金属材料热处理原理与工艺课程设计40Mn发动机连杆螺栓热处理工艺设计
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摘要
综述了发动机连杆螺栓的工作环境，使用性能，失效形式，连杆螺栓材料的选择，热处理工艺等。主要就连杆螺栓的热处理工艺做了详细的分析，通过大量的实验得出了连杆螺栓材料热处理后的金相组织图等资料。分别对球化退火、淬火、回火过程中组织、硬度的的变化做了分析。并就实验中出现的问题作了分析，以供参考。
关键词：连杆螺栓热处理；等温退火；淬火；回火；问题分析
目录
摘要............................................................................................................................................. I 前言. (1)
1 连杆螺栓的使用性能 (1)
2 材料选择及技术要求 (1)
2.1.螺栓的热处理工艺规范 (2)
2.2材料的选择 (2)
3 热处理工艺及目的 (3)
3.1退火 (3)
3.2正火 (3)
3.3淬火 (4)
3.4回火 (4)
4 设计说明 (4)
4.1失效形式 (4)
4.2工作要求 (4)
4.3结构钢40M N的化学成分 (5)
4.3.1 主要特性 (5)
4.3.2 材料分析 (5)
4.3.3 力学性能要求 (6)
4.3.4 基于材料的零件设计 (6)
4.5热处理工艺说明 (7)
5 设计方案 (8)
5.1正火 (8)
5.2调质处理 (8)
5.3回火的制定 (9)
6 螺栓的热处理质量检测 (9)
6.1硬度计 (9)
6.2外观检测与金相组织检验 (9)
7 螺栓热处理回火缺陷的原因及解决方案 (10)
参考文献 (11)
前言
连杆机构中两端分别与主动和从动构件铰接以传递运动和力的杆件。例如在往复活塞式动力机械和压缩机中，用连杆来连接活塞与曲柄。连杆多为钢件，其主体部分的截面多为圆形或工字形，两端有孔，孔内装有青铜衬套或滚针轴承，供装入轴销而构成铰接。连杆是汽车发动机中的重要零件，它连接着活塞和曲轴，其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。连杆在工作中，除承受燃烧室燃气产生的压力外，还要承受纵向和横向的惯性力。因此，连杆在一个复杂的应力状态下工作。它既受交变的拉压应力、又受弯曲应力。由于连杆的重要性，连杆螺栓起到固定螺栓的作用也变得十分重要，连杆螺栓是紧固连杆大端及其端盖的重要部件，在工作过程中受到均匀拉伸应力的作用，因此，对于螺栓的力学性能有着很强的挑战性。考虑到连杆的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形。通常疲劳断裂的部位是在连杆上的三个高应力区域。连杆的工作条件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能；又要求具有足够的钢性和韧性。因此也要求螺栓具有较高的强度和抗疲劳性能，并且保证韧性和耐磨性。
1 连杆螺栓的使用性能
（1）功用：连接活塞与曲轴，并把活塞承受的气体压力传给曲轴，使得活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动。
（2）工作条件：承受压缩、拉伸和弯曲等交变载荷。
（3）性能要求：强度高、刚度大、重量轻。
连杆螺栓是发动机工作过程中最为关键的零部件，它与曲柄配合完成活塞运动，使发动机获得动力，连杆螺栓是紧固连杆大端及其端盖的重要部件，在工作过程中受到均匀拉伸应力的作用，由于曲柄旋转产生离心力的作用周期性变化，螺栓有受到反复的交变应力，活塞换向对连杆大端施加冲击，加上各种附加力的作用，其工作状况不容乐观。
2 材料选择及技术要求
2.1. 螺栓的热处理工艺规范
根据螺栓连杆的工作特点，在气温、环境经常变化的条件下，情况比较复杂，螺栓要具有较低的冷脆转变温度和较小的延迟破坏敏感度，确保其安全服役，从以上分析可知，螺栓要具有足够的抗拉强度、屈服强度、良好的韧性、较高的疲劳强度以及一定的延伸率，只有这样才能缓冲应力集中，承受冲击载荷左的作用。
2.2 材料的选择
在紧固件制造中，正确选用紧固件材料是重要一环，因为紧固件的性能和其材料有着密切的关系。如材料选择不当或不正确，可能造成性能达不到要求，使用寿命缩短，甚至发生意外或加工困难，制造成本高等，因此紧固件材料的选用是非常重要的环节。冷镦钢是采用冷镦成型工艺生产的互换性较高的紧固件用钢。由于它是常温下利用金属塑性加工成型，每个零件的变形量很大，承受的变形速度也高，因此，对冷镦钢原料的性能要求十分严格。在长期生产实践和用户使用调研的基础上，结合
GB/T6478-2001《冷镦和冷挤压用钢技术条件》
GB/T699-1999《优质碳素结构钢》及日本
JISG3507-1991《冷镦钢用碳素钢盘条》的特点，
以8.8级，9.8级螺栓螺钉的材料要求为例，各种化学元素的确定。C含量过高，冷成形性能将降低；太低则无法满足零件机械性能的要求，因此定为0.25%-0.55%。Mn能提高钢的渗透性，但添加过多则会强化基体组织而影响冷成形性能；在零件调质时有促进奥氏体晶粒长大的倾向，故在国际的基础上适当提高，定为0.45%-0.80%。Si能强化铁素体，促使冷成形性能降低，材料延伸率下降定为Si小于等于0.30%。S.P.为杂质元素，它们的存在会沿晶界产生偏析，导致晶界脆化，损害钢材的机械性能，应尽可能降低，定为P小于等于0.030%，S 小于等于0.035%。B.含硼量最大值均为0.005%，因为硼元素虽然具有显著提高钢材渗透性等作用，但同时会导致钢材脆性增加。含硼量过高，对螺栓，螺钉和螺柱这类需要良好综合机械性能的工件是十分不利的。
表1 螺栓性能要求与40Mn钢性能对比
σb/MPaσs/MPaδ( %)ψ( %)Ak/ J·cm- 2
性能要求831 734 10 42 48.8～55.7
40Mn 885 735 12 45 55
3 热处理工艺及目的
热处理：把金属或合金加热到给定温度并保持一段时间,然后用选定的速度和方法使之冷却,以得到所需要的显微组织和性能的操作工艺,被称为热处理. 轴承热处理直接关系着后续的加工质量，以致最终影响零件的使用性能及寿命，同时轴承热处理又是轴承制造中的能源消耗大户和污染大户。轴承的热处理装备直接影响轴承热处理质量，以及能源消耗和污染。轴承钢的硬度和强度都很高，经过退火后才可以进行加工，而且细化晶粒，提高原始组织的性能，当粗加工完毕后还要对其进行淬火和冷处理。
3.1 退火
将工件加热到临界点(Ac1或Ac3)以上某一温度,停留一定的时间(保温),然后进行缓慢冷却(同炉子一起冷却),这种操作过程叫做退火.
退火的目的:
（1）降低硬度,便于工件易切削.
（2）改善材料的组织及机械性能.
（3）改善组织结构,为以后的淬火做好准备.
（4）消除内应力.
（5）得到细小的结晶.
退火设备：现阶段我国的退火设备是氧化炉和保护气氛炉共存，氧化炉多于保护气氛炉；周期炉和连续炉共存，且周期炉多于连续炉。美国、英国、日本等国家早在20世纪六七十年代就已全面推广推杆式和辊底式等温球化退火炉，缩短退火周期，节约能源，并提高退火质量。随着轴承零件加工技术的发展，以及精密锻造和精密辗扩(冷辗)工艺的采用，零件毛坯的加工精度越来越高，由此带来了对保护气氛退火的需求。轴承行业应迅速推广保护气氛球化退火，以减少退火后的氧化脱碳，提高加工效率，节材节能，降低成本。
3.2 正火
将工件加热到Ac3或Acm以上30-50℃,经保温后,从炉中取出放在空气中冷却的一种热处理操作.(正火的冷却速度要比退火快的多).
正火后其强度和硬度较退火的高一些,塑性稍低,使珠光体数量增加,改善组织保证得到较高的机械性能,由于在空气中冷却,生产率高.
3.3 淬火
是将工件加热到临界点(Ac3或Ac1)以上,经保温后急速冷却以获得马氏体组织(也有一定量的残余奥氏体),这种热处理操作称之为淬火.钢经过淬火后在性能上的突出特点是硬度很高而塑性很低.
淬火的目的:
（1）增加钢制工件的硬度及耐磨性.
（2）通过淬火和随后的中温或高温回火能使工件获得良好的综合性能.
淬火设备：淬火冷却装备是除淬火介质外影响工件淬火效果的另一大因素。我国现阶段淬火冷却装备控制参数较少，一般只对油温和油的循环进行控制。国外对
常用的淬火油槽实行多参数控制，如油温、油的冷却特性、油的循环与搅拌的方向，以及速度、工件入油的方式等，以求得到最佳的淬火组织与性能，同时把变形减小到最小程度。我国一些轴承厂家也在尝试多参数控制，特别是通过对圆锥轴承进行工件入油方式的控制来解决轴承零件淬火过程中角度的变化。
3.4 回火
是将淬火后的工件加热到Ac1以下的温度,保温一段时间,然后在水,油或空气中冷却下来.(回火是紧接着淬火以后进行的,回火有低温回火,中温回火和高温回火)
回火的目的:减少或消除工件在淬火时造成的内应力,提高塑性和韧性,以得到工件在使用时所要求的和可能达到的机械性能。
4 设计说明
4.1 失效形式
螺栓失效形式为断裂和变形，其后果一是造成打碎气缸，二是无法正常工作，因此需要确保质量合格。
4.2 工作要求
1. 预紧轴向拉伸应力；
2. 曲轴旋转由于离心力的周期变化，螺栓承受交变应力的作用；
3. 曲柄与连之间存在的间隙；
4. 在发动机爆炸冲程中，承受较大的冲击载
荷；5. 剪切应力的作用。
4.3 结构钢40Mn的化学成分
4.3.1 主要特性
这是一种中碳调质锰钢，钢的强度、塑性和耐磨性都较高，可切削性及热处理工艺性能亦好，在油中临界淬透直径达8.5～23mm，在水中临界淬透直径达20～42mm；但存在回火脆性和过热敏感性，而且淬火时易于开裂。此钢有白点敏感性，冷变形塑性不高，焊接性差，需要预热到100～425℃后方可焊接。
应用举例
一般在调质状态下使用，可用于制造重负荷条件下工作的零件，如轴、曲轴、车轴、活塞杆、蜗杆、杠杆、连杆、有负荷的螺栓、螺钉、加固环、弹簧以及其它调质件。一般用于直径小于50mm的小截面重要零件时，这种钢的静强度及疲劳性能均与40Cr钢相当，故可作40Cr的代用钢。
4.3.2 材料分析
40Mn钢是一种合金钢，其中各元素含量为
碳 C ：0.36～0.44％硅 Si：0.17～0.37％锰 Mn：1.50～2.49％硼 B：0.0005％～0.0030％硫 S ：≤0.030％磷 P ：≤0.030％
铬 Cr：0.80～1.10％镍 Ni：≤0.35％钒 V：0.10～0.20％。
1、Si：常用的脱氧剂，有固溶强化作用，提高电阻率，降低磁滞损耗，改善磁导率，提高淬透性，抗回火性，对改善综合力学性能有利，提高弹性极限，增强自然条件下的耐蚀性。含量叫干事，降低焊接性，且易导致冷脆。中碳钢和高碳钢易于在回火时产生石墨化。
2、Mn：降低钢的下界临点，增加奥氏体冷却时的过冷度，细化珠光体组织以其改善其力学性能，为低合金钢的重要合金元素，能明显提高钢的淬透性，但有增加晶体粗化和回火脆性的不利影响。
3、B：微量硼能提高钢的淬透性，但随钢种含碳量的增加，淬透性的提高逐渐减弱以致完全消失。钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能，提高强度。具体有：
（1)提高淬透性的能力极强。0.0010％～0.0030％硼的作用可分别相当于0.6％锰、0.7％铬、0.5％钼和1.5％镍，因此其提高淬透性的能力为上述合金元素的几百倍乃至上千倍，故此只需极少量硼即可节约大量的贵重合金元素。
（2）具有最佳含量而且此含量极小。一般合金元素提高淬透性的效果随其在钢中含量增加而增长，但硼却有一个最佳含量(范围)，过多或过少均对提高淬透性不利，而且此量很小，约为0.0010％，一般控制在0.0005％～0.0030％。
（3）硼的淬透性效果与钢的成分有关。普遍认为钢中的碳和合金元素含量提高，硼提高淬透性的作用则下降。所以低碳、低合金钢中硼的淬透性效果最显著。硼淬透性系数fb与钢中碳含量关系的经验公式之一为fb=1+1.5(0.9-C)。
（4）硼的淬透性作用与奥氏体化条件有关。早期的研究表明两者间存在特殊关系，即在某一特定奥氏体化温度下硼的淬透性效果最佳；温度再升高，尽管奥氏体晶粒长大，硼的淬透性效果反而下降。但是近来亦有一些研究发现，以钛固定氮的硼钢在一定的奥氏体化温度范围内淬透性几乎没有变化。这些现象都与一般合金元素的淬透性效果与奥氏体化温度的关系不同。
（5）其他合金元素的作用除硼外，硼钢中还经常加入一些其他合金化元素，如硅、锰、铬、钼、铌、钒等，目的是进一步改善钢的淬透性及其他一些性能，如强度、韧性、回火脆性、疲劳性能、耐蚀性等。钼可大大加强硼的淬透性作用，二者具有复合作用，特别是当钼、硼含量配比合适时可使钢在相当宽的冷速范围内经空冷得到贝氏体组织。钼一硼系贝氏体钢就是根据这一现象设计出来的。钢中的铌处于固溶状态下与硼具有一定的复合作用，对奥氏体转变产生强烈的抑制作用。铌一硼的这种作用在控制轧制、直接淬火的钢中已经被利用。
4.3.3 力学性能要求
结构钢40Mn的力学性能如下：
表2 结构钢40Mn的力学性能
αK/ 钢号σb/MPa σs/MPa δ( %)ψ( %)
J·cm- 2 40Mn 885 735 12 45 55
4.3.4 基于材料的零件设计
基于材料的价值应用及性能，现将给定材料设计成连杆螺栓。
图1 螺栓尺寸设计图
表1 螺栓设计尺寸参数
单位 mm
标称直径d/mm
螺距
P/mm
d1/mm H/ mm B/mm C/mm D1/ mm
r（最
大)/mm
K（约）
/mm
S/mm L/mm
M12 1.75 121 9 21 224.2 220 0.5 2 22
18~1 30
4.5 热处理工艺说明
（1）预备热处理
调质钢经加加工后，必须经过热处理来降低硬度，便于切削加工，消除热加工造成的组织缺陷，细化晶粒，改善组织，为最终热处理做准备，对于40Cr 钢，可用正火或退火。
正火：指将钢材或钢件加热到或（钢的上临界点温度）以上，30～50℃ 保持适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理的工艺。正火的目的：主要是提高低碳钢的力学性能，改善切削加工性，细化晶粒，消除组织缺陷，为后道热处理作好组织准备等。
（2）调质处理
淬火后加高温回火的热处理的方法，高温回火是指在500--650℃之间进行回火，调质可以使钢的性能，材质得到很大程度的调整，其强度，塑性和韧性都较好，具有良好的机械性能。
钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上某一温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织。40Cr工件淬火后应采用油冷，40Cr钢的淬透性较好，在油中冷却能淬硬，而且工件的变形、开裂倾向小。
钢的回火指钢件经淬硬后，再加热到以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。常见的回火工艺有：低温回火，中温回火，高温回火和多次回火等。回火的目的：主要是消除钢件在淬火时所产生的应力，使钢件具有高的硬度和耐磨性外，并具有所需要的塑性和韧性等。 40Cr的调质处理须高温回火，得到回火索氏体，具有良好综合机械性能。
5 设计方案
在工艺路线中，预备热处理采用正火（或退火）改善锻造组织，细化晶粒，调整硬度，便于切削加工；为淬火做好准备。调质工艺采用850℃加热，油淬，得到马氏体组织；然后在620℃回火空冷。
5.1 正火
正火为调质处理做准备，图1为正火的工艺曲线图。
将工件放入箱式正火炉中进行正火工艺。加热温度：Ac3+（30—50）℃，由此确定加热温度为850℃；保温时间：120min；冷却方式：空冷。
5.2 调质处理
淬火工艺的制定，图2为淬火工艺曲线图
图1 正火工艺曲线图
工件进入调质线进行工艺处理，淬火加热温度：Ac3+（30—50）℃，由此确定加热温度为850℃，保温时间：80min，冷却方式：油冷。
5.3 回火的制定
图3为淬火加高温回火工艺曲线。高温回火温度为500—650℃，可选用加热温度为620℃；保温时间为60min；空冷。
图3 淬火加高温回火工艺曲线
6 螺栓的热处理质量检测
螺栓的热处理质量检验是依据技术要求来进行的，主要有硬度、金相组织、表面脱碳层深度、表面清洁及力学性能等，相应的设备或仪器进行检测。
6.1 硬度计
布氏硬度计的原理用一定直径的钢球或硬质合金球，以规定的试验力压入式样表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量试样表面的压痕直径。布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商。以HBS（钢球）表示，单位为N/mm2（MPa）。测定布氏硬度较准确可靠，但一般HBS只适用于450N/mm2（MPa）以下的金属材料，对于较硬的钢或较薄的板材不适用。在钢管标准中，布氏硬度用途最广，往往以压痕直径d来表示该材料的硬度，既直观，又方便。
洛氏硬度计原理在规定条件下，将压头(金刚石圆锥、钢球或硬质合金球)分2个步骤压入试样表面。卸除主试验力后，在初试验力下测量压痕残余深度h。以压痕残余深度h代表硬度的高低。
6.2 外观检测与金相组织检验
同时观察外观，不允许有裂纹、开裂烧伤、磕碰、腐蚀等缺陷，必要时可用磁粉检测或其他无损检测方法检测。
用金相显微镜观察其组织，其金相组织应为均匀的回火索氏体，不允许存在游离
的铁素体。
7 螺栓热处理回火缺陷的原因及解决方案
（1）回火硬度偏高：由于回火不足，即回火温度低、回火时间不够。可以提高回火温度、延长回火时间来解决。
（2）回火硬度低：由于温度过高或淬火组织中有非马氏体。可以降低回火温度和淬火工艺来解决。
（3）回火硬度不均匀：回火炉温不均、装炉量过多造成。
（4）网状裂纹：回火加热速度过快，表层产生多项拉应力。可以采用较慢的回火加热速度。
（5）回火开裂：淬火后未及时回火形成显微裂纹。可以减少淬火应力，并在淬火后及时回火。
参考文献
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[6]Dudek M R, Gouyet J F, Kolb M. Q+1 state Potts model of late stage sintering. Surface Science, 1998, 401: 220–226
金属材料热处理原理与工艺课程设计40Mn发动机连杆螺栓热处理工艺设计 专业班级：材料132601班 设计人：焦攀龙 设计题目：发动机连杆螺栓选材与加工工艺设计 指导教师：职称 专业： 班级： 完成时间：
摘要 综述了发动机连杆螺栓的工作环境，使用性能，失效形式，连杆螺栓材料的选择，热处理工艺等。主要就连杆螺栓的热处理工艺做了详细的分析，通过大量的实验得出了连杆螺栓材料热处理后的金相组织图等资料。分别对球化退火、淬火、回火过程中组织、硬度的的变化做了分析。并就实验中出现的问题作了分析，以供参考。 关键词：连杆螺栓热处理；等温退火；淬火；回火；问题分析
目录 摘要............................................................................................................................................. I 前言. (1) 1 连杆螺栓的使用性能 (1) 2 材料选择及技术要求 (1) 2.1.螺栓的热处理工艺规范 (2) 2.2材料的选择 (2) 3 热处理工艺及目的 (3) 3.1退火 (3) 3.2正火 (3) 3.3淬火 (4) 3.4回火 (4) 4 设计说明 (4) 4.1失效形式 (4) 4.2工作要求 (4) 4.3结构钢40M N的化学成分 (5) 4.3.1 主要特性 (5) 4.3.2 材料分析 (5) 4.3.3 力学性能要求 (6) 4.3.4 基于材料的零件设计 (6) 4.5热处理工艺说明 (7) 5 设计方案 (8) 5.1正火 (8) 5.2调质处理 (8) 5.3回火的制定 (9) 6 螺栓的热处理质量检测 (9) 6.1硬度计 (9) 6.2外观检测与金相组织检验 (9) 7 螺栓热处理回火缺陷的原因及解决方案 (10) 参考文献 (11)
汽车发动机曲轴的热处理工艺设计 ●摘要 通过对12缸、四冲程、水冷高速大功率柴油机曲轴材质及调质后各项性能指标的分析，可知通过选用优质合金结构钢40Cr，加合适的热处理工艺，可以最大限度地提高高速大功率柴油机曲轴性能。 ·关键字：发动机；曲轴；选材；热处理工艺
目录 1.绪论 (3) 2.曲轴服役条件和性能指标 (3) 2.1 服役条件 (3) 2.2 技术要求 (4) 2.2.1 调质技术要求 (4) 2.2.2 渗氮技术要求 (4) 3.原材料状态和加工工序 (4) 3.1材料原始状态 (4) 3.1.1材料 (4) 3.1.2 锻造工艺 (5) 3.2 加工工序 (5) 4.热处理工艺 (5) 4.1 调质工艺 (5) 4.2 去应力回火工艺 (5) 5. 选材用材分析 (6) 6. 结论 (10)
1.绪论 发动机是汽车的“心脏”，而曲轴是发动机的关键部位。现代化的发动机对曲轴毛坯提出了有6拐、呈120°分布、带12个整体平衡块的要求。在机型改造的过程中，首先遇到的问题就是曲轴强度不足，一般是通过加粗轴颈、优选材质和表面强化等方法来增大曲轴强度，从而满足功率提高的要求。加粗轴颈在生产实践中受到各方面条件的限制，应用范围较窄，所以选择合适的材料和适宜的表面强化方法是解决曲轴强度的主要途径。曲轴在工作中承受交变载荷，圆角过渡处属于薄弱环节，主轴颈和连杆颈的过渡处更为严重。如果机械加工不当，润滑保养不好或柴油机运行受力不当，圆角部位的附加应力超过了界限值，就会在此部位产生疲劳源，逐渐扩展形成裂纹，最终发生疲劳断裂。所以曲轴表面强化处理主要是通过对曲轴圆角的强化来提高曲轴的疲劳强度[1]。。曲轴在发动机中承担最大负荷和全部功率，承受着强大的、方向不断变化的弯矩及扭矩，同时经受着长时间高速运转的磨损，因此要求曲轴材质具有较高的刚性、疲劳强度和良好的耐磨性能。 2.曲轴服役条件和性能指标 2.1 服役条件 曲轴工作过程中，往复的惯性力和离心力使之承受很大的弯曲和扭转应力，轴颈表面容易磨损。疲劳断裂是曲轴的主要破坏形式，
热处理是为了提高螺栓的综合力学性能，以满足产品规定的抗拉强度和屈强比。含碳量越高，钢的强度越高，塑性越低。锰能减少硫对钢的有害性。 紧固件热处理与网带炉操作 紧固件在机械构件中起到联接、定位以及密封等作用，其中高强度螺栓用量最大，材料的选用是保证质量的基础。热处理技术对高强度螺栓，尤其是它的内在质量至关重要。 高强度螺栓共有四个性能等级，即8.8、9.8、10.9和12.9级，而日本汽车企业标准则有（7T、8T、9T、10T、11T）等级别，这些级别则要进行热处理。热处理是为了提高螺栓的综合力学性能，以满足产品规定的抗拉强度和屈强比。 紧固件热处理与网带炉操作 1、高强度螺栓用钢高强度螺栓用钢材化学成分要求如下：碳是影响钢材塑性变形的最主要元素。含碳量越高，钢的强度越高，塑性越低。 含碳量越高，淬火加热温度越低，淬硬性提高，开裂和变形的倾向增
大。锰能减少硫对钢的有害性。 作为钢中常存元素，锰的提高可使钢的抗拉强度和屈服强度提高，淬透性增加。合金钢中CrMo和CrMoV两类钢更能满足在复杂条件下使用的高强度紧固件。 35CrMo、40Cr、42CrMo钢是在优质碳素结构钢中加入少量（不超过5%）合金元素而制成。钢的淬火性能基本上是由含碳量决定的，合金元素的强化作用可增加钢的淬透性，故这些钢适用于≥10T、10.9、11T级高强度紧固件。 2、热处理工艺制定原则高强度螺栓调质要获得良好综合机械性能的回火索氏体、回火托氏体组织，其前提是整体淬火时要保证心部得到马氏体组织。这与淬透性有着密切的关系。 淬透性是指钢经奥氏体化以后接受淬火的能力（或淬火时淬硬层深入钢件内部的能力）。同一牌号不同炼钢炉次的试样，其化学成分是允许在一定范围内波动的，尤其是SWRCH 35K钢会因为各钢厂在冶炼技术，标准及效益有所区别而不同。 因此，在热处理时要有所区别。对于高强度螺栓整个截面均匀承受载荷，至少应要求心部有90%以上马氏体，但对心部淬硬的螺栓来说，
1 汽车发动机活塞销的零件图如下 Y///////////////A V///////////////A-------- 苇------ * 80^0,1 耳 图1汽车发动机活塞销零件尺寸图 连杆
2 服役条件与性能分析 活塞销（英文名称：Piston Pin）,是装在活塞裙部的圆柱形销子，它的中部穿过连杆小头孔，用来连接活塞和连杆，把活塞承受的气体作用力传给连杆。为了减轻重量，活塞销一般用优质合金钢制造，并作成空心。塞销的结构形状很简单，基本上是一个厚壁空心圆柱。其内孔形状有圆柱形、两段截锥形和组合形。圆柱形孔加工容易，但活塞销的质量较大；两段截锥形孔的活塞销质量较小，且因为活塞销所受的弯矩在其中部最大，所以接近于等强度梁，但锥孔加工较难。本次设计选用内孔为原形的活塞销。 服役条件：（1）高温条件下承受周期性强烈冲击和弯曲、剪切作用（2）销表面承受较大的摩擦磨损。 失效形式：由于承受周期性的应力，使其发生疲劳断裂和表面严重磨损。性能要求：（1）活塞销在高温条件下承受很大的周期性冲击负荷，且由于活塞销在销孔内摆动角度不大，难以形成润滑油膜，因此润滑条件较差。为此活塞销必须有足够的刚度、强度和耐磨性，质量尽可能小，销与销孔应该有适当的配合间隙和良好的表面质量。在一般情况下，活塞销的刚度尤为重要，如果活塞销发生弯曲变形，可能使活塞销座损坏；（2）具有足够的冲击韧性；（3）具有较高的疲劳强度。 3 技术要求 活塞销技术要求: ①活塞销全部表面渗碳，渗碳层深度为0.8?1 . 2mm渗碳层至心部组织应 均匀过渡，不得有骤然转变。 ②表面硬度58?64 HRC,同一个活塞销上的硬度差应w 3 HRC。 ③活塞销心部硬度为24 ?40 HRC。 ④活塞销渗碳层的显微组织应为细针马氏体，允许有少量均匀分布的细小粒状碳化物，不得有针状和连续网状分布的游离碳化物存在。心部的针状应是低碳马氏体及铁素体。
实用文档 1 汽车发动机活塞销的零件图如下 图1 汽车发动机活塞销零件尺寸图
2 服役条件与性能分析 活塞销（英文名称：Piston Pin），是装在活塞裙部的圆柱形销子，它的中部穿过连杆小头孔，用来连接活塞和连杆，把活塞承受的气体作用力传给连杆。为了减轻重量，活塞销一般用优质合金钢制造，并作成空心。塞销的结构形状很简单，基本上是一个厚壁空心圆柱。其孔形状有圆柱形、两段截锥形和组合形。圆柱形孔加工容易，但活塞销的质量较大；两段截锥形孔的活塞销质量较小，且因为活塞销所受的弯矩在其中部最大，所以接近于等强度梁，但锥孔加工较难。本次设计选用孔为原形的活塞销。 服役条件：(1)高温条件下承受周期性强烈冲击和弯曲、剪切作用 (2)销表面承受较大的摩擦磨损。 失效形式：由于承受周期性的应力，使其发生疲劳断裂和表面严重磨损。 性能要求：（1）活塞销在高温条件下承受很大的周期性冲击负荷，且由于活塞销在销孔摆动角度不大，难以形成润滑油膜，因此润滑条件较差。为此活塞销必须有足够的刚度、强度和耐磨性，质量尽可能小，销与销孔应该有适当的配合间隙和良好的表面质量。在一般情况下，活塞销的刚度尤为重要，如果活塞销发生弯曲变形，可能使活塞销座损坏；（2）具有足够的冲击韧性；（3）具有较高的疲劳强度。 3 技术要求 活塞销技术要求: ①活塞销全部表面渗碳，渗碳层深度为0.8 ～ 1．2mm，渗碳层至心部组织应均匀过渡，不得有骤然转变。 ②表面硬度58 ～ 64 HRC，同一个活塞销上的硬度差应≤3 HRC。 ③活塞销心部硬度为24 ～ 40 HRC。 ④活塞销渗碳层的显微组织应为细针马氏体，允许有少量均匀分布的细小粒状碳化物，不得有针状和连续网状分布的游离碳化物存在。心部的针状应是低碳马氏体及铁素体。
螺栓的热处理方法 【慧聪表面处理网】 螺栓加工工艺为：热轧盘条-(冷拨)-球化(软化)退火-机械除鳞-酸洗-冷拨-冷锻成形-螺纹加工-热处理- 检验 一，钢材设计： 在紧固件制造中，正确选用紧固件材料是重要一环，因为紧固件的性能和其材料有着密切的关系。如材料选择不当或不正确，可能造成性能达不到要求，使用寿命缩短，甚至发生意外或加工困难，制造成本高等，因此紧固件材料的选用是非常重要的环节。冷镦钢是采用冷镦成型工艺生产的互换性较高的紧固件用钢。由于它是常温下利用金属塑性加工成型，每个零件的变形量很大，承受的变形速度也高，因此，对冷镦钢原料的性能要求十分严格。在长期生产实践和用户使用调研的基础上，结合 GB/T6478-2001《冷镦和冷挤压用钢技术条件》 GB/T699-1999《优质碳素结构钢》及日本 JISG3507-1991《冷镦钢用碳素钢盘条》的特点，以8.8级，9.8级螺栓螺钉的材料要求为例，各种化学元素的确定。C含量过高，冷成形性能将降低；太低则无法满足零件机械性能的要求，因此定为0.25%-0.55%。Mn能提高钢的渗透性，但添加过多则会强化基体组织而影响冷成形性能；在零件调质时有促进奥氏体晶粒长大的倾向，故在国际的基础上适当提高，定为0.45%-0.80%。Si能强化铁素体，促使冷成形性能降低，材料延伸率下降定为Si小于等于0.30%。S.P.为杂质元素，它们的存在会沿晶界产生偏析，导致晶界脆化，损害钢材的机械性能，应尽可能降低，定为P小于等于0.030%，S小于等于0.035%。B.含硼量最大值均为0.005%，因为硼元素虽然具有显著提高钢材渗透性等作用，但同时会导致钢材脆性增加。含硼量过高，对螺栓，螺钉和螺柱这类需要良好综合机械性能的工件是十分不利的。 二，球化(软化)退火： 沉头螺钉，内六角圆柱头螺栓采用冷镦工艺生产时，钢材的原始组织会直接影响着冷镦加工时的成形能力。冷镦过程中局部区域的塑性变形可达60%-80%，为此要求钢材必须具有良好的塑性。当钢材的化学成分一定时，金相组织就是决定塑性优劣的关键性因素，通常认为粗大片状珠光体不利于冷镦成形，而细小的球状珠光体可显著地提高钢材塑性变形的能力。对高强度紧固件用量较多的中碳钢和中碳合金钢，在冷镦前进行球化(软化)退火，以便获得均匀细致的球化珠光体，以更好地满足实际生产需要。对中碳钢盘条软化退火而言，其加热温度多选择在该钢材临界点上下保温，加热温度一般不能太高，否则会产生三次渗碳体沿晶界析出，造成冷镦开裂，而对于中碳合金钢的盘条采用等温球化退火，在AC1+(20-30%)加热后，炉冷到略低于Ar1，温度约700摄氏度等温一段时间，然后炉冷至500摄氏度左右出炉空冷。钢材的金相组织由粗变细，由片状变球状，冷镦开裂率将大大减少。35\45\ML35\SWRCH35K钢软化退火温度一般区域为715-735摄氏度。 三，剥壳除鳞： 冷镦钢盘条去除氧化铁板工序为剥亮，除鳞，有机械除鳞和化学酸洗两种方法。用机械除鳞取代盘条的化学酸洗工序，既提高了生产率，又减少了环境污染。此除鳞过程包括弯曲法(普遍使用带三角形凹槽的圆轮反覆弯曲盘条)，喷九法等，除鳞效果较好，但不能使残余铁鳞去净(氧化铁皮清除率为97%)，尤其是氧化铁皮粘附性很强时，因此，机械除鳞受铁皮厚度，结构和应力状态的影响，使用于低强度紧固件(小于等于6.8级)用的碳钢盘条。高强度紧固件(大于等于8.8级)用盘条在机械除鳞后，为除净所有的氧化铁皮，再经化学酸洗工序即复合除鳞。对低碳钢盘条而言，机械除鳞残留的铁皮容易造成粒拔模不均匀磨损。当粒拔模孔由于盘条钢丝摩擦外温时粘附上铁皮，使盘条钢丝表面产生纵向粒痕，盘条钢丝冷镦凸缘螺栓或圆柱头螺钉时，头部出现微裂纹的原因，95%以上是钢丝表面在拉拔过程中产生的划痕所引起。因此，机械除鳞法不宜用来高速拉拔。
高强度螺栓加工工艺 螺栓类零件是一种重要标准件，用做连接紧固件，在各领域的应用相当广泛,根据其机械和物理性能的不同，分成10种类别，其中机械性能等级大于等于8.8级的螺栓，我们通常称其为高强度螺栓。 一、高强度螺栓主要结构及作用 高强度螺栓种类较多，形状也不尽相同，外部尺寸更是千变万化，但整体上其主要结构和整体外部形状具有一定的相似性。根据这些相似性，我们将其分成三个主要部分：头部、杆部和螺纹部分。如下简图所示： 下面我们简要介绍一下各部分的作用极其重点要素： 1. 头部头部主要作用是在螺母与螺栓配合时施加一个反向力矩，保证螺母有足够拧紧力矩。形式种类较多，主要有方头、半圆头、六角头等形式。另外，一些非标准件高强度螺栓头部形式由设计者根据装配需要特别设计。 2. 杆部杆部主要起导向作用，特别是导径螺栓，装配后承受一定的径向剪切力，要求与孔小间隙配合，对杆部外圆精度和粗糙度要求严格。一些装配后只承受轴向拉伸力的螺栓对杆部要求不是很严格，外圆尺寸公差较大。对高强度螺栓来说，杆部与头部接触部位要求一定圆角，避免承受较大拉力时该部位断裂，同时避免热处理冷却时产生裂纹，是加工重点注意要素。 3. 螺纹部分螺纹部分是螺栓最主要部分，主要起连接紧固作用。可以分成有效螺纹部分，收尾部分（退刀部分）和螺纹末端三部分；螺纹三个主要要素：螺距、牙形半角和螺距，直接影响螺纹配合精度，也是加工重点注意要素。 二、高强度螺栓工艺分析 高强度螺栓机械加工一般不需要精度极高的专用机床，在普通设备上即可完成加工。根据其三个主要部分，我们将其加工工艺分成三部分：头部的加工、杆部加工和螺纹加工。每一部分的加工工艺又因其尺寸形状及技术要求的不同分成若干种类，采用不同的加工方法；虽然我们将其分成了三部分，但三部分的加工是相辅相成的，相互关联的，可能共存于同一工序，也可能共存于同一工步。 1. 头部的加工 ⑴毛坯 毛坯形式：螺栓头部形状直接决定产品毛坯形式。一般来说，方头螺栓毛坯可选用冷拉方钢，六角头螺栓毛坯可选用冷拉六角钢，半圆头螺栓毛坯应选用锻件毛坯；头
汽车发动机的曲柄连杆机构 【概述】 曲柄连杆机构是汽车发动机实现工作循环，完成能量转换的传动机构，用来传递力和改变运动方式。工作中，曲柄连杆机构在做功行程中把活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动，对外输出动力，而在其他三个行程中，即进气、压缩、排气行程中又把曲轴的旋转运动转变成活塞的往复直线运动。总的来说曲柄连杆机构是发动机借以产生并传递动力的机构。通过它把燃料燃烧后发出的热能转变为机械能。 发动机工作时，曲柄连杆机构直接与高温高压气体接触，曲轴的旋转速度又很高，活塞往复运动的线速度相当大，同时与可燃混合气和燃烧废气接触，曲柄连杆机构还受到化学腐蚀作用，并且润滑困难。可见，曲柄连杆机构的工作条件相当恶劣，它要承受高温、高压、高速和化学腐蚀作用。 【组成】 曲柄连杆机构的主要零件可以分为三组，即机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组。 机体组 机体是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装 基础，其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件，承受各种 载荷。因此，机体必须要有足够的强度和刚度。发动机的机体组 主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖和气缸垫等零件组成。 气缸体 气缸体是发动机各个机构和系统的装配基体，并由它来保持 发动机各运动部件相互之间的准确位置关系。气缸体上部的圆柱 形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运 动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋，冷却水套和润滑油道 等。 一、气缸体的工作条件、要求及材料 （1）应具有足够的强度和刚度、耐磨损和耐腐蚀、适当冷却 ?发动机中最大的零件 ?承受拉、压、弯、扭等机械负荷 ?承受高温燃气很大的热负荷 ?发动机大部分零件安装在机体上 （2）力求结构紧凑、质量轻 ?尽量减小整机的重量（发动机最大的零件） ?加强肋（减小质量、保证刚度与强度） （3）机体材料 ?一般高强度灰铸铁或球墨铸铁、合金铸铁 ?为了减轻质量、加强散热采用铝合金 二、气缸体的分类 （一）按结构形式 根据气缸体与油底壳安装平面的位置不同，通常把气缸体
《汽车制造工艺学》课程设计 班级： 姓名： 学号： 日期： 淮阴工学院交通工程学院
《汽车制造工艺学》课程设计任务书题目： 内容：（1）零件图 1张 （2）机械加工工艺规程卡片 1套 （3）课程设计说明书 1份原始资料：零件图样1张； 生产纲领为60000件/年； 每日1班 年月
《汽车制造工艺学》课程设计说明书设计题目： 班级： 姓名： 学号： 指导教师：
摘要 连杆是活塞式发动机和压缩机的重要零件之一，其大头孔与曲轴连接，小头孔通过活塞销与活塞连接，其作用是使活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动，它是柴油机关键传动件之一。连杆要承受内燃机的爆发力、压缩力和连杆往复运动的惯性力、拉伸力。因此对连杆的强度、刚度有很高的要求。又连杆与曲轴和活塞销连接，并且它们之间存在相对转动，因此对连杆大小头孔的加工要求是很高的。本文主要论述了连杆的加工工艺及其夹具设计。连杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，而连杆的刚性比较差，容易产生变形，因此在安排工艺过程时，就需要把各主要表面的粗精加工工序分开。逐步减少加工余量、切削力及内应力的作用，并修正加工后的变形，就能最后达到零件的技术要求。 关键词:连杆加工工艺夹具设计 内容： 1.课程设计任务书1份 2.工艺卡片1套 3.机械加工工艺过程卡片1份 4.机械加工工序卡片1份 5.零件图1份 6.夹具装配图1份 7.课程设计说明书1份
目录 一、任务书 二、零件工艺性分析 2.1零件技术条件分析 2.2毛坯选择以及加工 2.3机械加工工艺路线确定 2.4连杆的机械加工工艺过程分析 2.4.1工艺过程的安排 2.4.2定位基准的选择 2.4.3确定合理的夹紧方法 2.5连杆基本加工工序 2.5.1连杆两端面的加工 2.5.2连杆大、小头孔的加工 2.5.3连杆螺栓孔的加工 2.5.4连杆体与连杆盖的铣开工序 2.5.5大头侧面的加工 2.6工序尺寸以及公差的的计算 2.6.1切削用量的选择原则 a)粗加工时切削用量的选择原则 b)精加工时切削用量的选择原则 2.6.2确定各工序的加工余量 2.6.3确定工序尺寸及其公差 三、XX号工序加工说明书 3.1工序尺寸精度分析 3.2确定加工余量 3.3夹具、定位如CAD图
曲轴的热处理工艺 曲轴是引擎的主要旋转机件，装上连杆后，可承接连杆的上下（往复）运动变成循环（旋转）运动。是发动机上的一个重要的机件，其材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的。曲轴的性能在很大程度上影响着汽车发动机的可靠性与寿命。曲轴在发动机中承担着最大的负荷和全部的功率，承担着强大的方向不断变化的弯矩和扭矩，同时承受着长时间的高速运转的磨损，圆角过渡处处于薄弱环节，主轴颈与圆角的过渡处更为严重。因而，需要合适的热处理工艺，以保证其达到所要求的各项性能指标。 在曲轴工作的过程中，往复的惯性力和离心力使之承受很大的弯曲---扭转应力，轴颈表面容易磨损，且轴颈与曲臂的过渡圆角处最为薄弱。除曲轴的材质，加工因素外，曲轴的工作条件（温度、环境介质、负荷特性）等都是影响曲轴服役的。 曲轴的主要失效形式有（1）疲劳断裂：多数断裂时曲柄与轴颈的圆角处产生疲劳裂纹，随后向曲柄深处发展，造成曲柄的断裂，其次是曲柄中部的油道内壁产生裂纹，发展为曲柄处的断裂。（2）轴颈表面的严重磨损。 因此，曲轴的选材十分重要，既需要满足曲轴的力学性能，也需要考虑强度和耐磨性。由于曲轴需要承受交变的弯曲---扭转载荷以及发动机的大的功率，因此，要求其具有高的强度，良好的耐磨、耐疲劳性以及循环韧性等。因而，根据曲轴材料的要求，各项技术要求，及材料的成分，机械性能，淬透性，同时需考虑成本的经济性，最终可以选择40Cr作为汽车发动机的材料。 所以曲轴的大致加工路线是，锻造→正火→机械加工→去应力退火→调质处理→表面热处理（高频淬火+低温回火），其中预备热处理为正火，然后可能有必要进行去应力退火，最终热处理为调质处理和表面热处理的高频淬火和低温回火。 40Cr的显微组织不均匀，且晶粒粗大，需要进行预备热处理来细化晶粒和改善其内部组织。翻阅书籍后我决定采用正火的方法来作为预备热处理。正火温度为Ac3或Acm以上40到60℃，故取正火温度为880℃，来改善晶粒大小，使晶粒细化，可以获得更好的切削加工性能，并为后续热处理工艺打好基础。 正火后组织变成了片状P和片状渗碳体，此时的钢的切削性能较好，硬度较低，便于切削加工。在进行粗加工后组织内部可能会产生一些残余应力，影响后续热处理工艺，于是需要用去应力退火来消除组织应力。一般去应力退火加热温度低于回火温度，故取540℃，再保温2小时，以防止产生新的残余应力。 完成上述工序后40Cr的性能任未满足曲轴的要求，需要进行更进一步的操作，即最终热处理，在这里选择的是调质处理以及表面高频淬火。 对于调质处理，40Cr是亚共析钢，淬火温度为Ac3+30到50℃，所以取淬火温度为830℃，而40Cr淬透性较好，为了避免40Cr钢在淬火时出现淬裂现象，因此选择淬火介质——油，保温10分钟。淬透之后采用高温回火，加热温度在560℃左右，保温两个小时空冷。 实现淬火的必要条件是加热温度必须高于临界点温度以上，以获得奥氏体组织，其冷却速度必须大于临界冷却速度，而淬火得到的组织是马氏体或下贝氏体。对40Cr进行淬火前，其组织状态为珠光体，而淬火后组织为马氏体。马氏体具有很高的硬度，但很脆，所以需要高温回火来提高韧性适当降低硬度。回火后40Cr的组织为回火索氏体，保留了淬火效应，索氏体均匀细密，晶粒细小，具
—汽车发动机连杆的热处理工艺设计 目录 摘要---------------------------------------------------------------------------------------------------（1）1.概述--------------------------------------------------------------------------------------------（2）1.1 前言-----------------------------------------------------------------------------------------------（2）1.2 使用性能-----------------------------------------------------------------------------------------（2） 1.3 失效形式---------------------------------------------------------------------------------------（2） 1.4 材料选择---------------------------------------------------------------------------------------（2） 1.4.1技术要求-----------------------------------------------------------------------------------（2） 1.4.2材料比较------------------------------------------------------------------------------------(3) 1.5热处理工艺及目的----------------------------------------------------------------------- ----(4) 1.5.1退火--------------------------------------------------------------------------------------------(4) 1.5.2正火-------------------------------------------------------------------------------------------（4） 1.5.3淬火----------------------------------------------------------------------------------------- （4） 1.5.4回火--------------------------------------------------------------------------------------------（5） 2.热处理工艺-------------------------------------------------------------------------------------（5） 2.1工艺路线------------------------------------------------------------------------------------- -（5） 2.1.1 等温退火---------------------------------------------------------------------------------（5） 2.1.2淬火----------------------------------------------------------------------------------------（5） 2.1.3回火-----------------------------------------------------------------------------------------（6） 3.实验结果及分析---------------------------------------------------------------------6） 3.1 组织及分析----------------------------------------------------------------------------------（6） 3.1.1原始组织----------------------------------------------------------------------------------- （6） 3.1.2 等温退火后组织---------------------------------------------------------------------------（7） 3.1.3淬火后组织----------------------------------------------------------------------------------(7) 3.1.4 回火后组织---------------------------------------------------------------------------------（8） 3.2 缺陷分析------------------------------------------------------------------------（8） 3.2.1过热-----------------------------------------------------------------------------------------（8） 3.2.2欠热-----------------------------------------------------------------------------------------（8） 3.2.3淬火裂纹-----------------------------------------------------------------------------------（8） 3.2.4脱碳组织-----------------------------------------------------------------------------------（8） 3.2.5热处理变形--------------------------------------------------------------------------------（9） 3.2.6软点-----------------------------------------------------------------------------------------（9） 3.2.7回火缺陷-----------------------------------------------------------------------------------（9） 4 . 总结--------------------------------------------------------------------------------（10） 5. 参考文献-------------------------------------------------------------------------（10） 6.致谢----------------------------------------------------------------------------------（10）
发动机制造工艺介绍．发动机主要零件的加工工艺1 ．发动机的结构与装配过程2 ．发动机的现状与发展3 发动机主要零件的加工工艺一、 、凸轮轴加工1传统材料：优质碳素钢、合金结构钢、冷激铸铁、可锻铸铁、珠光体球墨铸铁及合金铸铁等。凸轮轴的粗加工的传统工艺方法是采用靠模车床及液压仿形凸轮铣床，铣削） 1 的凸轮尺寸精度和形状都优于车削，事直接进行精磨。对于加工余量大，较为先进的加工凸轮铣床（无靠模），铣削方法有外铣和轮廓回转铣削两种。方法为采用CNC 提供外公司，日本小松、日本片冈等。铣技术的公司主要有：HELLERCNC长期以来，凸轮轴磨床采用靠模，滚轮摆动仿形机构。现凸轮磨床完全靠控制获（立方氮化硼）砂轮CBN得精密的凸轮轮廓，同时工件无级变速旋转，广泛采用加工凸轮轴，这不仅摆脱了靠模精度对凸轮精度的影响，而且砂轮的磨损不影响加工精度连杆加工、2 传统材料：中碳钢、中碳合金钢、非调质钢、粉末冶金等。1）毛坯连杆毛坯的各项在求中，最大的问题是重量和厚度方向的精度。为保证这两项要求，除模具制造技术，CAD/CAM了锻造设备处，模具的质量是至关重要的，只有采用才能保证模具的重复制造精度，从而保证连杆毛坯的厚度和重量公差。连杆传统的热处理方法是调质，现较为先进的连杆热处理方法是锻造余热淬火。连杆最常用的、最有效的强化方法是喷丸处理。机械加工2)对配合精度要求待别高的部位，如连杆小头衬套孔，需进行尺寸分组；应遵循基准统一原则，尽量避免基准的更换，以减少定位误差；a) 大小头两端面加工： 连杆大小头两端面是整个机加工过程中的定位基准面，关且对大、小头孔都有着位置精度要求。所以第一道工序都是加工大小头两端面。磨削加工：要求毛坯精度较高，磨削的生产率高、精度高。磨削方式有：立式圆台磨床（双轴或多轴）、立式双端面磨床、卧式双端面磨床。结合面的加工：连杆大头孔有直剖口，也有斜剖口；定位方式有螺栓定位、齿b) 形定位、定位销定位等。c) 大、小头孔的加工国内传统工艺：钻、镗（或钻、拉；钻、扩、铰）切开连杆及盖扩半精镗精镗珩磨国外工艺：钻、精镗小头孔粗镗大头孔半圆并双面倒角切开连杆及盖半精镗精镗为了确保大、小头孔的中心距和两孔的平行度，精加工大、小孔都采用同时加工的工艺。采用拉镗工艺便于消除镗孔时的退刀痕（精镗），半精镗采用推镗，用一种机械、液压装置使拉镗时精镗刀片伸出。缸体加工3、）缸体材料：灰口铸铁、合金铸铁、蠕墨铸铁、铝合金、镁合金等。1）、滑鞍贴塑技HRC59-622）为了提高机床精度保持性，广泛采用镶钢导轨（术，对强力切削及高精度设备则采用滚珠导轨、滚柱导轨或静压导轨。）机加工刀具：大平面铝件加工普遍采用金钢石铣，铸铁件则普遍用用硬质合3 金可转位材料等高效刀具。在孔的加工中大量运用了密齿铣刀，镗缸孔采用陶瓷及CBN 结构复杂的复合刀具。4）机加工）、大平面加工a b（柔性好）、粗拉精铣工艺a加工方法：、粗铣精铣工艺 b）、主轴承孔的加工曲轴孔是多档的间断长孔，其尺寸精度、圆度、同轴度、
广东技术师范学院天河学院 汽车制造工艺学 课程设计说明书 课题： — 姓名： 学号： 班级： 指导教师：
二〇年月 · 汽车制造工艺学课程设计任务书
目录 ( 序言 (1) 一、生产纲领及零件说明 (2) 二、材料与毛坯 (3) 三、连杆的技术要求 (4) 四、加工工艺路线 (5) 五、指定工序加工余量、计算工序尺寸及公差 (6) 六、指定工序切削用量和工时定额 (6) 七、指定工序专用夹具设计 (7) ( 参考文献 (9)
： 序言 《汽车制造工艺学课程设计》是我们学习完大学阶段的汽车类基础和技术基础课以及专业课程之后的一个综合的课程设计，它是将设计和制造知识有机的结合，并融合现阶段汽车制造业的实际生产情况和较先进成熟的制造技术的应用，而进行的一次理论联系实际的训练，通过本课程的训练，将有助于我们对所学知识的理解，并为后续的课程学习以及今后的工作打下一定的基础。 对于本人来说，希望能通过本次课程设计的学习，学会将所学理论知识和工艺课程实习所得的实践知识结合起来，并应用于解决实际问题之中，从而锻炼自己分析问题和解决问题的能力；同时，又希望能超越目前工厂的实际生产工艺，而将有利于加工质量和劳动生产率提高的新技术和新工艺应用到机器零件的制造中，为改善我国的汽车制造业相对落后的局面探索可能的途径。但由于所学知识和实践的时间以及深度有限，本设计中会有许多不足，希望各位老师能给予指正。
】 ' 一．生产纲领及零件说明 1. 生产纲领 发动机连杆零件，年产量为30000件，现已知该产品属于轻型机械，根据生产类型与生产纲领的关系查阅参考文献，确定其生产类型为大批量生产。 大批量生产的工艺特征： 】 （1）零件的互换性：具有广泛的互换性，少数装配精度较高处，采用分组装配法和调整法。毛坯的制造方法和加工余：广泛采用金属模机器造型，模锻或其他商效方法。毛坯精度高，加工余量小。 （2）机床设备及其布置形式：广泛采用商效专用机床及自动机床，按流水线和自动排列设备。 （3）工艺装备：广泛采用高效夹具，复合刀具，专用量具或自动检验装置，靠调整法达到精度要求。 （4）对工人的技术要求：对调整工的技术水平要求高，对操作工的技术水平要求较低。 （5）工艺文件：有工艺过程卡或工序卡，关键工序要调整卡和检验卡。 （6）成本：较低。 （7）生产率：高。
螺丝热处理方法 一、热处理方式：根据对象及目的不同可选用不同热处理方式。 调质钢：淬火后高温回火（500-650℃） 弹簧钢：淬火后中温回火（420-520℃） 渗碳钢：渗碳后淬火再低温回火（150-250℃） 低碳和中碳（合金）钢淬成马氏体后，随回火温度的升高，其一般规律是强度下降，而塑性、韧性上升。但由于低、中碳钢中含碳量不同，回火温度对其影响程度不同。所以为了获得良好的综合机械性能，可分别采取以下途径： （1）、选取低碳（合金）钢，淬火后进行低温250℃以下回火，以获得低碳马氏体。为了提高这类钢的表面耐磨性，只有提高各面层的含碳量，即进行表面渗碳，一般称为渗碳结构钢。 （2）、采取含碳较高的中碳钢，淬火后进行高温（500-650℃）回火（即所谓调质处理），使其能在高塑性情况下，保持足够的强度，一般称这类钢为调质钢。如果希望获得高强度，而宁肯降低塑性及韧性，对含碳量较低的含金调质可采取低温回火，则得到所谓“超高强度钢”。 （3）、含碳量介于中碳和高碳之间的钢种（如60，70钢）以及一些高碳钢（如8 0，90钢），如果用于制造弹簧，为了保证高的弹性极限、屈服极限和疲劳极限，则采用淬火后中温回火。 二、作业流程： (一)、调质钢： 1、预热处理：正火->退火（珠光体型钢）->高温回火（马氏体型钢） （1）、正火目的是细化晶粒，减少组织中的带状程度，并调整好硬度，便于机械加工，正火后，钢材具有等轴状细晶粒。 2、淬火：将钢体加热到850℃左右进行淬火，淬火介质可根据钢件尺寸大小和该钢的淬透性加以选择，一般可选择水或油甚至空气淬火。处于淬火状态的钢，塑性低，内应力大。 3、回火： （1）、为使钢材具有高塑性、韧性和适当的强度，钢材在400-500℃左右进行高温回火，对回火脆性敏感性较大的钢，回火后必须迅速冷却，抑制回火脆性的发生。 （2）、若要求零件具有特别高的强度，则在200℃左右回火，得到中碳回火马氏体组织。 （二）、弹簧钢： 1、淬火：于830-870℃进行油淬火。 2、回火：于420-520℃左右进行回火，获得回火屈氏体组织。 （三）、渗碳钢：
专业课程设计任务书 学生姓名：班级： 设计题 汽车发动机曲轴材料的选择及工艺设计 目： 设计内容： 1根据零件工作原理，服役条件，提出机械性能要求和技术要求。 2、选材，并分析选材依据。 3、制订零件加工工艺路线，分析各热加工工序的作用。 4、制订热处理工艺卡，画出热处理工艺曲线，对各种热处理工艺进行分析， 并分析所得到的组织，说明组织及性能的检测方法与使用的仪器设备。 5、分析热处理过程中可能产生的缺陷及补救措施。 6、分析零件在使用过程中可能出现的失效方式及修复措施。
目录 0 刖言.............................................................................. .1 1 汽车发动机曲轴的工作条件及性能要求......... . (2) 1.1汽车发动机曲轴的工作条件 (3) 1.2汽车发动机曲轴的性能要求及技术要求 (3) 2 汽车发动机曲轴的材料选择及分析................... .4 2.1零件材料选择的基本原则 (4) 2.2曲轴常用材料简介 (5) 2.3汽车发动机曲轴材料的确定 (5) 3 曲轴的加工工艺路线及热处理工艺的制定......... .. (6) 3.135CrMo曲轴热处理要求 ................................ .. (6) 3.2汽车曲轴的热处理工艺的制定 (6) 3.2.1 调质处理............................. .... ..... (7) 3.2.2去应力退火 .............................. ... .... .. (8) 3.2.3圆角高频淬火和低温回火 ..................... .. .... (9) 4 曲轴热处理过程中可能产生的缺陷及预防措施 ....... (11) 4.1校直过程引起材料原始裂纹 (11) 4.2曲轴圆角淬火不当引起裂纹源 (12) 4.3淬火畸变与淬火裂纹 (12) 4.4淬火导致氧化、脱碳、过热、过烧 ....................... ..13 4.5 淬火硬度不足 (13) 5 曲轴在使用过程中可能产生的失效形式及分析 (13) 6 课程设计的收获与体会............. ........ (14) 7 参考文献 (15)
中碳钢_螺栓的热处理方法 螺栓加工工艺为：热轧盘条-(冷拨)-球化(软化)退火-机械除鳞-酸洗-冷拨-冷锻成形-螺纹加工-热措置惩罚-检验一，钢材设计在紧固件制造中，不错选用紧固件材料是重要一环，因为紧固件的机能以及其材料有着密切的关系。如材料选择不妥或不不错，可能造成机能达不到要求，使用寿命缩短，甚至发买卖外或加工坚苦，制造成本高档，因此紧固件材料的选用是很是重要的环节。冷镦钢是接纳冷镦成型工艺出产的互换性较高的紧固件用钢。由于它是常温下哄骗金属范性加工成型，每1个零件的变型量很大，承受的变型速率也高，因此，对冷镦钢原料的机能要求十分严酷。在长期出产实践以及用户使用调研的基础上，联合GB/T6478-2001《冷镦以及冷挤压用钢技术条件》GB/T699-1999《优质碳素***钢》及方针JISG3507-1991《冷镦钢用优质碳素钢盘条》的独特之处，以8.8级，9.8级螺栓螺丝的材料要求为例，各种化学元素的确定。C含量过高，冷成形机能将降低；过低则无法餍足零件机械机能的要求，因此定为0.25%-0.55%。Mn 能提高钢的渗透性，但新增过多则会强化基体社团而影响冷成形机能；在零件调质时有促进奥氏体晶粒长大的倾向，故在国际的基础上适当提高，定为0.45%-0.80%。Si能强化铁素体，促使冷成形机能降低，材料延长率下降定为Si小于等于0.30%。S.P.为杂质元素，它们的存在会沿晶界产生偏析，导致晶界脆化，侵害钢材的机械机能，应尽可能降低，定为P小于等于0.030%，S小于等于0.035%。B.含硼量最大值均为0.005%，因为硼元素虽则具有显着提高钢材渗透性等作用，但同时会导致钢材脆性增长。含硼量过高，对螺栓，螺丝以及螺柱这类需要良好综合机械机能的工件是十分倒霉的。 二，球化(软化)退火沉头螺丝，内六角圆柱头螺栓接纳冷镦工艺出产时，钢材的原始社团会直接影响着冷镦加工时的成形能力。冷镦历程中局部区域的范性变型可达60%-80%，为此要求钢材必须具有良好的范性。当钢材的化学身分一定时，金相社团就是决议范性优劣的关键性因素，凡是认为粗大片状珠光体倒霉于冷镦成形，而细小的球状珠光体可显着地提高钢材范性变型的能力。对高强度紧固件用量较多的中碳钢以及中碳合金钢，在冷镦前进行球化(软化)退火，以便获得均匀过细的球化珠光体，以更好地餍足实际出产需要。对中碳钢盘条软化退火而言，其加热温度多选择在该钢材临界点上下保暖，加热温度一般不克不及过高，不然会产生三次渗碳体沿晶界析出，造成冷镦开裂，而对中碳合金钢的盘条接纳等温球化退火，在AC1+(20-30%)加热后，炉冷到略低于Ar1，温度约700摄氏度等温一段时间，然后炉冷至500摄氏度左右出炉空冷。钢材的金相社团由粗变细，由片状变球状，冷镦开裂率将大大减少。35\45\ML35\SWRCH35K 钢软化退火温度一般区域为715-735摄氏度。 三，剥壳除鳞冷镦钢盘条去除氧化铁板工序为剥亮，除鳞，有机械除鳞以及化学酸洗两种要领。用机械除鳞代替盘条的化学酸洗工序，既提高了出产率，又减少了环境污染。此除鳞历程包孕弯曲法(普遍使用带三角学形凹槽的圆轮反覆弯曲盘条)，喷九法等，除鳞效果较好，但不克不及使残余铁鳞去净(氧化铁皮断根率为97%)，尤其是氧化铁皮粘附性很强时，因此，机械除鳞受铁皮厚度，***以及应力状况的影响，使用于低强度紧固件(小于等于6.8级)用的碳钢盘条。高强度紧固件(大于等于8.8级)用盘条在机械除鳞后，为除净所有的氧化铁皮，再经化学酸洗工序即复合除鳞。对低碳钢盘条而言，机械除鳞遗留的铁皮容易造成粒拔模不均匀磨耗。当粒拔模孔由于盘条钢丝磨擦外温时粘附上铁皮，使盘条钢丝表面产生纵向粒痕，盘条钢丝冷镦凸缘螺栓或圆柱头螺丝时，头部呈现微裂纹的缘故原由，95%以上是钢丝表面在拉拔历程中产生的划痕所引起。因此，机械除鳞法不宜用来高速拉拔。 四，拉拔拉拔工序有两个目的，一是改制原材料的尺寸；二是路程经过过程变型强化作用使紧固件获得基本的机械机能，对中碳钢，中碳合金钢还有1个目的，便是使盘条控冷后得到的片状渗碳体在拉拔历程中尽可能的Crack，为随即的球化(软化)退火得到粒状渗碳体做好准备，然而，有些厂家为降低成本，任意减少拉拔道次，过大的减面率增长了盘条钢丝的加工硬化倾向，直接影响了盘条钢丝的冷镦机能。如果各道次的减面率分配分歧适，也会使盘条钢丝在拉拔历程中产生扭转裂纹，这种沿钢丝纵向漫衍，周期一