《金属热处理原理与工艺》课程设计.doc

一、前言
本次课程设计主要是制定典型零件的生产工艺,是以《金属热处理原理》、《金属热处理工艺学》为基础的一门综合课程设计。从本次课程设计中,我们可以获得综合运用所学的基本理论、基本知识、基本技能,独立分析和解决实际问题的能力;培养严肃、认真、科学的工作作风和勇于进取开拓的创新精神。通过本次课程设计,可以使我们初步掌握典型零部件生产工艺过程;掌握典型零件的选材、热处理原则和工艺制定原理;理论联系实际,综合运用基础课及专业课程多方面的知识去认识和分析零部件热处理生产过程的实际问题,培养解决问题的能力。
热处理工艺是整个机器零件和工模具制造的一部分,热处理是通过改变钢的内部组织结构,以改善钢的性能,通过适当的热处理可以显著提高钢的机械性能,延长机器零件的使用寿命。合理的热处理工艺方案,不但可以满足设计及使用性能的要求,而且具有最高的劳动生产率,最少的工序周转和最佳的经济效果。
通过课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才是真正的知识,才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
二、课程设计的目的
课程设计属于《金属热处理原理与工艺》课程的延续,通过设计实践,进一步学****掌握金属热处理工艺设计的一般规律与方法。
培养综合运用金属学、材料性能学、金属工艺学、金属材料热处理及结构工艺等相关知识,进行工程设计的能力。
培养使用手册、图册、有关资料及设计标准的能力。
提高技术总结及编制技术文件的能力。
是金属材料工程专业毕业设计教学环节实施的技术准备。
三、课程设计内容与基本要求
1)、设计内容:
材料:特殊性能钢3Cr18Ni25Si2
独立完成特殊性能钢3Cr18Ni25Si2的热处理工艺设计,包括工艺方法、路线、参数的确定,热处理设备及操作,金相组织分析,材料性能检测等。
2)基本要求:
课程设计独立完成,能够清楚地表达所采用热处理工艺的基本原理和一般规律。
合理确定工艺方法、路线、参数,合理选择热处理设备并进行正确操作。
T图等设计工具,认真进行方案分析。
正确运用现代才能性能检测手段,进行金相组织分析和材料性能检测。
四、设计步骤
材料:特殊性能钢3Cr18Ni25Si2
应用实例:加热炉的受热零件、锅炉吊钩等。
材料分析:
3Cr18Ni25Si2属于奥氏体抗氧化钢,是Cr-Ni系,工作条件:<=1100度。
抗氧化钢基本上是在铬钢、铬镍钢、铬锰氮钢基础上添加Si、Al、Re元素等形成的,常用的有3Cr18Mn12Si2N、2Cr20Mn9Ni2Si2N、3Cr18Ni25Si2等钢,它们会形成23CrO、2SiO、23AlO。氧化膜,提高抗氧化性、抗硫蚀性和抗渗碳性,还具有较好的剪切、冲压和焊接性能。在Cr钢中加入La、Ce等稀土元素,既可以降低23CrO的挥发,形成更稳定的23(Cr、La)O ;又能促进铬的扩散,有利于形成23CrO,进一步提高抗氧化性。抗氧化钢的铸造性能较好,常制成铸件使用。一般采用固溶处理,得到均匀的奥氏体组织。可用于工作温度高达1000℃的零件,如加热炉的受热零件、锅炉吊钩等。
合金元素作用:
A 、碳(C):钢中含碳量增加,屈服点和抗拉强度升高,但塑性和冲击性降低,%超过时,钢的焊接性能变坏,因此用于焊接的低合金结构钢,%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力,在露天料场的高碳钢就易锈蚀;此外,碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
B、硅(Si)
硅能溶于铁素体和奥氏体中提高钢的硬度和强度,其作用仅次于磷,较锰、镍、铬、钨、钼和钒等元素强。但含硅超过3%时,将显著降低钢的塑性和韧性。硅能提高钢的弹性极限、屈服强度和屈服比(σs/σb),以及疲劳强度和疲劳比(σ-1/σb)等。含硅的钢在氧化气氛中加热时,表面将形成一层SiO2薄膜,从而提高钢在高温时的抗氧化性。
(1)对钢的显做组织及热处理的作用
A、作为钢中的合金元素, %。以固溶体形态存在于铁素体或奥氏体中,缩小奥氏体相区
B、提高退火、正火和淬火温度,在亚共析钢中提高淬透性
C、硅不形成碳化物,有强烈的促进碳的石墨化的作用,在硅含量较高的中碳和高碳钢中,如不含有强碳化物形成元素,易在一定温度条件下发生石墨化
D、在渗碳钢中,硅减小渗碳层厚度和碳的浓度
E、硅对钢水有良好脱氧作用
(2)对钢的力学性能的作用
A、提高铁素体和奥氏体的硬度和强度,其作用较Mn 、Ni 、Cr . W 、Mo、V 等更强;显著提高钢的弹性极限、屈服强度和屈强比(σs/σb).并提高应劳强度和疲劳比(σ-1/σb)
B、硅含量超过3 %时显著降低钢的塑性和韧