
当CrWMn钢要获得大于60HRC的硬度时，回火温度应不超过200～220℃。
因此，在选择回火温度时应根据模具的结构、尺寸和硬度要求合理选择回火温度。
选择合理的回火温度可以最大限度地消除由淬火产生的内应力，有效提高模具的寿命。
1.3高合金工具钢及其热处理
高耐磨微变性冷作模具钢、高强度高耐磨冷作模具钢、高强韧性冷作模具钢主要是高合金工具钢，用来制造模具的常用牌号有Cr12，Cr12MoV，Cr6WV，Cr5MoV和Cr4W2MoV等。
这类钢的含碳量高，同时含有大量的碳化物形成元素，具有高的淬透性、耐磨性和热硬性。
高合金工具钢由于淬透性高淬火时不需要快速冷却，因此产生的内应力小。
高合金钢模具淬火温度的选择应首先考虑控制淬火变形。
试验证明：当淬火温度为1030～1040℃时模具的变形量最小，接近于零。
低于这个温度淬火，制件发生胀大变形;高于这个温度淬火，制件收缩变形。
淬火温度为1100℃时，收缩量会急剧增大。
为防止模具在高温下氧化和脱碳，一般应在盐浴炉中加热。
冷却方法的选择则根据模具的具体情况和要求而定。
截面尺寸大的模具可用150～200℃的油来充当淬火冷却介质，停留一段时间出油后空冷;大多数中、小尺寸的模具可以采用250～300℃的硝盐浴分级冷却;精度要求高、形状不对称的模具可以采用540～600℃的氯化盐和250～300℃的硝盐浴2次分级冷却;精度要求很高，需要严格控制变形的模具，可以采用2次分级冷却，并在硝盐浴中停留一段时间后随硝盐浴一起缓慢冷却，这样可以最大限度地减小内应力，避免模具开裂或产生细小的裂纹，从而提高模具的使用寿命。
高碳高铬钢的回火抗力高，回火时马氏体的分解和残余奥氏体的转变是影响模具尺寸变形的两个主要因素。
Cr12MV钢采用低温淬火和低温回火时，可以获得高度硬度、强度和断裂韧度;若采用高温淬火与高温回火，将获得良好的热硬性，其耐磨性、硬度也较高，但抗压强度和断裂韧度较低;而采用中温淬火与中温回火，可以获得最好的强韧性配合。
在生产中，采用何种淬回火工艺，应根据模具的工作条件来确定。
2.结论
模具材料是模具制造业的物质基础和技术基础，其品种、规格、质量对模具的性能、使用寿命起着决定性作用。
模具热处理是保证模具性能的重要工艺过程。
它对模具的寿命有着直接的影响。
当热处理工艺不当时，热处理造成的组织结构不合理、晶粒度超标等会导致主要性能如模具的韧性、冷热疲劳性能、抗磨损性能等下降，从而影响模具的工作寿命。
因此，对于不同的冷冲模具应该选择不同的模具材料以及相应的热处理工艺。
【参考文献】
[1]程培源.模具寿命与材料[M].北京：机械工业出版社，.
模具材料与热处理工艺选择问题【3】
【摘 要】随着科学技术的发展和不断提高，模具材料的热处理工艺的选择问题得到了很好的解决。
近几年，我国模具行业发展迅速，不过模具材料的水平和热处理工艺跟发达国家相比，还有很大的差距。
目前模具市场的竞争非常激烈，如何提高模具的生产质量和减少产生周期是一个很重要的问题。
延长模具的性能会带来巨大的经济效益和社会效益。
从理论上讲，模具的性能主要包括精度和表面光洁度。
【关键词】模具材料 热处理工艺 问题研究
在现阶段，模具是一种很重要的加工工艺装备，也是我国制造业发展的重要基础。
随着我国工业的不断发展，对模具材料的性能要求越来越高，对模具材料的需求也相应的增加。
模具材料的性能好坏决定着产品的质量和经济效益。
而模具的寿命对于加工效率和成本也有非常大的影响。
从理论上讲，模具的失效分为工作失效和偶然失效，工作失效指的.是模具在正常工作时发生破损而导致模具寿命的结束。
偶然失效指的是模具由于设计的错误从而导致模具过早的破损。
影响模具寿命的因素包括五点：3：轴的热处理工艺
一、工作条件以及材料与热处理要求
1.条件:
在滑动轴承中工作,υ周＜ 2m/S,要求表面有较高在硬度的小轴,心轴.如机床走刀箱、变速箱小轴..
要求: 45、50,形状复杂的轴用40Cr、42MnVB.调质,HB228-255,轴颈处高频淬火,HRC45-50
2.条件: 在滑动轴承中工作,υ周＜ 3m/S,要求硬度高、变形小,如中间带传动装置的小轴
要求: 40Cr、42MnVB 调质,HB228-255,轴颈高频淬火,HRC45-50.
3.条件: υ周≥ 2m/S,大的弯曲载荷及摩擦条件下的小轴，如机床变速箱小轴，
要求: 15、20、20Cr、20MnVB 渗碳,淬火,低温回火,HRC58-62.
4.条件: 高载荷的花键轴,要求高强度和耐磨,变形小.
要求: 45 高频加热,水冷,低温回火,HRC52-58.
5.条件: 在滚动或滑动轴承中工作,轻或中等负荷,低速,精度要求不高,稍有冲击,疲劳负荷可忽咯的主轴,或在滚动轴承中工作,轻载,υ＜1m/s的次要花键轴.
要求: 45 调质,HB225-255(如一般简易机床主轴)
6.条件: 在滚动或滑动轴承中工作,轻或中等负荷转速稍高.ρυ≤150N.m/(cm^2.s),精度要求高,冲击,疲劳负荷不大.
要求: 45 正火或调质,HB228-255,轴颈或装配部位表面淬火,HRC45-50.
7.条件: 在滑动轴承中工作,中或重载,转速较高ρυ≤400N.m/cm^2.S,精度较高,冲击、疲劳负荷不大.
要求: 40Cr 调质,HB228-255或HB248-286,轴颈表面淬火,HRC≥54,装配部位表面淬火HRC≥45.
8.条件: 其他同上,但转速与精度要求比上例高,如磨床砂轮主轴.
要求: 45Cr、42CrMo其他同上,表面硬度HRC≥56.
9.条件: 在滑动或滚动轴承中工作,中载、高速、心部强度要求不高,精度不太高,冲击不大,但疲劳应力较大,如磨床,重型齿轮铣床等主轴.
要求: 20Cr 渗 碳,淬火,低温回火,HRC58-62.
10.条件: 在滑动或滚动轴承中工作,重载,高速(ρυ≤400N.m/cm^2.s)冲击,疲劳应力都很高.
要求: 18CrMnTi 20Mn2B 20CrMnMoVA 渗碳 淬火 低温回火HRC≥59.
11.条件: 在滑动轴承中回转,重载,高速,精度很高≤0.003mm,很高疲劳应力,如高精度磨床镗床主轴.
要求: 38CrAlMoA 调质 硬度HB248-286:轴颈渗氮,硬度HV≥900.
12.条件: 电动机轴,主要受扭.
要求: 35及45 正火或正火并回火,HB187及HB217.
13.条件: 水泵轴,要求足够抗扭强度和防腐蚀.
要求: 3Cr13及4Cr13 1000-1050℃油液,硬度分别为HRC42及HRC48.
14.条件: C616-416车床主轴,45号钢
(1)承受交变弯曲应力,扭转应力,有时还受冲击载荷.
(2)主轴大端内锥孔和锥度处圆,经常与卡盘,顶针有相对摩擦.
(3)花键部分经常磕碰或相对滑动(4)在滚动轴承中动转,中速,中载.
要求:
(1)整体调质后硬度HB200-230,金相组织为索氏体 .
(2)内锥孔和外圆锥面处硬度HRC45-50,表面3-5mm风金相组织为屈氏体和少量回火马氏体.
(3)花键部分硬度HRC48-53,金相组织同上
15.条件: 跃进-130型载重(2.5吨)汽车半轴承受冲击、反复弯曲疲劳和扭转,主要瞬时超载而扭断,要求有足够的抗弯、抗扭、抗疲劳强度和较好的韧性
要求: 40Cr 35CrMo 42CrMo40CrMnMo 40Cr 调质后中频表面淬火,表面硬度HRC≥52,深度4-6mm,静扭矩6900N.m,疲劳≥30万次,估计寿命≥30万km金相组织: 索氏体 屈氏体(原用调质加高频淬火寿命仅为4万km)
二、备注:
1.(1-8)备注:
主轴与轴类材料与热处理选择必须考虑受力大小、轴承类型和主轴形状及可能引起的热处理缺陷.在滚动轴承或轴颈上有轴套在滑动轴承中回转,轴颈不需特别高的硬度,可用45、45Cr,调质,HB220-250,50Mn,正火或调质HRC28-35.在滑动轴承中工作的轴承应淬硬,可用15、20Cr,渗碳,淬火,回火到硬度HRC56-62,轴颈处渗碳深度为0.8-1mm.直径或重量较大的主轴渗碳较困难,要求变形较小时,可用45或40Cr在轴颈处作高频淬火.高精度和高转速(＞r/min)机
床主轴尚须采用氮化钢进行渗氮处理,得到更高硬度.在重载下工作的大断面主轴,可用20SiMnVB或20CrMnMoVBA,渗碳,淬火,回火,HRC56-62.
2.(9)备注:
内心强度不高,受力易扭曲变形表面硬度高,宜作高速低负荷主轴.热处理变形较大.
3.(10)备注:
心部有较高的σb及αk值，表面有高的硬度及耐磨性.有热处理变形.
4.(11)备注:
很高的心部强度,表面硬度极高,耐磨和变形量小.
5.(12)备注:
860-880℃正火
6.(13)备注:
或1Cr13 1100℃油淬,350-400℃回火,HRC56-62.
7.(14)备注:
加工和热处理步骤:
下料→锻造→正火→粗加工→调质→半精车外圆,钻中心孔,精车外
圆,铣键槽→锥孔及外圆锥局部淬火,260-300℃回火→车各空刀槽,粗磨
外圆,滚铣花键槽→花键高频淬火,240-260℃加火→精磨.
篇4：金属材料热处理工艺简介
退火---淬火---回火
一．退火的种类
1． 完全退火和等温退火
完全退火又称重结晶退火，一般简称为退火，这种退火主要用于亚共析成分的各种碳钢和合金钢的铸，锻件及热轧型材，有时也用于焊接结构，一般常作为一些不重工件的最终热处理，或作为某些工件的预先热处理。
2． 球化退火
球化退火主要用于过共析的碳钢及合金工具钢（如制造刃具，量具，模具所用的钢种）。其主要目的在于降低硬度，改善切削加工性，并为以后淬火作好准备。
3． 去应力退火
去应力退火又称低温退火（或高温回火），这种退火主要用来消除铸件，锻件，焊接件，热轧件，冷拉件等的残余应力。如果这些应力不予消除，将会引起钢件在一定时间以后，或在随后的切削加工过程中产生变形或裂纹。
二．淬火时，最常用的冷却介质是盐水，水和油。盐水淬火的工件，容易得到高的硬度和光洁的表面，不容易产生淬不硬的软点，但却易使工件变形严重，甚至发生开裂。而用油作淬火介质只适用于过冷奥氏体的稳定性比较大的一些合金钢或小尺寸的碳钢工件的淬火。
三．钢回火的目的
1． 降低脆性，消除或减少内应力，钢件淬火后存在很大内应力和脆性，如不及时回火往往会使钢件发生变形甚至开裂。
2． 获得工件所要求的机械性能，工件经淬火后硬度高而脆性大，为了满足各种工件的不同性能的要求，可以通过适当回火的配合来调整硬度，减小脆性，得到所需要的韧性，塑性。
3． 稳定工件尺寸
4． 对于退火难以软化的某些合金钢，在淬火（或正火）后常采用高温回火，使钢中碳化物适当聚集，将硬度降低，以利切削加工。
几种常见热处理概念
1． 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。
2． 退火annealing：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
3． 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
4． 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。
5． 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
6． 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
7． 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
8． 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
9． 钢的碳氮共渗：碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程。习惯上碳氮共渗又称为氰化，目前以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗（即气体软氮化）应用较 为广泛。中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度，耐磨性和疲劳强度。低温气体碳氮共渗以渗氮为主，其主要目的是提高钢
退火---淬火---回火
一．退火的种类
1． 完全退火和等温退火
完全退火又称重结晶退火，一般简称为退火，这种退火主要用于亚共析成分的各种碳钢和合金钢的铸，锻件及热轧型材，有时也用于焊接结构。一般常作为一些不重工件的最终热处理，或作为某些工件的预先热处理。
2． 球化退火
球化退火主要用于过共析的碳钢及合金工具钢（如制造刃具，量具，模具所用的钢种）。其主要目的在于降低硬度，改善切削加工性，并为以后淬火作好准备。
3． 去应力退火
去应力退火又称低温退火（或高温回火），这种退火主要用来消除铸件，锻件，焊接件，热轧件，冷拉件等的残余应力。如果这些应力不予消除，将会引起钢件在一定时间以后，或在随后的切削加工过程中产生变形或裂纹。
二．淬火时，最常用的冷却介质是盐水，水和油。盐水淬火的工件，容易得到高的硬度和光洁的表面，不容易产生淬不硬的软点，但却易使工件变形严重，甚至发生开裂。而用油作淬火介质只适用于过冷奥氏体的稳定性比较大的一些合金钢或小尺寸的碳钢工件的淬火。
三．钢回火的目的
1． 降低脆性，消除或减少内应力，钢件淬火后存在很大内应力和脆性，如不及时回火往往会使钢件发生变形甚至开裂。
2． 获得工件所要求的机械性能，工件经淬火后硬度高而脆性大，为了满足各种工件的不同性能的要求，可以通过适当回火的配合来调整硬度，减小脆性，得到所需要的韧性，塑性。
3． 稳定工件尺寸
4． 对于退火难以软化的某些合金钢，在淬火（或正火）后常采用高温回火，使钢中碳化物适当聚集，将硬度降低，以利切削加工，
几种常见热处理概念
1． 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。
2． 退火annealing：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
3． 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
4． 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。
5． 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
6． 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
7． 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
8． 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
9． 钢的碳氮共渗：碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程。习惯上碳氮共渗又称为氰化，目前以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗（即气体软氮化）应用较 为广泛。中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度，耐磨性和疲劳强度。低温气体碳氮共渗以渗氮为主，其主要目的是提高钢
的耐磨性和抗咬合性。10． 调质处理quenching and tempering：一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。调质处理广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。调质处理后得到回火索氏体组织，它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织为优。它的硬度取决于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工 件截面尺寸有关，一般在HB200—350之间。
11． 钎焊：用钎料将两种工件粘合在一起的热处理工艺
回火的种类及应用
根据工件性能要求的不同，按其回火温度的不同，可将回火分为以下几种：
（一）低温回火（150－250度）
低温回火所得组织为回火马氏体。其目的是在保持淬火钢的高硬度和高耐磨性的前提下，降低其淬火内应力和脆性，以免使用时崩裂或过早损坏。它主要用于各种高碳的切削刃具，量具，冷冲模具，滚动轴承以及渗碳件等，回火后硬度一般为HRC58－64。
（二）中温回火（350－500度）
中温回火所得组织为回火屈氏体。其目的是获得高的屈服强度，弹性极限和较高的韧性。因此，它主要用于各种弹簧和热作模具的处理，回火后硬度一般为HRC35－50。
（三）高温回火（500－650度）
高温回火所得组织为回火索氏体。习惯上将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理，其目的是获得强度，硬度和塑性，韧性都较好的综合机械性能。因此，广泛用于汽车，拖拉机，机床等的重要结构零件，如连杆，螺栓，齿轮及轴类。回火后硬度一般为HB200－330。
热处理
（ 1）：退火：指金属材料加热到适当的温度，保持一定的时间，然后缓慢冷却的热处理工 艺。常见的退火工艺有：再结晶退火，去应力退火，球化退火，完全退火等。退火的目的： 主要是降低金属材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或压力加工，减少残余应力，提高组 织和成分的均匀化，或为后道热处理作好组织准备等。
（2 ）：正火：指将钢材或钢件加热到 或 （钢的上临界点温度）以上，30～50℃ 保持适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理的工艺。正火的目的：主要是提高低碳钢的 力学性能，改善切削加工性，细化晶粒，消除组织缺陷，为后道热处理作好组织准备等。
（3）：淬火：指将钢件加热到 Ac3 或 Ac1（钢的下临界点温度）以上某一温度，保持一 定的时间，然后以适当的冷却速度，获得马氏体（或贝氏体）组织的热处理工艺。常见的淬 火工艺有盐浴淬火，马氏体分级淬火，贝氏体等温淬火，表面淬火和局部淬火等。淬火的目 的：使钢件获得所需的马氏体组织，提高工件的硬度，强度和耐磨性，为后道热处理作好组 织准备等。
（4）：回火：指钢件经淬硬后，再加热到 以下的某一温度，保温一定时间，然后冷 却到室温的热处理工艺。常见的回火工艺有：低温回火，中温回火，高温回火和多次回火等。
回火的目的：主要是消除钢件在淬火时所产生的应力，使钢件具有高的硬度和耐磨性外，并 具有所需要的塑性和韧性等。
（5）：调质：指将钢材或钢件进行淬火及高温回火的复合热处理工艺。使用于调质处理的钢称调质钢。它一般是指中碳结构钢和中碳合金结构钢。
（6）：渗碳：渗
碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性篇5：弹簧的热处理工艺
一、工作条件以及材料与热处理要求
1.条件: 形状简单,断面较小,受力不大的弹簧
要求: 65 785-815℃油淬,300℃400℃、500℃，600℃回火，相应的
硬度HB512、HB430、HB369,75,780-800℃油或水淬,400-420℃回火,
HRC42-48.
2.条件: 中等负荷的大型弹簧
要求: 60Si2MnA 65Mn 870℃油淬,460℃回火,HRC40-45(农机座位弹簧
65Mn 淬火 回火 HB280-370)
3.条件: 重负荷、高弹簧、高疲劳极限的大形板簧和螺旋弹簧
要求: 50CrVA、60SiMnA 860℃油淬,475℃回火,HRC40-45
4.条件: 在多次交变负荷下工作的直径8-10mm的卷簧
要求: 50CrMnA 840-870℃油淬,450-480℃回火,HB387-418
5.条件: 机车、车辆、煤水车或板弹簧
要求: 55SiMn、60Si2Mn
HRC39-45(hb363-432)(解放牌汽车板簧:55Si2Mn HB363-441)
6.条件: 车辆及缓冲器螺旋弹簧、汽车张紧弹簧
要求: 55Si2Mn、60Si2Mn、60Si2CrA 淬火,回火,HRC40-47
或HB370-44
7.条件: 柴油泵柱塞弹簧、喷油嘴弹簧、农用柴油机气阀弹簧及中型、
重型汽车的气门弹簧和板弹簧
要求: 50CrVA 淬火,回火,HRC40-47
8.条件: 在高温蒸汽下工作的卷簧和扁簧,自来水管道弹簧和耐海水浸
蚀的弹簧,Φ10-25mm
要求: 3Cr13 HRC39-46 4Cr13 HRC48-50 HRC48-49 HRC47-49
HRC37-40 HRC31-35 HRC33-47
9.条件: 在酸碱介质下工作的弹簧
要求: 2Cr18Ni9 1100-1150℃水淬,绕卷后消除应力,400℃回火60min,HB160-200
10.条件: 弹性挡圈δ4,Φ85
要求: 60Si2 400℃预热,860℃油淬,430℃回火空冷,HRC40-45.
二、备注
1.弹簧热处理一般要求淬透,晶粒细,残余奥氏体少.脱碳层深度每边应符
合:＜Φ6mm的钢丝或钢板,应＜1.5%直径或厚度;＞Φ6mm的钢丝钢板,应
＜1.0%直径或厚度.
2.大型弹簧在热状态加工成型随即淬火-回火,中型弹簧在冷态加工成
型(原材料要求球化组织或大部分球化),再淬火-回火.小型弹簧用冷轧
钢带、冷拉钢丝等冷态加工成型后,低温回火
3.处理后可经喷丸处理:
40-50N/cm^2的压缩空气或离心机70m/s的线速度,将Φ0.3-0.5mm(对
于小零件、汽门弹簧、齿轮等)、Φ0.6-0.8mm(对板簧、曲轴、半轴
等)铸铁丸或淬硬钢丸喷射到弹簧表面,强化表层,疲劳循环次数可提高
8-13倍,寿命可提高2-2.5倍以上，
篇6：曲轴的热处理工艺
一、工作条件:
1.内燃机曲轴: 承受周期性变化的气体压力,曲柄连杆机械的惯性力,扭转和弯曲应力以及冲击力等.此外在高速内燃机中还存在扭转振动,
会造成很大应力.
2.要求有高强度及一定的冲击韧性、弯曲、扭转、疲劳强度,和轴颈处高的耐磨性.
二、材料与热处理实例:
1.低速内燃机,采用正火状态的碳钢、球墨铸铁.
2.中速内燃机,采用调质碳钢或合金钢,如45、40Cr、45Mn2、50Mn2等及球墨铸铁，
曲轴的热处理工艺
，
3.高速内燃机,采用高强度合金钢,如35CrMo、42CrMo、18Cr2Ni4WA等.
4.以110型柴油机曲轴为例: QT60-2正火,中频淬火,σb≥650N/mm^2,
αk＞15N.m/mm^2,(试样20×20×110mm),轴体HB240-300,轴颈HRC≥55,
珠光体数量:试棒≥75%,曲轴≥70%.
篇7：齿轮的热处理工艺
一、工作条件以及材料与热处理要求
1.条件: 低速、轻载又不受冲击
要求: HT200 HT250 HT300 去应力退火
2.条件: 低速(＜1m/s)、轻载,如车床溜板齿轮等
要求: 45 调质,HB200-250
3.条件: 低速、中载,如标准系列减速器齿轮
要求: 45 40Cr 40MnB (5042MnVB) 调质,HB220-250
4.条件: 低速、重载、无冲击,如机床主轴箱齿轮
要求: 40Cr(42MnVB) 淬火 中温回火 HRC40-45
5.条件: 中速、中载,无猛烈冲击,如机床主轴箱齿轮
要求: 40Cr、40MnB、42MnVB 调质或正火,感应加热表面淬火,低温回火,时效,HRC50-55
6.条件: 中速、中载或低速、重载,如车床变速箱中的次要齿轮
要求: 45 高频淬火,350-370℃回火,HRC40-45(无高频设备时,可采用快速加热齿面淬火)
7.条件: 中速、重载
要求: 40Cr、40MnB(40MnVB、42CrMo、40CrMnMo、40CrMnMoVBA)淬火,中温回火,HRC45-50.
8.条件: 高速、轻载或高速、中载,有冲击的小齿轮
要求: 15、20、20Cr、20MnVB渗碳,淬火,低温回火,HRC56-62.38CrAl 38CrMoAl 渗氮,渗氮深度0.5mm,HV900
9.条件: 高速、中载,无猛烈冲击,如机床主轴轮.
要求: 40Cr、40MnB、(40MnVB)高频淬火,HRC50-55.
10.条件: 高速、中载、有冲击、外形复杂和重要齿轮,如汽车变速箱齿轮(20CrMnTi淬透性较高,过热敏感性小,渗碳速度快,过渡层均匀,渗碳后直接淬火变形较小,正火后切削加工性良好,低温冲击韧性也较好)
要求: 20Cr、20Mn2B、20MnVB渗碳,淬火,低温回火或渗碳后高频淬火,HRC56-62.18CrMnTi、20CrMnTi(锻造→正火→加工齿轮→局部镀同→渗碳、
预冷淬火、低温回火→磨齿→喷丸)渗碳层深度1.2-1.6mm,齿轮硬度HRC58-60,心部硬度HRC25-35.表面:回火马氏体 残余奥氏体 碳化物.中心:索氏体 细珠光体
11.条件: 高速、重载、有冲击、模数＜5
要求: 20Cr、20Mn2B 渗碳、淬火、低温回火,HRG56-62.
12.条件: 高速、重载、或中载、模数＞6,要求高强度、高耐磨性,如立车重要螺旋锥齿轮
要求: 18CrMnTi、20SiMnVB 渗碳、淬火、低温回火,HRC56-62
13.条件: 高速、重载、有冲击、外形复杂的重要齿轮,如高速柴油机、重型载重汽车,航空发动机等设备上的齿轮.
要求: 12Cr2Ni4A、20Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA、20CrMnMoVBA(锻造→退火→粗加工→去应力→半精加工→渗碳→退火软化→淬火→冷处理→低温回火→精磨)渗碳层深度1.2-1.5mm,HRC59-62.
14.条件: 载荷不高的大齿轮,如大型龙门刨齿轮
要求: 50Mn2、50、65Mn 淬火,空冷,HB≤ 24
15.条件: 低速、载荷不大,精密传动齿轮.
要求: 35CrMO 淬火,低温回火,HRC45-50
16.条件: 精密传动、有一定耐磨性大齿轮.
要求: 35CrMo 调质,HB255-302.
17.条件: 要求抗磨蚀性的计量泵齿轮.
要求: 9Cr16Mo3VRE 沉淀硬化
18.条件: 要求高耐磨性的鼓风机齿轮.
要求: 45 调质,尿素盐浴软氮化.
19.条件: 要求耐、保持间隙精度的25L油泵齿轮，
齿轮的热处理工艺
，
要求: 粉末治金(生产批量要大).
20.条件: 拖拉机后桥齿轮(小模数)、内燃机车变速箱齿轮(m6-m8).
要求: 55DTi或60D(均为低淬透性中碳结构钢)中频淬火,回火,HRC50-55,或中频加热全部淬火.可获得渗碳合金钢的质量,而工艺简化,材料便宜.
二、备注:
1.机床齿轮按工作条件可分三组:
(1).低速:转速2m/s,单位压力350-600N/mm^2.
(2).中速:转速2-6m/s,单位压力100-1000N/mm^2,冲击负荷不大.
(3).高速:转速4-12m/s,弯曲力矩大,单位压力200-700N/mm^2.
2.机床常用齿轮材料及热处理:
(1).45 淬火,高温回火,HB200-250,用于圆周速度＜1m/s中等压力,高频淬火,表面硬度HRC52-58,用于表面硬度要求高、变形小的齿轮.
(2).20Cr渗碳、淬火、低温回火HRC56-62,用于高速、压力、中等、并有冲击的齿轮.
(3).40Cr 调质,HB220-250,用于圆周速度不大,中等单位压力的齿轮,淬火,回火,HRC40-50,用于中等圆周速度、冲击负荷不大的齿轮.
(4)除上述条件外，如尚要求热处理时变形小,则用高频淬火、硬度HRC52-58.
3.汽车、拖拉机齿轮的工作条件比机床齿轮要繁重得多,要求耐磨性、疲劳强度、心部强度和冲击韧性等方面比机床齿轮高.因此,一般是载荷重、冲击大,多采用低碳合金钢(除左行列出的牌号以外,尚有20MnMoB、20SiMnVB、30CrMnTi、30MnTiB、20MnTiB等),经渗碳、淬火、低温回火处理.拖拉机最终传动齿轮的传动扭矩较大,齿面单位压较高,密封性不好,砂土、灰土容易钻入,工作条件比较差,常采用20CrNi3A等渗碳。
4.一般机械齿轮最常用的材料是45和40Cr，其热处理方法选择如下:
(1).整体淬火;强度、硬度(HRC50-55)提高,承载能力增大,但韧性减小,变形较大,淬火后须磨齿或研齿,只适用于载荷较大、无冲击的齿轮.应用较少.
(2).调质:由于硬度低,韧性也好不太高,不能用于大冲击载荷下工作,只适用于低速、中载的齿轮,一对调质齿轮的小齿轮面硬度要比大齿面硬度高出HB25-40.
(3).正火:受条件限制不适合淬火和调质的大直径齿轮用.
(4).表面淬火:45、40Cr高频淬火机床齿轮广泛采用,直径较大用火焰表面淬火.但对受较大冲击载荷的齿轮因其韧性不够,须用低碳钢(有冲击、中小载荷)或低碳合金钢(有冲击、大载)渗碳.
篇8：热处理工艺毕业生的自我鉴定
热处理工艺毕业生的自我鉴定
我的大学生活不是多么的色彩斑斓，但也有值得怀念的片段。
很多人在大学中成绩优异，而我在这四年里面，成绩基本是中等的。英语通过了四级，计算机过了*级。在后来的一步步挫败中，我渐渐领悟到了一些想法和所谓的知识学习的方法。在以往的复习中整理笔记，在学习的时候也会遇到自己感兴趣的课程，去图书馆或者网络上查询自己想要进一步了解的文献或者别人的论文。在学习态度端正之后，不管是学习的兴趣还是学习的质量上有了一些提高。更加显著的一点就是在综合测评达到了最好。
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除了必修课之外，我还坚持自学了多种计算机软件。学习之余，我还不忘坚持参加各种体育活动与社交活动。在思想行为方面，我作风优良、待人诚恳，能较好处理人际关际，处事冷静稳健，能合理地统筹安排生活中的事务。
在大学期间，我始终以提高自身的综合素质为目标，以自我的全面发展为努力方向，树立正确的人生观、价值观和世界观。
虽然我不是佼佼者，但是那只是过去的生活罢了，只要认真对待生活和工作，我相信我也能精彩起来。
篇9：模具材料与热处理工艺选择问题研究
模具材料与热处理工艺选择问题研究
摘 要：随着科学技术的发展和不断提高，模具材料的热处理工艺的选择问题得到了很好的解决。近几年，我国模具行业发展迅速，不过模具材料的水平和热处理工艺跟发达国家相比，还有很大的差距。目前模具市场的竞争非常激烈，如何提高模具的生产质量和减少产生周期是一个很重要的问题。延长模具的性能会带来巨大的经济效益和社会效益。从理论上讲，模具的性能主要包括精度和表面光洁度。
关键词：模具材料 问题研究 热处理工艺
在现阶段，模具是一种很重要的加工工艺装备，也是我国制造业发展的重要基础。随着我国工业的不断发展，对模具材料的性能要求越来越高，对模具材料的需求也相应的增加。模具材料的性能好坏决定着产品的质量和经济效益。而模具的寿命对于加工效率和成本也有非常大的影响。从理论上讲，模具的失效分为工作失效和偶然失效，工作失效指的是模具在正常工作时发生破损而导致模具寿命的结束。偶然失效指的是模具由于设计的错误从而导致模具过早的破损。影响模具寿命的因素包括五点：第一热处理不当，占百45%[1]。第二，选材不当导致模具结构的不合理，占25%。第三，工艺问题，占大约10%。第四，润换问题导致设备损坏，占大约20%。由此可见，模具材料与热处理之间的关系是影响模具寿命最主要的因素。解决热处理工艺问题是增加模具寿命的关键。
一、模具材料简介
1.1 冷作模具材料
在模具材料中，冷作模具的种类一般比较多，而且形状结构的差异也比较大。这种模具材料的工作条件和性能不是很相同。因此，在选择冷作模具时候，要进行综合的考虑，才能发挥材料的功能。目前，我国常用的冷作模具材料主要分为四大类：高速钢、硬质合金、碳素工具钢和合金工具钢[2]。
1.2 热作模具材料
在模具材料中，热作模具的选用比较苛刻，热作模具通常要在600℃左右的高温下进行工作，因此对于模具材料的选择有更高的要求，模具材料的强度，硬度，耐磨性和抗冷热疲劳度都要很好。此外，模具材料还要具备抗氧化性和抗腐蚀性。为了更好地适应先进的加工技术，很多新设备对于模具材料的韧性也做出了比较高的要求，随着一些新型热加工技术的出现和发展，新型模具材料也应运而生。例如，铁基高温合金、镍基高温合金和难熔合金用来做高温的热作模具材料[3]。
1.3 塑料模具材料
随着石油化工行业的不断发展，塑料模具已经成为了非常重要的工业原料。近年来，塑料制品越来越多，因此用于制品的塑料模具消耗量也很多。与传统的冷作和热作模具相比，塑料模具的性能更为特殊。塑料模具具有较高的硬度，一般的耐磨性和足够的深化深度。此外，塑料模具还有较低的耐热性，在200℃-250℃的温度下工作，塑料模具不变形，不养化，稳定性很好。最后，塑料模具的耐腐蚀性比热作和冷作模具要好很多。
1.4 玻璃模具材料
玻璃模具材料是一种新型的模具，目前，随着科学的不断发展，很多大型公司都在研制性能更好的玻璃模具材料来代替其他模具[4]。
二、冷作模具材料及其热处理的选择
对于冷作模具来讲，其使用寿命与模具的硬度，强度和耐磨性有很大的关系。因此，对于冷作模具的热处理工艺要求很高。对于冷作模具材料的主要性能要求是：首先要有很好的耐磨性，高强度和足够的韧性;其次要具有很好的抗疲劳性，抗擦伤性以及咬合性。
2.1 低淬透性冷作模具钢及其热处理
满足以上性能要求的冷作模具材料包括低淬透性冷作模具钢，低变形冷作模具钢和高合金工具钢等。在低淬透性冷作模具钢中使用最多的是碳素工具钢，其主要特点是含碳量比较高，耐热性比较好，可以在临界迅速地冷却并产生热应力的变形，这种变形可以主导模具的收缩方向。碳素工具钢的含碳量越高，其收缩量也就越大[5]。
除此之外，碳素工具钢的收缩会导致模具内部产生很大的内应力，这种内应力必须通过回火或者其他的方法进行消除。当然对于这种变形量的大小也要受到模具截面尺寸和淬火加热温度的影响。因此，影响低淬透性冷作模具钢冷作模具寿命的主要因素就是淬火的工艺。
2.2 低变形冷作模具钢及其热处理
对于低变形冷作模具钢来讲，其主要是在碳素工具钢的基础上添加少量的合金元素发展起来的。其中CrWMn是典型的`钢种，这种钢结构具有很好的高淬透性。并且在淬火的时候不需要进行强烈的冷却，淬火的变形量也比碳素工具钢要明显减少。但是，这类钢的变形也同样受到淬火加热温度和模具截面尺寸的影响。低变形冷作模具钢淬火温度在选择的时候，由于钨形式碳化物，这种钢在淬火低温回火时都具有很多的碳化物，并且具有很高的硬度。当采用800℃进行加热淬火时，可以得到较高的硬度(63HRC)，还可以获得较高的抗弯强度和韧性。如果继续提高淬火温度时，低变形冷作模具钢的硬度就会慢慢地降低，而且抗弯强度也会降低。当淬火温度大于850℃时，硬度不断开始下降。所以，为了减少低变形冷作模具钢的变形量和提高耐磨性，淬火的温度不宜过高[6]。
2.3 高合金工具钢及其热处理
对于高合金工具钢来讲，其主要性能与碳素工具钢有一定的区别，高合金工具钢的高强度和耐磨性都比碳素工具钢要好很多。高合金工具钢的含碳量很高，同时还具有大量的碳化物元素，因此高合金工具钢具有很高的淬透性、耐磨性和热硬性。高合金工具钢在淬火时候不需要进行快速的冷却，因此产生的内应力比较小。
高合金钢模具的淬火温度的选择，首先要考虑控制淬火的变形。而冷却的方法则要根据模具的具体要求和情况而定。高合金工具钢的回火抗力很高，因此，在回火的时候很容易导致马氏体的分解和残余奥氏体的转变，这两种转变和分解都会影响模具尺寸的变形。因此高合金工具钢一般都采用低温淬火和低温回火。这样可以很好地获得高强度、高韧性和高耐磨性。此外，在模具材料生产过程中，要根据模具的工作条件来确定何种方法淬火和回火。
三、结语
在整个模具制造行业中，模具的材料是其物质基础和技术的基础。模具材料性能的好坏时时刻刻影响着模具的寿命。因此要提高模具的寿命必须要对模具进行热处理，模具的热处理工艺是保证模具性能的重要过程，与模具的寿命息息相关。如果模具材料的热处理工艺不当，就会导致模具性能不良，例如模具的韧性，冷热疲劳性能和抗磨损性能的下降。从而严重地影响模具的工作寿命，还会降低产品的质量。因此。对于不同的冷冲模具应该选择不同的模具材料以及相应的热处理工艺。
