常用机床主轴的热处理及组织与性能分析.doc

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1、专业综合实验--常用机床主轴的热处理及组织与性能分析一、实验目的1.对于车床主轴的选材2.掌握车床主轴热处理工艺的制定及操作方法3.分析热处理工艺与材料性能的关系二、实验原理2.1热处理工艺热处理主要是通过对钢材在固定范围内施以不同的加热、保温、冷却的过程，来改变其内部组织，从而获得所需性能的工艺方法。热处理可以是工件加工过程中一个中间环节，也可以是使工件性能达到要求的最终工序，普通热处理基本工艺包括退火、正火、淬火和回火等。图1碳钢退火加热温度与铁碳平衡图的关系（1）钢的退火钢的退火是将钢件加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。

2、根据钢件的成分及退火目的不同和工件退火时加热温度的不同，退火工艺一般为：①低温回火；②再结晶退火；③不完全退火；④完全退火；⑤等温退火；⑥扩散退火等。各种退火工艺的加热温度与铁碳平衡图的关系见图11。（2）钢的正火钢的正火是将工件加热到AC1或Acm以上30-50℃，保温后在空气中冷却的一种热处理工艺。碳素钢退火、正火温度如表1所示。表1碳素钢退火、正火温度钢号AC3/℃加热温度/℃钢号AC3/℃加热温度/℃退火正火退火正火010152025303540890880865850840825810800850～870840～860830～850920

3、～870910～960900～950880～930870～920850～900840～890830～8804550556065T8T10T12780770765760750AC1730AC1730AC1730820～840800～820800～820790～810790～810740～760750～770750～770820～870800～850800～850790～840790～840760～780800～850850～870表2常用淬火剂的冷却能力淬火剂在下列温度范围内的冷却速度/°·s-1淬火剂在下列温度范围内的冷却速度/°·s-1600～5

4、50℃300～200℃600～550℃300～200℃水（18℃）600270菜油（50℃）20035水（26℃）500270机油（18℃）10020水（50℃）100270机油（50℃）15030水（74℃）30200变压器油（50℃）1202510%Nacl水溶液（18℃）1100300水玻璃苛性钠31070水溶液蒸馏水2502000.5%聚乙烯醇水溶液180肥皂水30200油水乳浊液70200（3）钢的淬火钢的淬火是将钢加热到AC3或AC1以上30-50℃，保温后在不同的冷却介质中快速冷却，从而获得马氏体和（或）贝氏体组织的一种热处理工艺。制

5、定淬火工艺需要根据工件的化学成分、形状、尺寸选择适当的加热温度、保温时间和淬火冷却介质。常用的淬火剂的冷却能力如表2所示，常用淬火碱浴、盐浴剂的成分如表3所示。制定淬火工艺还需要选择适当的淬火方法，常用的淬火方法有单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火等。（4）钢的回火钢的回火是指把经过淬火后的钢在加热到AC1以下某一温度，保温一段时间，然后在空气中或油中冷却的热处理工艺。根据回火目的不同，回火又可以分为低温回火（〈250℃），中温回火（250～500℃），高温回火（500～650℃）。表3常用淬火碱浴、盐浴剂的成分淬火剂成分（质量）熔点/℃使用温

6、度/℃碱浴80﹪KOH＋20﹪NaOH，3﹪KNO3＋3﹪NaNO2＋6﹪H2O85﹪KOH＋15﹪NaNO2，3～6﹪H2O120130140～180150～180硝盐浴53﹪KNO3＋40﹪NaNO2＋7﹪NaNO3＋3﹪H2O55﹪KNO3＋45﹪NaNO2＋3～5﹪H2O55﹪KNO3＋45﹪NaNO250﹪KNO3＋50﹪NaNO2100130137145120～200150～200155～550160～500低温浴50﹪BaCl2＋30﹪CaCl2＋20﹪NaCl50﹪BaCl2＋30﹪KCl＋20﹪NaCl435480480～7805

7、00～6502.2钢在热处理状态下的显微组织及性能碳素钢经过完全退火处理后的显微组织基本上与铁碳相图中的各种平衡组织相似。但在快速冷却条件下的显微组织就不能用铁碳相图来加以分析，而应由过冷奥氏体等温或连续转变曲线（C曲线）来确定。随着碳素钢化学成分及冷却条件的不同，过冷奥氏体将发生不同类型的转变。共析钢过冷奥氏体在不同温度条件下转变的组织特征及其性能如表4所示。（1）钢的退火和正火组织亚共析成分的碳素钢一般采用完全退火，可得到接近于平衡状态的组织；而过共析成分的碳素钢则采用球化退火，使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体呈颗粒状。碳素钢正火后的组织比退火组

8、织为细，对于低碳钢和中碳钢可以细化晶粒，提高强度；对于含碳量在0.4%以下的钢，可以改善切削加工性能；对于共析钢及过共析钢