机床主要零件选材及热处理与热处理技术要求表示方法

一、机床主要零件选材及热处理摘录（仅供参考）
2、导轨
3、丝杠
注：热处理技术要求系指丝杠螺纹部分。

软丝杠的方头和轴颈一般需C42或G48。

注：（1）、表中的齿根最大弯曲应力及齿面最大接触应力按GB3480和GB10062规定计算；
（2）、齿轮的有效渗碳硬化层和渗氮层深度分别见附表4-1和附表4-2。

附表4-1：齿轮的有效渗碳硬化层深度(mm)
5、蜗轮副(蜗杆及蜗轮)
说明：经渗碳的蜗杆，其有效渗碳硬化层深度见附表5-1。

7、齿条
齿条可参照齿轮选择材料和制定热处理技术要求。

工作频繁的齿条应采用硬化措施。

细长齿条宜采用渗氮处理（或氮碳共渗或硫氮碳共渗处理）。

精度低的齿条可采用整体淬火。

工作不频繁或受力不大的齿条可以不采用硬化措施，其中要求调质的齿条宜用易切削非调钢YF40MnV或YF45MnV。

8、箱体
箱体一般采用灰铸铁制造，并经高温时效处理。

主轴箱等要求较高的箱体宜用HT300或HT350，一般箱体采用HT200或HT250。

要求刚度高受力大的箱体可采用球墨铸铁QT600-3制造。

单件小批量生产的箱体可采用45钢或Q235钢焊接结构。

这些箱体亦须进行高温时效处理。

说明：本资料是根据1993年北京机床研究所材料部编写的《《机床八类主要零件选材及热处理》整理而成。

其中，省去了一些解释文字。

二、机床行业热处理技术要求表示方法
注：冷卷弹簧的定形、消除应力处理可用“Hh”表示。

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。

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σ0.2，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：σb与HB关系低碳钢σb =3.6HB 高碳钢σb=3.4HB合金调压钢σb =0.33HB 铸铁σb=640HBσ0.2与σb关系普通碳素钢σ0.2≈(0.5~0.55) δb优质碳素钢σ0.2≈0.6δb普通低合金钢σ0.2≈(0.65~0.75) δb合金结构钢σ0.2≈0.7δbσ-1与σb关系钢(HRC＜40) σ-1≈(0.49±0.13) δb铸铁σ-1≈(0.3~0.5) δb有色金属σ-1≈(0.3~0.4) δb2. 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。

车床主轴箱齿轮的选材与热处理一、车床主轴箱齿轮图如下：二、车床主轴箱齿轮的工作条件：车床主轴箱是一变速装置，通常将主动轴的一种转换为从动轴的一种或多种转速，而这种转速的改变主要是通过一系列相互啮合的不同齿数的齿轮来实现的。

因此主动齿轮会对与其啮合的从动轮轮齿施加推动力，从而带动从动轮的旋转。

所以齿轮会受到外力的影响，从而导致齿轮自身会产生相应的应力。

虽然齿轮所承受的应力远低于材料的屈服点，但长时间工作也有可能导致齿轮产生裂纹而断裂。

齿轮在转动过程中，接触面的齿面会产生滑动摩擦，从而磨损齿面而导致轮齿的断裂。

齿轮在传动过程中，会由于换挡、启动或啮合不良而使齿轮受到冲击载荷的作用，从而使齿轮变形甚至断裂。

以上均是齿轮的工作环境，为了能使齿轮在上述环境下能正常工作，就得要求齿轮的自身条件能符合上述条件。

三、车床主轴箱齿轮材料的性能及选择：首先分析一下车床主轴箱齿轮材料的力学性能要求；为了满足齿轮的工作的条件，防止出现疲劳、磨损以及断裂等情况的出现，需要求齿轮必须有较高的硬度及好的耐磨性，齿面有较高的疲劳强度，齿轮心部要有足够的强度和韧度，通常情况下要求齿轮心部的硬度达170-217HB齿面硬度达45-50HRC。

根据对齿轮力学性能的要求，应从具有好的综合性能指标这个要素选材，工业生产中常用的金属材料主要是钢、铸铁及合金。

其中铸铁的含碳量较高，因此其硬度和耐磨性都较好。

但有一点，其塑性、韧性都较差，不过价格较便宜，对于一些低速、低冲击载荷条件下工作的齿轮可用铸铁；若用钢材制作齿轮则需考虑钢的含碳量，低碳钢的含碳量小于等于0.25%，含碳量较低，因此塑性、韧性较好，强度、硬度较低，很容易变形，不适合做齿轮；高碳钢的含碳量在0.60%~2.11%之间，含碳量较高，所以其强度、硬度及耐磨性都较好，但塑性、韧性差易断裂，也不适合做齿轮；中碳钢的含碳量在0.25%~0.6%,位于低碳钢与高碳钢之间，其性能也同样位于两者之间，有较好的综合性能，因此中碳钢适合做齿轮。

热处理代号和材料标注方法（一）热处理代号1. 适用于结构钢和铸件代号：0—自然状态1—正火（或正火+回火）2—退火3—精锻+回火（如精锻或精辊叶片在精锻后只需高温回火）4—淬硬5—调质6—化学热处理（渗碳或氮化）7—除应力（包括活塞环定型处理）9—表面淬火或局部淬火2.适用铸造有色金属和奥氏体钢的代号：0—原始状态1—再结晶退火T—除应力退火T1—人工时效T4—淬火（固溶处理）T5—淬火和不完全时效T6—淬火和完全时效（固溶处理和完全时效到最高硬度）3.压力加工有色金属代号：0—原始状态M—退火C—淬火CZ—淬火和自然时效CS—淬火和人工时效（二）材料的标注方法：1.零件的材料或毛坯（包括铸锻件）如不作任何处理，也不作机械性能检查，则只标材料牌号（其热处理代号“0”在图纸上不标注）如：A3，20，35，ZQSn6-6-3。

2.零件的材料或毛坯在热处理后，不作硬度及机械性能检查者则只标注材料牌号和热处理代号：如：45-1，若有几种热处理，可用热处理代号按工艺路线顺序逐项填写：如：15CrMoA-1+7。

3.有些材料的技术条件，有几种检查组别，但强度等级只有一种或可按材料截面尺寸来决定强度等级，只注明材料牌号，热处理代号和检查组别：如：45-5（Ⅱ）35CrMoA-5（Ⅱ）4.有些材料的技术条件，有几种组别，在同一热处理状态中有不同的强度等级，则注明材料牌号、热处理代号强度等级和检查组别，不需要规定检查组别时，检查组别可省略。

25Cr2MoV A-5 25Cr2MoV A-5 如：735-Ⅲ7355. 有些零件或者是比较重要或者是技术要求比较复杂，用上述标注方法不能说明全部要求者，则应注明标准号，在同一热处理状态中有不同的强度级别时，还应注明强度级别。

35CrMoA-5 35CrMoA-5 如：Q/CCF M 3003-2003 590×Q/CCF M 3003-20036. 大锻件如叶轮、铸造轴、整体转子等的材料标注方法钢号锻件级别×标准编号7. 铸钢件：铸铁、铜件：材料牌号类别材料牌号标准号标准号8.铸铁件及有色金属等直接按上述方法标注可能引起误解时，热处理代号加上括号。

零件热处理技术要求的正确提出及正确标注零件设计在确定了材料后，还要正确提出热处理技术要求，并在图样上正确地标注出来。

热处理技术要求，是指热处理质量的检验指标，除硬度和其它力学性能指标外，还有对组织、变形量以及局部热处理要求，对表面硬化零件有硬化层深度和渗层组织及脆性要求等等。

热处理技术要求的正确提出和正确标注，是一个合格热处理工作者的基本素质，也是在设计会审环节发表专业意见的基本依据。

1热处理技术要求的确定1.1硬度和其它力学性能的要求由于硬度试验简便快捷，又不破坏零件，而且硬度与强度等其它力学性能有一定对应关系，可以间接反映其他力学性能，因此，硬度成为热处理质量检验最重要的指标，不少零件还是唯一的技术要求。

对于重要受力件，除有硬度要求外，还有强度极限、屈服强度或断裂韧度等要求。

在较高温度下工作的重要受力件，还有持久强度和蠕变极限等要求。

在有腐蚀介质条件下工作的重要受力件，还有应力腐蚀、临界应力强度因子等要求。

在确定硬度以及力学性能指标时，要注意强度与韧性的合理配合，避免忽视韧性或过分追求韧性指标的偏向；注意组合件强度或硬度的合理匹配，提高零部件使用寿命。

例如，轴承滚珠一般要比套圈硬度高2-3HRC，汽车后桥主动齿轮的表面硬度一般要比被动齿轮高2-5HRC；处理好表面硬化零件(如渗碳淬火、渗氮、表面淬火等)的硬化层深度与表面、心部硬度的关系，使心部与表面达到最优匹配，适合零件的工作条件；由于材料强度、结构强度和系统强度三者不完全一致，所以设计中要处理好这三者的关系，对于某些重要零件，应根据模拟试验确定所需要的力学性能指标。

1.2表面硬化层深度选择需要表面硬化的零件，硬化层深度多少合适？这个指标的选择要考虑零件的工作条件、对性能的要求、失效形式和表面硬化工艺的特点。

首先要知道不同表面硬化工艺都有什么样工艺的效果？设备造价、变形开裂倾向、实用范围等有设么不同？下面分述以供参考：1.2.1 【渗碳淬火】表层状态是：层深0.2-2.0mm，表层硬化、压应力高，硬化层组织为马氏体+碳化物+残奥，层深均匀；性能特点是：硬度650~850HV（56~64HRC），耐磨性高，接触、弯曲疲劳强度高，抗咬合性好；变形开裂倾向性是：变形较大，不易开裂；设备造价：中等；适用范例：低碳钢、低碳合金钢等齿轮、轴、活塞销。

机械零件常用钢材及热处理方法机械零件是由不同材料制成的部件，而钢材是机械零件中最常用的材料之一，因其具有良好的机械性能和热处理性能。

常用钢材：1.低碳钢：低碳钢具有良好的可塑性和焊接性能，通常用于制造低强度和易变形的机械零件。

2.中碳钢：中碳钢具有较高的强度和硬度，适用于制造强度要求较高的机械零件，如轴、齿轮等。

3.高碳钢：高碳钢具有超高的强度和硬度，适用于制造需要较高耐磨性的机械零件，如刀具等。

4.合金钢：合金钢是通过添加其他合金元素来增加钢材的特性，如耐腐蚀性、耐高温性等。

通常用于制造有特殊需求的机械零件，如航空发动机的叶片等。

热处理方法：热处理是一种通过控制材料的加热和冷却过程来改变材料的物理和机械性能的方法。

常用的热处理方法如下所示：1.淬火：淬火是将材料加热至临界温度以上，然后通过迅速冷却使其快速冷却，以提高材料的硬度和强度。

2.回火：回火是将淬火后的材料再次加热至较低的温度，然后通过控制冷却速度使其重新获得合适的硬度和强度，以减少材料的脆性。

3.松火：松火是将淬火后的材料加热至低温，然后通过缓慢冷却使其松弛应力，以提高材料的韧性和耐疲劳性。

4.固溶处理：固溶处理是将合金材料加热至一定温度，使合金元素溶解在基体中，然后通过控制冷却速度形成均匀的固溶体结构，以改变材料的硬度、强度和耐腐蚀性。

5.冷处理：冷处理是将材料经过一定的加工变形后，通过低温冷却使其恢复到初始状态，以提高材料的强度和机械性能。

总结：钢材是机械零件中最常用的材料之一，常用的钢材有低碳钢、中碳钢、高碳钢和合金钢。

而热处理方法主要包括淬火、回火、松火、固溶处理和冷处理，通过控制材料的加热和冷却过程来改变材料的物理和机械性能。

这些常用钢材和热处理方法在制造机械零件中具有重要的应用价值。