1、热处理工（初级）第一节职业道德一、职业道德基本知识二、产业工人的职业道德第二节安全文明生产与环境保护知识一、现场文明生产要求二、安全生产与劳动保护知识三、环境保护知识四、热处理生产环境污染的防治第一节金属材料学基础知识一、金属材料基础知识二、热传递基础知识三、金属学基础知识四、铁-渗碳体相图知识五、热处理工艺材料的一般知识第一节职业道德一、职业道德基本知识1.爱岗敬业2.诚实守信3.办事公道4.服务群众5.奉献社会第二节安全文明生产与环境保护知识一、现场文明生产要求(一)定置管理1.清除与生产无关之物2.按定置图实施定置3.放置标准信息名牌1.6S的定义2.推行6S的目的3.放置标准信息名牌(
2、二)6S管理1.6S的定义(1)整理(Structurize)随时将现场物品分成有用和无用两类，及时将无用的物品清除现场。(2)整顿(Systemize)将有用的物品分类定置摆放，保持数量、质量清晰，井然有序，取放方便。(3)清扫(Sanitize)自觉地把生产、工作的责任区域、设备、工装、工位器具清扫干净，保持整洁、明快、舒畅的生产、工作环境。(4)清洁(Sanitation)认真维护生产、工作现场，确保清洁生产，杜绝职业危害，防止环境污染。(5)修养(Self-discpline)爱岗敬业，尽职尽责，循规蹈矩，提高素质，养成自我管理、自我控制的习惯。(6)安全(Safety)贯彻“安全第一
3、、预防为主”的方针，在生产、工作中，必须确保人身、设备、设施安全，严守国家机密。2.推行6S的目的(三)密切协作的团队精神二、安全生产与劳动保护知识(一)安全操作的一般要求(二)常见热处理设备安全操作事项(三)劳动保护用品的正确使用(四)火灾、爆炸和中毒的应对措施(一)安全操作的一般要求1)工人在生产操作之前，首先要熟悉热处理工艺规程和所要使用的设备。2)工人在进入操作岗位时，必须穿戴好个人劳动防护用品。3)在加热设备和冷却设备之间不得放置任何妨碍操作的物品。4)喷砂等粉尘较严重的工序，应在设有强力通风装置的单独的房间内进行。5)设备危险区，如电炉的电源引线、汇流条、导电杆、传动机构及高压电器
4、设备区等，应用铁丝网、栅栏、挡板等加以防护。6)对油浴及各种硝盐炉，要经常检查其温度指示和实际温度是否相符，严防超温起火。7)进入浴炉的工件、添加的盐、盐浴校正剂必须烘干，以防爆炸。8)各种高压气瓶、火焰加热设备的使用和搬运应符合有关规定。(一)安全操作的一般要求9)化学物品应有专人管理，并严格按有关规定存放。10)车间的出入口和车间内的通道应通行无阻。11)生产过程中产生的各种废液，应按规定分类存放、统一回收和处理，不得随意倒入下水道和垃圾箱。12)打开各种火焰炉和可控气氛炉炉门时，不得站立在炉门正面近距离内。13)所有电器设备、电气测温仪表必须有可靠的绝缘及接地，高压电气设备(中、高频)工
5、作区的地面应铺耐压绝缘胶板。14)使用砂轮机时，应站立在砂轮机的侧面。15)起重吊装工件时，应有专人指挥，并按吊装安全规定进行，不允许在人员和重大设备上越过。(二)常见热处理设备安全操作事项1)使用液体及气体燃料炉，必须经常仔细地检查设备燃料管路及空气管路不得有泄漏现象。2)在电极式盐浴炉的电极上不得放置任何金属物品，以免变压器发生短路。3)硝盐炉中不得混入木炭、木屑、炭黑、油和其他有机物质，以免硝盐与炭结合形成爆炸性物质而引起爆炸事故。4)大型热处理炉及连续热处理炉是采用机械来输送工件和燃料的，使用前必须检查机械关键传动部件有无烧损、腐蚀，机械运行轨道上有无障碍物，工件堆放高度和宽度是否超过
6、规定，堆放平衡与否。5)在进行镁合金的热处理时，应特别注意防止炉子“跑温”而引起镁合金燃烧。(二)常见热处理设备安全操作事项6)使用有水冷却系统的装置时，应保持其正常工作。(三)劳动保护用品的正确使用(1)工作服、工作帽、手套工作服以白色为宜，可以反射周围的热量。(2)劳保鞋劳保鞋一般为皮鞋或帆布鞋。(3)口罩、防毒面罩、防护面罩、防护眼镜在喷砂等粉尘较大的环境中操作时，应戴口罩。(4)袖套、胶围裙在某些工序操作，还应根据实际需要配备袖套、胶围裙等。(四)火灾、爆炸和中毒的应对措施(1)火灾如油槽温度过高，会引起淬火油槽失火，此时应立即打开油槽的事故排油管，将油放入集油槽中，用铁板将油槽口盖上
7、，使火与空气隔绝而自灭。(2)爆炸热处理车间常用的煤气、天然气、可控气氛、氨气、乙炔气等，当这些气体在空气中的含量达到某一范围时，遇火星或强热即会发生爆炸。(3)中毒氮基保护气因其大部分氧气已被分离，纯氮可致人窒息死亡。三、环境保护知识(一)环保意识(二)热处理生产的环境污染知识1.大气的污染2.水源污染3.固体废弃物4.噪声5.电磁场辐射、放射性辐射及热辐射1.大气的污染(1)气态污染物热处理生产过程中的气态污染物主要有硫氧化合物(如SO2)、氮氧化物(如NOx)、氧化物(如CO)、碳氢化合物(如HCN)及卤化物。1.大气的污染表1-1热处理车间空气中的有害物质1.大气的污染(2)烟尘烟尘是
8、燃料燃烧过程中的烟灰，其粒径一般为0.011m，重量很轻，由热气流带起飞扬，燃煤的烟尘最为严重。(3)粉尘粉尘是指悬浮在气体中的细小固体粒子，通常是由于固体物料的破碎、研磨、装载、输送等机械过程及煤的燃烧过程产生的。4.噪声(1)空气动力性噪声由于压力突变引起气体扰动而发生的尖叫声，称为空气动力性噪声。(2)机械噪声由固体振动产生的声音称为机械噪声。(3)电磁噪声由电磁场脉冲、磁场伸缩引起电器部件振动的声音称为电磁噪声。四、热处理生产环境污染的防治1.应用少污染的能源2.采用少无污染的生产工艺、设备及介质3.废弃物综合利用及无害化处理3.废弃物综合利用及无害化处理(1)废气的利用主要是采用高效
9、率的换热器，回收废气余热用于预热燃用空气及预热工件。(2)废液的利用主要是各种水介质的重复使用，如感应加热装置的冷却水及淬火介质等的循环使用。(3)废渣的利用主要有废盐液渣的回收利用，如钡钠混合废渣可采用热析结晶法，将废渣溶于水后，加热煮沸，结晶出复合盐使用。1.什么是职业道德？2.社会主义职业道德的核心是什么？社会主义职业道德基本规范包含哪几个方面的内容？什么是工人的职业道德？3.什么是定置管理？什么是6S管理？4.热处理生产中的“五防”是指哪“五防”？5.热处理生产操作工人的劳保用品有哪些？如何正确使用它们？3.废弃物综合利用及无害化处理6.热处理生产中的“三废”是指什么？如何进行“三废”
10、的综合利用及无害化处理?第一节金属材料学基础知识一、金属材料基础知识1.金属材料的分类2.金属材料的性能1.金属材料的分类(1)钢铁材料以铁、锰、铬或以它们为主而形成的具有金属特性的物质称为钢铁材料，如碳素钢、合金钢、铸铁等。(2)非铁金属除钢铁材料以外的其他金属材料称为非铁金属，如铜、铝、镁以及它们的合金等。2.金属材料的性能(1)金属材料的物理性能金属材料在各种物理现象(如导电、导热、熔化等)中所表现出来的属性。1)密度：物质单位体积所具有的质量称为密度，也称体积质量。2)熔点：在缓慢加热条件下，金属或合金由固体状态变成液体状态时的温度称为熔点。2.金属材料的性能表2-1常用金属材料的密度
11、(20)2.金属材料的性能表2-2常用金属材料的熔点2.金属材料的性能3)热膨胀性：金属材料随着温度升高而体积发生增大的现象称为热膨胀性。2.金属材料的性能表2-3常用金属材料的线胀系数值(0100)2.金属材料的性能4)导热性：金属材料传导热量的能力称为导热性。2.金属材料的性能表2-4常用金属材料的热导率2.金属材料的性能5)导电性：金属材料传导电流的性能称为导电性。6)磁性：金属材料能够被磁铁吸引的性能称为磁性。(2)金属材料的化学性能金属材料的化学性能是指金属对周围介质侵蚀的抵抗能力。1)耐蚀性：金属材料在常温下对大气、水蒸气、酸及碱等介质腐蚀的抵抗能力称为耐蚀性。2)抗氧化性：金属材
12、料在高温下对周围介质中的氧与其作用而损坏的抵抗能力称为抗氧化性。(3)金属材料的力学性能金属材料的力学性能是多数机械设备或工具设计与制造的重要参数，主要包括强度、硬度、塑性、韧性、抗疲劳性能等。1)强度：金属材料抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。2.金属材料的性能 拉伸试样：拉伸试样的形状常用的有圆形和矩形截面两类。在国家标准(GB/T 2282002)中，对圆形截面试样的形状、尺寸及加工要求均有明确的规定。如图2-1所示。图2-1圆形截面的拉伸试样a)拉伸前b)拉断后2.金属材料的性能 力-伸长曲线：拉伸试验中得出的拉伸力与伸长量的关系曲线称为力-伸长曲线。图2-2是低碳钢的力-伸长曲线，纵
13、坐标表示力F，单位是N；横坐标表示伸长量l，单位是mm。由力-伸长曲线可以看出，随着拉伸力的不断增加，试样经历了以下几个变形阶段：图2-2低碳钢的力-伸长曲线2.金属材料的性能图2-3铸铁的力-伸长曲线 强度指标：主要包括屈服点和抗拉强度。2.金属材料的性能GB/T 2281987为旧标准，新标准为GB/T 2282002，由于本书后面章节仍用旧标准，故此处未改动。常用新旧标准符号对照如下(括号中为新标准符号)：(Z)、(A)、()，下同。2)塑性：材料断裂前发生不可逆永久变形的能力称为塑性。3)硬度：材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力称为硬度。4)韧性：金属在断裂前吸收变形能
14、量的能力，称为韧性。2.金属材料的性能图2-4冲击试验示意图1摆锤2试验机架3试样4刻度盘5指针5)疲劳极限：许多机械零件，如轴、齿轮、弹簧等，2.金属材料的性能它们在工作过程中各点所受的应力往往随时间做周期性的变化，这种随时间作周期性变化的应力称为循环应力或交变应力。(4)金属材料的工艺性能金属材料的工艺性能直接影响工件加工后的工艺质量，是选材和制定工件加工工艺路线时必须考虑的因素之一。1)铸造性能：金属及合金熔化后铸造成优良铸件的能力，称为铸造性能。流动性：液体金属充满铸型型腔的能力称为流动性。它主要受金属化学成分和浇注温度的影响。流动性好的金属容易充满整个铸型，获得尺寸精确、轮廓清晰的铸
15、件。2.金属材料的性能 收缩性：铸件在凝固和冷却过程中，其体积和尺寸减小的现象称为收缩性。铸件收缩不仅影响尺寸，还会使铸件产生缩孔、疏松、内应力、变形和开裂等缺陷。偏析倾向：合金中合金元素、夹杂物或气孔等分布不均匀的现象称为偏析倾向。偏析严重时可能使铸件各部分的力学性能产生很大差异，降低了铸件的质量。2)压力加工性能：金属材料在压力加工(锻造、轧制等)下成形的难易程度称为压力加工性能。3)焊接性：焊接性是指金属材料对焊接加工的适应性，也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优良焊接接头的难易程度。4)切削加工性能：金属材料接受切削加工的难易程度称为切削加工性能。2.金属材料的性能5)热处理性能：热处
16、理性能是指金属材料通过热处理后改变或改善其性能的能力。二、热传递基础知识1.传热的基本方式2.传热的一般规律1.传热的基本方式(1)传导传热热量直接由物体的一部分传至另一部分，或由一物体直接传至与其接触的另一物体，而物体的质点没有移动(指宏观的物质移动)的传热现象，称为传导传热。(2)对流传热流体中不同部分的相对位移，使不同部分的质点相互混合，或者流体质点与固体表面碰撞而进行的热交换现象，称为对流传热。(3)辐射传热由物体表面直接向外界发射可见的和不可见的射线，在空间传递热能的现象称为辐射传热。三、金属学基础知识1.晶体、晶格、晶胞、晶面、晶向的概念及金属晶体的类型2.纯金属的结晶过程及铁的同
17、素异构现象1.晶体、晶格、晶胞、晶面、晶向的概念及金属晶体的类型(1)晶体与非晶体自然界中的固态物质按其原子的聚集状态而分为两大类：晶体与非晶体。(2)晶格与晶胞图2-5a是晶体中的原子在空间作有规则排列的球体模型(这里近似地将原子看作“静态”的刚性球体)。图2-5晶格构造模型a)晶体原子排列的球形模型b)晶格c)晶胞1.晶体、晶格、晶胞、晶面、晶向的概念及金属晶体的类型(3)晶面与晶向在晶体中由一系列原子组成的平面，称为晶面。图2-6立方晶格中的一些晶面a)立方晶格中的三个晶面b)立方晶格中的几个晶向1.晶体、晶格、晶胞、晶面、晶向的概念及金属晶体的类型图2-7体心立方晶胞(4)金属晶体的类
18、型在已知的金属元素中，除少数十几种金属具有复杂的晶体结构以外，占85%的绝大多数金属属于下面三种晶格。1.晶体、晶格、晶胞、晶面、晶向的概念及金属晶体的类型1)体心立方晶格：它的晶胞是一个立方体，原子位于立方体的八个顶角上和立方体的中心，如图2-7所示。2)面心立方晶格：它的晶胞也是一个立方体，原子位于立方体的八个顶角上和立方体六个面的中心，如图2-8所示。3)密排六方晶格：它的晶胞是个正六棱柱体，十二个角上各有一个原子，上、下面中心各有一个原子，整个正六方体中间还均匀分布着三个原子，如图2-9所示。图2-8面心立方晶胞2.纯金属的结晶过程及铁的同素异构现象(1)纯金属的结晶过程1)纯金属的冷
19、却曲线及过冷度：通常我们是通过热分析法来研究金属的结晶过程的，图2-10为热分析装置示意图。图2-10热分析法装置示意图1电炉2坩埚3金属液4热电偶2.纯金属的结晶过程及铁的同素异构现象图2-12纯金属结晶时的冷却曲线a)理论结晶b)实际结晶2)纯金属的结晶过程：液态金属的结晶是在一定过冷度的条件下，2.纯金属的结晶过程及铁的同素异构现象从液体中首先形成一些微小而稳定的小晶体，然后以它为核心逐渐长大。图2-13纯金属结晶过程示意图2.纯金属的结晶过程及铁的同素异构现象图2-14单晶体和多晶体结构示意图3)晶粒大小对金属力学性能的影响：金属的晶粒大小对金属的力学2.纯金属的结晶过程及铁的同素异构
20、现象性能有着重要影响。2.纯金属的结晶过程及铁的同素异构现象表2-5晶粒大小对纯铁力学性能的影响2.纯金属的结晶过程及铁的同素异构现象图2-15形核率和长大速度与过冷度的关系示意图 增加过冷度：如图2-15所示，2.纯金属的结晶过程及铁的同素异构现象金属的形核率N和长大速度v均随过冷度T的增大而增大，但两者增大的速率并不相同，在很大范围内形核率比晶核长大速度增大更快，因此，增加过冷度能使晶粒细化。变质处理：在浇注前向液态金属中加入一些细小的形核剂(又称变质剂或孕育剂)，使它分散在金属液中作为人工晶核，可使晶粒显著增加，或者降低晶核的长大速度，这种细化晶粒的方法称为变质处理。钢中加入钛、硼、铝等
21、，铸铁中加入硅铁、硅钙等均能起到细化晶粒的作用。(3)振动处理在结晶时，对金属液加以机械振动、超声波振动和电磁振动等，使生长中的枝晶破碎，从而提供更多的结晶核心，可达到细化晶粒的目的。2.纯金属的结晶过程及铁的同素异构现象(2)铁的同素异构现象有些金属在固态下存在着两种以上的晶格形式，这类金属在冷却或加热过程中，随着温度的变化，其晶格形式也要发生变化。图2-16纯铁的冷却曲线四、铁-渗碳体相图知识1.合金、组元、相及组织2.固溶体、金属化合物及机械混合物3.铁碳合金的基本组织4.铁-渗碳体相图中各相区的相和点、线的意义1.合金、组元、相及组织(1)合金一种金属元素与其他金属元素或非金属元素，通
22、过熔炼或其他方法结合而成的具有金属特性的物质称为合金。(2)组元组成合金的独立的最基本的物质，称为组元，简称元。(3)相所谓相是指一合金中的这样一种物质部分，它具有相同的物理性能和化学性能，并与该系统的其余部分以界面分开。(4)组织所谓的组织是指用金相观察方法，在金属及合金内部看到的涉及晶体或晶粒的大小、方向、形状、排列状况等组成关系的构造情况。2.固溶体、金属化合物及机械混合物(1)固溶体组成合金的各组元在液态时能相互溶解形成均匀的单相液体，凝固后仍能相互溶解形成均匀的单相固体，这种单相固体称为固溶体。图2-18固溶体结构示意图a)间隙固溶体b)置换固溶体2.固溶体、金属化合物及机械混合物1
23、)间隙固溶体：是指溶质原子分布于溶剂晶格间隙之中而形成的固溶体。2)置换固溶体：是指溶质原子置换了溶剂晶格中某些结点位置上的溶剂原子而形成的固溶体。(2)金属化合物合金组元间发生相互作用而形成的一种新相，其晶格类型和性能完全不同于其任一组成元素，一般可用化学式表示，且具有一定的金属性质。(3)机械混合物纯组元、固溶体和金属化合物是构成合金内部组织的基本相。3.铁碳合金的基本组织(1)铁素体碳溶解在-Fe中所形成的间隙固溶体，称为铁素体，用符号“F”来表示。(2)奥氏体碳溶解在-Fe中所形成的间隙固溶体称为奥氏体，以符号“A”表示。(3)渗碳体渗碳体是由铁和碳以一定比例化合而成的亚稳定的金属化合
24、物，其化学式为Fe3C。(4)珠光体珠光体是铁素体和渗碳体所组成的机械混合物，它是平衡条件下w(C)为0.77%的奥氏体在727进行共析转变的产物，以符号“P”表示。(5)莱氏体莱氏体是w(C)为4.3%的铁碳合金，在1148发生共晶转变而从液相中同时析出的奥氏体和渗碳体的机械混合物，用符号“Ld”来表示。4.铁-渗碳体相图中各相区的相和点、线的意义表2-6铁碳合金基本组织的力学性能4.铁-渗碳体相图中各相区的相和点、线的意义图2-19简化后的Fe-FC相图(1)Fe-Fe3C相图的特性点在Fe-Fe3C相图中，几个主要特性点的温度、碳的质量分数及其物理含义见表2-7。4.铁-渗碳体相图中各相
25、区的相和点、线的意义(2)Fe-Fe3C相图的特性线在Fe-Fe3C相图上，有若干合金状态的分界线，它是不同成分合金具有相同含义的临界点的连线。4.铁-渗碳体相图中各相区的相和点、线的意义表2-7Fe-FC相图中的几个特性点的温度、4.铁-渗碳体相图中各相区的相和点、线的意义表2-8Fe-FC相图中几条主要特性线及其含义4.铁-渗碳体相图中各相区的相和点、线的意义(3)Fe-Fe3C相图中的相区五、热处理工艺材料的一般知识1.淬火加热介质材料1.淬火加热介质材料(1)空气箱式、井式等电阻炉及燃料炉的加热介质大多为空气。(2)盐浴盐浴是最常用的加热介质，一类是利用熔融状态的中性盐类能导电的性质，
26、通过自身的电阻把电能转换成热量并传递给工件，从而加热工件。杂质含量较少，纯度较高，以减少对工件表面的腐蚀和氧化脱碳。吸湿性小，否则易潮解变质或腐蚀工件。工作温度下粘度小，具有良好的流动性，以减少粘附在工件表面且带出盐的损耗。易溶于水，使处理过的工件表面粘附的盐能在清洗时除去。熔点适当，保证在工作温度既有良好的流动性，使整个浴温均匀、加热迅速、良好，又有挥发较少，以防止车间空气的污染。1.淬火加热介质材料 供应充足、方便，价格便宜，经济适用。1.淬火加热介质材料表2-9几种热处理用盐的物理性质1.淬火加热介质材料1)高温盐浴用盐：热处理高温盐浴用盐，是指在950以上温度使用的由单一或多种基盐再加
27、入盐浴校正剂组成的混合盐。1.淬火加热介质材料表2-10热处理高、中温盐浴用盐的组成1.淬火加热介质材料2)中温盐浴用盐：中温盐浴用盐是指在650950使用的由一种基盐或多种基盐再加入盐浴校正剂组成的混合盐。3)低温盐浴用盐：低温盐浴用盐是指在650以下使用的混合盐，其常用的成分和组成见表2-11。1.淬火加热介质材料表2-11热处理低温盐浴用盐的成分和组成1.淬火加热介质材料表2-11热处理低温盐浴用盐的成分和组成1.淬火加热介质材料(3)几种常用的热处理用气体1)氮气(N2)：氮气作为氮基气氛的主体气，主要应用于钢件的光亮退火、淬火及碳氮共渗等。2)氨气(NH3)：氨气是气体渗氮和离子渗氮
28、的渗氮剂、氨分解气氛以及氨燃烧气氛，可用作钢件、粉末冶金烧结或铍青铜工件加热的保护气氛。3)氢气(H2)：氢气常用作热处理保护气体，主要用于低碳钢、不锈钢、电工纯铁或非铁金属的光亮退火以及碳化钨、碳化钛的烧结等。4)丙烷(C3H8)：丙烷可用作制备吸热式和放热式气氛的原料气，主要应用于工件渗碳、碳氮共渗和氮碳共渗等化学热处理以及退火、正火、淬火及回火等。1.淬火加热介质材料(4)可控气氛我国对保护气氛及可控的渗碳(或碳氮共渗)气氛，统称为可控气氛。1)放热式气氛：将气体燃料和空气以接近完全燃烧的比例混合，通过燃烧、冷却、除尘等过程而制备的气氛，称为放热式气氛。2)吸热式气氛：将气体燃料和空气以
29、一定比例混合，在一定的温度和催化剂作用下通过吸热反应裂解生成的气氛称为吸热式气氛。3)氨分解气氛：用液氨为原料，经加热分解或燃烧后制得的气氛称氨分解气氛。4)滴注式气氛：把含碳的有机液体(一般用甲醇)定量滴入加热到一定温度、密封性良好的炉内，在炉内裂解形成的气氛。(5)真空将工件置于负压气氛的条件下进行加热和保温，称为真空加热。1.淬火加热介质材料1)保护作用：真空炉内氧化性与脱碳性气体极少，故可以防止氧化、脱碳，实现光亮淬火。2)表面净化作用：真空炉内的气氛中，氧的分压力很低。3)脱气作用：加热时工件处在高温负压状态，常压时溶入金属的气体，如氢、氧、氮等，在负压时将从金属表面逸出，这种现象称
30、为脱气。4)加热速度低：工件在真空炉中的加热是依靠热辐射来实现的。2.淬火介质材料(1)不改变物态的淬火介质的冷却过程熔盐、熔碱、熔融金属和固态金属等，其沸腾温度一般都大大超过被冷却工件的温度，因此它们作为淬火介质使用时，不会产生沸腾现象，无物态变化。(2)改变物态的淬火介质的冷却过程工件在水、水溶液(盐、碱或酸的水溶液)及油类等介质中的冷却特性与上述不改变物态的介质完全不同。(3)影响淬火介质冷却能力的因素不发生物态变化的淬火介质，其冷却能力除与本身成分有关外，还与使用温度及介质中的水分有关。(4)常用淬火介质常用的淬火介质有水、水溶液、矿物油、熔盐、熔碱等，它们的冷却能力及适用范围将在第三
31、章第二节中详述。(1)不改变物态的淬火介质的冷却过程熔盐、熔碱、熔融金属和固态金属等，其沸腾温度一般都大大超过被冷却工件的温度，因此它们作为淬火介质使用时，不会产生沸腾现象，无物态变化。图2-20冷却过程的三个阶段示意图(2)改变物态的淬火介质的冷却过程工件在水、水溶液(盐、碱或酸的水溶液)及油类等介质中的冷却特性与上述不改变物态的介质完全不同。1)蒸气膜阶段：图2-20中AB段，当工件刚进入介质瞬间，周围的介质立即被加热而汽化，在工件表面形成一层蒸气膜。2)沸腾阶段：图2-20中BC段，当介质从蒸气膜吸收的热量超过工件的散热时，蒸气膜就会破裂，工件就与介质直接接触，介质在工件表面剧烈沸腾，不
32、断逸出气泡，带走大量热量。3)对流阶段：图2-20中CD段，当工件温度降低到淬火介质的沸点以下时，进入对流阶段，即工件只能依靠对流传热的方式进行冷却。3.盐浴校正剂(1)还原作用盐浴校正剂加入后，在盐浴中发生还原反应，从而消除盐浴中的氧化性杂质。(2)结渣作用盐浴校正剂加入后，与盐浴中的氧化性杂质发生作用，生成熔点较高、密度较大的盐渣沉入炉底，通过定期捞渣加以清除。(3)盐浴脱氧方法为了提高脱氧效果，常将几种盐浴校正剂混合使用，取长补短，高温炉主要用钛白粉(TiO2)和硅胶(SiO2)为主的混合物，有时也用硅铁和硼砂；中温炉主要用氯化钡、硼砂和盐类的混合物。(3)盐浴脱氧方法为了提高脱氧效果，
33、常将几种盐浴校正剂混合使用，取长补短，高温炉主要用钛白粉(TiO2)和硅胶(SiO2)为主的混合物，有时也用硅铁和硼砂；中温炉主要用氯化钡、硼砂和盐类的混合物。表2-12混合盐浴校正剂的配方六、热处理工艺文件及工艺操作的一般知识1.常用的热处理工艺术语2.热处理工艺文件的一般知识3.热处理工艺操作的一般知识1.常用的热处理工艺术语(1)热处理工序单个或一批工件，一个或一组工人，在同一工作地，连续完成工件的部分或全部热处理工艺过程，简称工序。(2)整体热处理对金属材料或工件整体进行穿透加热的热处理工艺。(3)局部热处理仅对工件的某一部位或几个部位进行热处理的工艺。(4)预备热处理为了调整原始组织
34、，以保证工件最终热处理或(和)切削加工质量，预先进行的热处理工艺。(5)最终热处理为获得工件所需要的性能，全面地满足工件的技术要求而进行的热处理工序。(6)补充热处理是在最终热处理之后，为了进一步提高工件的性能或延长工件的使用寿命，提高工件的精度而附加的热处理工序。1.常用的热处理工艺术语(7)热处理工艺过程是指工件从原材料到成品的过程中所有热处理工序的总和，包括预先热处理的退火、正火和最终热处理的淬火、回火及表面改性热处理等。(8)热处理工艺路线是指工件从毛坯到成品的过程中所有冷、热加工过程顺序总和，即工件的加工顺序。(9)热处理操作程序是指完成热处理某一工序过程的操作先后顺序。(10)热处
35、理工艺参数是指热处理工艺进行过程中所必须达到和控制的各种物理量，如预热温度、加热温度、保温时间、加热介质、淬火介质以及电流、电压、气体压力、各种盐浴等的成分比例等。1.常用的热处理工艺术语(11)热处理工艺装备(简称工装)凡是为了满足热处理生产要求，保证热处理质量，保证生产安全的一切工夹具及辅助装置，都称为热处理工艺装备。(12)热处理技术要求是指热处理前后的验收质量指标。(13)热处理工艺文件是指导热处理生产与工艺工作的文件，统称为热处理工艺文件。(14)热处理工艺规程把热处理工艺过程的各工序的每项内容(工件的基本状况、工艺参数、工艺装备、操作要领、注意事项及技术要求等)，写成指导热处理生产
36、的技术文件，即工艺卡或工艺卡片。2.热处理工艺文件的一般知识(1)热处理工艺规程热处理工艺规程是各道热处理工序必须遵守的准则，其基本形式是热处理工艺卡。1)工件概况：即工件名称及编号、材料牌号、重量大小、轮廓尺寸及热处理有关尺寸、工艺路线等。2)热处理技术要求：即热处理工序完成后的质量验收指标。3)工件简图：在工艺卡上应绘制工件简图，便于识别、核对工件，同时对于局部热处理、硬度检查部位等也一目了然。4)装炉方式及装炉量。5)设备及工装名称、编号。6)工艺参数：包括保温时间、冷却方式、淬火介质等。7)质量检查的内容，检查方法及抽查率。2.热处理工艺文件的一般知识(2)热处理工件明细表该表概括反映
37、工件的材料、热处理类型及要求(包括其他工艺与热处理本身提出的补充热处理工件与工序)、工件数量、尺寸和重量等，是工艺分析、生产准备和组织生产的重要文件。(3)临时工艺通知单在生产中，由于技术要求、工件图样尺寸、材料等客观因素发生变化，无法按原工艺规程操作而临时下达的工艺文件。(4)热处理工艺守则热处理工艺守则是热处理工艺必须遵守的原则，其内容包括某工艺的作用、工艺参数、可以选用的设备和工装、操作要领、有无公害与防护，以及该工艺所能达到的质量标准及质量检验方法。3.热处理工艺操作的一般知识1)首先操作者应按“三定”(定人、定机、定工种)的要求进行考核，合格后发给操作证，之后才能上岗操作。2)热处理
38、是将工件放在一定的介质中加热、保温和冷却，通过改变金属材料表面或内部组织来控制其性能的工艺方法。3)热处理是工件制造过程的中间工序，它受前后工序的制约，要求操作者必须了解工件热处理前后的加工工序，即工艺流程。4)热处理是在高温下进行的，设备比较复杂，过程控制常常需要各种仪器仪表，因此，要求操作者必须遵守工艺纪律，正确执行热处理工艺规程。5)影响热处理产品质量的因素多而且比较复杂，热处理产品质量不仅取决于设备、控制手段，还取决于操作者的责任心和技术水平。3.热处理工艺操作的一般知识6)热处理使用的电、盐、油、气等极易发生触电、中毒、爆炸等事故，所以安全生产极为重要。7)热处理操作之前，必须识读工
39、艺文件，进行核对，即核对工件的形状、尺寸、数量、材料、技术要求是否与工艺卡相符。8)热处理操作中，应严格执行“三检”制度，即自检、互检和专检。9)热处理操作结束后，应将用过的工装夹具清洗干净，按定置管理要求堆放整齐，并清扫设备及工作场地。第二节碳素钢的牌号、性能及用途一、碳素钢中常存元素对其性能的影响1.硅2.锰3.硫4.磷5.氧、氮、氢二、碳素钢的分类1.按钢的含碳量分类2.按钢的质量分类3.按钢的用途分类三、碳素钢的牌号及用途1.碳素结构钢2.优质碳素结构钢1.碳素结构钢表2-13碳素结构钢的化学成分1.碳素结构钢表2-13碳素结构钢的化学成分1.碳素结构钢2.Q275牌号由ISO 63：
40、1995中E275牌号改得。3.Q255、Q275牌号在GB/T 7002006中取消。1.碳素结构钢表2-14碳素结构钢的力学性能1.碳素结构钢表2-14碳素结构钢的力学性能2.优质碳素结构钢表2-15优质碳素结构钢的代号、牌号和化学成分2.优质碳素结构钢表2-15优质碳素结构钢的代号、牌号和化学成分2.优质碳素结构钢2.表中所列牌号为优质钢，钢中w(P)、w(S)均不得大于0.035%；如果是高级优质钢，则w(P)、)均不得大于0.030%；如果是特级优质钢，则w(P)、w(S)均不得大于0.025%。3.表中数据摘自国家标准GB/T 6991999。2.优质碳素结构钢表2-16优质碳素结
41、构钢的牌号、热处理工艺、力学性能2.优质碳素结构钢表2-16优质碳素结构钢的牌号、热处理工艺、力学性能2.优质碳素结构钢2.表中所列正火推荐保温时间不少于30min，空冷；淬火推荐保温时间不少于30min，75、80和85钢为油冷，其余钢为水冷；回火推荐保温时间不少于1h。3.表中数据摘自国家标准GB/T 6991999。3.碳素工具钢2.优质碳素结构钢表2-17碳素工具钢的牌号、化学成分、热处理工艺、力学性能和用途2.优质碳素结构钢表2-17碳素工具钢的牌号、化学成分、热处理工艺、力学性能和用途2.优质碳素结构钢4.铸造碳钢第三节工件装炉的方法一、工件装炉前的准备1.退火、正火件装炉前的准备
42、2.淬火件装炉前的准备3.回火件装炉前的准备1.退火、正火件装炉前的准备1)检查待处理工件的钢材牌号、外形尺寸是否与工艺卡相符。2)根据工艺卡检查待处理工件的炼钢炉号、力学性能试样。3)待处理件外观不允许有裂纹、伤痕、夹层、折叠、结疤、夹杂等有害缺陷。4)对某些加工余量很少的工件，要采取相应的防氧化脱碳措施。2.淬火件装炉前的准备1)按工艺卡核对工件数量、材料、尺寸等。2)根据图样和工艺卡，明确淬火工件的具体要求，如硬度、尺寸、加工余量等。3)选用合适的工夹具，进行适当的绑扎。4)表面不允许氧化脱碳的工件，可在保护气氛炉、盐浴炉或真空炉中加热。涂料保护：浸涂由润滑油调和的硼砂油液或由润滑油调和
43、的石墨粉油液，也可用效果比两者都好的高温防氧化涂料涂覆。将工件装入密封的盛有木炭或生铁屑的铁箱中。5)按盐炉操作规程，使用校正剂对盐浴进行定期校正。6)有力学性能要求的工件，应检查有无试样，还应注意试样大小和数量是否符合规范要求。3.回火件装炉前的准备1)将工件表面尽量清洗干净，并检查工件是否有碰伤、裂纹等缺陷。2)抽检淬火工件的硬度，必须符合要求。3)按图样和工艺要求，明确工件回火的具体要求，如硬度等。4)根据工件的技术要求和尺寸大小，选用合适的装料盘、装料筐、工夹具或者进行适当的绑扎。5)对于表面不允许脱碳的工件，可选用保护气氛炉、盐浴炉或真空炉回火，也可选用适当的涂料进行表面保护。6)有
44、力学性能要求的工件，检查试样是否符合工艺要求。7)检查设备、仪表运转是否正常，按工艺和淬火硬度的要求调好仪表温度，如果淬火硬度偏高，回火温度取上限，反之取下限。二、工件的装炉方法1.退火、正火件的装炉方法2.淬火、回火件的装炉方法1.退火、正火件的装炉方法1)检查炉体各部分是否损坏，平车、卷扬机和其他附属设备运转是否正常，高温仪表指示必须正确，工件应装在各种炉型规定的有效加热区内。2)同炉的工件，工艺规范须相同或相近，各类工件有效厚度不能相差太大，工件堆放保持适当距离。3)使用大型燃料炉加热时，工件有效厚度相差不能大于200mm，装在台车上要平衡稳定，离台车表面距离要大于200mm，横向间隔应
45、大于或等于100mm，以保证炉气良好循环。4)大件放在底层，小件放在上层，厚壁大件放在近火门处，上层工件的重量不应集中在下层工件的容易变形处。5)力学性能试样必须与所代表的工件同炉装在工件有代表性的部位或工艺卡规定的地方。1.退火、正火件的装炉方法6)保护气氛加热炉、热浴加热炉、真空炉、连续作业炉等以及其他炉型用于退火或正火时，其操作可按各企业专用的操作规范处理。2.淬火、回火件的装炉方法1)允许不同材料但具有相同加热温度和加热速度的工件装入同一炉中加热。2)截面大小不同的工件装入同一炉时，大件应放在炉膛里面，以便小件先出炉。3)工件装炉时，应放在炉内均匀温度区，应采取多方面措施，力求提高工件
46、的均温程度。4)装炉时，必须将工件放在装料架或炉底板上，用钩、钳堆放，不准将工件直接抛入加热炉内，以免碰伤工件或损坏设备。5)入炉工件均应干燥、无油污。6)细长工件应尽量垂直吊挂，以免变形，如图2-21所示。2.淬火、回火件的装炉方法图2-21轴类工件淬火、回火时吊挂方法2.淬火、回火件的装炉方法图2-22工件绑扎实例a)不正确b)正确7)盐浴炉的装炉量要适当，工件放入盐浴后，盐浴液面应低于盐浴规定的液面线，还要使工件之间保持大于或等于10mm距离。2.淬火、回火件的装炉方法8)工件进入盐浴炉前要预热，对于薄而长的工件，应设法避免盐浴翻滚时工件互相撞击，还要防止工件碰撞电极或距电极太近而造成过
47、热或过烧。9)箱式炉的装炉一般为单层排列，工件之间距离为1030mm为宜。10)有力学性能要求的工件，试样与工件应同时装炉，试样应放在有代表性的位置。第四节工装夹具的知识一、热处理常用工装的种类1.通用工装2.专用工装1.通用工装(1)盐浴炉上常用的工装1)加盐铲(勺)，用于往盐浴炉中加盐。2)捞渣勺，用于脱氧搅拌，捞渣，打捞落入炉内的工件。3)淬火勺、淬火钳、淬火框以及根据工件形状设计的专用于淬火加热和冷却的工具、挂具等。图2-23常用的几种淬火工装夹具示意图1.通用工装(2)回火框(篮)、回火勺常用的几种回火工装夹具如图2-24af所示。1)图2-24a可用于各种小型工件的回火。2)图2-
48、24b、d可用于较小圆柱形工件的回火，如螺柱、小轴、销子等。3)图2-24c、e可用于螺栓、螺杆、螺母或类似工件的回火。4)图2-24f可用于悬挂各种工件的回火。(3)箱式电炉常用的工装1)装料锹：用于往箱式炉里装入小型工件或出料。2)推料铲：用于大件装料或出料。3)出料勺：用于出料。4)装料箱：用于固体渗碳。1.通用工装图2-24常用的几种回火工装夹具示意图5)其他工装：根据工件形状或特殊要求所设计的用于加热和淬火冷却的夹具或挂具等。2.专用工装1)对于化学热处理工件，要求保证工件在炉内与炉气充分而均匀地接触，同时放置要稳妥，不致引起变形。2)对于形状复杂、尺寸要求严格的工件，为了保证某些特
49、别要求的尺寸精度，需设计专用工装。3)某些采用定形回火的工件，如活塞环、弹簧等，应有专用夹具保证。4)为了保证某些工件内孔的椭圆度及尺寸精度，应设计使用相应的心棒。5)对于某些大型笨重工件，为了方便进出炉，某些工件在热处理时要保持垂直加热与垂直淬火，应根据炉型设计采用专用工装。6)某些需要进行冷矫正或容易变形的工件，应设计专用工装。二、热处理常用工装的基本要求1.较好的耐热性能2.一定的高温强度3.较低的材料与制作成本三、热处理常用工装的制作1.热处理工装的设计原则2.热处理工装的制造1.热处理工装的设计原则1)对工件结构和技术要求做具体分析，应最大限度地满足技术要求。2)保证工装能安全可靠地
50、承载工件，完成热处理工艺过程，并具有较长的使用寿命。3)保证工件装载在工装上能够均匀地被加热、渗碳、碳氮共渗、均匀冷却。4)尽可能多地装载工件，以提高热处理生产效率，降低能源消耗。5)尽可能地兼顾通用性，以减少工装种类，简化工装管理，降低工装成本。6)尽可能地降低工装用材料和制造成本。第五节专用起重设备的使用方法一、索具(1)麻绳麻绳包括白棕绳、混合麻绳和线麻绳。(2)钢丝绳又称钢索。(3)链条链条与钢丝绳相比，挠性好，破断抗力大，使用中磨损小，与链轮的啮合可靠。(4)卸扣又称卸甲、卡环。(5)起重时捆绑重物要点应根据实际负荷大小及作业环境，正确地选用索具及其规格。(5)起重时捆绑重物要点应根
