零件选材及其热处理工艺

机械零件选材及热处理设计手册
1. 选材原理和方法，介绍不同材料的特性、优缺点，如金属材
料（钢、铝、铜等）、塑料、复合材料等的选择原则和方法。

包括
材料的力学性能、耐磨性、耐蚀性、加工性等方面的考量。

2. 热处理基础知识，介绍热处理的基本原理，包括淬火、回火、正火、退火等常见热处理工艺，以及热处理对材料性能的影响。

3. 典型零件材料选材与热处理设计，针对不同类型的零件，如
轴承、齿轮、销轴等，介绍其常用的材料选材和热处理设计方案。

比如对于需要高强度和耐磨性的零件，可能会选择高强度合金钢并
进行表面渗碳处理。

4. 实例分析与应用，通过实际案例，分析不同选材和热处理方
案的优劣，以及在特定工况下的应用。

5. 相关标准和规范，介绍国内外相关的选材和热处理的标准和
规范，帮助读者在设计过程中遵循相关的规定。

总的来说，这本手册会从理论和实践两个方面全面介绍机械零
件选材和热处理设计的相关知识，旨在帮助工程师和设计人员在实际工程中做出合理的材料选择和热处理设计，以确保零件具有良好的性能和可靠性。

机械零件选材原则及工艺设计机械零件的选材原则及工艺设计在机械设计中，选择合适的材料和有效的工艺是非常重要的，因为这直接影响了零件的质量、性能和使用寿命。

下面是一些机械零件选材原则及工艺设计的重要考虑因素。

1. 材料的机械性能：机械零件必须具有足够的强度、硬度和耐磨性，以承受预期的工作载荷和环境条件。

因此，在选择材料时，应该考虑其拉伸强度、屈服强度、断裂韧性和硬度等机械性能指标。

2. 材料的耐腐蚀性：机械零件往往要在各种恶劣的环境条件下工作，如高温、湿度或腐蚀性介质。

因此，应选择具有良好耐腐蚀性能的材料，以保证零件的长期稳定性和可靠性。

3. 材料的热处理性：有些机械零件需要进行热处理，以改善其机械性能和硬度。

因此，在选材时，应选择适合热处理的材料，以便在工艺设计中能够获取所需的材料性能。

4. 材料的可加工性：机械零件的制造通常需要各种加工操作，如切削、铣削、焊接等。

因此，材料的可加工性也是选材的重要因素，应选择易于加工的材料，以保证制造成本和质量。

5. 材料的经济性：在选材时，还必须考虑材料的成本因素。

有时候，高性能材料可能很昂贵，但在某些应用中，可以使用性能适当的低成本材料来替代。

工艺设计也是机械零件设计中重要的一环。

下面是一些常见的工艺设计考虑因素：1. 制造工艺的可行性：在工艺设计中，应考虑零件的复杂度和制造难度。

有时候，可能需要进行多道复杂的加工操作，而在其他情况下，使用简单的加工过程就可以完成。

因此，在工艺设计中应选择最合适和最经济的制造工艺。

2. 精度要求：机械零件的精度直接影响其质量和功能。

因此，在工艺设计中，应根据零件的功能需求和装配要求，确定适当的制造精度和加工工艺。

3. 工艺的可重复性和稳定性：工艺的可重复性和稳定性对零件的质量和一致性至关重要。

因此，在工艺设计中，应选择稳定可靠的加工工艺和设备，以确保批量生产的一致性和质量可控。

总之，在机械设计中，选材和工艺设计是同等重要的。

耐磨零件的选材与工艺方案举例摘要:目前各种汽车零部件,特别是传动、转向系统中普遍需要安装一些结构简单但是需要有较好耐磨性能的垫片等零件。

本文将通过列举方案进行对比的形式分析耐磨垫片的材料选择及热处理、表面处理的工艺。

关键词:耐磨热处理材料首先,假设我们需要的是一种垫片。

因为需要与持续旋转的轴或齿轮配合,所以需要垫片表面有一定的硬度,很好的耐磨性能和光洁度。

根据零件的要求,我们列举一下五种选材及热处理的方案:1 方案一低碳钢冲压成型→渗碳处理→表面磨削这里所指的低碳钢主要是st12、q235、08al等容易冲压成型的材料,这些材料应用比较普遍,成本低容易采购、强度低、韧性好容易冲压成型。

渗碳是工艺成熟,已经被广泛采用的热处理方法,成本低、容易控制,可以很大程度上提高垫片表面的硬度和耐磨性。

表面经过平磨后,提高了垫片的平面度,保证有很好的配合精度。

但是方案一有其工艺本身难以克服的难点!首先,因为热处理工艺本身的限制,渗碳层的厚度一般单边≥0.5mm.也就是说,如果零件的厚度在1mm以下的话将很容易被渗透。

一旦零件整体被渗透,那零件整体将变得很脆,当受到大的压力或冲击力时会碎裂。

再者,比较薄或小的零件在渗碳的过程中会发生变形。

拿一个垫片为例,如果渗碳过程中垫片变形的话,唯一的办法就是在后续的磨削过程中加大磨削量。

但是这样一来就会导致渗碳层与越磨越薄或者不能保证需要的零件厚度。

这样看来,方案一主要适用于厚度≥2mm的零件的加工。

2 方案二低碳含铝合金钢冲压成型→表面平磨→渗氮处理细心的朋友可能已经注意到,该方案把渗氮处理和表面磨削加工的顺序前后进行了对调。

这主要是因为渗氮处理的两大特点!首先,渗氮是一种钢件的化学处理,可以大大提高零件表面的耐磨性能。

但是,渗氮层的厚度一般只有单边0.1mm左右。

所以,如果先进行渗氮处理再磨平的话,很容易将薄薄的渗氮层磨掉。

其次,渗氮不同于渗碳,它对零件表面的光洁度影响很小,所以可以把渗氮放到最后一道工序!但是,渗氮处理对低碳钢的要求是最好用低碳含铝合金钢,因为铝和氮的结合效果最好,所以,在各种冲压用低碳钢中08al的渗氮效果是比较理想的。

耐磨零件的选材与工艺方案举例目前各种汽车零部件,特别是传动、转向系统中普遍需要安装一些结构简单但是需要有较好耐磨性能的垫片等零件。

本文将通过列举方案进行对比的形式分析耐磨垫片的材料选择及热处理、表面处理的工艺。

标签：耐磨热处理材料首先,假设我们需要的是一种垫片。

因为需要与持续旋转的轴或齿轮配合,所以需要垫片表面有一定的硬度,很好的耐磨性能和光洁度。

根据零件的要求,我们列举一下五种选材及热处理的方案:1 方案一低碳钢冲压成型→渗碳处理→表面磨削这里所指的低碳钢主要是st12、Q235、08Al等容易冲压成型的材料,这些材料应用比较普遍,成本低容易采购、强度低、韧性好容易冲压成型。

渗碳是工艺成熟,已经被广泛采用的热处理方法,成本低、容易控制,可以很大程度上提高垫片表面的硬度和耐磨性。

表面经过平磨后,提高了垫片的平面度,保证有很好的配合精度。

但是方案一有其工艺本身难以克服的难点!首先,因为热处理工艺本身的限制,渗碳层的厚度一般单边≥0.5mm.也就是说,如果零件的厚度在1mm以下的话将很容易被渗透。

一旦零件整体被渗透,那零件整体将变得很脆,当受到大的压力或冲击力时会碎裂。

再者,比较薄或小的零件在渗碳的过程中会发生变形。

拿一个垫片为例,如果渗碳过程中垫片变形的话,唯一的办法就是在后续的磨削过程中加大磨削量。

但是这样一来就会导致渗碳层与越磨越薄或者不能保证需要的零件厚度。

这样看来,方案一主要适用于厚度≥2mm的零件的加工。

2 方案二低碳含铝合金钢冲压成型→表面平磨→渗氮处理细心的朋友可能已经注意到,该方案把渗氮处理和表面磨削加工的顺序前后进行了对调。

这主要是因为渗氮处理的两大特点!首先,渗氮是一种钢件的化学处理,可以大大提高零件表面的耐磨性能。

但是,渗氮层的厚度一般只有单边0.1mm 左右。

所以,如果先进行渗氮处理再磨平的话,很容易将薄薄的渗氮层磨掉。

其次,渗氮不同于渗碳,它对零件表面的光洁度影响很小,所以可以把渗氮放到最后一道工序!但是,渗氮处理对低碳钢的要求是最好用低碳含铝合金钢,因为铝和氮的结合效果最好,所以,在各种冲压用低碳钢中08Al的渗氮效果是比较理想的。

1汽车发动机活塞销的零件图如下连杆图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V 3 HRG③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。

表活塞销内、外圆渗碳技术要求活塞销的材料一般为低碳钢或低碳合金钢，如20、15Cr、20Cr或2OCrMnTi等。

外表面渗碳淬硬，再经精磨和抛光等精加工。

这样既提高了表面硬度和耐磨性，乂保证有较高的强度和冲击韧性。

轴类零件选材及工艺分析在机床、汽车、拖拉机等制造工业中，轴类零件是另一类用量很大，且占有相当重要地位的结构件。

轴类零件的主要作用是支承传动零件并传递动和动力，它们在工作时受多种应力的作用，因此从选材角度看，材料应有较高的综合机械性能.局部承受摩擦的部位如车床主轴的花键、曲轴轴颈等处，要求有一定的硬度，以提高其抗磨损能力。

要求以综合机械性能为主的一类结构零件的选材，还需根据其应力状态和负荷种类考虑材料的淬透性和抗疲劳性能。

实践证明，受交变应力的轴类零件、连杆螺栓等结构件，其损环形式不少是由于疲劳裂纹引起的。

下面以车床主轴、汽车半轴、内燃机曲轴、镗杆、大型人字齿轮轴等典型零件为例进行分析。

（一）机床主轴在选选用机床主轴的材料和热处理工艺时，必须考虑以下几点：<1> 受力的大小。

不同类型的机床，工作条件有很大差别，如高速机床和精密机床主轴的工作条件与重型机床主轴的工作条件相比，无论在弯曲或扭转疲劳特性方面差别都很大。

<2> 轴承类型。

如在滑动轴承上工作时，轴颈需要有高的耐磨性。

<3> 主轴的形状及其可能引起的热处理缺陷。

结构形状复杂的主轴在热处理时易变形甚至于开裂，因此在选材上应给予重视。

主轴是机床中主要进零件之一，其质量好坏直接影响机床的精度和寿命。

因此必须根据主轴的工作条件和性能要求，选择用钢和制定合理的冷热加工工艺。

1、机床主轴的工作条件和性能要求C616-416车床主轴如图1-2所示。

该主轴的工作条件如下：①承受交变的弯曲应力与扭转应力，有时受到冲击载荷的作用；②主轴大端内锥孔和锥度外圆，经常与卡盘、顶针有相对摩擦；③花健部分经常有磕或相对滑动。

总之，该主轴是在滚动轴承中动转，承受中等负荷，转速中等，有装配精度要求，且受到一定的冲击力作用。

由此确定热处理技术条件如下：①整体调质后硬度应为HB200~230，金相组织为回火索氏体；②内锥孔和外圆锥面处硬度为HRC45~50，表面3~5㎜内金相组织为回火屈氏体和少量回火马氏体；③花键部分的硬度为HRC48~53，金相组同上。

机械零件选材及热处理手册=============1. 第一章：概述--------本手册旨在为机械零件的选材和热处理提供全面的指导和建议。

选材和热处理是机械零件制造过程中的两个关键环节，直接影响到零件的性能和质量。

本手册将帮助读者了解各种机械零件的选材和热处理要求，并提供实用的操作方法和技巧。

2. 第二章：机械零件的选材-------------本章将介绍不同类型机械零件的选材要求。

首先，将讲解各种材料的性质和特点，如碳钢、合金钢、不锈钢、铝合金等。

然后，将详细阐述不同类型零件的选材要求，如齿轮、轴、轴承、活塞等。

此外，还将讨论选材的经济性和环保性。

3. 第三章：热处理的基本原理-------------热处理是机械零件制造过程中的一个重要环节。

本章将介绍热处理的基本原理和工艺，包括加热、保温和冷却三个阶段。

此外，还将讲解各种热处理方法及其对零件性能的影响，如退火、正火、淬火、回火等。

4. 第四章：热处理的实践操作-------------本章将详细介绍各种热处理设备的操作方法和技巧。

首先，将讲解热处理设备的种类和特点，如炉、罐、箱子等。

然后，将详细阐述各种设备的操作流程和注意事项，如炉子的加热方法、冷却速度的控制、淬火液的选择等。

此外，还将讨论热处理过程中的质量控制和安全问题。

5. 第五章：热处理的质量控制-------------本章将介绍热处理过程中的质量控制方法和技巧。

首先，将讲解各种检测手段在热处理过程中的作用和应用，如显微镜、硬度计、X射线等。

然后，将详细阐述各种质量控制方法的操作流程和注意事项，如炉温的监控、淬火液的浓度控制、金相组织的检验等。

此外，还将讨论热处理缺陷的产生原因和预防措施。

6. 第六章：案例分析与实践经验--------------本章将通过实际案例分析，介绍各种机械零件的热处理实践经验。

首先，将选取具有代表性的零件进行案例分析，如齿轮、轴、轴承、活塞等。

然后，将详细阐述这些零件的热处理要求、工艺流程、注意事项等。

机械零件选材及热处理手册导言：机械零件选材及热处理是机械设计中非常重要的环节之一。

合理的选材可以确保机械零件具有足够的强度和耐用性，而热处理可以进一步提高零件的物理性能和力学性能。

本手册旨在介绍机械零件选材的基本原则和热处理的常见方法，供机械设计人员参考和应用。

第一章机械零件选材1.1选材原则机械零件的选材应考虑以下几个原则：1）强度要求：根据零件的使用条件和承受的载荷，选择具有足够强度的材料。

强度要求包括抗拉强度、屈服强度和冲击韧性等。

2）耐磨性要求：根据零件在使用过程中的摩擦磨损情况，选择具有良好耐磨性的材料，如铸铜合金、高锰钢等。

3）耐腐蚀性要求：根据零件在特殊环境中的耐蚀性要求，选择具有良好耐腐蚀性的材料，如不锈钢、耐酸碱钢等。

4）加工性要求：根据零件的形状和复杂程度，选择易于加工和加工性能稳定的材料，如碳钢、合金钢等。

5）经济性要求：根据零件的制造成本和使用成本，选择成本合理的材料，既满足零件性能要求，又不浪费资源。

1.2常用材料机械零件常用的材料包括：碳钢、合金钢、铸铁、铝合金、不锈钢等。

下面对这些材料进行简要介绍：1）碳钢：碳钢具有良好的可焊性、可锻性和加工性，适用于大多数机械零件的制造，但其耐蚀性较差。

2）合金钢：合金钢是通过添加合金元素（如铬、钼、镍等）来提高钢的性能，常用于承受较大载荷和高温环境的机械零件。

3）铸铁：铸铁具有良好的耐磨性和耐热性，适用于高温和摩擦磨损较大的零件，如发动机缸体和曲轴等。

4）铝合金：铝合金具有良好的强度和耐蚀性，适用于重量要求较轻和耐腐蚀性要求较高的零件。

5）不锈钢：不锈钢具有良好的耐腐蚀性和强度，适用于要求不生锈和耐腐蚀的零件，如食品加工设备和化工容器等。

第二章热处理方法2.1热处理的目的热处理是通过控制材料的加热和冷却过程，在不改变材料形状的情况下改变材料的组织结构和性能。

热处理的目的包括提高材料的硬度、强度和韧性，改善材料的耐磨性和耐蚀性。

2.2常见的热处理方法常见的热处理方法包括淬火、回火、正火、等温退火、冷处理等。

轴类零件加工工艺的过程轴类零件加工工艺是将原材料加工成符合要求的轴类零件的一系列工艺过程。

下面将详细介绍轴类零件加工工艺的过程。

1. 选材。

首先需要选择合适的材料作为轴类零件的原材料。

常见的轴类零件材料有碳钢、合金钢、不锈钢等。

选材时需要考虑轴类零件的用途、工作环境、负载等因素，选出具有良好机械性能和耐磨性的材料。

2. 切削加工。

切削加工是轴类零件加工中最基本的工艺过程。

它包括车削、铣削、钻削等操作。

首先将原材料锯片切割成合适长度，然后使用车床、镗床、铣床等机床进行精确的切削加工。

在切削加工中，需要注意工件和刀具的刚性和稳定性，以确保加工出的轴类零件尺寸精度和表面质量达到要求。

3. 热处理。

部分轴类零件需要进行热处理，以改善其机械性能和耐磨性。

常见的热处理方法有淬火、回火、表面渗碳等。

在热处理过程中，需要控制加热温度、保温时间和冷却速度等参数，以使轴类零件获得理想的组织结构和性能。

4. 加工表面。

轴类零件的加工表面对其工作性能和装配质量具有重要影响。

加工表面的方法有磨削、抛光、镜面处理等。

磨削是最常用的加工表面方法，可以使用砂轮、研磨片等工具对轴类零件进行精密磨削，以获得高精度的尺寸和表面质量。

5. 组装。

在零件加工完成后，需要进行零件的组装。

轴类零件的组装通常需要与其他零件配合使用，如轴套、轴承、齿轮等。

在组装过程中，需要注意零件的配合间隙和装配顺序，以确保零件的配合精度和工作可靠性。

6. 检测。

最后，对加工完成的轴类零件进行检测。

常见的检测方法有尺寸测量、硬度测量、外观检查等。

通过检测，可以判断轴类零件是否达到要求，并进行必要的修正和改进。

综上所述，轴类零件加工工艺的过程包括选材、切削加工、热处理、加工表面、组装和检测等环节。

每个环节都需要严格控制，以确保加工出的轴类零件具有良好的机械性能、尺寸精度和表面质量，能够满足工程需求。