熱處理
關注創建者：Hubert.Wang 創建時間：2016-12-01
熱處理的視頻教程
ABAQUS焊后熱處理消除焊接殘余應力的數值模擬（蠕變應力松弛）
以管道環焊縫焊接殘余應力為初始條件，考慮焊后熱處理的蠕變應力松弛機制，使用abaqus計算了PWHT后的殘余應力分布狀態。詳細講解了殘余應力導入過程及后處理。QQ1224294049 參考： https://www.yqgqt.org.cn/content/post/422113 https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c12175
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熱傳導模擬教程（涉及固體傳熱、對流換熱、輻射換熱設置以及后處理操作）
該算例是針對前面熱傳導模擬算例中，有部分學員提出關于一些設置為何需要那么設置的講解，該算例以一個簡單立方體模型進行講解。該模擬中考考慮了固體換熱、輻射換熱、空氣自然對流換熱等。在該視頻中詳細講解了從前處理的每一步操作設置，以及后處理的相關操作方法，并附帶有相關的講解。通過該案例，將有助于ABAQUS軟件學習者掌握傳熱模擬的基本設置。
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熱處理的實例教程
把壓力加工形變與熱處理有效而緊密地結合起來進行，使工件獲得很好的強度、韌性配合的方法稱為形變熱處理；在負壓氣氛或真空中進行的熱處理稱為真空熱處理，它不僅能使工件不氧化，不脫碳，保持處理后工件表面光潔，提高工件的性能，還可以通入滲劑進行化學熱處理。
表面熱處理是只加熱工件表層，以改變其表層力學性能的金屬熱處理工藝。為了只加熱工件表層而不使過多的熱量傳入工件內部，使用的熱源須具有高的能量密度，即在單位面積的工件上給予較大的熱能，使工件表層或局部能短時或瞬時達到高溫。表面熱處理的主要方法有火焰淬火和感應加熱熱處理，常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感應電流、激光和電子束等。
化學熱處理是通過改變工件表層化學成分、組織和性能的金屬熱處理工藝。化學熱處理與表面熱處理不同之處是前者改變了工件表層的化學成分。化學熱處理是將工件放在含碳、鹽類介質或其它合金元素的介質(氣體、液體、固體)中加熱，保溫較長時間，從而使工件表層滲入碳、氮、硼和鉻等元素。滲入元素后，有時還要進行其它熱處理工藝如淬火及回火。化學熱處理的主要方法有滲碳、滲氮、滲金屬。
熱處理是機械零件和工模具制造過程中的重要工序之一。大體來說，它可以保證和提高工件的各種性能 ，如耐磨、耐腐蝕等。還可以改善毛坯的組織和應力狀態，以利于進行各種冷、熱加工。
例如白口鑄鐵經過長時間退火處理可以獲得可鍛鑄鐵，提高塑性 ；齒輪采用正確的熱處理工藝，使用壽命可以比不經熱處理的齒輪成倍或幾十倍地提高；另外，價廉的碳鋼通過滲入某些合金元素就具有某些價昂的合金鋼性能，可以代替某些耐熱鋼、不銹鋼；工模具則幾乎全部需要經過熱處理方可使用。
補充手段
一、退火的種類
退火是將工件加熱到適當溫度，保持一定時間，然后慢慢冷卻的熱處理工藝。
展開 什么是真空熱處理加工技術？
主要指的是真空技術與熱處理技術相結合的新型熱處理技術，其中，真空熱處理所處的真空環境指的是低于一個大氣壓的氣氛環境，包括低真空、中等真空、高真空和超高真空等，所以，真空熱處理實際也屬于氣氛控制熱處理。
真空熱處理是指熱處理工藝的全部和部分在真空狀態下進行的，真空熱處理可以實現幾乎所有的常規熱處理所能涉及的熱處理工藝，但熱處理質量大大提高。
與常規熱處理相比，真空熱處理加工技術可同時實現無氧化、無脫碳、無滲碳，可去掉工件表面的磷屑，并有脫脂除氣等作用，從而達到表面光亮凈化的效果。
1. 真空熱處理加工技術的應用
其實，真空熱處理加工技術在國外應用的較早，美國的海斯公司和日本真空研究所在1968年，先后研制出真空淬火油和水劑淬火介質，從而，真空淬火技術在熱處理行業得到迅速發展，從單室爐發展到了多組合機群，從一般的真空淬火發展到高壓氣淬、真空水劑淬火、真空滲碳、真空碳氮共滲及多元共滲等。
而我國在經過幾十年的努力，真空爐制造廠商在設計、制造水平和質量上得到了很大的提高，用國產真空設備替代從國外進口的真空設備逐漸增多，從而降低了使用單位的生產成本，使真空熱處理的應用范圍迅速擴大。
2. 真空熱處理加工技術的工藝原理
利用金屬在真空狀態下的變相特點，在與大氣壓只差0.1MPa范圍內的真空下，固態相變熱力學、動力學不產生什么變化。在制訂真空熱處理工藝規程時，完全可以依據在常壓下固態相變的原理，完全可以參考常壓下各種類型組織轉變的數據。同時，在真空脫氣作用下，可以提高金屬材料的物理性能和力學性能，在真空狀態下加熱，金屬工件表面元素會發生蒸發現象。金屬實現無氧化加熱所需的真空度，表面凈化作用，實現少無氧化和少無脫。
3.
展開 熱處理發展歷程
(1)清潔熱處理
熱處理生產形成的廢水、廢氣、廢鹽、粉塵、噪聲及電磁輻射等均會對環境造成污染。解決熱處理的環境污染問題，實行清潔熱處理(或稱綠色環保熱處理)是發達國家熱處理技術發展的方向之一。為減少SO2、CO、CO2、粉塵及煤渣的排放，已基本杜絕使用煤作燃料，重油的使用量也越來越少，改用輕油的居多，天然氣仍然是最理想的燃料。
燃燒爐的廢熱利用已達到很高的程度，燃燒器結構的優化和空—燃比的嚴格控制保證了合理燃燒的前提下，使NOX和CO降低到最低限度；使用氣體滲碳、碳氮共滲及真空熱處理技術替代鹽浴處理以減少廢鹽及含CN-有毒物對水源的污染；采用水溶性合成淬火油代替部分淬火油，采用生物可降解植物油代替部分礦物油以減少油污染。
(2)精密熱處理
精密熱處理有兩方面的含義：一方面是根據零件的使用要求、材料、結構尺寸，利用物理冶金知識及先進的計算機模擬和檢測技術，優化工藝參數，達到所需的性能或最大限度地發揮材料的潛力；另一方面是充分保證優化工藝的穩定性，實現產品質量分散度很小(或為零)及熱處理畸變為零。
(3)節能熱處理
科學的生產和能源管理是能源有效利用的最有潛力的因素，建立專業熱處理廠以保證滿負荷生產、充分發揮設備能力是科學管理的選擇。在熱處理能源結構方面，優先選擇一次能源；充分利用廢熱、余熱；采用耗能低、周期短的工藝代替周期長、耗能大的工藝等。
(4)少無氧化熱處理
由采用保護氣氛加熱替代氧化氣氛加熱到精確控制碳勢、氮勢的可控氣氛加熱，熱處理后零件的性能得到提高，熱處理缺陷如脫碳、裂紋等大大減少，熱處理后的精加工留量減少，提高了材料的利用率和機加工效率。真空加熱氣淬、真空或低壓滲碳、滲氮、氮碳共滲及滲硼等可明顯改善質量、減少畸變、提高壽命。
展開 摘 要：帶內螺紋的精密零件在經歷淬火-低溫回火的熱處理后發生了輕微的畸變，但是對于精密工程而言(如火箭發動機等),這些輕微畸變將會導致后續在裝配過程出現無法裝配的嚴重后果。使用有限元軟件及其子程序，考慮了應力影響相變和相變塑性，計算得到了熱處理過程中的溫度場、應力應變場，以及熱處理后的殘余應力分布和零件畸變，該畸變與生產過程中的裝配結果所顯示的畸變基本一致。針對裝配困難問題，結合數值模擬分析結果，提出了一些改進生產工藝控制零件畸變的建議。
關鍵詞：內螺紋;熱處理畸變;淬火-回火;有限元仿真;
熱處理對于鋼制零件的加工來說是一個非常重要的最終加工工藝，被用來改進材料的力學性能[1]。熱處理之后，材料的性能會發生變化， 零件也可能產生畸變。在工業生產領域，對于測量這些畸變，花費了大量人力財力，提出了許多方法，但是目前仍很難準確地預測熱處理畸變。有限元仿真方法通過基于物理模型的數值計算可以給出每一個時刻的應力應變場、溫度場和組織場，給企業科研人員的生產決策提供理論基礎，在熱處理研究中越來越成為強有力的分析工具。
控制零件的性能和形狀是熱處理的首要目標。當前很多學者對熱處理過程的有限元分析做了大量的工作。日本的Gur and Tekkaya開發了有限元新模型用來計算軸對稱零件的溫度場和應力應變場[2]。Caner Simsir等使用三維有限元軟件模擬了淬火過程，并且研究了考慮殘余應力對軸對稱零件熱處理過程數值計算的影響[3]。Fukumoto等[4]通過ABAQUS軟件對螺旋齒輪的滲碳和淬火過程的畸變進行了研究。Lee等[5]研究了熱處理過程的力學性能變化，并使用ABAQUS軟件對HSLA鋼的熱處理過程進行了有限元仿真。
展開 第一節 熱處理工藝制定
熱處理工藝是指熱處理作業的全過程，包括熱處理規程的制定、工藝過程控制與質量保證、工藝管理、工藝工裝(設備)以及工藝試驗等，通常所說的熱處理工藝就是指工藝規程的制定。
熱處理工藝規程的編制是工藝工作中最主要、最基本的工作內容，確切地說工藝規程的編制屑于工程設計的范疇。制定正確、合理的熱處理工藝必須從企業實際出發，考慮企業從事熱處理工作的人員素質、管理水平、生產條件等，依據相關的技術標準和資料以及質量保證和檢驗能力，設計編制出完善、合理的熱處理工藝。
完善合理的熱處理工藝不但能優質高效地生產出合格的產品，而且能降低生產成本，提高企業的經濟效益。
一、熱處理工藝制定原則
熱處理工藝制定應遵循以下原則。
(1)工藝的先進性 先進的熱處理工藝是企業參與市場競爭的實力和財富，具備領先于其他企業的熱處理工藝技術，能以少的投入獲得最佳的熱處理質量。
(2)工藝的合理性 熱處理工藝制定應最大限度避免產生熱處理缺陷，實現工藝流程短，工人易掌握，操作簡單，產品質量穩定。
(3)工藝的可行性 根據企業的熱處理條件、人員結構素質、管理水平制定的熱處理工藝才能保證在生產中正常運行。
(4)工藝的經濟性 工藝應充分利用企業現有條件，力求流程簡單、操作方便，以最少的消耗獲取最佳的工藝效果。
(5)工藝的可檢查性 現代質量管理要求，熱處理屬特種工藝范疇，工藝過程的主要工藝參數必須具備追索性，對產品處理質量追索查找，因此工藝應具備可檢查性。
(6)工藝的安全性 工藝要有充分的安全可靠性，遵守安全規則，不成熟的工藝要經試驗驗證鑒定后方可編入。
(7)工藝的標準化 標準化工作是企業的基礎，標準化工作在熱處理中也是必不可少的，是工藝質量的保證。
各熱處理工藝制定原則的要素與內容見表8—1。
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考慮熱源的瞬態熱傳導有限元求解器2小時前
熱源的處理
熱源是體熱，相對應的熱流是面熱。兩者處理方式類似，都是根據單位熱功率值和幾何尺寸計算熱功率，然后加到控制方程矩陣的右側，承擔類似于結構力學中的“載荷”的功能。
區別在于，熱源是作用在體上的，單位是W/m3，熱流是作用在面上，單位是W/m2。具體到編程上，熱源要分配到單元的三個節點上，熱流要分配到單元某個邊的兩個節點上。
內部設計有合理的加強筋結構，并且會經過嚴格的時效處理（比如自然放置幾個月或人工熱處理），目的是徹和底消除內應力。這樣才能保證平臺即使承受長期重載或沖擊，也絕和不會變形，精度能保持幾十年。
比較關鍵的性能是精度：主要指工作面的平面度。等級從高到低分為0級、1級、2級、3級。比如一塊0級的平臺，可能要求每平方米內的平面度誤差不超過0.02毫米，比一張A4紙的厚度還薄。
我們的電烙鐵溫度一般是300°上下，手工焊接或自動化點焊在端子頭部的時候，熱傳導可能會讓鈦絲根部產生較高的溫度，使得鈦絲發生局部熱處理定型的現象。
4、【接觸式連接的影響】
我們的驅動機構如果采用的是接觸式的連接方式連接，需要注意固定好疊加的導線端子和鈦絲端子，避免出現松動，導致接觸不良的情況。
作者 財哥說鈦絲
更重要的是，本項目證明了：對于發動機連桿這類典型鍛件，單獨分析熱處理往往是不夠的，只有將模鍛成形與熱處理過程打通，才能真正找到質量波動的根源。
經驗小結
對45鋼發動機連桿而言，熱處理質量很大程度上取決于模鍛后的初始狀態控制。
連桿大小頭與桿身截面差異明顯，必須重視鍛后溫差和再加熱均熱的一致性。
雙重熱處理：所有高品質的試驗鐵地板在鑄造后，都必和須經過兩次人工時效處理（通常在600-700℃的高溫爐中進行）。這個過程會徹和底消除鑄件內部的應力，確保平臺在長達數年的使用中不會發生絲毫變形，精度保持相當穩定。
核心二：精度標準——從“毫米”到“微米”的躍升
試驗鐵地板精度遠高于普通工業地板，它的精度是保證試驗數據可重復、可信賴的基礎。
平面度：這是比較核心的指標。
然而，器件尺寸不斷縮小給其自身帶來了挑戰，同時也使其受到熱問題和處理速度的限制。
光學互連，憑借其大帶寬（數據傳輸容量），提供了一種前景光明的解決方案。然而，光的衍射極限是限制光子組件尺寸縮小（即限制在光波長的一半左右）的重要因素。因此，光子器件通常比其電子器件大1-2個數量級。
同時，通過先進的熱處理工藝，對材質進行600℃-700℃人工退火與2-3年自然時效處理，充分釋放鑄造內應力，避免平臺使用過程中出現精度“漂移”，從源頭保障承載穩定性。
在結構設計上，借鑒拓撲優化理念，采用筋板箱體式結構，底部增設加厚加強筋，合理分配受力點，讓平臺受力均勻，避免局部應力集中導致的結構損壞。
大象隊：這類結構一類可以通過3D打印實現，但成本相對較高；另一類則可以通過金屬粉末成形、拼接加特殊熱處理等工藝完成，成本可能低于直接3D打印。可以根據成本和加工條件選擇更合適的實現方式。
適創工程師：回到模具結構本身，你們在結構細節上還做了哪些重點優化？
大象隊：在模具結構部分，我們重點強化的是長期量產中的穩定性和可維護性。
熱處理（核心）：為消除鑄造內應力、防止變形，成品必和須經過兩次時效處理（包括600度-700度的人工退火及長達2-3年的自然時效）。
精加工：高精度平臺工作面采用人工刮研工藝，精度越高，表面刮研斑點越密。例如，0級/1級平臺要求每25mm×25mm內不少于25個接觸點。
2.
2.制造選材與嚴控
選優質合金鋼，經熱處理獲良好性能。加工時，高精度設備保證齒輪、軸、箱體等關鍵尺寸與形位公差，如齒形誤差±0.005mm內，軸圓度誤差不超0.01mm，箱體孔徑公差±0.01mm內。
3.裝配清潔與精準
裝配前徹底清潔零件。精確控制裝配間隙，如行星輪與軸孔間隙0.005-0.015mm，嚙合間隙0.1-0.2mm。
