金属热处理课程设计-提动阀座课程设计(编辑修改稿)

金属热处理课程设计-提动阀座课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

应按照工件的几何形状，作规则运动。 静止的冷 却介质加上静止的工件，导致硬度不均匀，应力不均匀而使工件变形大，甚至开裂。 （ 4） 回火温度的确定：根据零件要求，调质后的硬度为 235265HBS, 选择回火温度为（ 570177。 10）℃。 （ 5） 回火时间的确定：回火时间一般从工件入炉后炉温升至回火温度时开始计算，一般为 13h，在实践中常用工件的有效厚度估算，表 5是单个工件的保温时间表，多个工件堆积可适当延长保温时间。 由于工件的有效厚度是 50mm，二十个工件同时加热，我选择保温时间为 1～ 2h。 有效厚度 /mm 25 2550 5075 75100 100125 125150 保温时间/min 盐炉 2030 3045 4560 7590 90120 120150 空气炉 4060 7090 100120 150180 180210 210240 氮碳共渗化学处理工艺的制定 表面处理工艺的选择 提动阀座 零件工作环境要求零件应具有的性能为：表面硬度高，耐磨性好，表 5 中、高温回火保温时间参数表 [2] 疲劳性能优良。 金属表面化学热处理是利用元素的扩散性能，使合金元素渗入金属表层的一种热处理技术。 基本工艺过程： ①将工件置于含有渗入元素的活性介质中加 热到一定温度，使活性介质通过分解并释放出欲渗入元素的活性原子； ②活性原子被工件吸附并溶入表面； ③溶入表面的原子向金属表层扩散渗入形成一定厚度的扩散层，从而改变工件表层的成分、组织和性能。 渗氮工艺特点：可以使金属表面硬度达到 950～ 1200HV，使工件具有极高的耐磨性；可以使表面产生很大的残余压应力，从而提高疲劳强度；此外还可以提高工件的耐蚀性能。 渗氮能形成优越性能的渗氮层，但由于工艺时间较长（氮化物形成温度低，扩散较慢，工艺时间较长，如获得 的渗氮层，约需要 40～50h），使得生产率太低，成本 高，应尽量少用。 渗碳工艺特点：渗碳也可以使工件表面获得高硬度、耐磨性、耐侵蚀磨损性及接触疲劳强度等，但其也存在许多不足：①工艺过程繁琐，渗碳后还要进行淬火加回火处理，工件变形大，一般不用于高几何尺寸精度要求的零件的处理；②与高频淬火相比，生产成本高；渗碳层硬度和耐磨性不如渗氮层好。 碳氮共渗工艺特点：碳氮共渗是在渗碳和渗氮工艺基础上发展起来的，其具有前者的优点，同时还具有自己的特点：①与渗碳相比，处理温度低，晶粒不易长大，变形开裂倾向小，能源消耗低；②与渗氮相比，工艺周期大大缩短，对材料适用范围广。 但也有其不足，渗后需进行渗后处理，渗后直接淬火或渗后淬火加回火，虽然变形小，但也要产生变形。 氮碳共渗的工艺特点：热处理温度低，一般在 500～ 600℃，过程以渗氮为主，渗碳为辅，渗碳量很小。 其有很多优点，应用范围较广：①氮碳共渗层有优良的性能，渗层硬度高，脆性低，有优良的耐磨性、耐疲劳性能、 抗咬合性、热稳定性和抗腐蚀性；②工艺温度低，且不淬火，工件变形小；③处理时间短，经济性好；设备简单，工艺易掌握。 适用于渗层浅且不承受重载的零件。 通过比较以上四种工艺的特点，结合 提动阀座 性能要求，经济性，我们选用氮碳共渗工艺。 氮碳共渗工艺规范的确定 氮碳共渗方式的确定 因为这里需要在较低温度下进行共渗，所以我们需要在固体渗氮、液体渗氮及气体渗氮中选择。 盐浴氮碳共渗是最早采用的氮碳共渗方式，按盐浴中 CN含量可将氮碳共渗分为低氰、中氰和高氰型。 由于环保的原因，中、高氰盐浴已经逐渐被淘汰。 低氰盐浴与氧化配合，排放的废气、废水、废盐中 CN量应符合国家规定标准。 根据工件的尺寸要求与性能要求，可选择盐浴氮碳共渗方式进行处理。 相比气体氮碳共渗与固体氮碳共渗，盐浴氮碳共渗具有提高耐磨性、抗疲劳性和耐蚀性等优点，而且经过盐浴氮碳共渗后，工件尺寸及精度变化极小，对工件的安装、使用等影响甚微。 因此选择盐浴氮碳共渗方式处理。 由于尿素型原料无毒，液体流动性能很好，渗入速度快，低成本等优点，盐浴类型可选尿素型。 盐浴质量百分比为：尿素︰碳酸钠︰氯化钾＝ 3︰ 2︰ 2，使用温度为 550℃～580℃。 但在共渗 之前还需进行以下操作：（ 1）表面处理：清理表面，彻底去除表面油污及铁锈；（ 2）预热：进行氮碳共渗前将工件在电炉中预热至 400℃～500℃，以防止工件放入坩埚中使盐浴温度降低过多。 氮碳共渗温度的确定 氮碳共渗温度的选择要考虑到渗层形成质量，同时考虑渗速，一般选在 FeN共析温度附近，多数钢的共渗温度在 560～ 580℃，同时温度应低于调质回火温度以不降低基体的强度，碳钢、低合金钢和铸铁一般选择为（ 570177。 10）℃，在此温度下可获得足够厚的化合物层和较高的硬度。 氮碳共渗时间 的确定 如图 6所示化合物层厚度，渗层硬度在 0～ 4h 内增加很快，随后随时间延长变化变得缓慢，在 2～ 3 小时之间达到最大值，过长时间则硬度下降。 氮碳共渗冷却方式的确定 共渗温度高于共析温度 565℃，共渗组织会有 ε 、 r相共存，缓慢冷却时发生 转变，硬度下降，当快冷时 ε 相析出 r，同时共析反应受阻生成马氏体，使硬度提高，所以液体氮碳共渗后一般采用快冷，铸铁采用先空冷以使组织均匀，后用水快冷以析出马氏体。 图 6软氮化时间对硬度与深度的影响 [6] 氮碳共渗工艺参数的确定 综上所述， 氮碳共渗处理工艺可制定为：装炉前应先对工件表面进行清理，去除油污及铁锈。 装炉后先预热至 400℃～ 500℃，再加热至 570℃并保温，在尿素型盐浴中进行氮碳共渗。 氮碳共渗过程应进行约 3h，共渗后先在空气中预冷至 350℃附近，然后水冷。 7 热处理的组织性能分析 去应力退火一般 在 Ac1 以下进行，组织并未发生变化， 原始组织， 在缓慢冷却的过程中，工件各部分均匀冷却和收缩，消除了 铸造和机加工 的残余内应力，并使其稳定化， 避免在使用或随后的加工过程中产生变形或开裂 ，为后续加工做好准备。 氮碳共渗，又称软氮化或低温碳氮共 渗 ,即在铁 氮共析转变温度以下，在工件表面同时渗入氮、碳元素，且使工件表面在主要渗入氮的同时也渗。