毕业设计（论文）车门防撞杆热处理质量控制.doc

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1、 机 械 技 术 学 院毕 业 设 计 论 文车门防撞杆热处理质量控制学生姓名： 指导教师： 教师职称： 教 授 所在班级 材料10833 所在专业 材料成型及控制技术 论文提交日期 2011年4月7日 论文答辩日期 2011年4月20日答辩委员会主任 主答辩人 机 械 技 术 系2011年4月7日毕业实践任务书课 题 名 称 车门防撞杆热处理质量控制指 导 教 师 职 称 教授 专 业 名 称 材料成型及控制技术 班 级 材料10833 学 生 姓 名 学 号 29 课题需要完成的任务：1搜集毕业论文资料；2完成课题所需实验、工艺及工装设计和试验；3完成毕业论文一篇；4完成英语资料翻译；5完

2、成毕业小结一份。 计划答辩时间： 2011年4月 日 机械技术 系（部、分院）2011 年 4 月 7 日目 录前沿 3一、汽车业发展趋势及其对汽车安全系统的需求 3二、热处理的概念及我国热处理现状 6三、高频淬火的特点以及和其他淬火热处理的区别 6四、防撞杆热处理过成中的质量问题分析 9五、结论与建议 23参考文献 23毕业设计小结 24车门防撞杆热处理的质量控制XXX无锡职业技术学院机械系材料10833班 邮编214121 摘要：本文通过对车门防撞杆热处理过程质量控制和产品缺陷的分析，对高频淬火和井式炉淬火进行比较，提出了原材料组织对淬火质量的影响，采用了严格控制原材料的检验，解决了防撞杆

3、热处理生产过程各种不稳定因素，提高产品性能稳定性，达到了防撞杆所要求的各项机械性能指标。关键词：汽车；防撞杆；高频淬火前言汽车的发明使得人类的生活发生了彻底的改变，由此而引发的事故对每个人来说也是惊心动魄，汽车上每个零件都关系这车主的生命问题，对于产品生产厂家应该对其产品的质量做出绝对的把握。但是在实际生产中总是会产生一系列的质量问题。本文通过对本公司的汽车门防撞杆淬火后所出现的一些质量问题进行了分析，对公司在防撞杆热处理的质量管理方面提供了一些参考。由于时间和编者水平有限，再加上该选题的性质，本文必然存在一些疏漏或不足之处，殷切希望各位老师和同仁不吝指正和建议，以便不断提高本文的质量。一、汽

4、车业发展趋势及其对汽车安全系统的需求；进入21世纪以来的这几年里，中国的汽车业得到了飞速发展，中国汽车年产量从2001年的234万辆增长到2010年的1826万辆，平均每年增长130万辆，平均增长率为23.5%，使中国汽车年产量超过美国和日本，成为世界第一大汽车生产国，见图1。今年1月份中国汽车产销量分别为，预计年产量会超过2000万辆的水平。由于经济持续发展和人口众多，中国汽车制造业在继续保持产销量世界第一的情况下，仍有巨大的发展潜力。截止2010年底，中国轿车拥有量仅为24辆/千人，不紧低于2004年全球平均每千人拥有95辆轿车的中线，而且显著低于俄罗斯（168辆/千人）、墨西哥（136辆

5、/千人）、巴西（96辆/千人）和南非（97辆/千人）等国家在2004年的状态。年份图1 近十年中国汽车产量图1 中国汽车产量近十年的发展情况我国2010年人均GDP已经达到4200美元，预计今后10年的持续发展，有可能在2020年达到每千人拥有轿车100辆和全国轿车保有量1.5亿辆的水平。随着人们生活水平的不断提高和科技的发展，人们对于汽车的安全系统和舒适度也越来越讲究，特别是汽车的安全系统直接关系到人们的生命安全问题。有数据显示,我国在2010年全国因机动车伤亡人数为 人，占全国总死亡人数的30%，数据表明当前应交通事故死亡人数成为主要部分。所以，汽车的安全系统对于一辆汽车来说是致关重要的，

6、其中，现在很多汽车商家在汽车前后侧门中加上防撞杆就是其中之一。所谓汽车门防撞杆（如图2）就是在车门内（如图3）安装具有一定强度的杆子，它是为了车门的防撞而设计的安全件，它可以保证当汽车在发生侧面撞击时能将变形或溃缩程度降到最小，从而保证车内人员有一定的安全空间使受伤程度降低，并保证乘客能及时打开车门脱离危险境地。对汽车侧门防撞杆的使用要求是能够有效的抵御遭到意外是的冲击力，因此防撞杆必须具备高强度和韧性相结合的良好的综合机械性能。汽车门防撞杆图2 汽车门防撞杆防撞杆图3 防装杆安放位置图3 防撞杆安装示意图二、热处理的概念及我国热处理现状所谓热处理是指将材料放在一定的介质中加热到适宜的温度，并

7、在此温度中保持一定时间，再以一定的速度冷却从而通过改变材料内部组织结构或化学成获得材料所需的使用性能的一种工艺。与其他加工工艺相比，热处理通常不能改变工件的形状和其整体的化学成分，而是通过改变工件内部的组织结构，或改变工件表面的化学成分，满足工件的使用性能要求。热处理的目的是利用改变材料组织使性能发生变化，其特点是改善工件的内在质量，发挥材料的潜力，提高材料的使用价值。正是因为热处理的这些特点，所以现在热处理越来越被广泛的应用。热处理对于充分发挥金属材料的性能潜力，提高产品的内在质量，节约材料，减少能耗，延长产品的使用寿命，提高经济效益都具有十分重要的意义。 建国以来，我国的热处理技术有了很大

8、的发展，现有热处理生产厂点一万余家，职工15万人，专业科技人员约1000余人，热处理加热设备11万台，年生产能力660万吨钢件，年产值约50亿元，全员劳动生产率约3万元/人*年。目前我国在热处理的基础理论研究和某些热处理新工艺、新技术研究方面，与工业发达国家的差距不大，但在热处理生产工艺水平和热处理设备方面却存在着较大的差距，还没有完全扭转热处理生产工艺和热处理设备落后、工件氧化脱碳严重、产品质量差、生产效率低、能耗大、成本高、污染严重的局面。为改变这样的局面，我国政府和企业都在不断的向西方发达国家学习。比如国家每年都加大对高校专业建设和科研的投入；举行相关的学术研讨会等；对于企业来说最直接的

9、方式就是引进国外的先进设备；派员工出国培训等。这些措施都有利于改善我国的热处理现状，缩小与发达国家的差距。三、高频淬火的特点以及和其他淬火热处理的区别钢的淬火是指将钢件加热到临界点（Ac3或Ac1）以上，经过一段时间的保温使钢奥氏体化，然后再以大于临界冷却速度Vk进行快速冷却从而发生马氏体转变的热处理工艺。其加热温度范围和工艺曲线如图a、b所示。淬火的目的是为了是奥氏体化的钢件获得马氏体组织，以便经适当的回火后得到高的硬度、耐磨性、强度和韧性相匹配的综合力学性能。机械制造中多数零件是在动载荷及强烈摩擦条件下工作的。为了保证零件表面具有高的耐磨性和疲劳强度，应使它具有高的硬度。为了使零件能承受较

10、大冲击载荷，又应使整个零件具有良好的塑性和韧性。要同时兼顾这两个相互矛盾的要求，最好的办法是使零件表层和心部具有不同的组织，并具有不同的性能。很难通过选材来达到这一要求，最可行的办法就是对零件表层进行热处理，即表面热处理。企业当中最常用的表面热处理方法为感应加热表面淬火。感应加热表面淬火的原理：零件放在感应圈中，感应器由夹持连接板接在感应加热设备的输出端。当一定频率的交流电通过感应器时，由于电磁感应，即在零件表层产生与感应圈中电流方向相反的感应电流。这感应电流沿零件表层形成封闭回路，成为涡流。在涡流及零件本身电阻的作用下，根据焦耳-愣次定律Q=0.24IRt,电能即在零件表层转化为热能，使表层

11、很快加热到淬火温度，再将零件立即进行冷却，就达到了表面淬火的目的。根据不同的电流频率，可将感应加热表面淬火分为高频感应加热、中频感应加热、工频感应加热。我国常用的感应加热设备的种类及其特征和应用范围见表1. 表1感应加热设备的种类及其特征感应加热设备频率范围(千赫)功率（千瓦）效率(%)特征及应用范围高频感应10050055006075电流透入深度很小(约0.53mm),主要用于：1、小模数齿轮表面淬火；2、较小轴类零件表面淬火中频感应发电机式1101510007085电流透入深度大约为高频的1020倍主要用于：1、中小模数的齿轮，凸轮轴、曲轴的表面淬火;2/轴类零件的透热淬火；3、中小轴类工

12、件的调质可控硅变频式0.1881510009095工频感应0.051002000电流透入深度最大，约为高频的100200倍但功率因素低，需要大量电容器补偿，主要用于大型轧辊和柱塞的表面淬火现代企业与企业当中竞争厉害，客户对供应商厂家的要求也当然越来越严格。不仅质量要达标，企业形象、设备好坏、交货时间等等，都是客户要求的范围。而且现在企业也更加注重效率化。相比其它淬火方式（如井式炉淬火），高频感应加热淬火具有鲜明的优势：1、 加热速度快，生产率高；高频感应加热淬火的热量Q=0.24IRt卡，改变电流的强度，就可以得到任何所需的热量，在几秒钟内就可以使零件达到淬火温度，加热速度达每秒几百度以上。2

13、、 较普通淬火后的机械性能更高,特别是屈服极限与冲击抗力明显增加；奥氏体的晶粒大小取决于加热速度，正是因为高频感应加热淬火加热速度快，温度高，相变是在很大过热度下进行的，其形核率和长大速度都很大。但随着过热度的增加，形核率的增长远大于长大速度。所以在同样的加热温度下，加热速度越快，得到的奥氏体实际晶粒度越小。如图4所示，即淬火后机械性能越好。3、 碳和其他元素不致烧掉，同时也不会有显著的氧化和氧化皮形成；高频感应加热速度快，工件与空气接触的时间短，而井式炉淬火加热速度慢于空气接触时间长所以工件表层更容易生成氧化皮现象。4、 淬火后工件变形小5、 节能环保，且便于管理；高频感应淬火设备自动化程度

14、高，操作简便，工作环境好。如下表2为井式炉与高频炉对防装杆淬火的各项性能对比：淬火方式项目 能源利用率（%）加工效率（根/h）变形量表层氧化皮厚机械性能淬火介质高频淬火95以上8001000弯曲1-3mm0.1mm硬度高，韧性好HRC=4853水井式炉淬火5060150200弯曲度20mm,0.30.6mm硬度不均匀 HRC=3844 碱水表2 井式炉与高频炉对防装杆淬火的各项性能对比 而且由于井式炉淬火后工件变形大所以必须经过人工校直，这样就无形中增加了人力物力，而且井式炉淬火介质为碱水，这样对人员和车间环境的影响都很大。通过两者对比我们可以明显的看出高频淬火的优势。四、防撞杆热处理过成中的

15、质量问题分析4.1、A型防撞杆的性能要求表3 A型防撞杆性能要求作为汽车门安全系统的一个重要保证部分，防撞杆对性能都有严格的要求。A型防撞杆（由于涉及到公司商业信息不便透露产品具体型号，均用字母代替）为韩国的一款车型前门防撞杆，零件图纸见图4。它的性能要求和材料成分见表3、表4.抗拉强度b屈服强度S延伸率A直线度硬度1470MPa1180MPa9%1mmHRC42表4 A型防撞杆材料成分C(%)Si(%)Mn(%)P(%)S(%)0.230.401.11.50.020.03由上表可以看出，防撞杆所用的材料为低碳合金结构钢，要使得机械性能高则淬火后组织应为细小而均匀分布的板条状马氏体，如图4所示

16、。组织细小而均匀呈细长条状，晶粒度等级为1012级，这种板条状马氏体不仅强度、硬度高，而且还有良好的塑性和韧性。故防撞杆淬火后的机械性能都很好，如图5所示。图4 A型防撞杆淬火后组织200图5 A型防撞杆力学性能报告4.2、 A型防撞杆的热处理问题但在实际生产过程中往往由于一些客观原因（比如：设备控制精度、人员素质及环境等因素）而使得防撞杆淬火后得不到理想的性能要求，比如强度不够，延伸率不够或是抗拉不够等。在热处理过程中A型防撞杆常见的问题有：1、加热不均匀，表面有局部发白现象；2、管子外表层与内表层易出现差异；3、热处理后变形大。4.3、问题分析对于第一个问题：加热不均与，管子表面有局部发白

17、现象。从现场管子外表面颜色来看，我们可以肯定局部发白现象为过热甚至过烧。我们的高频炉的工艺参数见表3；表3 高频淬火炉A型防撞杆工艺参数加热电流工作速度冷却水蒸馏水空气压力淬火输出功率（P1）KW回火输出功率（P2）KW进给速度（S）M/M旋转速度（R）R/M排出速度（S1）R/M温度（T1）流量 （Q）L/M温度（T2）（P）Kgf/cm226052052.632030100室温-60400500-390.4-0.6从工艺参数上看并没什么异常，且同炉号的这批管子中只出现3根这样的管子。因此可以排除是工艺参数的问题。高频淬火工艺过程为：顶料 进给 旋转 淬火加热 冷却 回火加热 卸料 风冷 履

18、带传送 上油，根据其他管子的性能也可以排除是工艺过程的问题。那是什么原因使得同一根管子在同一条件下出现不同的结果？在排除了热处理工艺上的问题后，我们对不良品管子外观进行了仔细检查，发现一个很重要的问题：这三根管子壁厚最小的只有1.9mm,最大的达到2.7mm。其他质量好的管子壁厚相对比较均匀。于是我们分析问题的关键可能就在管子的壁厚上，管子壁厚不均匀导致加热不匀，壁薄的地方温度高，而壁厚的地方温度低，从而使得同一根管子上有的地方温度过高，有的地方加热不足。为了验证这一说法，我们对这其中的一根管子在壁厚相差明显的地方进行取样做金相试验分析。如下图所示：图7 壁厚处心部200图9 过渡区200图8

19、 壁厚处心部200图 6 薄壁处心部200薄壁处心部200从这四张图片上我们可以清楚的看到组织差异很大，薄壁处也即外表面发白的地方组织为粗大的马氏体；壁厚处内壁组织为铁素体和珠光体，仍呈原始带状组织，且自外表层到内表层带状组织越严重；中间过渡区的组织细小而分布均匀为正常的马氏体组织。这样由于管子热处理后组织不均匀所以它的机械性能必定会受到很大影响。对热处理质量的影响因素主要是热处理三要素，即：加热温度、保温时间、冷却速度。(一)、加热温度的影响温度对热处理的影响主要是影响奥氏体的结构。由Fe-Fe3C状态图(图10）可知,钢加热时所形成奥氏体的成分与原来的相组成物铁素体或渗碳体的成分差异很大，

20、铁素体含碳量极少只含有不超过0.02%的碳,而渗碳体的含碳量却高达6.69%，由这两者含碳量相差悬殊的相转变成为含碳量介于二者之间的奥氏体，显然在奥氏体形成过程中首先必须有碳原子从新分布的扩散过程，因此奥氏体的形成是一种扩散型的相变。再则，铁素体是体心立方固溶体，渗碳体则是具有复杂晶体结构的化合物，而奥氏体则是面心立方固溶体，显然在铁素体和渗碳体二者转变成奥氏体过程中还必须进行晶格的重建。因此奥氏体的形核过程就其实质来说是个固态下的重结晶过程。因此奥氏体的形成过程也符合结晶过程的一般规律形核和长大的规律。图10 Fe-Fe3C状态图当钢加热到Ac1以上时，即开始了奥氏体的形成过程，这一过程是通

21、过形核和长来实现的。奥氏体的形核总是优先在铁素体和渗碳体的相界面上形成。这是由于在相界面处，成分较不均匀，原子排列也不规则以及碳原子相界面处具有更大的扩散速度，所有这些都为奥氏体形核提供了成分和结构的有利条件。再则由于晶核临近渗碳体，可以依靠渗碳体的溶解而不断获得碳原子，从而保证以形成晶核的不断长大。奥氏体晶核形成后，随着时间的延长和温度的升高，即将不断长大，这长大一方面是由于晶核一侧渗碳体的溶解，以致原来的渗碳体区域逐渐转变为奥氏体。另一方面由于渗碳体的溶解提高了渗碳体与奥氏体界面处奥氏体的碳含量，这就必然导致含碳量较高处的碳原子向含碳量较低的奥氏体和铁素体界面处扩散从而使晶核另一侧的铁素体

22、不断转变为奥氏体，奥氏体晶核就是以这种方式不断地同时向两侧的渗碳体和铁素体区域伸展和长大。随着加热温度的提高，奥氏体的形核速度、长大速度以及碳原子和铁原子的扩散速度都将大大增大，因此加热温度愈高，则奥氏体的形成速度必将愈大。表4是加热温度对奥氏体的行核率N和长大线速度C的影响。表4 温度对奥氏体形成的影响加热温度（转变温度）过热度（）奥氏体形核率N(晶核数/mms)奥氏体长大线速度C（mm/s）形成50%奥氏体所需时间（s）7401722800.000510076037110000.01978057510000.0263800776160000.0411根据表中数据，可以看出加热温度从740提

23、高至800时，奥氏体行核率增加了270倍，长大线速度增加了82倍。因此显然可见，随着加热温度的提高奥氏体形成速度是急剧增加的。而且由于原子扩散速度也随着温度升高而加大，所以与此同时，残余碳化物的溶解以及奥氏体均匀化的时间也将大大缩短。加热速度对奥氏体形成速度的影响也很大。随着加热速度的增加，奥氏体形成的各个阶段移向更高的温度范围，加热速度越大，每个阶段所需的时间就越短。因而总的奥氏体形成速度也愈快。如图11所示。这正是高频淬火效率高的原因。图11 加热速度对珠光体转变为奥氏体的影响图12 亚共析钢中奥氏体化过程（二） 保温时间的影响金相组织观察以及理论计算都证实了珠光体中的奥氏体晶核向两侧的长

24、大速度是不同的。铁素体转变为奥氏体的速度总是比渗碳体的溶解快。因此在珠光体转变为奥氏体的过程中，当铁素体全部转变为奥氏体时，总是还有一部分残余的渗碳体存在。这些残余渗碳体，往往还需要一定的时间才能全部融入奥氏体中。加热速度越大，则未溶解的碳化物数量将越多。而且即使当残余奥氏体全部溶解后，此时奥氏体的成分仍然是不均匀的，原先的渗碳体区域处，碳浓度必然比较高；而原先的铁素体区域处，其碳浓度必然比较低。因此要使奥氏体内碳浓度趋于均匀，必须继续保温一段时间，以使碳原子有充分时间进行扩散从新分布。图11为亚共析钢中形成均匀奥氏体的全过程。（三） 冷却速度的影响碳钢中奥氏体只是在高温下才能稳定存在。随着温

25、度的降低，奥氏体必将转变成其他组织。如果冷却速度足够慢，则将按Fe-Fe3C状态图先在A3（或Acm）析出铁素体（或渗碳体），然后再A1全部共析分解为珠光体。实际热处理中所采用的水冷、油冷、空冷甚至炉冷的冷却条件，都是使奥氏体过冷至A3（或Acm)及A1以下一定温度进行的。通常冷却至A1线以下的奥氏体成为过冷奥氏体。尽管其转变产物一般来说还是铁素体和碳化物，但是随着冷却速度的不同，则过冷奥氏体的转变温度也将不同（如表4所示），因此转变将以不同的方式进行以至转变产物的本质、形态、大小及分布都将加大的不同，从而其性能也将大不同。可以说对奥氏体冷却过程的控制得当与否，是能否达到热处理目的的关键之一。

26、表4 冷却速度对性能的影响冷却方式b，MPas,MPa，%，%HRC随炉冷却53028032.549.31518空气冷却670720340151845501824油中冷却9006201820484560水中冷却11007207812145262从上表中，我们可以发现，同一种钢，加热条件相同，但由于采用不同的冷却条件即冷却速度不同，钢表现出来的力学性能明显不同。钢在冷却时的转变，冷却方式有两种即等温冷却和连续冷却。如图13所示。防撞杆生产线由于高频淬火后马上就进行喷水冷却，所以属于是连续冷却转变。其转变示意图即CCT曲线，如图14所示。过冷奥氏体转变曲线是表示过冷奥氏体以不同速度连续冷却时的转变

27、产物及其转变量与时间的关系。从图中可以看出当连续冷却速度很小时，转变的过冷度很小，转变开始和终了的时间很长。冷却速度如果加大，则转变温度降低，转变开始与终了时间缩短，而且冷却速度越大转变所经历的温度区间也越大。图中CC线为转变中途停止线，奥氏体停止分解，剩余部分被过冷到更低温度下发生马氏体转变。通过C与C点的冷却曲线相当于两个（上、下）临界冷却速度，当冷却速度很大（超过临界冷却速度Vk）时，奥氏体将全部被过冷到Ms以下转变为马氏体。根据以上分析，可以绘出如图15所示的冷却速度。转变温度与转变产物之间的关系示意图。其中（a）为过冷奥氏体转变温度与冷却速度的关系；（b）为转变产物与冷却速度的关系。

28、可见，以某一速度冷却时，珠光体在一个温度区间进行。冷却速度越大，此区间也越大，开始转变的温度也越低。冷却速度小于临界冷却速度（Vc）时，转变产物全部为珠光体（P）;冷却速度大于上临界冷却速度（Vc）时，转变产物为马氏体（M）及少量残余奥氏体（A）;冷却速度介于Vc及Vc之间时，转变产物为珠光体、马氏体和少量残余奥氏体。所以高频淬火要想获得马氏体组织uovhuo所以所以 ，其冷却速度必须不小于临界冷却速度Vc。图13 不同冷却方式示意图1等温转变 2连续冷却Vk VcVc(Vc)图 14 奥氏体连续转变曲线图 15 冷却速度对共析钢奥氏体转变区域（a）及转变产物（b）的影响1珠光体转变开始线；2

29、珠光体转变终了线；3珠光体转变中止线；4马氏体转变开始线；5马氏体转变终了线在实际生产过程中，经常会出现比如加热不足而冷却充足，或者是加热充足而冷却不足等问题。这些问题都直接决定淬火后防撞杆的性能。由Fe-Fe3C相图可知，加热不足而冷却充足对防撞杆淬火后性能的影响：因为奥氏体的形核、长大和均匀化都需要温度来提供能量，由于加热温度不足，将使得奥氏体形核速度降低，奥氏体均匀化不充分，必将使得淬火后组织中仍含有大量原始组织，造成防撞杆的强度、硬度降低；由CCT曲线可知，如果是加热充足而冷却不足，必将使得奥氏体转变为马氏体时受到影响，由奥氏体连续转变曲线可知淬火后要想得到马氏体组织，冷却速度必须不小

30、于临界冷却速度Vc，所以冷却不足淬火后得不到马氏体组织，其机械性能也下降。（四）原材料组织对淬火性能的影响第二个问题：管子外表层与内表层易出现差异；所谓差异是指防撞杆的内外壁硬度相差较大，且组织也有很大差别（如图16），造成防撞杆强度、硬度偏低，延伸率也不够。这种现象在防撞杆热处理中比较多见。造成这种现象的原因有两种，第一、原材料的问题；我们对其原材料做了金相分析如图17所示，我们可以明显看出管子内壁与外壁的组织差异较大，内壁组织为珠光体和铁素体且铁素体组织明显呈带状，而外壁组织为等轴晶，珠光体和铁素体相对比较均匀，这种现象越往里带状组织约严重。A 型防撞杆内壁组织200A 型防撞杆外壁组织2

31、00图16 原材料内壁200原材料外壁200图17造成这种原因是在制管时，其管子是冷拔出来的，钢经冷变形后，其组织和性能将会发生一系列的变化。首先晶粒的外形将依外力方向被拉长和压扁，晶粒逐渐由等轴的多边形变成长方形、扁平形、条形，从而使得组织成带状。在较大的变形度的情况下甚至会变成纤维组织，显微镜下其晶界几乎不可辨别。在变形开始后，晶粒内先是出现明显的滑移线和滑移带。随着变形量的增加，晶粒本身逐渐被破碎为许多不同位向（其位向差仅约1）的碎晶块，镶嵌块也进一步碎化，在晶粒边界和镶嵌块周围聚集有大量的位错，晶格产生严重畸变产生加工硬化。（五）冷变形组织加热过程的转变冷变形钢加热过程中组织和性能的变

32、化一般分为三个阶段：回复、再结晶和晶粒长大。各阶段的变化特征如图18所示。图18 冷变形金属加热时组织及性能变化图19 变形度与再结晶后晶粒大小的关系、1、 回复：冷变形金属在不太高的温度下加热时，原子的扩散能力有限，因此加热过程中只是由冷变形造成的各种晶粒缺陷通过原子近距离扩散而有所变化。如晶格畸变程度有所降低、位错的分布发生改变以及位错数量略有减少，与此同时，内应力也得到部分消除。这个阶段称作回复。回复阶段不会产生根本的组织变化，只是消除部分内应力改善金属的塑性和韧性。2、 再结晶：冷变形金属加热到足够高的温度以后，会在变形最剧烈的区域沿着晶界自发产生新的细小等轴晶粒。温度越高，保温时间越

33、长，新晶粒的生成率越高。随着保温时间的延长，这些新晶粒不断扩展长大，直到完全取代原来的变形晶粒。这种以新的等轴晶粒代替原来变形晶粒的过程就是再结晶。再结晶后金属的性能将恢复到冷变形之前。3、 晶粒长大：当结晶阶段完成后，如果温度继续升高，或延长保温时间，晶粒将会互相吞并而长大，称为二次再结晶或聚集再结晶。影响二次再结晶后的晶粒大小的因素有多种比如原始晶粒大小、合金元素和杂质等，但以晶粒变形程度的影响最大。当其它条件相同时，晶粒大小与变形度的关系如图19所示。由图可以看出，当变形度很小时晶粒较细，当变形度达到一定程度（一般金属为210%）时，再结晶后的晶粒将特别粗大。高频淬火的特点是加热速度快、

34、温度高、保温时间短，频率越高其淬透能力越差，而原材料组织正好与高频淬火的特点形成矛盾，使得管子内壁的带状组织无法完全消除净。第二、工艺问题；淬火后组织中仍含有带状铁素体，很显然是由于温度不足或保温时间不够所引起的。于是我们试着把温度提高了20，结果较之前的组织有了一些改变，但是管子外壁已经要趋向于过热了。所以要解决这个问题最根本的办法就是改变原材料制管的方法，避免或减少带状组织。（六）钢件淬火变形的原因对于第三个问题：热处理后变形；淬火变形有两种主要形式，一种是工件几何形状的变化，它表现为尺寸及外形的变化，常称为扭曲或翘曲。另一种是体积变化，它表现为工件的体积按比例的胀大或缩小。实际生产过程中

35、，常常是两者同时存在。引起淬火变形的原因主要是由于淬火内应力造成的，此外工件的结构形状、原材料质量、热处理前的加工状态、工件的自重以及工件在炉中加热和和冷却时的支承或夹持不当等因素也能引起变形。淬火内应力根据其产生原因，可分为热应力和组织应力.热应力是加热或冷却时，在工件的表面和心部存在温差的情况下由热胀冷缩所引起的工件内一部分金属对另一部分金属的作用力。防撞杆冷却时，由于表面冷却快，温度低，收缩多，而内部冷却则慢，温度高，收缩小，表里相互牵制的结果，就在表层产生拉引力，内部则承受压应力。随着冷却的进行，表里温差增大，其内应力也增大，应力增大到超过该温度下的屈服极限时，即会产生塑性变形。由于内

36、部的温度高于表层，因而总是内部先行沿轴向收缩。塑性变形的结果，使其内应力不再增大。冷却到一定时间后，表层温度降低将减慢，其收缩量也减少。而此时内部仍在收缩，于是表层的拉应力及内部的压应力将逐渐减少，直至消失。可是随着冷却的继续进行，表层温度越来越低，收缩量也越来越少，甚至停止收缩，而内部由于温度尚高还要不断收缩，结果在最后在工件表层形成压应力，而内部则为拉应力，此时温度已低不易再发生塑性变形，所以这些应力将随冷却的进行而不断增大，并最后保留在工件内，成为残余应力。组织应力：钢中各基本组织的比容是各不相同的，如表5为碳钢中各组织的比容。其比容按马氏体、回火马氏体、下贝氏体、屈氏体、索氏体、珠光体

37、及奥氏体的顺序依次减小，所以钢中因温度变化而进行相变时，必定伴随着体积变化。如表6所示为碳钢组织转变引起的尺寸变化。但是由于工件内外冷却速度不一样，温度不一，则表里的相变不可能同时进行或者不是进行同一种转变，形成了不同的组织。正是由于这种相变的不同时性，使得内外体积变化不一，从而产生了内应力，这种应力就是组织应力。表5 碳钢中各组织的比容组织含碳量（%）20时的比容（cmg）铁素体00.020.1271渗碳体6.70.20.130.001-碳化物8.50.70.1400.002马氏体020.1271+0.00265(%C)奥氏体020.1212+0.0033(%C)石墨1000.451铁素体+

38、渗碳体020.1271+0.0005(%C)下贝氏体020.1271+0.0015（%C）0.25%C的马氏体+-碳化物020.1271+0.0015(%C)表6 碳钢组织转变时的比容变化率组织转变比容变化率（%，20时）铁素体+渗碳体奥氏体-4.64+2.21（%C）奥氏体马氏体4.87-0.77（%C）铁素体+渗碳体马氏体1.57（%C）奥氏体下贝氏体4.87-1.57（%C）铁素体+渗碳体下贝氏体0.78（%C）奥氏体铁素体+渗碳体4.87-2.38（%C）马氏体0.25%C马氏体+-碳化物0.22-0.88（%C）马氏体-碳化物铁素体+渗碳体-1.54（%C）淬火快速冷却时，当表层冷至

39、Ms点，即产生马氏体转变，并引起体积膨胀。但由于受到尚未进行转变的内部的阻碍，将使表层产生压应力，而心部则为拉应力，当应力足够大时，即会引起变形。当内部温度冷却到Ms点也要进行马氏体转变，并体积膨胀，但由于受到以转变的塑性低，强度高的表层的牵制，因此其最后的残余应力将呈表面受拉，心部受圧。所以，热应力引起的变形趋势是工件沿轴向方向缩短，平面突起，棱角变圆。而组织应力造成的变形趋势正好与热应力相反，表现为工件沿最大尺寸方向伸长，力图使平面内凹，棱角突出。对于A型防撞杆来说其变形主要表现为长度伸缩、管子壁厚变化和管子弯曲。（七）影响钢件淬火变形的因素影响淬火变形的因素有以下几点：1、钢的化学成分；

40、钢的成分主要是通过对淬透性和Ms点的影响而影响工件的变形。若钢的淬透性愈好，则必然使用较为缓和的冷却介质，因而其热应力就相对小一些。再则淬透性好，工件越易淬透，于是其组织应力的作用就相对较大，因而其变形一般以组织应力变形为主。反之若是钢的淬透性差，则热应力对变形的影响就大。防撞杆为低碳合金结构钢，其含碳量较低，则其马氏体比容就小，组织应力引起的变形较小，所以主要是热应力引起的变形。2、钢的原始组织的影响；工件淬火前原始组织中碳化物的形态及分布情况，组织及成分的均匀程度、组织类型以及残余应力的大小和分布等对对其变形都有很大影响。防撞杆的原材料中带状组织比较严重将导致奥氏体成分不均匀，近而影响到淬

41、火组织的不均匀，从而将造成工件的不均匀变形。3、淬火温度的影响随着淬火温度的提高，将使热应力增大，但由于淬透性也增加，因而组织应力也增加。4、冷却介质及淬火方法的影响；在获得相同硬度及相同组织的情况下，比较缓和的冷却介质所引起的淬火变形总是要小些，可是防撞杆的高频淬火为喷水冷却法，冷却效果相对比较激烈，因此对变形会有一定影响。5、工件大小及形状的影响；工件壁厚越大则在一定条件下其淬透层越浅，因而热应力的作用就会较大；反之则组织应力较大。（八）控制方法建议工件的质量是客户信任的标志。对于防撞杆的这三个问题点，主要从两方面来控制：第一、原材料；第二、淬火工艺。原材料方面对防撞杆质量的影响主要是其化

42、学成分和原始组织状态，所以原材料在条件允许的情况下尽量选用优质结构钢；原始组织主要是由于制管时对钢材造成破坏，我们应当严格要求供应商的制管质量控制，比如说制管的中心度、制管方法上的改进和倒角问题上的改进等。淬火工艺上的改进主要是：1、针对原材料情况适时调整进给链条的速度和加热温度；2、控制好冷却水的温度及流速；3适当提高回火温度。五、结论及建议1、高频淬火比整体加热淬火好；2、原材料组织对热处理质量影响很明显；3、对原材料的进货要求和检验的控制。六、参考文献： 1热处理工艺学/蒋大麟、顾应安、沈锌、林约利/机械工业出版社/1979.52热处理及工程材料徐年宝无锡职业技术学院2007.123钢件

43、淬火变形的分析及控制方法/夏期成/山西人民出版社1984.114钢的热处理/刘永铨/冶金工业出版社/1979.125金属学与热处理/丁建生/机械工业出版社/2004.16热处理手册第一分册/热处理手册编委会/机械工业出版社/1984.47汽车构件与零部件新材料及其热处理新技术的发展与应用/李光瀛/热处理学报/2010.128谈谈美国热处理技术发展路线图/戚正风/热处理学报/2010.19钢的高温金相学/苏德达、李家俊/天津大学出版社/2007.9毕业设计小结毕业设计终于做完了，心里感觉轻松了许多。从着手准备到完成差不多三个多月了，在这三个月的毕业设计过程，真让我感慨万千。这期间感觉自己吃了很多苦，每天白天都要上班，只有晚上有时间去写。虽然每天感觉都很累，但我感觉过的很充实，时间也过的很快。通过这次设计，让我感到理论知识在运用过程中会碰到很多的问题，也感觉到自己学的不够，使我真正感受到了理论知识的重要性。我的毕业设计题目是车门防撞杆的热处理质量控制，这正是我们公司的产品，结合公司的实