選用和熱處理技術(shù)要求確定的一般原則

機(jī)械零件材料選用和熱處理技術(shù)要求確定的一般原則 材料選用和熱處理技術(shù)要求確定一般應(yīng)遵循以下幾條原則 1 前言 充分滿足使用性能要求 防止過早失效 適應(yīng)科技進(jìn)步 市場環(huán)境變化和國家產(chǎn)業(yè)政策發(fā)展的需要 滿足工藝性能要求 提高成品率 符合經(jīng)濟(jì)性原則 效益最大化 2 單元一滿足使用性能要求 通常零件所謂的使用性能一般均指其機(jī)械性能 即傳統(tǒng)的硬度 強(qiáng)度 塑性 韌性等指標(biāo) 3 一 滿足使用性能要求 按零件服役條件和失效形式進(jìn)行詳盡受力分析是確定所需機(jī)械性能指標(biāo)的前提 基礎(chǔ) 4 一 滿足使用性能要求 受力分析包括 載荷類型 動載 靜載 交變 沖擊 應(yīng)力種類 拉伸 壓縮 彎曲 扭轉(zhuǎn) 接觸 載荷特點(diǎn) 均布 集中 載荷大小 最大應(yīng)力 危險(xiǎn)截面 工作環(huán)境 溫度 介質(zhì) 有無腐蝕 失效形式 變形 斷裂 表面損傷 其它特殊要求 電 磁 耐蝕 耐高溫性 5 一 滿足使用性能要求 根據(jù)零件受力分析結(jié)果 運(yùn)用相關(guān)專業(yè)知識轉(zhuǎn)化制定所需機(jī)械性能指標(biāo) 確定提出相應(yīng)的材料與熱處理技術(shù)要求 6 一 滿足使用性能要求 受力分析 滿足使用性能 性能指標(biāo) 材料選擇 熱處理工藝選擇 零件的主要性能指標(biāo)應(yīng)具有足夠的安全系數(shù) 7 一 滿足使用性能要求 零件的受力分析計(jì)算得不到確切數(shù)據(jù)時(shí) 可采用經(jīng)驗(yàn)或試驗(yàn)等方法加以解決 8 一 滿足使用性能要求 經(jīng)驗(yàn) 試驗(yàn) 計(jì)算 1 以塑韌性為主要要求的零件工作中承受簡單載荷 力值較小 高塑韌性提高可靠性 材料可按具體情況選用鋁合金 銅合金 奧氏體不銹鋼或低碳鋼 9 一 滿足使用性能要求 須選用合金鋼時(shí) 含有鎢 鉬 釩 鈦等合金元素可細(xì)化晶粒 抑制高溫回火脆性 含有鎳 鉬等元素降低脆性轉(zhuǎn)變溫度 均提高鋼的韌性 材料的冶金質(zhì)量越好 雜質(zhì)元素含量越少 塑韌性越高 材料交貨狀態(tài)的性能一般即可滿足要求 10 一 滿足使用性能要求 2 以硬度 耐磨性為主要要求的零件工作中承受簡單載荷 以摩擦力為主 提高硬度 增加彌散細(xì)小分布的硬質(zhì)相提高耐磨性 材料選用高碳鋼或滲碳鋼滲碳或?qū)Ｓ煤辖痄?11 一 滿足使用性能要求 整體淬火 表面淬火 滲碳淬火 碳氮共滲淬火 氮化 氮碳共滲 軟氮化 表面滲金屬 滲硼 滲硫 多元共滲 氣相沉積覆層等提高零件或零件表面硬度 改變表面組織狀態(tài) 提高零件抗磨損能力 按實(shí)際需要選用并確定硬度指標(biāo)等技術(shù)要求 12 一 滿足使用性能要求 3 要求綜合性能的零件工作中承受多種類型載荷 對性能提出多方面要求 1 承受復(fù)合載荷 尤其有較大沖擊載荷 要求可靠性的零件 應(yīng)具有較好的綜合性能 即硬強(qiáng)度與塑韌性的良好配合 材料選用調(diào)質(zhì)鋼 中碳碳素鋼 中碳合金結(jié)構(gòu)鋼 根據(jù)受力大小 零件尺寸和淬透性需要等選擇鋼牌號 13 一 滿足使用性能要求 進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理 提出硬度等指標(biāo)要求 如零件全截面均勻承受載荷 整體淬透 如主要承受彎曲 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的傳動軸類零件 無須全部淬透 一般從表面至1 2 1 4半徑處淬硬即可 對一些受力均勻 尺寸較小 形狀簡單的零件 采用低碳馬氏體鋼淬回火 可達(dá)到與調(diào)質(zhì)處理相同的效果 14 一 滿足使用性能要求 2 承受較大復(fù)合載荷如彎曲 扭轉(zhuǎn) 沖擊 摩擦等的零件 要求表面具有高硬 強(qiáng)度 心部具有好的塑 韌性 選用調(diào)質(zhì)鋼 調(diào)質(zhì)加表面淬火或表面化學(xué)熱處理 氮化 軟氮化 其它滲 涂覆 強(qiáng)化處理等 也可選用滲碳鋼 滲碳 碳氮共滲淬火 15 一 滿足使用性能要求 調(diào)質(zhì)加表面淬火一般適用于形狀簡單 批量小 表面摩擦要求不非常高的零件 氮化主要適用于要求高耐磨及耐熱 耐蝕的精密零件 軟氮化主要用于提高表面抗疲勞及耐蝕性 滲碳 碳氮共滲淬火適用于形狀復(fù)雜 批量較大 表面要求高硬度高耐磨性的零件 根據(jù)具體狀況決定選材與工藝 提出硬度 一般指表面硬度 需要時(shí)加心部硬度 有效硬化層深度或滲層深度等指標(biāo)要求 16 一 滿足使用性能要求 3 主要承受交變載荷的零件 應(yīng)具有高的疲勞強(qiáng)度 材料選用合金結(jié)構(gòu)鋼或?qū)Ｓ煤辖痄?進(jìn)行淬火或表面氮化 軟氮化等化學(xué)熱處理 提出硬度等指標(biāo)要求 需要時(shí)加表面強(qiáng)化處理 如噴丸 滾壓 涂層等 要求 17 一 滿足使用性能要求 必要時(shí) 提出材質(zhì)選擇優(yōu)質(zhì)鋼 不允許有表面脫碳 金相組織符合有關(guān)國標(biāo) 企標(biāo)等要求 表面淬火在采用淬火強(qiáng)化時(shí)優(yōu)先選用 提高鋼材抗拉強(qiáng)度的熱處理 均提高其疲勞強(qiáng)度 18 一 滿足使用性能要求 4 其它要求特殊或?qū)ｉT性能的零件如彈簧 軸承 不銹鋼件等 按其專用材料與熱處理工藝選材并確定技術(shù)要求 19 一 滿足使用性能要求 5 實(shí)際工作中 根據(jù)具體情況抓主要矛盾 充分滿足關(guān)鍵的性能指標(biāo) 兼顧其它性能 20 一 滿足使用性能要求 21 單元二 滿足工藝性能要求 工藝性能是決定零件加工工藝方法的重要影響因素 包括 鑄造性鍛造性焊接性切削加工性熱處理工藝性 22 二 滿足工藝性能要求 1 鑄造性通俗指材料是否易于鑄成優(yōu)質(zhì)鑄件的性能 主要取決于材料的化學(xué)成分 一般鑄鐵的鑄造性好 鑄銅 鑄鋁也較好 鑄鋼相對較差 形狀復(fù)雜或尺寸較大 受力不大的零件 盡量采用鑄件 可減少切削加工量 降低加工成本 23 二 滿足工藝性能要求 2 鍛造性通俗指材料在熱壓力加工 鍛造 軋制 沖壓等 下改變其原來形狀尺寸而不產(chǎn)生破壞的性能 取決于材料化學(xué)成分及加工條件 一般材料的塑性越好 則可鍛性越好 24 二 滿足工藝性能要求 常用鋁合金 單相銅合金的鍛造性好 某些特殊銅合金如鉛黃銅 含合金元素過高的青銅等鍛造性差 低碳鋼 低碳合金鋼的鍛造性較好 高碳鋼 高碳合金鋼的鍛造性較差 鋼中硫 磷等雜質(zhì)元素含量高 鍛造性差 鍛造使材料內(nèi)部組織均勻 細(xì)化 提高機(jī)械性能 并減少切削加工量 節(jié)約原材料 形狀復(fù)雜件不宜采用 25 二 滿足工藝性能要求 3 焊接性通俗指材料是否容易焊接 不易產(chǎn)生焊縫脆性 裂紋 氣孔 夾渣等焊接缺陷的性能 取決于材料的化學(xué)成分 低碳鋼 低碳合金鋼的焊接性好 鋼中碳含量 合金元素的含量越高 焊接性越差 鋼中的硫含量高導(dǎo)致熱脆性 使焊接性變差 26 二 滿足工藝性能要求 銅 鋁合金的焊接性比碳鋼差 焊接時(shí)往往需先預(yù)熱 鑄鐵的焊接性很差 一般只能進(jìn)行補(bǔ)焊 不同材料之間一般不能焊接 采用型材 鍛件 沖壓件 鑄件等焊接成復(fù)合件 節(jié)約材料 生產(chǎn)效率高 降低成本 27 二 滿足工藝性能要求 4 切削加工性通俗指材料是否易于進(jìn)行切削加工的性能 取決于材料的化學(xué)成分 硬度及加工條件等 鑄鐵 碳鋼 一般銅合金 鋁合金切削加工性較好 高合金鋼較差 材料硬度對切削加工性影響很大 一般適宜范圍為170 240HB 硬度高刀具易磨損 硬度低易 粘刀 同樣使切削困難 還使加工表面質(zhì)量變差 28 二 滿足工藝性能要求 5 熱處理工藝性通俗指材料是否易于通過熱處理而獲得預(yù)期的機(jī)械性能 包括淬硬性 淬透性 淬火變形開裂傾向 過熱敏感性 回火脆性和氧化 脫碳敏感性等 取決于材料種類 化學(xué)成分 結(jié)構(gòu)形狀 尺寸及處理工藝等多種因素 選材與確定工藝時(shí)提出恰當(dāng) 合理的性能指標(biāo)要求 必要時(shí)提出金相組織質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求 29 二 滿足工藝性能要求 30 單元三符合經(jīng)濟(jì)性原則 經(jīng)濟(jì)規(guī)律決定了在追求產(chǎn)品功能優(yōu)異的同時(shí)力求成本低廉 零件的成本主要包括材料費(fèi)用 工藝加工費(fèi)用及可能出現(xiàn)的維護(hù) 生產(chǎn)管理等附加費(fèi)用 運(yùn)用價(jià)值分析方法 綜合考慮 恰當(dāng) 合理的選材與確定處理工藝 以較低的成本 充分發(fā)揮材料潛力 保證預(yù)期的零件使用性能壽命 31 三 符合經(jīng)濟(jì)性原則 考慮零件加工批量大小的影響 簡化采購與生產(chǎn)管理 盡量減少所用零件材料的品種 規(guī)格及處理工藝的種類 技術(shù)要求差異等 32 三 符合經(jīng)濟(jì)性原則 33 單元四 積極推廣應(yīng)用新材料 新工藝 科技工作者要密切關(guān)注科技進(jìn)步 市場形勢和國家產(chǎn)業(yè)政策的發(fā)展動向 積極選用立足我國目前資源自主研發(fā)的零件材料及節(jié)能降耗 減少污染的處理工藝 34 實(shí)際生產(chǎn)中在復(fù)雜的要求情況下 各種條件相近時(shí) 選擇性能最佳