毕业设计（论文）3Cr13弹簧热的热处理工艺设计

1、攀枝花学院学生课程设计（论文）题 目： 3Cr13弹簧热的热处理工艺设计 学生姓名： X X 学 号： 20111110XXXX 所在院(系)： 材料工程学院 专 业： 20XX级材料成型及控制工程 班 级： 材料成型及控制工程一班 指 导 教 师： X X X 职称： 讲 师 2012年12月28日攀枝花学院教务处制攀枝花学院本科学生课程设计任务书题目3Cr13弹簧热的热处理工艺设计1、课程设计的目的使学生了解、设计3Cr13弹簧热的热处理工艺，融会贯通相关专业课程理论知识，培养学生综合运用所学知识、分析问题和解决问题的能力。2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）内容 ：（1）明确设计任务（包括用途、服役条件及性能要求）（2）绘出热处理件零件图（3）给出设计方案（4）写出设计说明（5）设计质量检验项目（6）设计热处理工艺卡片（7）3Cr13弹簧热的热处理缺陷及预防或补救措施要求：（1）通过查找资料充实、完善各项给定的设计内容。（2）分析热处理过程中可能出现的缺陷，针对这些缺陷提出预防措施或补救措施。（3）提交设计说明书（报告），2千字以上。报告格式请参照“毕业

2、论文（设计）”格式3、主要参考文献1 夏立芳主编. 金属热处理工艺学. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 20052 中国机械工程学会热处理分会热处理工程师手册机械工业出版社2003第一版.3 张玉庭主编热处理技师手册机械工业出版社2006第一版4 中国机械工程学会热处理学会热处理手册机械工业出版社2003第三版.4、课程设计工作进度计划第十五周：对给定的题目进行认真分析，查阅相关文献资料，做好原始记录。第十六周：撰写课程设计说明书，并进行修改、完善，提交设计说明书。指导教师（签字）日期年 月 日教研室意见：年 月 日学生（签字）： 接受任务时间： 年 月 日注：任务书由指导教师填写。课程设计（论文）指导教师成绩评定表题目名称评分项目分值得分评价内涵工作表现20%01学习态度6遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。02科学实践、调研7通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等渠道获取与课程设计有关的材料。03课题工作量7按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。能力水平35%04综合运用知识的能力10能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题，能正确处理实验数据，能对课题进行理论分

3、析，得出有价值的结论。05应用文献的能力5能独立查阅相关文献和从事其他调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。06设计（实验）能力，方案的设计能力5能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清晰、完整。07计算及计算机应用能力5具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机进行资料搜集、加工、处理和辅助设计等。08对计算或实验结果的分析能力（综合分析能力、技术经济分析能力）10具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。成果质量45%09插图（或图纸）质量、篇幅、设计（论文）规范化程度5符合本专业相关规范或规定要求；规范化符合本文件第五条要求。10设计说明书（论文）质量30综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学。11创新10对前人工作有改进或突破，或有独特见解。成绩指导教师评语指导教师签名： 年月日攀枝花学院本科课程设计（论文） 摘要摘 要 本课设计了3Cr13弹簧的热处理工艺设计。主要的工艺过程包括扁钢剪断、热卷成形、淬火、中温回火、喷丸、装配等热处理过程。通过各种不

4、同的工艺过程进行恰当的处理可以获得各种性能良好的材料并且满足各项性能的要求。3Cr13不锈钢制造弹簧，则生产工艺简单，可免去高温淬火时弹簧易变形、软硬不均等缺点。3Cr13弹簧在弱腐蚀介质（如空气、水蒸气、淡水、盐水、硝酸及某些浓度不高的有机酸）温度不超过30都有良好的耐腐性。它的弯、扭及缠绕等力学性能良好。但脆性倾向较大。 3Cr13弹簧是满足特殊需要为主的特种弹簧，用于制造300C以下工作的弹簧，产品可用于各类马达、电机轴、各类家电、电机轴、玩具轴、各类水泵、潜水泵用轴等，产品经热处理后强度高、耐磨性强。关键词：3Cr13不锈钢，高温油淬，中温回火，耐腐性攀枝花学院本科课程设计（论文） 1 1 设计任务目 录摘 要1、设计任务11.1设计任务11.2设计的技术要求12、设计方案12.1 3Cr13弹簧设计的分析12.1.1工作条件12.1.2失效形式12.1.3性能要求22.2钢种材料23、设计说明23.1加工工艺流程23.2具体热处理工艺33.2.1预备热处理工艺43.2.2机械加工43.2.3淬火+中温回火热处理工艺53.2.4喷丸处理73.2.5物理性能及性能测试74、常见缺

5、陷及防补措施85、提高弹簧质量措施96、结束语107、热处理工艺卡片11参 考 文 献11211 设计任务1.1设计任务3Cr13弹簧的热处理工艺设计。1.2设计的技术要求3Cr13是一种马氏体类型不锈钢，该钢机械加工性能好，经热处理不完全退火或低温退火，再经过最终热处理淬火、回火等工艺过程后，具有优良的耐腐蚀性能、抛光性能、较高的强度和耐磨性，适宜制造承受高负荷，高耐磨及在腐蚀介质作用下的塑料模具。因此，它满足其弹簧耐腐蚀的要求，但要提高其硬度、热稳定性。调质处理后硬度在HRC30以下的3Cr13材料加工性较好，易达到较好的表面质量。而硬度大于HRC30时加工出的零件，表面质量虽然较好，但刀具易磨损。所以，在材料进厂后，先进行调质处理硬度达到HRC2530，然后再进行切削加工。3Cr13马氏体不锈弹簧钢热处理3Cr13，淬火后获得高硬马氏体，回火：470以下会有M7C3，新碳化物析出，产生二次硬化，在475-550会产生回火脆性，450左右可获得最佳力学性能，为了提高抗腐蚀性能，回火温度大多选在450以下，此类弹簧钢一般适用于大气、水、弱酸性环境中（较强的抗腐蚀性）。2 设计方案2.

6、1.3Cr13弹簧设计的分析2.1.1工作条件3Cr13弹簧一般在高低温、耐腐蚀等工作环境下工作。在各种机器设备中，它的主要作用是吸收冲击能量，缓和机械振动和冲击。因此其工作环境较为恶劣，2.1.2失效形式主要失效形式为断裂失效和应力松弛失效两大类。断裂失效。在断裂失效中又分脆性断裂和塑性断裂，其中突发性的脆性断裂危害最大。又可以分为脆性断裂、疲劳断裂、应力腐蚀断裂及腐蚀疲劳断裂。其中疲劳断裂约占弹簧断裂的8090。应力松弛失效。应力松弛失效是弹簧工作过程中最普遍存在的现象，但一般不被重视，而对那些执行控制性元件中则是影响产品效率、灵敏度及可靠性的关键性零件。弹簧的早期失效对钢的浪费相当严重、造成直接和间接的经济损失巨大。2.1.3性能要求3Cr13弹簧钢应具备高的弹性极限或屈服极限和高的屈强比，以保证弹簧有足够高的弹性变形能力，并能承受大的载荷；高的疲劳极限，以保证弹簧在长时期的振动和交变应力作用下不产生疲劳破坏；为了满足成型的需要和可能承受的冲击载荷，弹簧钢应具有一定的塑性和韧性还应具有良好的耐热性和耐腐蚀性。2.2钢种材料3Cr13是一种中、低碳的13Cr钢的马氏体不锈钢，3Cr

7、13钢的热加工性能良好,退火材料冷轧总变形量可达60以上。马氏体不锈钢淬火后的硬度随钢中碳含量增加而增高,当碳含量达到0.6左右后,钢的硬度基本上不再增高。从提高钢的硬度考虑,3Cr13钢最合适的淬火温度为10001050,3Cr13淬火钢的最高硬度达到HRC57.5,淬火低温回火后的最高硬度达到HRC56.5。淬火低温回火3Cr13钢的抗锈蚀性能良好,并明显地优于退火后的3Cr13钢。3 设计说明3.1加工工艺流程3Cr13弹簧的热处理工艺设计的热加工工艺流程经过许多次改进形成如下的工艺流程:扁钢剪断机械加工完全退火淬火+中温回火喷丸装配。3Cr13属于低碳钢，其成分如下表1表1 3Cr13的化学成分（质量分数，%）CMnPSCrNiCuSi0.260.351.000.0350.03512.014.00.600.251.00成分分析：Mn是良好的脱氧剂和脱硫剂。它能消除或减弱由于硫所引起的钢的热脆性，从而改善钢的热加工性能。Mn和Fe形成固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度，经固溶处理后有良好的韧性，当受到冲击而变形时，表面层将因变形而强化，具有高的耐磨性；同时又是碳化物形成元

8、素，进入渗碳体中取代一部分铁原子。Si能溶于铁素体和奥氏体中提高钢的硬度和强度。硅能提高钢的弹性极限、屈服强度和屈服比(s/b),以及疲劳强度和疲劳比(-1/b)等。 硅能促使铁素体晶粒粗化，降低矫顽力。Cr是决定不锈钢耐腐蚀性能的最基本元素。在氧化性介质中，铬能使钢的表面很快形成一层实际为腐蚀介质不能透过和不溶解的富铬的氧化膜，这层氧化膜很致密，并与金属基本结合得很牢固，保护钢免受外界介质进一步氧化浸蚀；铬还能有效地提高钢的电极电位。当含铬量不低于12.5%原子时,可使钢的电极电位发生突变,由负电位升到正的电极电位。因而可显著提高钢的耐蚀性。铬的含量越高，钢的耐蚀性能越好。当含铬量达到25%、37.5%原子时，会发生第二次第三次的突变，使钢具有更高的耐腐蚀性能。Ni对不锈钢耐腐蚀的影响，只有它与铬配合时才能充分显示出来。因为，低炭镍钢要获得纯奥氏体组织，含镍量需达24%；要使钢在某些介质中的耐腐蚀性能显著改变，含镍量需在27%以上。所以，镍不能单独构成不锈钢。而在含铬18%的钢中加入9%的镍，就能使钢在常温下获得单一奥氏体组织，并可以提高钢对非氧化性介质（如：稀硫酸、盐酸、磷酸等）的耐蚀性，并能改善钢的焊接和冷弯等的工艺性能。C在不锈钢中的含量及其分布的形式，在很大程度上左右着不锈钢的性能和组织：一方面碳是稳定奥氏体元素，并作用的程度很大，约为镍的30倍，含碳量高的（马氏体）不

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