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正火、淬火、回火

17天前浏览398

不知道各位小伙伴有没有茶余饭后刷一集锻刀大赛的习惯,机电君算是锻刀大赛的忠实粉丝。


每每看到火焰,以及锋利又具有美感的冷兵器都让人为之惊叹。大马士革刀、尼泊尔刀、罗马剑等等。

尤其是每一位工匠在争分夺秒的锻造过程中展现的设计美学与力量,直让人荷尔蒙爆发。真想让机电君卸下小镇做题家的桎梏,去打造属于自己的趁手兵器。

尤其是狗哥那一句令人着迷的: 一窝Q


那么问题来了,刀剑在锻造过程中的各种与火相关工艺手段都是为了什么目的?


1. 各工艺的定义与作用

(1) 正火(Normalizing)

  • 定义:将钢加热到临界温度(如Ac₃或Acm以上30~50℃),保温后空冷(静止或流动空气)。

  • 目的

    • 细化晶粒,均匀组织(消除铸造、锻造后的粗大晶粒)。

    • 改善切削加工性(对低碳钢而言)。

    • 作为最终热处理或淬火前的预处理。

  • 组织:珠光体 + 铁素体(亚共析钢)或索氏体(冷却较快时)。

(2) 淬火(Quenching)

  • 定义:将钢加热到临界温度以上(如Ac₃或Ac₁以上),保温后快速冷却(水、油或聚合物介质)。

  • 目的

    • 获得高硬度的马氏体组织(高碳钢)或贝氏体(某些合金钢)。

    • 提高强度、耐磨性,但会显著降低韧性(材料变脆)。

  • 关键点:冷却速度必须大于临界冷却速度,否则无法完全马氏体化。

(3) 回火(Tempering)

  • 定义:将淬火后的钢加热到Ac₁以下(通常150~650℃),保温后冷却(空冷或水冷)。

  • 目的

    • 消除淬火应力,降低脆性。

    • 调整硬度、强度与韧性的平衡(回火温度越高,硬度越低,韧性越好)。

  • 组织:回火马氏体(低温回火)、回火托氏体(中温回火)、回火索氏体(高温回火)。



2. 典型工艺顺序

(1) 常规顺序(以中碳钢45钢为例)

(2) 其他可能顺序

    • 退火 → 淬火 → 回火:若材料存在严重组织缺陷(如偏析),可能先用退火(比正火更慢的冷却)改善。

    • 直接淬火 + 回火:对组织均匀的材料(如锻件),可省略正火。

    • 正火:作为预备热处理,细化晶粒,为淬火提供均匀的组织基础。

    • 淬火:获得高硬度的马氏体。

    • 回火:消除淬火应力,改善韧性(如调质处理:淬火 + 高温回火)。

    1. 正火 → 淬火 → 回火


3. 不同顺序的适用场景


4. 关键区别总结


5. 实例说明(45钢齿轮加工)

通过合理的热处理顺序,可以精确调控材料的最终性能。

    1. 正火:锻造后正火,消除锻造应力,改善切削性能。

    2. 粗加工:车削成形。

    3. 淬火:加热至830℃后水淬,获得马氏体。

    4. 回火:550℃高温回火,得到回火索氏体,使齿轮兼具强度与韧性。



赶紧打开一集锻刀大赛,看看,每个过程都是什么。


来源:机电君
兵器铸造材料
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-05-14
最近编辑:17天前
ErNan.Chen🍃
硕士 | CAE工程师 即物而穷其理
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Recdurdyn-约束介绍(文字篇)

存在约束的系统,由于约束的存在,构件之间会存在作用力与反作用力。Recurdyn的一个重要功能就是动力学仿真,即力与物体运动的关系;还有一个是运动学仿真,即物体的位移、速度、加速度之间的关系。Recurdyn建模中载荷分为:外部载荷、内部载荷、特殊载荷三部分。Recurdyn中四类力不会增加或者减小系统的自由度。四类力分别为:直接外力、特殊力、柔性连接力、接触力直接外力:外载荷 特殊力:重力、轮胎力等 柔性连接力:可以抵消驱动的作用。弹簧阻尼器、梁、衬套、场力等 接触力:零部件之间由于相互接触产生的作用力 不论哪种类型的力,定义时候都需要定义是力还是力矩、作用构件、作用点、力的大小方向力的方向定义:两点连线方向; 力的大小的定义方法: 直接输入数值:对一般外载荷来说,直接输入力或者力矩的大小;对于柔性连接力来说,直接输入刚度系数K、阻尼系数C、扭转刚度系数KT、扭转阻尼系数CT等。 输入函数表达式:利用Recurdyn/Modeler提供的函数表达式来建立力和运动之间的函数关系,例如正压力和摩擦力 输入子程序的传递函数:用户可以用FORTRAN,C语言或者C++语言编写子程序,定义力和力矩。单位分量的力(力矩):方向为基础点和作用点连线方向,力或者力矩可以是位移、速度、加速度、时间的函数。轴向力,单个力矩 多分量的力(力矩):指定坐标系下,定义三个分量。平移(三分量)力、旋转(三分量)力矩 六分量力:螺旋力、矩阵力 特殊力 1.重力 模型建立开始的时候就可以设置单位、重力方向。 Home-Setting-Gravity 2.轮胎力 轮式车辆及机械相关的运动力和力矩都是通过滚动的轮胎与地面之间的相互作用而产生的。轮胎所受的重力、纵向力、侧向力和回正力矩对车辆运动平稳性、操作稳定性,以及安全性能起着决定性作用,因此正确定义轮胎模型对轮式机械仿真模型的正确性起决定性作用。 Recurdyn中轮胎是作为一组数学函数参与动力学仿真计算的,既不是刚性体也不是柔性体。 三种轮胎模型:Fiala轮胎模型、UA轮胎模型、自定义轮胎模型,比较复杂,暂时没有涉及到。 轮胎模型与地面模型结合使用,Recurdyn中地面模型有四种创建方法。Professional-Marker and Body-General-Ground 柔性连接 柔性连接是相对于各种铰连接而言的,铰连接实际是刚性约束,关联构件在运动副约束的自由度上不能产生相对运动,是一种理想状态而柔性连接是考虑了变形因素。包括:线性弹簧阻尼器、扭转弹簧阻尼器、衬套力、柔性梁、平面力等。 线性弹簧阻尼器TSDA 扭转弹簧阻尼器RSDA 作用在旋转副上,因此必须先定义扭转弹簧作用的旋转副。扭转弹簧阻尼器作用在有一定角度的两部件上,选择第一个部件为反作用(Base)部件,第二个部件为作用(Action)部件,施加在两个部件上的力矩分别为反作用力矩和作用力矩,两者大小相等,方向相反。 加载方式采用“Joint”时候,直接加载在已有的旋转副上面,扭转方式默认为旋转副Marker点的Z轴方向; 采用点-方向(Point,Direction)生成模式,需要首先选中该已经建立好的旋转副Marker点,通过鼠标靠近旋转副Marker点不同方向的坐标轴的方法确定扭转弹簧的扭转方向; 采用体-体-点-方向(Body,Body,Point,Direction)生成方式与点-方向类似。 衬套力 衬套力可以取代某些旋转副,是解决过约束的一个有效方法。通过定义三个分量上的力和力矩来定义的。 衬套力代替约束副最常见的用途就是代替多个旋转副连接构件之间的旋转副,可以设定3各平移方向,平移刚度和另外两个旋转方向的旋转刚度设置无限大(10^10),可以旋转的方向上旋转刚度设置为0;当六个方向刚度都设置无限大时候,这时候衬套力相当于一个固定连接。 多个轴承支撑的轴来说,如果采用多个旋转副建立轴承和轴之间的连接关系时,动力学分析一定会产生过约束现象,程序会自动消除一部分旋转副,从而无法得到每个轴承的支撑受力情况,这时候采用衬套力会将轴承简化为一个弹性阻尼系统,就可以避免过约束现象。 柔性梁 柔性量是根据Timoshenko梁理论(考虑梁的剪切变形)而产生力和力矩 ,可以计算12个作用力。比较复杂,后面如果使用,再深入研究。 平面力(plate) 平面里是另外一种形式的柔性连接,平面力通过定义在1各Base Maker点上和两外3个Action Makers点之间生成梁单元实现柔性连接。 本篇文字较多,自己看的时候也是很难受,下一篇就采用一些模型例子进行,做中学!网络整理,禁止商用公众 号:机电君来源:机电君

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