第十章机械零件的选材及热处理工艺
【重点内容】1.选材的原则及方法；
2.典型零件的选材及工艺路线制定；
【本章难点】选材的原则及工艺过程的分析。
【基本要求】1.熟悉选材过程；
2.正确分析各热处理工序的作用；
在机械零件的设计与制造过程中，如何合理地选择和使用金属材料是一项十分重要的工作。因为设计时不仅要考虑材料的性能能够适应零件的工作条件，使零件经久耐用，而且还要求材料具有较好的加工工艺性能和经济性，以便提高零件的生产率，降低成本，减少消耗等。
【选材的一般原则】
1．材料的机械性能：
在设计零件并进行选材时，应根据零件的工作条件和损坏形式找出所选材料主要机械性能指标，查手册找出适合其性能要求的材料，这是保证零件经久耐用的先决条件。
如：一些轴类零件，工作条件（受力情况）是交变弯曲应力，扭转应力，冲击负荷、磨损。主要损坏形式是疲劳破析、过度磨损，要求的
主要机械性能指标是屈服强度σ
0.2，疲劳强度σ
-1
，硬度（HRC）。
因此，这些机械性能指标经常成为材料选用的主要依据。而且同时还应考虑到短时过载、润滑浪、材料内部缺陷等因素的影响。
在工程设计上，材料的机械性能数据一般是以该材料制成的试样进行机械性能试验测得的，它虽能表明材料性能的高低，但由于试验条件与机械零件实际工作条件有差异，即使这样，目前用此法来进行生产检验还是存在着一定的困难。生产中最常用的比较方便的检验性能的方法是检验硬度，因为硬度的检验可以不破坏零件，而且硬度与其它机械性能之间存在一定关系。因此零件图纸上一般以硬度作为主要的热处理技术条件。
如：σ
b
与HB关系
低碳钢σ
b =3.6HB 高碳钢σ
b
=3.4HB
合金调压钢σ
b =0.33HB 铸铁σ
b
=
6
40
HB
σ0.2与σb关系
普通碳素钢σ
0.2≈(0.5~0.55) δ
b
优质碳素钢σ
0.2≈0.6δ
b
普通低合金钢σ
0.2≈(0.65~0.75) δ
b
合金结构钢σ
0.2≈0.7δ
b
σ-1与σb关系
钢(HRC＜40) σ
-1≈(0.49±0.13) δ
b
铸铁σ
-1≈(0.3~0.5) δ
b
有色金属σ
-1≈(0.3~0.4) δ
b
2. 材料的工艺性能：
现代工业所有的机器设备，大部分是由金属零件装配而成的，所以金属零件的加工是制造机器的重要步骤。
用金属材料制造零件的基本加工方法，通常有下列四种：铸造、压力加工、焊接和机械加工。热处理是作为改善机械加工性和使零件得到所要求的性能而安排在有关工序之间。
材料的工艺性能的好坏对零件加工生产有直接的影响。几种重要的工艺性能如下：
铸造性能：包括流动性、收缩、偏析、吸气性等。
锻造性能：包括可锻性（塑性与变形抗力的综合）、抗氧化性、冷镦性、锻后冷却要求等。
机械加工性：包括光洁度，切削加工性等。
焊接性能：包括形成冷裂或热裂的倾向、形成气孔的倾向等。
热处理工艺性：包括淬透性、变形开裂倾向、过热敏感性、回火脆性倾向、氧化脱碳倾向。
机器上的钢制零件一般要经过锻造、切削加工和热处理等几种加工，因此在选材时要对材料的工艺性能加以注意。小批量生产工艺性能好压，不突出，尤其对大批量生产时，工艺性能则可以成为决定性的因素。比如24SiMnWV比20CrMnTi钢机械性能好得多，只因为其正火后硬度较高，切削加工性差，不能适于大批量生产的要求，不能采用。此外，在设计零件时，也要注意热处理工艺。如其结构形状复杂，应选用淬透性较好的钢材料，如油淬钢，它的变形较小。
一般说来，碳钢的锻造、切削加工等工艺性能较好，其机械性能可以满足一般零件工作条件的要求，因此碳钢的用途较广，但它的强度还不够高，淬透性较差。所以，制造大截面、形状复杂和高强度的淬火零件，常选用合金钢，因为合金钢淬透性好，强度高。可是合金钢的锻造、切削加工等工艺性能较差。
3. 材料的经济性
在满足使用性能的前提下，选用零件材料时还应注意降低零件的总成本。（零件的总成本包括材料本身的价格和与生产有关的其它一切费用）。
在金属材料中，碳钢和铸铸铁的价格是比较低廉的，因此在满足零件机械性能的前提下选用碳钢的铸铁（尤其是球墨铸铁），不仅具有较好的加工工艺性能，而且可降低成本。
（低合金钢由于强度比碳钢高，总的经济效益比较显著，有扩大使用的趋势。）
此外，所选钢铁中应尽量少而集中，以便采购和管理。
总之，作为一个设计人员，选材时必须从实际出发，全局考虑机械性能、工艺性和经济性等方向问题。
【热处理技术条件的标注】
设计者应根据零件的工作特性，提出热处理技术条件
热处理零件一般在图纸上都以硬度作为热处理技术条件，对于渗碳的零件则还应标注渗碳深度。某些要求性能较高的零件则还需标注其它机械性能指标。
此外，在标注硬度的同时要写出相应的热处理工艺名称，如调质、淬火回火、高频淬火等，在标注硬度范围时，其波动范围为HRC在5个单位左右，HB在20～40个单位左右。
采用不同热处理方法时，图纸上的标注方法不同。
对于整体热处理时，热处理技术条件大多标注在零件图纸称颗粒的上方，如图10-1。
图10-1 45钢轴
对于局部热处理的，热处理技术条件直接标注在需要局部热处理的部位，并用细实线标明处理位置，当然对于渗碳零件，还应标注渗碳层深度。如图10-2。
图10-2 45钢摇杆
【热处理与切削加工性的关系】
材料的切削加工性的好坏，经常用材料被切削的难易程度、材料被切削后的表面光洁度以及刀具寿命等几方面情况来衡量。
实践证明，在切削加工时，为了不致发生“粘刀”现象和使刀具严重磨损，通过金相组织控制钢的硬度范围是必要的，为了使钢具有良好的切削加工性，一般希望硬度控制在HB170~230，调低状态的中碳钢为了改善表面光洁度可将硬度提高到≥HB250，但将使普通刀具受到严重磨损。
含碳量在0.25%以下时，钢的切削加工必随碳量增加而改善，碳含量过低时，退火钢吸附大量柔软的铁素体，钢的延展性非常好，切屑易粘着刀刃而形成刀瘤，而且切屑是撕裂断裂，以致表面光洁度变差，刀具的寿命也受到影响，因此含碳量过低的钢不宜在退火状态切削加工。
随着含碳量增加，退火钢中铁素体量减少而珠光体量增多，钢的延展性降低而硬度和强度增加，从而使钢的切削加工性有所改善。生产上含碳量≤0.25%的低碳钢大多在热轧或高温正火状态或冷拔塑性变形状态进行切削加工。含碳并超过0.6%时属于高碳钢范围，它们大多通过球化退火获得合格的球化组织，使硬度适当降低之后再进行切削加工。含碳量在
0.25～0.6%之间的中碳钢,为了获得较好的表面光洁度，经常采取正火处
理获得较多的细片状珠光体，使硬度适当提高些。对含碳量在0.5%以上的中碳钢宜采取一般退火或淬火加高温回火的调质处理，以获得比正火处理略低的硬度，易切削加工。
【典型零件选材及热处理工艺分析】
以轴类零件为例：
1. 轴的工作条件失效方式及对性能的要求：
轴主要是起支承传动零件并传递扭矩，工作条件①承受高变扭转载荷、高变弯曲载荷或拉一压载荷；②局部（轴颈、花键等）承受磨擦和磨损；③特殊条件下受温度或介质作用。
轴的主要失效方式是疲劳断裂和转颈处磨损，有时也发生冲击过载断裂，个别情况下发生塑性变形或腐蚀失效。
性能要求：①高的疲劳强度，防止疲劳断裂；②优良的综合机械性能，即较高的屈服强度的抗拉强度，较高的韧性，防止塑性变形及过载或冲击载荷下的扭转和折断；③局部承受磨擦的部位具有高硬度和耐
磨性，防止磨损；④在特殊条件下工作的转的材料应具有特殊性能，如蠕变抗力，耐腐蚀性等。
2. 轴的选材及热处理
（1）机床主轴
机床主轴承受中等扭转—弯曲复合载荷，转速中等并承受一定的冲击载荷。大多选用45钢制造，经调质处理后轴颈处再进行表面淬火，载荷较大时可选用40Cr钢制造。
工艺路线：
下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→局部表面淬火+低温回火→精磨→成品。
正火处理可细化组织，调整硬度，改善切削加工性；调质处理可获得高的综合机械性能和疲劳强度；局部表面淬火及低温回火可获得局部高硬度和耐磨性。
对于某些机床主轴如成能洗床主轴，也可用球墨铸铁代替45钢来制造。对于要求高精度、高尺寸稳定性及耐磨性的主轴的镗床主轴，往往用38CrMoAlA钢制造，径调质处理后再进行氮化处理。
轴类零件需用的材料有普通碳素钢、优质碳素钢、合金结构钢和球墨铸铁等。
碳素钢通常是用含碳量0.35～0.50%的中碳钢，常用的是35、40和
45号钢，不重要的或受力小的轴也可用A
3、A
4
和A
5
钢，对于高转速，重
负荷要求耐磨，耐冲击及耐疲劳的轴，应选用40Cr、45Mn或35SiMn、38CrMoAlA等合金钢，这类钢经适当的热处理可以改善其机械性能，承受能力高及耐磨性强，高强度的球墨铸铁可以用来制造压缩机曲轴和水泵轴等。
【作业题】选择下列零件的热处理方法，并编写简明的工艺路线（各零件均选用锻造毛坯，并且钢材具有足够的淬透性）：
（1）某机床变速箱齿轮（模数m=4），要求齿面耐磨，心部强度
和韧性要求不高，材料选用45钢；
（2）某机床主轴，要求有良好的综合机械性能，轴径部分要求耐
磨（HRC 50-55），材料选用45钢；
（3）镗床镗杆，在重载荷下工作，精度要求极高，并在滑动轴承
中运转，要求镗杆表面有极高的硬度，心部有较高的综合机械性
能，材料选用38CrMoALA。
热处理调质工艺守则及操作规程
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热处理调质工艺守则及操作规程 １、主题内容与使用范围 本守则及规程确定了热处理调质处理(淬火+高温回火）的设备评定、工艺确定、及操作规范的内容。 2、引用标准 API Spec6A 《井口装置和采油树设备规范》 3、总则 产品的热处理必须在已经过定期检定并合格的热处理设备中进行。炉子的检定周期为一年。 4、对热处理炉及监控设备的要求 ４．１、对热处理炉的要求 4．１．1、炉衬完好，无明显损坏； 4.1．2、电阻丝齐全,电极接触牢固； 4.1.3、炉底平整，无裂纹； ４.1．4、保温材料完好无损； 4．1.５、热处理炉各处的温度应分度均匀，温差不大于１4℃(这就需要炉子空间的前、后、左、右及底部都要有电炉丝分布,炉膛的功率密度一般在100-１1０kw/m3左右）。热处理炉的鉴定周期不大于1年。４．１.６、温度传感器（热电偶）插点正确（在工作区域)并且分布均匀、合理。馈线两端(热电偶与圆盘平衡记录仪或温度显示器）连接可靠。
4.2、仪表 4.2.1、温度控制器的控制精度为：±10℃; 4．2.2、温度显示器（平衡记录仪)以及热电偶,必须在检定有效期之内。检定周期为三个月。 ４．２．3、更换记录仪圆盘记录纸，确保其能完整准确地记录加热保温过程。(完工后,在记录纸上填写日期、加工零件号、炉号、操作者等相关信息）。 5、装炉 5.1、装炉前的准备工作 5．1.１、检查设备、仪表是否正常，尤其是注意炉门起闭自动断电装置是否良好，并将炉膛清理干净。 5．1．2、核对任务单与待处理工件以及工艺卡（或作业指导书)是否相符。 5.1.3、检查工件外观，所有棱角必须倒角≥1mｍ，表面不得有严重的磕碰划伤、氧化皮。 5．1.４、熟悉工艺全过程,考虑好装（出）炉方法，并准备好必要的工夹具及吊具，保证在淬火时工件能快速浸入淬火液中。 5.1.５、对技术要求不允许表面氧化脱碳的工件需要进行必要的防护,如在加热炉内装入适量的木炭或铸铁屑等。 5.1.6、如果是热炉装炉，检查炉温是否与工艺要求相符。 5.1.7、确定吊装设备及工具是否安全、可靠。 注：以上情况如果出现否定或怀疑，应暂停整改，待确定肯定以后方
第4章热处理工艺 热处理工艺种类很多，大体上可分为普通热处理（或叫整体热处理），表面热处理，化学热处理，特殊热处理等。 4.1钢的普通热处理 4.1.1退火 将金属或合金加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（一般为随炉冷却），的热处理工艺叫做退火。 退火的实质是将钢加热到奥氏体化后进行珠光体转变，退火后的组织是接近平衡后的组织。 退火的目的： z降低钢的硬度，提高塑性，便于机加工和冷变形加工； z均匀钢的化学成分及组织，细化晶粒，改善钢的性能或为淬火作组织准备； z消除内应力和加工硬化，以防变形和开裂。 退火和正火主要用于预备热处理，对于受力不大、性能要求不高的零件，退火和正火也可作为最终热处理。 一、退火方法的分类 常用的退火方法，按加热温度分为： 临界温度（Ac1或Ac3）以上的相变重结晶退火：完全退火、扩散退火、不完全退火、球化退火 临界温度（Ac1或Ac3）以下的退火：再结晶退火、去应力退火 碳钢各种退火和正火工艺规范示意图： 1、完全退火 工艺：将钢加热到Ac3以上20~30 ℃℃，保温一段时间后缓慢冷却（随炉）以获得接近平衡组织的热处理工艺（完全A化）。 完全退火主要用于亚共析钢（w c=0.3~0.6%），一般是中碳钢及低、中碳合金钢铸件、锻件及热轧型材，有时也用于它们的焊接件。低碳钢完全退火后硬度偏 低，不利于切削加工；过共析钢加热至Ac cm以上A状态缓慢冷却退火时，Fe3C Ⅱ
会以网状沿A晶界析出，使钢的强度、硬度、塑性和韧性显著降低，给最终热处理留下隐患。 目的：细化晶粒、均匀组织、消除内应力、降低硬度和改善钢的切削加工性。 亚共析钢完全退火后的组织为F+P。 实际生产中，为提高生产率，退火冷却至500℃左右即出炉空冷。 2、等温退火 完全退火需要的时间长，尤其是过冷A比较稳定的合金钢。如将A化后的钢较快地冷至稍低于Ar1温度等温，是A转变为P，再空冷至室温，可大大缩短退火时间，这种退火方法叫等温退火。 工艺：将钢加热到高于Ac3(或Ac1)的温度，保温适当时间后，较快冷却到珠光体区的某一温度，并等温保持，使A?P然后空冷至室温的热处理工艺。 目的：与完全退火相同，转变较易控制。 适用于A较稳定的钢：高碳钢（w(c)>0.6％）、合金工具钢、高合金钢(合金元素的总量>10％)。等温退火还有利于获得均匀的组织和性能。但不适用于大截面钢件和大批量炉料，因为等温退火不易使工件内部或批量工件都达到等温温度。 3、不完全退火 工艺：将钢加热到Ac1~Ac3(亚共析钢)或Ac1~Ac cm(过共析钢)经保温后缓慢冷却以获得近于平衡组织的热处理工艺。 主要用于过共析钢获得球状珠光体组织，以消除内应力，降低硬度，改善切削加工性。球化退火是不完全退火的一种 4、球化退火 使钢中碳化物球状化，获得粒状珠光体的一种热处理工艺。 ℃℃温度，保温时间不宜太长，一般以2~4h 工艺：加热至Ac1以上20~30 为宜，冷却方式通常采用炉冷，或在Ar1以下20℃左右进行较长时间等温。 主要用于共析钢和过共析钢，如碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢等。过共析钢经轧制、锻造后空冷的组织是片层状的珠光体与网状渗碳体，这种组织硬而脆，不仅难以切削加工，在以后的淬火过程中也容易变形和开裂。球化退火得到球状珠光体，在球状珠光体中，渗碳体呈球状的细小颗粒，弥散分布在铁素体基体上。球状珠光体与片状珠光体相比，不但硬度低，便于切削加工，而且在淬火加热时，奥氏体晶粒不易粗大，冷却时变形和开裂倾向小。如果过共析钢有网状渗碳体存在时，必须在球化退火前采用正火工艺消除，才能保证球化退火正常进行。 目的：降低硬度、均匀组织、改善切削加工性为淬火作组织准备。 球化退火工艺方法很多，主要有： a)一次球化退火工艺：将钢加热到Ac1以上20~30 ℃℃，保温适当时间，然后随炉缓慢冷却。要求退火前原始组织为细片状珠光体，不允许有渗碳体网存在。
精心整理项目二十典型零件材料及热处理工艺选择 【内容简介】 本项目主要介绍轴类、齿轮类、弹簧类、箱体类选材及热处理工艺。 【学习目标】 (1)熟悉轴类零件、齿轮类零件、弹簧类零件、箱体类零件的技术要求、失效形式； (2)掌握轴类零件、齿轮类零件、弹簧类零件、箱体类零件的选材及热处理工艺。 §20.1 轴主要用于支撑传动零件并传递运动和动力。 工作条件和失效形式为： ● ● ● 性能要求： ? ? ? 1.机床主轴 当载荷和转速 钢，受冲击和交变载荷较大时，可选用20CrMnTi 渗碳钢。 备料—锻造—正火—机械粗加工—调质—机械半精加工—局部淬火+回火—粗磨——花键高频淬火+回火—精磨 2.航空发动机涡轮轴 这类轴在高温、高速和重载下工作，常用40CrNiMoA、18CrNiW钢等。 工艺路线为： 备料—模锻—正火+高温回火—机械粗加工—调质—机械精加工—磁力探伤—检验—发蓝§20.2齿轮类零件的选材及热处理工艺安排
精心整理 受力情况： ?由于传递扭矩，齿根部受交变弯曲应力； ?齿面相互接触滚动、滑动，承受大的接触应力并产生强烈的摩擦。 ?在换挡、启动和啮合不良时，轮齿承受一定的冲击载荷。 齿轮应满足的要求： ●高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度； ●齿面具有较高的硬度和耐磨性； ●齿轮心部具有足够的强度和韧性。 1.机床齿轮 工作平稳无强烈冲击，转速也不高。、42SiMn 等。 工艺路线一般为： 2.汽车、拖拉机、摩托车齿轮 频繁 +低温回火—机械精加工3. 除要求高的耐疲劳性外，还要求齿轮心部具有 或18Cr2Ni4WQA钢制造。 备料—模锻—正火+高温回火—机械粗加工—渗碳—高温回火—机械半精加工—淬火+低温回火—机械精加工
典型轴类零件的数控加工工艺设计(doc 29页)
摘要 数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备。 本次设计就是进行数控加工工艺设计典型轴类零件，主要侧重于该零件的数控加工工艺和编程，包括完成该零件的工艺规程，主要工序工装设计，并绘制零件图、夹具图等。 通过本次毕业设计，对典型轴类零件的设计又有了深的认识。从而达到了巩固、扩大、深化所学知识的目的，培养和提高了综合分析问题和解决问题的能力以及培养了科学的研究和创新能力。 关键词：数控技术典型轴类零件加工工艺毕业设计
1.引言 数控技术集传统的机械制造技术、计算机技术、成组技术与现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、网络通讯技术、液压气动技术、光机电技术于一体，是现代先进制造技术的基础和核心。数控车床己经成为现代企业的必需品。随着数控技术的不断成熟和发展及市场日益繁荣，其竞争也越来越激烈，人们对数控车床选择也有了更加广阔的范围，对数控机床技术的掌握也越来越高。随着社会经济的快速发展，人们对生活用品的要求也越来越高，企业对生产效率也有相应的提高。数控机床的出现实现了广大人们的这一愿望。数控车削加工工艺是实现产品设计、保证产品的质量、保证零件的精度，节约能源、降低消耗的重要手段。是企业进行生产准备、计划调度、加工操作、安全生产、技术检测和健全劳动组织的重要依据。也是企业对高品质、高品种、高水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。这不但满足了广大消费者的目的，即实现了产品多样化、产品高质量、更新速度快的要求，同时推动了企业的快速发展，提高了企业的生产效率。 数控工艺规程的编制是直接指导产品或零件制造工艺过程和操作方 法的工艺文件，它将直接影响企业产品质量、效益、竞争能力。本文通过对典型轴类零件数控加工工艺的分析，对零件进行编程加工，给出了对于典型零件数控加工工艺分析的方法，对于提高制造质量、实际生产具有一定的意义。根据数控机床的特点，针对具体的零件，进行了工艺方案的分析，工装方案的确定，刀具和切削用量的选择，确定加工顺序和加工路线，数控加工程序编制。通过整个工艺的过程的制定，充分体现了数控设备在保证加工精度，加工效率，简化工序等方面的优势。 本人以严谨务实的认真态度进行了此次设计，但由于知识水平与实际经验有限。在设计中会出现一些错误、缺点和疏漏，诚请各位评审老师提出批评和指正。
钳工教案 概念 以手工操作为主，利用手动工具和手工工具，进行切削加工、制做生产模具、把零部件组装成产品的各种方法，称为钳工工艺。 钳工：是以手工操作为主，利用手动工具和手工工具进行切削加工、产品组装、设备修理的工种称为钳工。 手动工具：主要指虎钳等（台虎钳、平口钳、手虎钳）工具。 手工工具：主要指手锯、锉刀、錾子、手锤等工具。 钳工的分类 根据加工的范围，按专业把进行切削加工的定为普通钳工；把制做生产模具的定为工具钳工；把组装成产品的定为装配钳工；把对机械设备进行维护修理定为机修钳工。 钳工的特点 1．实践性强。它不同于机械加工，把料装卡好，上刀进行切削有一个等待完成的过程，钳工是主要靠手工操作的方式完成切削加工。 2．设备简便。 工作台（钳台）---- 钳工操作专用的案子。 平板（平台）---- 是划线的基准工具，用来放置工件和划线工具的。 钻床 ---- 用来钻孔的设备。 砂轮机 ---- 磨钻头、錾子、刮刀等小刃具的专用设备。 3．操作灵活。工作不完全受场地限制，可根据情况只要身边有工具，就可以把问题解决了，不象机械加工离开机床就没有办法了。尤其是修理性的工作，操作灵活体现的更明显。 工艺：将原材料或半成品加工成产品的方法。 钳工工艺：钳工进行切削加工、工具制做、产品组装的各种方法。 基本操作方法
划线、锯削、锉削、孔加工（钻孔、扩孔、鍃孔、铰孔）、攻螺纹、套螺纹、錾削、刮削、研磨、装配等操作方法。 一划线 划线是利用划线工具，按图样要求，在毛坯或半成品上划出加工界线，称为划线。（毛坯 -- 已具有所要求的形体，需要加工才能制成零件的半成品，通常指铸件或锻件。） 划线是钳工的先行工序，是钳工操作的第一个步骤，工件在加工的过程中，划线起着重要的指导作用。如；在工件上钻孔，要通过划线确定孔的位置。 关于划线工艺主要讲五个问题 划线有哪些类种？虽然工件各式各样，有大有小，但是划线最终归结为两种。 平面划线：在工件的某一平面上划线后，就能明确表示加工界1.划线种类线的，称为平面划线。 立体划线：是在工件的两个面或两个以上划线，才能明确表示 加工界线的，称为立体划线。 2．划线工具 工件上的线是用什么划出来的？工件放在什么地方上划？用什么确定划出工件线条的位置和长短？工件划完线用什么做标记？是用工具 --- 划线工具。该工具是由四部分组成。一是直接划线工具；二是支承工具；三是划线量具；四是辅助工具。 （1）直接划线工具 ---- 划出线条的工具。 划线工具（2）支承工具 ---- 放置工件的工具。 （3）划线量具 ---- 向被划工件传递数值的各种尺。 （4）辅助工具 ---- 在划出的线上作标记的工具。
电子科技大学。。。。。。学院 实验报告 （实验）课程名称典型轴类零件的数控车削工艺与加工 学生:……… 学号：10 指导教师：//// 日期：6-13周
电子科技大学 实验报告 学生：。。。。。。学号：11 指导教师：、、、 实验地点：工程训练中心114 实验时间：6-13周 一、实验室名称：工程训练中心 二、实验项目名称：典型轴类零件的数控车削工艺与加工 三、实验学时：32 四、实验原理： 用Mastercam软件设计图形并绘图，运用G代码，将工艺文件编制成数控加工程序，输入数控车床，加工出零件。 五、实验目的： （一）掌握轴类零件的结构特点、实际应用； （二）学习Mastercam软件绘图并进行粗工与精工程序编制； （三）掌握工艺制造工艺，学习对工程手册的使用； （四）掌握典型零件的毛培制造、热处理、机加工方法； （五）将传统加工与现代制造技术有机结合，合理制定数控加工工艺，正确使用数控设备及刀夹量具。 六、实验容： （一）、学习轴类零件的功用、结构特点及技术要求 轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。 轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。 轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，通常有以下几项：1、尺寸精度 起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（IT5~IT7）。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6~IT9）。
真空热处理工艺及设备【详细介绍】
真空热处理工艺及设备 内容来源网络，由深圳机械展收集整理！ 真空热处理是真空技术与热处理技术相结合的新型热处理技术，真空热处理所处的真空环境指的是低于一个大气压的气氛环境，包括低真空、中等真空、高真空和超高真空，真空热处理实际也属于气氛控制热处理。真空热处理是指热处理工艺的全部和部分在真空状态下进行的，热处理质量大大提高。与常规热处理相比，真空热处理的同时，可实现无氧化、无脱碳、无渗碳，可去掉工件表面的磷屑，并有脱脂除气等作用，从而达到表面光亮净化的效果。 一、真空热处理工艺原理和真空热处理和加热特点工艺原理 （1）金属在真空状态下的相变特点。 在与大气压只差0.1MPa范围内的真空下，固态相变热力学、动力学不产生什么变化。在制订真空热处理工艺规程时，完全可以依据在常压下固态相变的原理。完全可以参考常压下各种类型组织转变的数据。 （2）真空脱气作用，提高金属材料的物理性能和力学性能。 （3）真空脱脂作用。
（4）金属的蒸发：在真空状态下加热，工件表面元素会发生蒸发现象。 （5）表面净化作用，实现少无氧化和少无脱碳加热。6）金属实现无氧化加热所需的真空度。 在考虑工作真空度时应注意几点： （1）在900℃以前，先抽0.1Pa以上高真空，以利脱气。 （2）10-1Pa进行加热，相当于1PPM以上纯度惰性气体，一般黑色金属就不会氧化。 （3）充入惰性气体时，如充133Pa，（50%N2+50%H2）的氮氢混合气体，其效果比10-2～10-3Pa真空还好。此时氧分压66.5Pa是安全的。 （4）真空度与钢表面光亮度有对应关系。 （5）一般10-3~133Pa真空范围内，真空度温差为±5℃，如气压上升，温度均匀性下降，所以充气压力应尽量可能低些。 真空高压气冷淬火技术
ZX/JS-007 江苏新中信电器设备有限公司 热处理工艺规范 编制：审批： 二零一三年三月 江苏新中信电器设备有限公司 热处理工艺规范ZX/JS-007 1 目的 对零部件消除应力，改善材料或零件机械性能的热处理质量实施控制，以保证热处理符合技术条件的要求。 2适用范围 本规范适用于本厂钢制零件在周期作业加热炉中的调质、固熔工序。 3准备工作 3.1检查设备及仪表是否正常。 3.2检查零件上的材料是否符合图样要求。 3.3检查零件的尺寸是否符合图样及工艺文件的规定。 3.3.1调质件最好先经粗加工，断面大于100mm的零件，当有内孔时，应钻孔后
再调质，并且防止出现尖角。 3.3.2调质件的加工余量应大于允许的变形量。 3.3.3不同淬火温度的调质件，不得同炉处理，同炉处理件的有效厚度应相近。 4 工艺规范 4.1 技术部根据标准、工艺规程、材料和设计技术条件，负责编制热处理工艺规程。 4.2 热处理工艺规程至少应包括以下内容： a)热处理工件的材料牌号 b)热处理设备及热处理种类（调质、固溶等） c)热处理工艺参数（升温、保温、出炉温度、回火温度及各温度段的加热时间等）和工艺曲线图。 d)冷却方法及冷却介质。 4.3 消除应力热处理后一般不得再进行焊接补焊。否则应重新进行热处理。 4.4 ASTM A276 410或420调质处理(详见附录1)规范见表1。 表1
4.4.1机械性能参数： ≥550MPa 。 Rm ≥690MPa ； Rp 0.2 4.5 ASTM A276 410或420淬火处理(详见附录2)规范见表2。 表2 4.6 ASTM A182 F304、F316、F321钢固溶处理（详见附录3）规范见表3。
轴类零件的材料与热处理 一般轴类零件常用中碳钢，如45钢，经正火、调质及部分表面淬火等热处理，得到所要求的强度、韧性和硬度。 对中等精度而转速较高的轴类零件，一般选用合金钢（如40Cr等），经过调质和表面淬火处理，使其具有较高的综合力学性能。对在高转速、重载荷等条件下工作的轴类零件，可选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢，经渗碳淬火处理后，具有很高的表面硬度，心部则获得较高的强度和韧性。对高精度和高转速的轴，可选用38CrMoAl 钢，其热处理变形较小，经调质和表面渗氮处理，达到很高的心部强度和表面硬度，从而获得优良的耐磨性和耐疲劳性。 附：钢的淬火与回火是热处理工艺中很重要的、应用非常广泛的工序。淬火能显著提高2钢的强度和硬度。如果再配以不同温度的回火，即可消除（或减轻）淬火内应力，又能得到强度、硬度和韧性的配合，满足不同的要求。所以，淬火和回火是密不可分的两道热处理工艺。
车床主轴加工工艺过程分析 ⑴ 主轴毛坯的制造方法 锻件，还可获得较高的抗拉、抗弯和抗扭强度。 ⑵ 主轴的材料和热处理 45钢，普通机床主轴的常用材料，淬透性比合金钢差，淬火后变形较大，加工后尺寸稳定性也较差，要求较高的主轴则采用合金钢材料为宜。 ①毛坯热处理 采用正火，消除锻造应力，细化晶粒，并使金属组织均匀。 ②预备热处理 粗加工之后半精加工之前，安排调质处理，提高其综合力学性能 ③最终热处理 主轴的某些重要表面需经高频淬火。 最终热处理一般安排在半精加工之后，精加工之前，局部淬火产生的变形在最终精加工时得以纠正。 加工阶段的划分 ①粗加工阶段
用大的切削用量切除大部分余量，及时发现锻件裂纹等缺陷。 ②半精加工阶段 为精加工作好准备 ③精加工阶段 把各表面都加工到图样规定的要求。 粗加工、半精加工、精加工阶段的划分大体以热处理为界。 工序顺序的安排 毛坯制造——正火——车端面钻中心孔——粗车——调质——半精车表面淬火——粗、精磨外圆——粗、精磨圆锥面——磨锥孔。 在安排工序顺序时，还应注意下面几点：①外圆加工顺序安排要照顾主轴本身的刚度，应先加工大直径后加工小直径，以免一开始就降低主轴钢度。 ②就基准统一而言，希望始终以顶尖孔定位，避免使用锥堵，则深孔加工应安排在最后。但深孔加工是粗加工工序，要切除大量金属，加工过程中会引起主轴变形，所以最
热处理工艺及设备教学内容 第一讲：绪论 （自我介绍，与学生沟通。） 举例: 例1）：弹簧件：目前用于制作弹簧工件的材料有很多种。首先根据工件使用条件和要求选用合适的弹簧钢,然后加工成形。这时虽然材料和工件的形状都达到了弹簧工件的要求，但性能并没有达到技术要求.这时工件在受力作用下就会发生塑性变形,无法起到弹簧工件的作用。要想使工件充分体现出弹簧的特性,就要根据所用具体材料进行相应热处理来满足. 例2):家用菜刀、剪刀等，这些工件使用性能如何，热处理的好与坏，直接影响刀具的质量，如硬度低时，易出现卷刃现象，如硬度过高，易出现断裂现象等. 例3）:学生在钳工实习时制作的小锤子。在钳工制作锤子时，所用工具有:锉刀、锯条和钻头等工具，它们同样是金属材料,为什么锤子能被加工得动?这说明这些工具的硬度比锤子的硬度高,所以能把锤子从原材料加工成锤子的形态。但在钳工加工成形的锤子也只是一个半成品。因为虽然锤子的形状,尺寸达到了要求，但它们的机械性能并没有达到要求。如果这时用它锤击工件，锤子本身就会出现变形。所以要想使锤子不但在尺寸和精度上达到要求而且在性能上也应达到技术要求，为此就要通过进行热处理来完成。 例4）：古代刀剑,不经过热处理，是没法上战场使用的。
引出本课程的教学目的：认识、理解、掌握、运用《热处理工艺及设备》知识。0绪论 0-1热处理的起源和历史 春秋战国时期，铸铁的石墨化退火和脱碳退火，应用于农具中； 西汉时代，钢铁兵器的淬火提高硬度; 三国时代，发现了淬火介质对工件质量的影响； 汉魏时期，开始了化学热处理； 明代，有了渗碳工艺; 由于历史原因，新中国成立前的热处理一直停滞不前. 0-2热处理的概念、工艺特点 1、热处理：采用适当的方式对固态金属或合金进行加热、保温和冷却， 以获得所要求的组织结构（或表面化学成分)与性能的工艺。 性能包括:工艺性能、机械性能、物理性能和化学性能.
齿轮材料的选择及其热处理工艺 1、齿轮材料的选择原则 齿轮材料的种类很多，在选择时应考虑的因素也很多，下述几点可供选择材料时参考： 1）齿轮材料必须满足工作条件的要求。例如，用于飞行器上的齿轮，要满足质量小、传递功率大和可靠性高的要求，因此必须选择机械性能高的合金银；矿山机械中的齿轮传动，一般功率很大、工作速度较低、周围环境中粉尘含量极高，因此往往选择铸钢或铸铁等材料；家用及办公用机械的功率很小，但要求传动平稳、低噪声或无噪声、以及能在少润滑或无润滑状态下正常工作，因此常选用工程塑料作为齿轮材料。总之，工作条件的要求是选择齿轮材料时首先应考虑的因素。 2）应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法及热处理和制造工艺。大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯，可选用铸钢或铸铁作为齿轮材料。中等或中等以下尺寸要求较高的齿轮常选用锻造毛坯，可选择锻钢制作。尺寸较小而又要求不高时，可选用圆钢作毛坯。 齿轮表面硬化的方法有：渗碳、氨化和表面淬火。采用渗碳上艺时，应选用低碳钢或低碳含金钢作齿轮材料；氨化钢和调质钢能采用氮化工艺；采用表面淬火时，对材料没有特别的要求。 3）正火碳钢，不论毛坯的制作方法如何，只能用于制作在载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮，不能承受大的冲击载荷；调质碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮。 4）合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。 5）飞行器中的齿轮传动，要求齿轮尺寸尽可能小，应采用表面硬化处理的高强度合金钢。 6）金属制的软齿面齿轮，配对两轮齿面的硬度差应保持为30～50HBS或更多。当小齿轮与大齿轮的齿面具有较大的硬度差（如小齿轮齿面为淬火并磨制，大齿轮齿面为常化或调质）；且速度又较高时，较硬的小齿轮齿面对较软的大齿轮齿面会起较显著的冷作硬化效应，从而提高了大齿轮齿面的疲劳极限。因此，当配对的两齿轮齿面具有较大的硬度差时，大齿轮的接触疲劳许用应力可提高约20％，但应注意硬度高的齿面，粗糙度值也要相应地减小。 2、齿轮材料的选择 齿轮齿条是现代机械中应用最广泛的一种机械传动零件。齿轮传动通过轮齿互相啮合来传递空间任意两轴间的运动和动力，并可以改变运动的形式和速度。齿轮传动使用范围广，传动比恒定，效率较高，使用寿命。在机械零件产品的设计与制造过程中，不仅要考虑材料的性能能够适应零件的工作条件，使零件经久耐用，而且要求材料有较好的加工工艺性能和经济性，以便提高零件的生产率，降低成本，减少消耗。如果齿轮材料选择不当，则会出现零件的过早损伤，甚至失效。因此如何合理地选择和使用金属材料是一项十分重要的工作。 满足材料的机械性能，材料的机械性能包括强度、硬度、塑性及韧性等，反映材料在使用过程中所表现出来的特性。齿轮在啮合时齿面接触处有接触应力，齿根部有最大弯曲应力，可能产生齿面或齿体强度失效。齿面各点都有相对滑动，会产生磨损。齿轮主要的失效形式有齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断等。因此要求齿轮材料有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，齿面要有足够的硬度和耐磨性，芯部要有一定的强度和韧性。 例如，在确定大、小齿轮硬度时应注意使小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高30-50HBS，是因为小齿轮受载荷次数比大齿轮多，且小齿轮齿根较薄，强度低于大齿轮。为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些。 另一方面，根据材料的使用性能确定了材料牌号后。要明确材料的机械性能或材料硬度，然后我们可以通过不同的热处理工艺达到所要求的硬度范围，从而赋予材料不同的机械性能。如材料为40Cr合金钢的齿轮，当840-860℃油淬，540-620℃回火时，调质硬度可达28-32HRC，可改善组织、提高综合机械性能；当860-880℃油淬，240—280℃回火时，硬度可达46-51HRC，则钢的表面耐磨性能好，芯部韧性好，变形小；当500-560℃氮化处理，氮化层0.15 -0.6mm时，硬度可达52-54HRC，则钢具有高的表面硬度、高的耐磨性、高的疲劳强度，较高的抗蚀性和抗胶合性能且变形极小；当通过电镀或表面合金化处里后，则可改善齿轮工作表面摩擦性能，提高抗腐蚀性能 3、齿轮常用材料 齿轮常用材料摘要：齿轮依靠结构尺寸材料强度承受载荷要求材料具有强度韧性耐磨性齿轮形状复杂齿轮精度要求要求材料工艺常用材料锻钢铸钢铸铁锻钢硬度分为大类HB称为软齿称为硬度HB工艺过程锻造毛坯正火粗车调质加工常用材料SiMnCr 液体动静压轴承常用轴壳配轴承轴承的密封类型精密轴承工序间防锈新工艺轴承寿命强化
轴的常用材料及其机械性能 轴的材料种类很多，选用时主要根据对轴的强度、刚度、耐磨性等要求，以及为实现这些要求而采用的热处理方式，同时考虑制造工艺问题加以选用，力求经济合理。 轴的常用材料是优质碳素钢35、45、50，最常用的是45和40Cr钢。对于受载较小或不太重要的钢，也常用Q235或Q275等普通碳素钢。对于受力较大，轴的尺寸和重量受到限制，以及有某些特殊要求的轴，可采用合金钢，常用的有40Cr、40MnB、40CrNi 等。 球墨铸铁和一些高强度铸铁，由于铸造性能好，容易铸成复杂形状，且减振性能好，应力集中敏感性低，支点位移的影响小，故常用于制造外形复杂的轴。 特别是我国研制成功的稀土-镁球墨铸铁，冲击韧性好，同时具有减摩、吸振和对应力集中敏感性小等优点，已用于制造汽车、拖拉机、机床上的重要轴类零件，如曲轴等。 根据工作条件要求，轴都要整体热处理，一般是调质，对不重要的轴采用正火处理。对要求高或要求耐磨的轴或轴段要进行表面处理，以及表面强化处理(如喷丸、辐压等)和化学处理(如渗碳、渗氮、氮化等)，以提高其强度（尤其疲劳强度）和耐磨、耐腐蚀等性能。 在一般工作温度下，合金钢的弹性模量与碳素钢相近，所以只为了提高轴的刚度而选用合金钢是不合适的。 轴一般由轧制圆钢或锻件经切削加工制造。轴的直径较小时，可用圆钢棒制造；对于重要的，大直径或阶梯直径变化较大的轴，多采用锻件。为节约金属和提高工艺性，直径大的轴还可以制成空心的，并且带有焊接的或者锻造的凸缘。 对于形状复杂的轴（如凸轮轴、曲轴）可采用铸造。 轴的常用材料及其机械性能(MPa)
各种发动机曲轴材料及热处理
热处理设备和工艺的安 全操作 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
热处理设备和工艺的安全操作 1.操作重油炉（包括煤气炉）时，必须经常对设备进行检查，油管和空气管不得漏油、漏气，炉底不应存有重油。如发现油炉工作不正常，必须立即停止燃烧。油炉燃烧时不要站在炉口，以免火焰灼伤身体。如果发生突然停止输送空气，应迅速关闭重油输送管。为了保证操作安全，在打开重油喷嘴时，应该先放出蒸汽或压缩空气，然后再放出重油；关闭喷嘴时，则应先关闭重油的输送管，然后再关闭蒸汽或压缩空气的输送管。 2.各种电阻炉在使用前，需检查其电源接头和电源线的绝缘是否良好，要经常注意检查启闭炉门自动断电装置是否良好，以及配电柜上的红绿灯工作是否正常。无氧化加热炉所使用的液化气体，是以压缩液体状态贮存于气瓶内的，气瓶环境温度不许超过45℃。液化气是易燃气体，使用时必须保证管路的气密性，以防发生火灾和伤事故。由于无氧化加热的吸热式气体中一氧化碳的含量较高，因此使用时要特别注意保证室内通风良好，并经常检查管路的密封。当炉温低于760℃或可燃气体与空气达到一定的混合比时，就有爆炸的可能，为此在启动与停炉时更应注意安全操作，最可靠的办法是在通风及停炉前用惰性气体及非可燃气体氮气或二氧碳吹扫炉膛及炉前室。
3.操作盐浴炉时应注意，在电极式盐浴炉电极上不得放置任何金属物品，以免变压器发生短路。工作前应检查通风机的运转和排气管道是否畅通，同时检查坩埚内溶盐液面的高低，液面一般不能超过坩吉埚容积的3/4。电极式盐浴炉在工作过程会有很多氧化物沉积在炉膛底部，这些导电性物质必须定期清除。 使用硝盐炉时，应注意硝盐超过一定温度会发生着火和爆炸事故。因此，硝盐的温度不应超过允许的最高工作温度。另外，应特别注意硝盐溶液中不得混入木炭、木屑、炭黑、油和其它有机物质，以免硝盐与炭结合形成爆炸性物质，而引起爆炸事故。 4.进行液体氰化时，要特别注意防止氰化物中毒。 5.进行高频电流感应加热操作时，应特别注意防止触电。操作间的地板应铺设胶皮垫，并注意防止冷却水洒漏在地板上和其它地方。 6.进行镁合金热处理时，应特别注意防止炉子“跑温”而引起镁合金燃烧。当发生镁合金着火时，应立即用熔炼合金的熔剂（50％氯化镁+ 25％氯化钾+25％氯化钠熔化混合后碟碎使用）撒盖在镁合金上加以扑灭，或者用专门用于扑灭镁火的药粉灭火器中以扑灭。在任何情况下，都绝对不能用水和其它普通灭火器来扑灭，否则将引起更为严重的火灾事故
热处理工艺及设备概述 热处理工艺： 热处理是一种很重要的金属加工工艺方法，也是充分发挥金属材料性能潜力的重要手段。热处理的主要目的是改变钢材的性能，其中包括实用性能工艺性能。钢的热处理工艺特点是将钢加热到一定的温度，经一定时间的保温，然后以某种速度冷却下来，通过这样的过程能使钢的性能发生改变。 热处理之所以能使钢的性能发生显著变化，主要是由于钢的内部组织结构可以发生一系列变化。采用不同的热处理工艺过程，将会使钢得到不同的组织结构，从而获得所需要的性能。 钢的热处理基本方法有以下几种：
（一）钢的热处理工艺 （1）退火与正火 将工件加热到一定温度后保温，然后缓慢冷却（通常随炉冷却）的热处理工艺，称为退火。根据不同目的，可以将工件加热到昨临界温度以上退火，例如完全退火、不完全退火、球化退火；也可以在临界温度以下退火，例如再结晶退火、去应力退火等。 正火与退火相似，区别在于正火的加热温度较高（临界温度以上），冷却速度较快（通常在空气中冷却），因此正火后工件组织细密，强度、硬度都比退火高。生产中常使用正火或退火来消除铸件、锻件热处理件和轧材的组织缺陷，细化均匀组织，消除残余应力，调整硬度，以利于切削加或进一步热处理。 （2）淬火和回火 淬火是将工件加热到临界温度以上保温后快速冷却（通常水冷或油冷）的热处理工艺。其目的在于获得高硬度的马氏体等组织，并配以不同温度的回火，从而赋予工件所需要的组织和性能。所谓回火，则是淬火工件低于临界的重新加热、保温、冷却（一般空冷）的热处理工艺。尺寸不大、形状简单的非合金钢零件，可用一定配方的盐水作为淬火冷却的冷却介质；全金钢零件淬火介质可用矿物油，以避免过快冷却使工件产生过大的内应力导致裂纹。
热处理知识： 一、强化 1、细晶强化：细小等轴晶的晶界长，杂质分布较分散，各方向的力学性能差异小，晶粒越细小，强度、硬 度、塑性、韧性都好。 2、固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这 种现象叫固溶强化现象。 3、第二相强化：当合金中有第二相金属化合物质点存在时，使质点周围基体（固溶体）金属产生晶格畸变， 同时增加了基体与第二相的界面，两者都使位错运动阻力增大，故使合金的强度、硬度提 高。 合金硬度、强度优于纯金属，因为2、3、 4、热处理强化（相变强化）：利用重结晶的方法使相或组织发生变化。 二、相和组织 1、铁素体：碳在α-Fe（体心立方结构的铁）中的间隙固溶体。 2、奥氏体：碳在γ-Fe（面心立方结构的铁）中的间隙固溶体。 3、渗碳体：碳和铁形成的稳定化合物（Fe3c）。 4、珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物（F+Fe3c 含碳0.8%） 5、莱氏体：渗碳体和奥氏体组成的机械混合物（含碳4.3%） 三、热处理知识 1、热处理：把金属材料在固态范围内通过一定的加热，保温和冷却以改变其组织和性能的一种工艺。 2、退火：将金属或合金的材料或制件加热到相变或部分相变温度，保温一段时间，然后缓慢冷却的一 种热处理工艺。 3、正火：将钢加热到完全相变以上的某一温度，保温一定的时间后，在空气中冷却的一种热处理工艺。 4、淬火：将钢加热到相变或部分相变温度，保温一段时间后，快速冷却的热处理工艺。 5、回火：将经过淬火的钢，重新加热到一定温度（相变温度以下），保温一段时间，然后冷却的热处理工 艺。 6、调质处理：将钢件淬火，随之进行高温回火，这种复合工艺称调质处理。 7、表面热处理：改变钢件表面组织或化学成分，以其改面表面性能的热处理工艺。
第十章机械零件的选材及热处理工艺 【重点内容】1.选材的原则及方法； 2.典型零件的选材及工艺路线制定； 【本章难点】选材的原则及工艺过程的分析。 【基本要求】1.熟悉选材过程； 2.正确分析各热处理工序的作用； 在机械零件的设计与制造过程中，如何合理地选择和使用金属材料是一项十分重要的工作。因为设计时不仅要考虑材料的性能能够适应零件的工作条件，使零件经久耐用，而且还要求材料具有较好的加工工艺性能和经济性，以便提高零件的生产率，降低成本，减少消耗等。 【选材的一般原则】 1．材料的机械性能： 在设计零件并进行选材时，应根据零件的工作条件和损坏形式找出所选材料主要机械性能指标，查手册找出适合其性能要求的材料，这是保证零件经久耐用的先决条件。 如：一些轴类零件，工作条件（受力情况）是交变弯曲应力，扭转应力，冲击负荷、磨损。主要损坏形式是疲劳破析、过度磨损，要求的 主要机械性能指标是屈服强度σ 0.2，疲劳强度σ -1 ，硬度（HRC）。 因此，这些机械性能指标经常成为材料选用的主要依据。而且同时还应考虑到短时过载、润滑浪、材料内部缺陷等因素的影响。
在工程设计上，材料的机械性能数据一般是以该材料制成的试样进行机械性能试验测得的，它虽能表明材料性能的高低，但由于试验条件与机械零件实际工作条件有差异，即使这样，目前用此法来进行生产检验还是存在着一定的困难。生产中最常用的比较方便的检验性能的方法是检验硬度，因为硬度的检验可以不破坏零件，而且硬度与其它机械性能之间存在一定关系。因此零件图纸上一般以硬度作为主要的热处理技术条件。 如：σ b 与HB关系 低碳钢σ b =3.6HB 高碳钢σ b =3.4HB 合金调压钢σ b =0.33HB 铸铁σ b = 6 40 HB σ0.2与σb关系 普通碳素钢σ 0.2≈(0.5~0.55) δ b 优质碳素钢σ 0.2≈0.6δ b 普通低合金钢σ 0.2≈(0.65~0.75) δ b 合金结构钢σ 0.2≈0.7δ b σ-1与σb关系 钢(HRC＜40) σ -1≈(0.49±0.13) δ b 铸铁σ -1≈(0.3~0.5) δ b 有色金属σ -1≈(0.3~0.4) δ b 2. 材料的工艺性能： 现代工业所有的机器设备，大部分是由金属零件装配而成的，所以金属零件的加工是制造机器的重要步骤。
热处理工艺详细介绍 表面淬火 钢的表面淬火 有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下，它的表面层承受着比心部更高的应力。在受摩擦的场合，表面层还不断地被磨损，因此对一些零件表面层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求，只有表面强化才能满足上述要求。由于表面淬火具有变形小、生产率高等优点，因此在生产中应用极为广泛。 根据供热方式不同，表面淬火主要有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火等。 感应加热表面淬火 感应加热就是利用电磁感应在工件内产生涡流16mn焊管厂而将工件进行加热。感应加热表面淬火与普通淬火比具有如下优点： 1。热源在工件表层，加热速度快，热效率高 2。工件因不是整体加热，变形小 3。工件加热时间短，表面氧化脱碳量少
4。工件表面硬度高，缺口敏感性小，冲击韧性、疲劳强度以及耐磨性等均有很大提高。有利于发挥材料地潜力，节约材料消耗，提高零件使用寿命5。设备紧凑，使用方便，劳动条件好 6。便于机械化和自动化 7。不仅用在表面淬火还可用在穿透加热与化学热处理等。 感应加热的基本原理 将工件放在感应器中，当感应器中通过交变电流控制电缆报价时，在感应器周围产生与电流频率相同的交变磁场，在工件中相应地产生了感应电动势，在工件表面形成感应电流，即涡流。这种涡流在工件的电阻的作用下，电能转化为热能，使工件表面温度达到淬火加热温度，可实现表面淬火。 感应表面淬火后的性能 1。表面硬度：经高、中频感应加热表面淬火的工件，其表面硬度往往比普通淬火高2～3个单位（HRC）。 2。耐磨性：高频淬火后的工件耐磨性比普通淬火要高。这主要是由于淬硬层马氏体晶粒细小，碳化物弥散度高，以及硬度比较高，表面的高的压应力等综合的结果。 3。疲劳强度：高、中频表面淬火使疲劳强度大为提高，缺口敏感性下降。对同样材料的工件，硬化层深度在一定范围内，随硬化层深度增加而疲劳强度增
附录A 机械零件的常用材料 机械零件的常用材料分为金属和非金属两大类。其中，金属材料应用最广，非金属材料以其独特的性能也日益显示出广阔的应用前景。金属材料包括黑色金属（钢、铸铁）和有色金属，前者应用最多。此外，近年来复合材料的研究与开发，也已成为材料科学的一个新方向。下面简要介绍机械零件的常用材料及其应用。 A.1 钢钢的品种多，性能好，是机械零件最常用的材料。 A.1.1 碳素钢碳素钢的性能主要取决于含碳量，即碳的质量百分含量。含碳量越高，钢的强度越高，塑性越低。由于碳素钢生产批量大，价格低，供应充足，一般的机械零件应优先选用。碳素钢分为碳素结构钢（GB/T 700—1988GB/T 699—1988）。前者主要用于受力不大而且基本上是承受静载荷的零件，其中以Q235、Q255较为常用。等杂质较少，其性能优于碳素结构钢，而且能同时保证钢的机械性能和化学成分，可以进行热处理，故常用于受力较大，且受变载荷或冲击载荷作用的零件。 优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，代表钢中碳的平均含量。如45钢，其平均含量碳为0.45%。对于含锰量较高的优质碳素结构钢，其牌号还要在含碳量数字之后加注符号“Mn ”，如40Mn 等。平均含碳量低于0.25%0.25%～0.60%母、齿轮、键、轴等零件；平均含碳量高于0.60%弹性，是弹簧、钢丝绳等零件的常用材料。 低韧性。应当指出，合金钢的性能不仅与化学成分有关，在很大程度上还取决于适当的热处理。由于合金钢价格较贵，通常只用于制造重要的或具有特殊性能要求的机械零件。 含各主要合金元素的符号及其含量，而且规定：合金元素平均含量低于1.5%时，不注含 机械设计基础
齿轮材料选择及其热处 理 标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N]
齿轮材料选择及其热处理摘要：齿轮是轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元件，是能互相啮合的有齿的机械零件，是机械传动中应用最广泛的零件之一。在齿轮的制造过程中,合理选择材料与热处理工艺,是提高承载能力和延长使用寿命的必要保证。常用齿轮材料锻钢、铸钢、铸铁、有色金属、非金属材料等的选择及热处理工艺进行了分析。 关键词：齿轮材料热处理工艺 一、齿轮结构： 二、齿轮的分类： 按其外形分为：圆柱齿轮、锥齿轮、非圆齿轮、、蜗杆蜗轮 按齿线形状分为：直齿轮、斜齿轮、人字齿轮、曲线齿轮 按轮齿所在的表面分为：外齿轮、内齿轮 按制造方法可分为：铸造齿轮、切制齿轮、轧制齿轮、烧结齿轮 三、常用齿轮材料及热处理工艺的选择:
1)高承载能力的重要齿轮，如汽车、拖拉机、矿山机械及航空发动机 等齿轮 汽车、拖拉机等齿轮主要分装在变速箱和差速器中，推动汽车、拖拉机运行,所以传递功率、冲击力及摩擦压力都很大, 工作条件比较差。因此在耐磨性、疲劳强度、心部强度和冲击韧性等方面的要求均比较高，因此选用渗碳钢经渗碳、淬火及低温回火后使用最为合适。小模数齿轮一般采用 20Cr和20CrMnTi,而较大模数齿轮采用30CrMnTi 钢。 工艺路线一般为:备料——锻造——正火——机械粗加工、半精加工——渗碳+ 淬火+ 低温回火——喷丸——校正——精加工 2)中等承载能力的齿轮，主要用于切削机床齿轮 机床齿轮大多用于齿轮箱,传递动力,改变运动速度和方向,工作条件相对较好,载荷不大,工作平稳无强烈冲击,转速也不高,属工作条件较好的齿轮。因此,要求综合力学性能好,一般选用调质钢制造, 如40 钢、45 钢、40Cr、40SiMn 等。 工艺路线一般为:备料——锻造——正火——机械粗加工——调质——机械半精加工——高频感应淬火+ 低温回火——磨削 3)较低承载能力的齿轮 较低承载能力的齿轮一般选用中碳钢(40、45)或低合金中碳钢(40Cr、40Mn、40MnB等)制造,进行调质处理,调质后硬度约为200～300HB。相互配对使用的小齿轮硬度稍高(相差大约在70～120HB),对齿轮的使用寿命有利。