3Cr2W8V钢压铸模气体软氮化热处理车间设计解析.doc

课程设计任务书设计题目3Cr2W8V钢压铸模气体软氮化热处理生产线学生姓名付江学生学号2010 1499专业班级金材一班指导教师徐光青刘宁1设计题目3Cr2W8V钢压铸模气体软氮化热处理生产线成绩课 程 设 计 主 要 内 容制定热处理工艺、工作制度、年时基数、生产纲领，选择 所需要的热处理设备，最后应给出参考文献，并绘制出设备在 车间的平面布置图具体要求如下：（1） 确定工件的形状、尺寸，制定出车间的工作制度、年时基 数、生产纲领；（2） 对于没有给出材料的零件，选择材料，要论述工件的服役 条件及对材料性能的要求；（3） 确定工件的加工工艺流程，制定热处理工艺，并且，加以 论述其依据；（4） 根据热处理工艺选择适当的热处理设备，对主要的加热设 备的炉体结构、炉膛尺寸、功率要进行计算和论述，根据生产 率确定所需要的台数；（5） 合理地设计工件的热处理生产线，画出设备在车间里面的 平面布置图（该图要求用计算机绘制，并用 A3纸打印出来，图 中设备用参考图例画出，其它的要按照国家标准画出）；（6） 设计任务书按照如下顺序进行装订：封面、表格、目录、 具体内容、参考文献；设计任务书封面、表格请见后面附件， 表格中设计题目、课程设计主要内容部分由同学填写，设计任 务书除了封面、表格、目录以外，其余每页应该标注页码，并 在目录部分自动生成。

7） 用同学名字作为文件夹名称，内含设计任务书的 Word文档和车间平面布置图CAD文档，两个文件均用同学名字，和课 程设计纸质材料一起上交指 导 教 师 评 语一、 综述 3二、 热处理车间任务 3（1） 工件条件分析 3（2） 零件形状尺寸 4（3） 车间工作制度、年时基数、生产纲领 4三、 热处理工艺方法及选择 6四、 热处理工艺制度制定 9（1） 等温球化退火 9（2） 稳定化处理 13（3） 淬火 13（4） 高温回火 14（5） 气体软氮化 14五、 常见缺陷及分析 12六、 压铸模性能检测方法 15七、 热处理设备的选用 15（1） 设备的选用 15（2） 设备数量的计算 186（3） 主要设备的型号选择 16八、 热处理辅助设备选用 18（1） 冷却设备 18（2） 清理设备 19（3） 检查设备 19（4） 其他辅助设备 19九、 起重运输及自动化设备 20（1） 常规起重运输设备 20（2） 生产机械化与自动化装置 20十、车间布局 20（1） 车间在厂区内的位置 20（2） 车间面积及面积指标 21（3） 布局原则 21（4） 车间设备布局间距 211十^一、参考文献 22、综述金属热处理是机械制造中的重要工艺之一， 与其他加工工艺相比，热处理一 般不改变工件的形状和整体的化学成分， 而是通过改变工件内部的显微组织，或 改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。

其特点是改善工件的内 在质量，而这一般不是肉眼所能看到的 为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外， 热处理工艺往往是必 不可少的正所谓“工欲善其事，必先利其器”，那么也就必须给热处理一个良好的环境 及先进设备，总的来说就是一个设计得当的热处理车间 设计的主要内容整个热 处理车间的设计过程热处理车间生产任务、工作制度及年时基数、工艺设计、 热处理设备的选择与计算、车间设备组织与布置、车间动力和辅助材料消耗量计 算、热处理的生产安全与环境保护、热处理车间人员定额、热处理车间的建设投 资及技术经济指标等方面，对热处理车间进行设计从热处理技术的现状和水平， 掌握其发展趋势，大力发展先进的热处理新技术、新工艺、新材料、新设备，用 高新技术改造传统的热处理技术，实现“优质、高效、节能、降耗、无污染、低 成本、专业化生产”的方向上设计热处理车间车间设计的主要内容，一般热处理车间的设计，应包括如下主要内容:（1） 确定材料、服役条件、对材料性能的要求；（2） 确定零件形状、尺寸3） 车间生产纲领、工作制度、年时基数；（4） 确定工件加工工工艺流程、确定热处理工艺；（5） 根据热处理工艺选择适当的热处理设备；（6） 合理设计工件热处理生产线（7） 对公共系统设计的要求；（8） 生产安全与环境保护；（9） 工艺设备平面布置图与设备明晰表；二、热处理车间任务本设计的任务是设计一间生产3Cr2W8Vffl压铸模的热处理车间。

1） 工作条件分析3Cr2W8\ffl是目前国内外广泛应用的热模具钢， 模具的服役条件极其恶劣,在高温状态承受强烈磨擦和高冲击力，要求材料具有高的强韧性，抗热疲劳性和 耐磨性，3Cr2W8V钢属于过共析钢，它主要用于制造高温下受高应力、受冲击负 荷小的各种模具由于它含有多种易形成碳化物的 Cr、W V等合金元素，故在高温下具有较高的强度和硬度以及良好的淬透性但该种钢的韧性、塑性稍差， 在生产中很易产生裂纹，致使模具寿命大幅度降低 ［17］3Cr2W8V钢含有较多碳 化物形成元素且铬钨均能提高临界点和回火稳定性， 因而具有较高的抗热疲劳性和高温机械性，但经常规热处理工艺处理的3Cr2W8V钢模具在使用中经常发生早 期脆断，降低了模具的使用寿命，给生产带来严重影响［18］1）化学成分6 o0II0fnlR 110 '3Cr2W8V钢的化学成分如下:3Cr2W8V钢的化学成分W%C Cr W VSi Mn PS0.30-0.2.2-2.7 7.5-9.0 0.2-0.540< 0.4 < 0.4 < 0.03< 0.03⑵临界温度3Cr2W8V钢的临界温度如下：3Cr2W8 V钢的临界温度临界温度 Ac1Ac3Ar1温度(近似值)/ C 820-8301100790(2)零件形状尺寸3Cr2W8V钢压铸模的外形尺寸为:(3)车间工作制度、年时基数、生产纲领生产纲领一个热处理车间或工段所承担的生产纲领， 是设计热处理车间的基础。

只有 明确了车间的纲领，所确定的车间生产规模，所选定的工艺和设备才能符合实际 需要所谓生产纲领，首先是所承担本企业的生产产品的热处理零件年产量， 也就是设计纲领以满足零件热处理新的技术要求为前提，“三创新”(即材料创新、 工艺创新和工装创新)的结果是行之有效的结果热处理工艺设计是热处理车间设计的中心环节， 是设备选择的主要依据所 确定的热处理工艺必须先进、可靠、经济合理，并与车间生产规模相适应常规 工艺应力求工艺路线简化，运输量最小，工序较小，节省能源及劳动量采用先 进工艺应经过技术经济论证或实验研究，取得可信的试用效果企业机械产品热处理零件生产纲领，包括铸件，锻件毛坯的预备热处理和机 械产品零件的最终热处理这些就是根据产品零件图纸所规定的技术所决定的热处理车间还应该承担本企业自制的切削工具、各类模具、机械修理备件、 配件的热处理任务，根据其任务量的大小确定车间的设置为提高设备负荷率， 应尽量结合车间的特点接受对外协作任务，对于比较固定的长期协作任务，也应 列入车间生产任务内所设计的热处理车间的年产量为 400吨的3Cr2W8Vffl压铸模工作制度、年时基数根据车间生产性质和任务，一般单件小批量生产性质的综合热处理车间， 应 采用三班工作制。

其中个别工艺周期较长应连续生产的设备或大型设备应考虑三 班工作制；安装在生产流水线上的热处理设备， 应与生产线生产班制相一致详 细见下表1）设备年时基数为设备在全年内的总工时数，等于在全年日内应工作的的 时数减去各种时间损失，即：F设二 D设Nn(1-b%)4.01）式中 F设—设备年时基数（h）；D设一设备全年工作日，等于全年日数（365天）-全年假日（10天）-全 年星期双休日（104天）=251天；N —每日工作班数；n —每班工作时数，一般为8小时，对于有害健康的工作，有时为 6.5 小时；b —损失率，时间损失包括设备检修及事故损失，工人非全日缺勤而无法及时调度的损失，以及每班下班前设备和场地清洁工作所需的停工损 失（一般取4%公式4.02)2）工人年时基数尸人=D人n(1 _b%)式中 F人一工人年时基数（h）；D人一工人全年工作日，等于全年日数（365天）-全年假日（10天）- 全年星期双休日（104天）=251天；热处理车间设备和工人年时基数项目生产性质工 作 班 制全年 工作日每班工 作时数全年时间损 失（%年时 基数一、设备一般设备连续工作制3355848179重要设备阶段工作制3251845783小型简易热处理 炉阶段工作制3251845783大型复杂热处理 炉连续工作制3355848179二、工人一般工作条件251841928较差工作条件251881847本车间设备年时基数8179h,工人年时基数1928h三、热处理工艺方法及选择（1）预选热处理选择正火正火通常是把钢加热到临界温度 Ac3或Acm线以上，保温一段时间，然后进 行空冷。

正火目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化正火的主要应用范围有：①用于低碳钢，正火后硬度略高于退火，韧性也较 好，可作为切削加工的预处理②用于中碳钢，可代替调质处理作为最后热处理， 也可作为用感应加热方法进行表面淬火前的预备处理③用于工具钢、轴承钢、 渗碳钢等，可以消降或抑制网状碳化物的形成， 从而得到球化退火所需的良好组 织④用于铸钢件，可以细化铸态组织，改善切削加工性能⑤用于大型锻件， 可作为最后热处理，从而避免淬火时较大的开裂倾向⑥用于球墨铸铁，使硬度、 强度、耐磨性得到提高，如用于制造汽车、拖拉机、柴油机的曲轴、连杆等重要 零件⑦过共析钢球化退火前进行一次正火，可消除网状二次渗碳体，以保证 球化退火时渗碳体全部球粒化退火退火是将组织偏离平衡状态的金属或合金加热到适当的温度，保持一定时 间，然后缓慢冷却以达到接近平衡状态组织的热处理工艺退火目的是降低硬度，改善切削加工性；消除残余应力，稳定尺寸，减少变 形与裂纹倾向；细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷退火工艺分类根据钢的化学成分和退火目的的不同， 退火工艺种类很多其中按加热温度 可分为两大类：一是临界温度（Ac1或Ac3）以上的退火，称为“相变重结晶退 火”包括完全退火、不完全退火、晶粒粗化退火、扩散退火和球化退火等；二 是加热到临界温度（Ac1或Ac3）以下的退火，称为“低温退火”，包括软化退火、 再结晶退火和去应力退火等。

下面介绍几种常用的退火工艺完全退火：将亚共析钢加热至Ac3以上20-30 C,保温足够时间奥氏体化后， 随炉缓慢冷却，从而得到接近平衡的组织，这种热处理工艺称为完全退火完全退火只适用于亚共析钢，不宜用于过共析钢，过共析钢缓冷后会析出网 状二次渗碳体使钢的强度、塑性和韧性大大降低不完全退火：不完全退火又叫不完全重结晶退火，是将钢加热到 Ac1与Ac3或Ac1与Acm之间某一温度，保温后缓慢冷却。