大連機車廠與大連專業熱處理
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題記：本來想手寫實習報告的，在寫之前列了個提綱感覺這應該是個萬字以上的工程，而且我也想把實習過程中遇到的各種知識都重新整理一遍，於是我只能借助於網路，參閱相關資料，整理出下邊這份大實習報告。
在為期兩周的實習時間裡我們主要學習了:金屬的熱處理，金屬的鍛造，金屬的鑄造這三項重要技能，為此我分別按照這三塊內容做以總結。
一、金屬普通熱處理工藝
金屬熱處理是將金屬工件放在一定的介質中加熱到適宜的溫度，並在此溫度中保持一定時間後，又以不同速度冷卻的一種工藝方法。
金屬熱處理是機械製造中的重要工藝之一，與其它加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學成分，而是通過改變工件內部的顯微組織，或改變工件表面的化學成分，賦予或改善工件的使用效能。其特點是改善工件的內在質量，而這一般不是肉眼所能看到的。
為使金屬工件具有所需要的力學效能、物理效能和化學效能，除合理選用材料和各種成形工藝外，熱處理工藝往往是必不可少的。鋼鐵是機械工業中應用最廣的材料，鋼鐵顯微組織複雜，可以通過熱處理予以控制，所以鋼鐵的熱處理是金屬熱處理的主要內容。另外，鋁、銅、鎂、鈦等及其合金也都可以通過熱處理改變其力學、物理和化學效能，以獲得不同的使用效能。
根據加熱與冷卻的不同，熱處理可按下面分類：
1.1製備工藝路線
淬火—>自檢—>回火—>較直—>去應力退火—>檢查
1.2熱處理工藝
熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個過程，有時只有加熱和冷卻兩個過程。這些過程互相銜接，不可間斷。
加熱是熱處理的重要步驟之一。金屬熱處理的加熱方法很多，最早是採用木炭和煤作為熱源，進而應用液體和氣體燃料。電的應用使加熱易於控制，且無環境汙染。
利用這些熱源可以直接加熱，也可以通過熔融的鹽或金屬，以至浮動粒子進行間接加熱。
加熱溫度是熱處理工藝的重要工藝引數之一，選擇和控制加熱溫度 ，是保證熱處理質量的主要問題。加熱溫度隨被處理的金屬材料和熱處理的目的不同而異，但一般都是加熱到相變溫度以上，以獲得需要的組織。另外轉變需要一定的時間，因此當金屬工件表面達到要求的加熱溫度時，還須在此溫度保持一定時間，使內外溫度一致，使顯微組織轉變完全，這段時間稱為保溫時間。
採用高能密度加熱和表面熱處理時，加熱速度極快，一般就沒有保溫時間或保溫時間很短，而化學熱處理的保溫時間往往較長。
冷卻也是熱處理工藝過程中不可缺少的步驟，冷卻方法因工藝不同而不同，主要是控制冷卻速度。一般退火的冷卻速度最慢，正火的冷卻速度較快，淬火的冷卻速度更快。但還因鋼種不同而有不同的要求，例如空硬鋼就可以用正火一樣的冷卻速度進行淬硬。
1.2.1調質
調質是淬火加高溫回火的雙重熱處理。高溫回火是指在500-650℃之間進行回火。調質可以使鋼的效能，材質得到很大程度的調整，其強度、塑性和韌性都較好，具有良好的綜合機械效能。
調質處理後得到回火索氏體。回火索氏體是馬氏體於回火時形成的，在光學金相顯微鏡下放大500~600倍以上才能分辨出來，其為鐵素體基體內分布著碳化物（包括滲碳體）球粒的復合組織。它也是馬氏體的一種回火組織，是鐵素體與粒狀碳化物的混合物。
此時的鐵素體已基本無碳的過飽和度，碳化物也為穩定型碳化物。常溫下是一種平衡組織。
45鋼是中碳結構鋼，冷熱加工效能都不錯，機械效能較好，且**低、**廣，所以應用廣泛。它的最大弱點是淬透性低，截面尺寸大和要求比較高的工件不宜採用。
1.2.2.淬火
淬火工藝是將鋼加熱到ac3或ac1點以上某一溫度，保持一定時間，隨即浸入淬冷介質中快速冷卻獲得馬氏體和（或）貝氏體組織的熱處理工藝。淬火可以提高金屬工件的硬度、強度及耐磨性，因而廣泛用於各種工、模、量具及要求表面耐磨的零件（如齒輪、軋輥、滲碳零件等）。通過淬火與不同溫度的回火配合，可以大幅度提高金屬的強度、韌性及疲勞強度，並可獲得這些效能之間的配合（綜合機械效能）以滿足不同的使用要求。
淬火工藝主要用於鋼件。常用的鋼在加熱到臨界溫度以上時，原有在室溫下的組織將全部或大部轉變為奧氏體。隨後將鋼浸入水或油中快速冷卻，奧氏體即轉變為馬氏體。
與鋼中其他組織相比，馬氏體硬度最高。鋼淬火的目的就是為了使它的組織全部或大部轉變為馬氏體，獲得高硬度，然後在適當溫度下回火，使工件具有預期的效能。淬火時的快速冷卻會使工件內部產生內應力，當其大到一定程度時工件便會發生扭曲變形甚至開裂。
為此必須選擇合適的冷卻方法。根據冷卻方法，淬火工藝分為單液淬火、雙介質淬火、馬氏體分級淬火和貝氏體等溫淬火4類。
淬火效果的重要因素，淬火工件硬度要求和檢測方法:
淬火工件的硬度影響了淬火的效果。淬火工件一般採用洛氏硬度計，測試hrc硬度。淬火的薄硬鋼板和表面淬火工件可測試hra的硬度。
厚度小於0.8mm的淬火鋼板、淺層表面淬火工件和直徑小於5mm的淬火鋼棒，可改用表面洛氏硬度計，測試hrn硬度。
淬火對厚度、直徑較小的零件使用比較合適，對於過大的零件，淬火深度不夠，滲碳也存在同樣問題，此時應考慮在鋼材中加入鉻等合金來增加強度。 淬火是鋼鐵材料強化的基本手段之一。鋼中馬氏體是鐵基固溶體組織中最硬的相，故鋼件淬火可以獲得高硬度、高強度。
但是，馬氏體的脆性很大，加之淬火後鋼件內部有較大的淬火內應力，因而不宜直接應用，必須進行回火。
淬火加熱溫度：以鋼的相變臨界點為依據，加熱時要形成細小、均勻奧氏體晶粒，淬火後獲得細小馬氏體組織。碳素鋼的淬火加熱溫度範圍如圖所示。
由本圖示出的淬火溫度選擇原則也適用於大多數合金鋼，尤其低合金鋼。亞共析鋼加熱溫度為ac3溫度以上30～50℃。從圖上看，高溫下鋼的狀態處在單相奧氏體(a)區內，故稱為完全淬火。
如亞共析鋼加熱溫度高於ac1、低於ac3溫度，則高溫下部分先共析鐵素體未完全轉變成奧氏體，即為不完全(或亞臨界)淬火。過共析鋼淬火溫度為ac1溫度以上30～50℃，這溫度範圍處於奧氏體與滲碳體(a+c)雙相區。因而過共析鋼的正常的淬火仍屬不完全淬火，淬火後得到馬氏體基體上分布滲碳體的組織。
這-組織狀態具有高硬度和高耐磨性。對於過共析鋼，若加熱溫度過高，先共析滲碳體溶解過多，甚至完全溶解，則奧氏體晶粒將發生長大，奧氏體碳含量也增加。淬火後，粗大馬氏體組織使鋼件淬火態微區內應力增加，微裂紋增多，零件的變形和開裂傾向增加；由於奧氏體碳濃度高，馬氏體點下降，殘留奧氏體量增加，使工件的硬度和耐磨性降低。
實際生產中，加熱溫度的選擇要根據具體情況加以調整。如亞共析鋼中碳含量為下限，當裝爐量較多，欲增加零件淬硬層深度等時可選用溫度上限；若工件形狀複雜，變形要求嚴格等要採用溫度下限。
淬火保溫：淬火保溫時間由裝置加熱方式、零件尺寸、鋼的成分、裝爐量和裝置功率等多種因素確定。對整體淬火而言，保溫的目的是使工件內部溫度均勻趨於一致。
對各類淬火，其保溫時間最終取決於在要求淬火的區域獲得良好的淬火加熱組織。加熱與保溫是影響淬火質量的重要環節，奧氏體化獲得的組織狀態直接影響淬火後的效能。
淬火冷卻：要使鋼中高溫相——奧氏體在冷卻過程中轉變成低溫亞穩相——馬氏體，冷卻速度必須大於鋼的臨界冷卻速度。工件在冷卻過程中，表面與心部的冷卻速度有一定差異，如果這種差異足夠大，則可能造成大於臨界冷卻速度部分轉變成馬氏體，而小於臨界冷卻速度的心部不能轉變成馬氏體的情況。
為保證整個截面上都轉變為馬氏體需要選用冷卻能力足夠強的淬火介質，以保證工件心部有足夠高的冷卻速度。但是冷卻速度大，工件內部由於熱脹冷縮不均勻造成內應力，可能使工件變形或開裂。因而要考慮上述兩種矛盾因素，合理選擇淬火介質和冷卻方式。
冷卻階段不僅零件獲得合理的組織，達到所需要的效能，而且要保持零件的尺寸和形狀精度，是淬火工藝過程的關鍵環節。
淬火介質：工件進行淬火冷卻所使用的介質稱為淬火冷卻介質（或淬火介質）。理想的淬火介質應具備的條件是使工件既能淬成馬氏體，又不致引起太大的淬火應力。
這就要求在c曲線的「鼻子」以上溫度緩冷，以減小急冷所產生的熱應力；在「鼻子」處冷卻速度要大於臨界冷卻速度，以保證過冷奧氏體不發生非馬氏體轉變；在「鼻子」下方，特別是ms點以下溫度時，冷卻速度應盡量小，以減小組織轉變的應力。
工件淬火冷卻時，要使其得到合理的淬火冷卻速度，必須選擇適當的淬火介質。目前生產中應用的冷卻介質是水和油。當冷卻介質為20℃的自來水，工件溫度在200～300℃時，平均冷卻速度為450℃/s；工件溫度在340℃時，平均冷卻速度為775℃/s；工件溫度在500～650℃時，平均冷卻速度為135℃/s。
因此，水：水的冷卻特性並不理想，在需要快冷的500～650℃溫度範圍內，它的冷卻速度很小，而在200～300℃需要慢冷時，它的冷卻速度反而很大。
水是應用最早、最廣泛、最經濟的淬火介質，它價廉易得、無毒、不燃燒、物理化學效能穩定、冷卻能力強。通過控制水的溫度、提高壓力、增大流速、採用迴圈水、利用磁場作用等，均可以改善水的冷卻特性，減少變形和開裂，獲得比較理想的淬火效果。但由於這些方法需增加專門裝置，且工件淬火後效能不是很穩定，所以沒有能得到廣泛推廣應用。
所以說。純水只適合於少數含碳量不高、淬透性低且形狀簡單的鋼件淬火之用。
淬火油：用於淬火的礦物油通常以精製程度較高的中性石蠟基油為基礎油，它具有閃點高、粘度低、油煙少，抗氧化性與熱穩定性較好，使用壽命長等優點，適合於作淬火油使用。淬火油只使用於淬透性好、工件壁厚不大、形狀複雜、要求淬火變形小的工件。
淬火油對周圍環境的汙染大，淬火時容易引**災。影響淬火油冷卻能力的主要因素是其粘度值，在常溫下低粘度油比高粘度油冷卻能力大，溫度公升高，油的流動性增加，冷卻能力有所提高。適當提高淬火油的使用溫度，也能使油的冷卻能力提高。
橫軸的淬火
橫軸淬火溫度在a3+(30~50) ℃，在實際操作中，一般是取上限的。偏高的淬火溫度可以使工件加熱速度加快，表面氧化減少，且能提高工效。為使工件的奧氏體均勻化，就需要足夠的保溫時間。
如果實際裝爐量大，就需適當延長保溫時間。不然，可能會出現因加熱不均勻造成硬度不足的現象。但保溫時間過長，也會也出現晶粒粗大，氧化脫碳嚴重的弊病，影響淬火質量。
我們認為，如裝爐量大於工藝檔案的規定，加熱保溫時間需延長1/5。
因為45鋼淬透性低，故應採用冷卻速度大的10%鹽水溶液。工件入水後，應該淬透，但不是冷透，如果工件在鹽水中冷透，就有可能使工件開裂，這是因為當工件冷卻到180℃左右時，奧氏體迅速轉變為馬氏體造成過大的組織應力所致。因此，當淬火工件快冷到該溫度區域，就應採取緩冷的方法。
由於出水溫度難以掌握，須憑經驗操作，當水中的工件抖動停止，即可出水空冷（如能油冷更好）。另外，工件入水宜動不宜靜，應按照工件的幾何形狀，作規則運動。靜止的冷卻介質加上靜止的工件，導致硬度不均勻，應力不均勻而使工件變形大，甚至開裂。
橫軸調質件淬火後的硬度應該達到hrc56~59，截面大的可能性低些，但不能低於hrc48，不然，就說明工件未得到完全淬火，組織中可能出現索氏體甚至鐵素體組織，這種組織通過回火，仍然保留在基體中，達不到調質的目的。
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