第12章_機(jī)械零件毛坯的選擇

1、第第12章章 工程材料的選用工程材料的選用及機(jī)械零件毛坯的選擇及機(jī)械零件毛坯的選擇12.1 工程材料的選用工程材料的選用n12.1.1零件的失效分析n1、失效的基本概念、失效的基本概念n零件在工作過(guò)程中最終都要發(fā)生失效。所謂失效是指：零件在工作過(guò)程中最終都要發(fā)生失效。所謂失效是指：n（1）零件完全破壞，不能繼續(xù)工作；）零件完全破壞，不能繼續(xù)工作；n（2）嚴(yán)重?fù)p傷，繼續(xù)工作很不安全；）嚴(yán)重?fù)p傷，繼續(xù)工作很不安全；n（3）雖能安全工作，但已不能滿(mǎn)意地起到預(yù)定的作用。）雖能安全工作，但已不能滿(mǎn)意地起到預(yù)定的作用。n只要發(fā)生上述三種情況中的任何一種，都認(rèn)為零件已經(jīng)只要發(fā)生上述三種情況中的任何一種，都認(rèn)

2、為零件已經(jīng)失效。失效分析的目的就是要找出零件損傷的原因，并失效。失效分析的目的就是要找出零件損傷的原因，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施?，F(xiàn)代工業(yè)中零件的工作條件日益提出相應(yīng)的改進(jìn)措施?，F(xiàn)代工業(yè)中零件的工作條件日益苛刻，零件的損壞往往會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的后果，因此對(duì)零件苛刻，零件的損壞往往會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的后果，因此對(duì)零件的可靠性提出了越來(lái)越高的要求。另外，從經(jīng)濟(jì)性考慮，的可靠性提出了越來(lái)越高的要求。另外，從經(jīng)濟(jì)性考慮，也要求不斷提高零件的壽命。這些都使得失效分析變得也要求不斷提高零件的壽命。這些都使得失效分析變得越來(lái)越重要。失效分析的結(jié)果對(duì)于零件的設(shè)計(jì)、選材、越來(lái)越重要。失效分析的結(jié)果對(duì)于零件的設(shè)計(jì)、選材、加工以至使

3、用，都有很大的指導(dǎo)意義。加工以至使用，都有很大的指導(dǎo)意義。2、零件失效的主要形式、零件失效的主要形式?圖10-1?零件失效的主要形式三、零件失效的原因三、零件失效的原因?圖10-2?零件失效的主要原因4、零件失效分析主要方法、零件失效分析主要方法（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理設(shè)計(jì)上導(dǎo)致零件失效的最常見(jiàn)原因是結(jié)構(gòu)或形狀不合理，即在零件的高應(yīng)力處存在明顯的應(yīng)力集中源，如各種尖角、缺口、過(guò)小的過(guò)渡圓角，等等。另一種原因是對(duì)零件的工作條件估計(jì)錯(cuò)誤，如對(duì)工作中可能的過(guò)載估計(jì)不足，因而設(shè)計(jì)的零件的承載能力不夠。發(fā)生這類(lèi)失效的原因在于設(shè)計(jì)，但可通過(guò)選材來(lái)避免，特別是當(dāng)零件的結(jié)構(gòu)與幾何尺寸基本固定而難以作較大的改動(dòng)時(shí)，

4、就是如此來(lái)處理問(wèn)題的。現(xiàn)在很少發(fā)生由于計(jì)算錯(cuò)誤造成的設(shè)計(jì)事故。（2）材料選取不當(dāng)選材不當(dāng)是材料方面導(dǎo)致失效的主要原因。問(wèn)題出在材料上，但責(zé)任在設(shè)計(jì)者身上。最常見(jiàn)的情況是，設(shè)計(jì)者僅根據(jù)材料的常規(guī)性能指標(biāo)作出決定，而這些指標(biāo)根本不能反映材料對(duì)所發(fā)生的那種類(lèi)型失效的抗力。另一種情況是，盡管預(yù)先對(duì)零件的失效形式有較準(zhǔn)確的估計(jì)，并提出了相應(yīng)的性能指標(biāo)作為選材的依據(jù)，但由于考慮到其它因素（如經(jīng)濟(jì)性、加工性能等），使得所選材料的性能數(shù)據(jù)不合要求，因而導(dǎo)致了失效。材料本身的缺陷也是導(dǎo)致零件失效的一個(gè)重要原因，常見(jiàn)的缺陷是夾雜物過(guò)多，過(guò)大，雜質(zhì)元素太多，或者有夾層、折疊等宏觀(guān)缺陷。因此，對(duì)原材料加強(qiáng)檢驗(yàn)是非常重

5、要的步驟。（3）加工工藝問(wèn)題零件加工成型過(guò)程中，由于加工工藝不良，也會(huì)造成各種缺陷。例如鍛造不良可造成帶狀組織、過(guò)熱或過(guò)燒現(xiàn)象等；冷加工不良時(shí)光潔度太低，產(chǎn)生過(guò)深的刀痕、磨削裂紋等；熱處理不良能造成過(guò)熱、脫碳、淬火裂紋、回火不足等；這些都可導(dǎo)致零件的失效。加工不良造成的缺陷，尤其是熱處理時(shí)產(chǎn)生的缺陷，與零件的設(shè)計(jì)有很大的關(guān)系。零件的外形和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)大大增加熱處理缺陷發(fā)生的可能性。若零件熱處理后殘留有較大的內(nèi)應(yīng)力，甚至有難以檢查出來(lái)的裂紋時(shí)，使用中必定會(huì)造成嚴(yán)重的損壞。 （4）安裝不當(dāng)零件安裝時(shí)配合過(guò)緊、過(guò)松、對(duì)中不準(zhǔn)、固定不緊等均可造成失效或事故。在制造廠(chǎng)里管理比較嚴(yán)格的情況下，使用不

6、當(dāng)?？沙蔀榱慵p壞的主要原因。對(duì)機(jī)器的維護(hù)保養(yǎng)不好，沒(méi)有遵守操作規(guī)程及工作時(shí)有較大幅度的過(guò)載等也可以造成零件的失效。（5）使用維護(hù)不正確超載荷運(yùn)動(dòng)，潤(rùn)滑條件不良，零件磨損增加等均可造成零件早期失效。 正確的失效分析，是找出零件失效原因，解決零件失效問(wèn)題的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。機(jī)械零件的失效分析是一項(xiàng)綜合性的技術(shù)工作，大致有如下程序。（1）盡量仔細(xì)地收集失效零件的殘骸，并拍照記錄實(shí)況，確定重點(diǎn)分析的對(duì)象，樣品應(yīng)取自失效的發(fā)源部位，或能反映失效的性質(zhì)或特點(diǎn)的地方。（2）詳細(xì)記錄并整理失效零件的有關(guān)資料，如設(shè)計(jì)情況（圖紙）、實(shí)際加工情況及尺寸、使用情況等。根據(jù)這些資料全面地從設(shè)計(jì)、加工、使用各方面進(jìn)行具體的分析

7、。（6）綜合各方面分析資料作出判斷，確定失效的具體原因，提出改進(jìn)措施，寫(xiě)出報(bào)告。n（3）對(duì)所選試樣進(jìn)行宏觀(guān)（用肉眼或立體顯微鏡）及微觀(guān)（用高倍的光學(xué)或電子顯微鏡）斷口分析，以及必要的金相剖面分析，確定失效的發(fā)源點(diǎn)及失效的方式。n（4）對(duì)失效樣品進(jìn)行性能測(cè)試、組織分析、化學(xué)分析和無(wú)損探傷，檢驗(yàn)材料的性能指標(biāo)是否合格，組織是否正常，成分是否符合要求，有無(wú)內(nèi)部或表面缺陷等等，全面收集各種必要的數(shù)據(jù)。n（5）斷裂力學(xué)分析。在某些情況下需要進(jìn)行斷裂力學(xué)計(jì)算，以便于確定失效的原因及提出改進(jìn)措施。一、使用性能零件選材應(yīng)滿(mǎn)足零件工作條件對(duì)材料使用性能的要求。材料在使用過(guò)程中的表現(xiàn)，即使用性能，是選材時(shí)考慮的最

8、主要根據(jù)。不同零件所要求的使用性能是很不一樣的，有的零件主要要求高強(qiáng)度，有的則要求高的耐磨性，而另外一些甚至無(wú)嚴(yán)格的性能要求，僅僅要求有美麗的外觀(guān)。因此，在選材時(shí)，首要的任務(wù)就是準(zhǔn)確地判斷零件所要求的主要使用性能。?表10-1?一些常用零件的工作條件、主要失效方式及所要求的主要機(jī)械性能指標(biāo)。12.1.2 工程材料的選用原則工程材料的選用原則二、工藝性能零件選材應(yīng)滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝對(duì)材料工藝性能的要求。任何零件都是由不同的工程材料通過(guò)一定的加工工藝制造出來(lái)的。因此材料的工藝性能，即加工成零件的難易程度，自然應(yīng)是選材時(shí)必須考慮的重要問(wèn)題。所以，熟悉材料的加工工藝過(guò)程及材料的工藝性能，對(duì)于正確選材是相當(dāng)重

9、要的。材料的工藝性能包括以下內(nèi)容：（1）鑄造性能 包含流動(dòng)性、收縮性、疏松及偏析傾向、吸氣性、熔點(diǎn)高低等。（2）壓力加工性能 指材料的塑性和變形抗力等。（3）焊接性能 包括焊接應(yīng)力、變形及晶粒粗化傾向，焊縫脆性、裂紋、氣孔及其它缺陷傾向等。（4）切削加工性能 指切削抗力、零件表面光潔度、排除切屑難易程度及刀具磨損量等。（5）熱處理性能 指材料的熱敏感性、氧化、脫碳傾向、淬透性、回火脆性、淬火變形和開(kāi)裂傾向等。三、經(jīng)濟(jì)性零件的選材應(yīng)力求使零件生產(chǎn)的總成本最低。除了使用性能與工藝性能外，經(jīng)濟(jì)性也是選材必須考慮的重要問(wèn)題。選材的經(jīng)濟(jì)性不單是指選用的材料本身價(jià)格應(yīng)便宜，更重要的是采用所選材料來(lái)制造零件

10、時(shí)，可使產(chǎn)品的總成本降至最低，同時(shí)所選材料應(yīng)符合國(guó)家的資源情況和供應(yīng)情況，等等。（1）材料的價(jià)格 不同材料的價(jià)格差異很大，而且在不斷變動(dòng)，因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)材料的市場(chǎng)價(jià)格有所了解，以便于核算產(chǎn)品的制造成本。（2）國(guó)家的資源狀況 隨著工業(yè)的發(fā)展，資源和能源的問(wèn)題日益突出，選用材料時(shí)必須對(duì)此有所考慮，特別是對(duì)于大批量生產(chǎn)的零件，所用的材料應(yīng)該是來(lái)源豐富并符合我國(guó)的資源狀況的。例如，我國(guó)缺鉬但鎢卻十分豐富，所以我們選用高速鋼時(shí)就要盡量多用鎢高速鋼，而少用鉬高速鋼。另外，還要注意生產(chǎn)所用材料的能源消耗，盡量選用耗能低的材料。（3）零件的總成本 由于生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性的要求，選用材料時(shí)零件的總成本應(yīng)降至最低。零件

11、選材的基本步驟綜上所述，零件選材的基本步聚如下：1、對(duì)產(chǎn)品功能要求特性，包括可能互相矛盾的要求，確定相對(duì)優(yōu)先次序。2、決定產(chǎn)品每個(gè)構(gòu)件所要求的性能，對(duì)各種候選材料在性能上進(jìn)行比較。3、對(duì)外形、材料和加工方法進(jìn)行綜合考慮。四、典型零件的選材及工藝路線(xiàn)?圖10-3?是C620車(chē)床主軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1、機(jī)床主軸圖10-3是C620車(chē)床主軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。機(jī)床主軸是典型的受扭轉(zhuǎn)彎曲復(fù)合作用的軸件，它受的應(yīng)力不大（中等載荷），承受的沖擊載荷也不大，如果使用滑動(dòng)軸承，軸頸處要求耐磨。因此大多采用45鋼制造，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，軸頸處由表面淬火來(lái)強(qiáng)化。載荷較大時(shí)則用40Cr等低合金結(jié)構(gòu)鋼來(lái)制造。對(duì)C620車(chē)床主軸的選材

12、結(jié)果如下：材料：45鋼。熱處理：整體調(diào)質(zhì)，軸頸及錐孔表面淬火。性能要求：整體硬度NB220HB240；軸頸及錐孔處硬度HRC52。工藝路線(xiàn)：鍛造正火粗加工調(diào)質(zhì)精加工表面淬火及低溫回火磨削。該軸工作應(yīng)力很低，沖擊載荷不大，45鋼處理后屈服極限可達(dá)400MPa以上，完全可滿(mǎn)足要求?，F(xiàn)在有部分機(jī)床主軸已經(jīng)可以用球墨鑄鐵制造。第第8章章 機(jī)械零件毛坯的選擇機(jī)械零件毛坯的選擇 毛坯成形方法選擇的合理與否直接影響到零件的質(zhì)量、使用性能、成本和生產(chǎn)率；而零件的材料選定以后，其毛坯成形方法也大致確定了。 8.1 機(jī)械零件毛坯選擇的原則機(jī)械零件毛坯選擇的原則前提：既滿(mǎn)足零件的使用要求，又使零件在制造過(guò) 程中具有

13、良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性，以利于降 低成本和提高生產(chǎn)率 v 所以，毛坯的選擇是一個(gè)全面分析，認(rèn)真比較，各方面知識(shí)綜合應(yīng)用的過(guò)程。適用性原則：全面滿(mǎn)足零件的使用要求和相關(guān)的 特殊要求 。 一般機(jī)械零件，以材料的力學(xué)性能為主 工藝性原則：使零件的結(jié)構(gòu)、材料與所選擇的毛坯 成形方法相適應(yīng)，亦即具有良好的工 藝性。 經(jīng)濟(jì)性原則：盡量降低零件的制造成本，以提高經(jīng) 濟(jì)效益和產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 兼顧現(xiàn)有生產(chǎn)條件原則：保證方便、快捷地制出高質(zhì) 量的產(chǎn)品。 在滿(mǎn)足使用要求的前提下，使制造成本盡可能降低 兼顧零件的各項(xiàng)制造成本 8.2 常用毛坯的選擇常用毛坯的選擇 原則：結(jié)合考慮零件的結(jié)構(gòu)，利于簡(jiǎn)化工藝和 滿(mǎn)足毛坯的

14、質(zhì)量要求 8.2.1 常用毛坯材料的比較1鑄造合金 (1) 鑄鐵：應(yīng)用最多。有良好的耐磨性、減振性和 低的缺口敏感性，且價(jià)格較低。 1）灰鑄鐵灰鑄鐵：鑄造性能好，但焊接性差，力學(xué)性能較差；常用于制造受力較小的零件，尤其是承壓件，如機(jī)座、箱體和機(jī)床床身等。 2）球墨鑄鐵球墨鑄鐵：力學(xué)性能較好，鑄造性能略低，焊接性差；適于制造受力較大或較復(fù)雜以及承受沖擊的零件，如內(nèi)燃機(jī)曲軸、連桿、齒輪和軋鋼機(jī)軋輥等。 3）可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵：力學(xué)性能較好，鑄造性能及焊接性差，生產(chǎn)周期長(zhǎng)；適于制造受力較大或較復(fù)雜以及承受沖擊的薄壁小件，如殼體、齒輪、搖臂和小軸等。 (2) 鑄鋼鑄鋼：綜合力學(xué)性能遠(yuǎn)優(yōu)于鑄鐵，低碳鑄鋼還

15、具有良好的焊接性；適于制造承受重載荷、復(fù)雜載荷或沖擊的零件，如曲拐、齒輪和機(jī)架等。(3) 鑄造非鐵合金鑄造非鐵合金：常用的有鑄造鋁合金和鑄造銅合金 強(qiáng)度一般不太高，除鋁硅合金外，其余的鑄造性能均較差，焊接性較差，價(jià)格較高。 一般均具有較好的耐磨性和耐蝕性，還有一定的耐熱性，故常用于要求耐熱、耐蝕或?qū)嵝粤己玫牧慵?，如?nèi)燃機(jī)活塞、蝸輪和滑動(dòng)軸承等。 2塑性成形用金屬材料 (1) 低、中碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼： 低碳鋼塑性成形性較好，且有良好的焊接性。中碳鋼綜合力學(xué)性能好，熱成形時(shí)塑性成形性好，但焊接性較差。 低碳鋼適于制造型材、板材及一般機(jī)械零件 中碳鋼適于制造重要一些的機(jī)械零件如曲軸、齒 輪和轉(zhuǎn)軸

16、等。 (2) 高碳鋼和合金鋼： 強(qiáng)度高，塑性差，熱成形時(shí)變形抗力也較大，鍛造溫度范圍窄，焊接性也差。 高碳鋼和合金鋼常用于制造模具、量具、刃具、彈簧、重要的機(jī)器零件和耐磨、耐蝕件等。(3) 變形鋁合金： 強(qiáng)度中等或較低，塑性較好；大多數(shù)具有高塑性和低的變形抗力，變形溫度較低，塑性成形性好，但焊接性較差。 變形鋁合金適于制造承受輕載的機(jī)械零件和電氣元件，如滑動(dòng)軸承、齒輪、彈簧等。(4) 變形銅合金： 強(qiáng)度中等，塑性較好；絕大多數(shù)塑性高，變形 抗力較低，塑性成形性好，但鍛造溫度范圍窄，焊 接性較差。 變形銅合金適于制造機(jī)械零件、儀表零件和電氣 元件，尤其是耐蝕件和耐磨件，如散熱器管和片、 蝸輪、軸

17、承和彈簧等。8.2.2 常用毛坯成形方法的比較 鑄造鑄造： 材料利用率較高。適于制造各種尺寸且形狀較復(fù)雜尤 其是具有復(fù)雜內(nèi)腔的零件鍛造鍛造： 產(chǎn)品力學(xué)性能好。適于制造受力較大或較復(fù)雜的零件沖壓沖壓： 材料的利用率較高，生產(chǎn)率高，適于制造質(zhì)輕、壁薄 而剛性好的零件及形狀較復(fù)雜的殼體焊接焊接： 材料利用率較高，可達(dá)到很高的生產(chǎn)率，適于形狀復(fù) 雜件或大型構(gòu)件的連接成形，也可用于異種材料的連 接和零件的修補(bǔ) 粉末冶金粉末冶金 ：材料利用率和生產(chǎn)率高，制品精度高，適于制 造形狀較復(fù)雜的中、小型零件及有特殊性能要 求的材料和零件8.3 常用零件的材料和成形方法常用零件的材料和成形方法 8.3.1 軸桿類(lèi)零

18、件 輕載輕載時(shí)時(shí)：用中碳鋼（如35、40、45等）重載時(shí)重載時(shí)：用中碳合金鋼（如40Cr等）并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。受較大沖擊且受摩擦?xí)r受較大沖擊且受摩擦?xí)r：用滲氮鋼（38CrMoA1等） 制造并經(jīng)滲氮處理?；蛴脻B碳鋼（如20CrMnTi 、 20Cr 等）制造并經(jīng)滲碳、淬火處理。曲軸鑄造時(shí)曲軸鑄造時(shí)：可采用鑄鋼（如ZG270500等）或球 墨鑄鐵或球墨鑄鐵（如QT45010等）材料材料成形方法成形方法 光軸和直徑差較小的階梯軸光軸和直徑差較小的階梯軸：直接以圓鋼作為毛坯； 重要件須鍛造制坯。 直徑差較大的階梯軸直徑差較大的階梯軸：一般采用鍛造制坯異形截面軸和曲軸異形截面軸和曲軸：采用鍛造或鑄造制坯 8

19、.3.2 盤(pán)套類(lèi)零件 齒輪齒輪 ：輪齒須有較高的強(qiáng)度和韌性，齒面須有較高 的硬度和耐磨性 。 低速、輕載齒輪用45、50Mn2、40Cr鋼，可用圓鋼下料，亦可采用自由鍛、模鍛等方法成形；要求不高時(shí)也可采用灰鑄鐵、球墨鑄鐵等材料鑄造成形。 高速、重載齒輪常用18CrMnTi、20CrMo鋼制造且齒部經(jīng)滲碳、淬火處理，也可采用38CrMoAl等滲氮鋼制造且齒部經(jīng)滲氮處理；直徑500mm以上的大型齒輪，常采用自由鍛、鑄造和焊接等成形方法。 模具模具： 熱鍛模常用5CrMnMo、5CrNiMo等合金鋼制造并經(jīng)淬火和中溫回火處理。冷沖模常用Cr12、Cr12MoV等合金工具鋼制造經(jīng)淬火和低溫回火處理。模

20、具的成形方法通常采用鍛造。 帶輪、飛輪等帶輪、飛輪等： 一般可采用灰鑄鐵、球墨鑄鐵等材料鑄 造成形，或采用Q215、Q235等低碳鋼型材焊接成形。 8.3.3 箱體、支架類(lèi)零件 結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，通常有不規(guī)則的外形和內(nèi)腔，壁厚也不均勻。一般基礎(chǔ)件一般基礎(chǔ)件： 主要起支承作用，抗拉強(qiáng)度和塑性、韌性要求不高，但應(yīng)有較好的剛度和減振性，有時(shí)還需要有較好的耐磨性。通常采用灰鑄鐵（如HT150、HT200等）鑄造成形 受力復(fù)雜件受力復(fù)雜件： 要求有較高的綜合力學(xué)性能，常選用鑄鋼（如ZG200400等）鑄造成形，為簡(jiǎn)化工藝，常采用鑄-焊、鑄-螺紋連接結(jié)構(gòu)。單件、小批生產(chǎn)時(shí)，也可采用型鋼焊接結(jié)構(gòu)，以降低制造成本

21、 。航空發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體、缸蓋和曲軸箱航空發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體、缸蓋和曲軸箱等,常采用鋁合金（如ZL105、ZL105A等）鑄造成形 。8.3.4 機(jī)械零件毛坯選擇的示例機(jī)械零件毛坯選擇的示例 箱體和箱蓋箱體和箱蓋：采用灰鑄鐵鑄造成形，也可采用碳素 結(jié)構(gòu)鋼型材和板料焊接成形齒輪和軸齒輪和軸：可選用中碳鋼（如45鋼），單件小批生產(chǎn) 時(shí)可采用自由鍛、胎模鍛等成形，大批 生產(chǎn)時(shí)可采用模鍛成形 滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承：是重要的支承件，要求有較高的強(qiáng)度、硬 度和耐磨性。內(nèi)、外套圈采用軸承鋼 （如GCr15鋼），經(jīng)輾環(huán)軋制制成。滾珠 也采用軸承鋼，經(jīng)螺旋斜軋制成。保持架 采用低碳鋼（如08鋼）薄板經(jīng)沖壓成形。螺栓和螺母螺栓

22、和螺母：螺栓與螺母通常采用碳素結(jié)構(gòu)鋼（如 Q235）經(jīng)鐓鍛或擠壓成形，螺紋常采 用搓絲或攻絲成形。第第9章章 表面工程技術(shù)表面工程技術(shù) 通過(guò)物理、化學(xué)或機(jī)械的方法，使材料及其制品的表面獲得所要求的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)，從而改善和提高材料表面性能的應(yīng)用科學(xué)。 可提高金屬材料的耐蝕性、抗高溫氧化性能、耐磨、減摩、潤(rùn)滑及抗疲勞等性能，延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命或使制品表面獲得特殊功能；可賦予制品表面各種色彩、圖案，以改善外觀(guān)；可修復(fù)磨損或腐蝕損壞的零件或加工超差的制品 9.1 電鍍 可改善制品的外觀(guān)，提高材料的力學(xué)性能、耐蝕性、耐磨性及獲得某些特殊功能 裝飾性電鍍：可分為銅鍍層、鎳鍍層和組合鍍層等。 組合鍍層

23、具有優(yōu)良的裝飾和防護(hù)性能防 護(hù) 性 電 鍍 ： 常 用 的 如 鋅 鍍 層 、 鎘 鍍 層 等 。 鋅鍍層美觀(guān)，裝飾性好，且具有良好的機(jī)械 保護(hù)和電化學(xué)保護(hù)性能功能性電鍍：耐磨鍍層: 鍍層硬度較高 潤(rùn)滑鍍層： 良好的保油性和磨合性 電氣特性鍍層和光學(xué)特性鍍層： 提高導(dǎo)電性鍍銅、銀、金 提高磁性鍍鈷磷、鎳鈷， 提高光學(xué)性能鍍金、銀、鎳鉻等 刷鍍:特殊的無(wú)需浸泡局部逐漸電鍍方法(1) 刷鍍的工藝過(guò)程： (2) 刷鍍的工藝特點(diǎn)及應(yīng)用： 不需鍍槽，電流密度高，生產(chǎn)效率高，局部磨損可進(jìn)行不拆卸修復(fù)；鍍后一般無(wú)需切削加工；鍍層厚度范圍寬可獲得耐磨、耐蝕等特殊功能；對(duì)環(huán)境污染小。 刷鍍?cè)诹慵圃旌途S修中應(yīng)用

24、十分廣泛，適用于碳鋼、鋁合金、不銹鋼、高熔點(diǎn)合金等零件的局部修復(fù) 9.2 化學(xué)鍍 在經(jīng)活化處理的基體表面上，鍍液中的金屬離子被催化還原形成金屬鍍層的過(guò)程 1化學(xué)鍍鎳：鍍層為Ni-P或Ni-B等合金；耐蝕性、 耐藥品性、抗高溫氧化性和軟釬焊性能好 應(yīng)用于耐磨件、耐蝕件或電子元件、線(xiàn)路板等 2化學(xué)鍍銅：鍍層一般很薄，導(dǎo)電性?xún)?yōu)良。 主要用于非導(dǎo)體材料的金屬化處理，如塑料制 品表面的金屬化和印刷電路板無(wú)需外加電源，可形成均勻、致密的鍍層，并獲得耐蝕、耐磨等特殊性能。但鍍液使用壽命短，廢水排放量大，易污染環(huán)境，且鍍覆速度較慢，成本較高。9.3 熱噴涂 將熔融狀態(tài)的噴涂材料，通過(guò)高速氣流使其霧化噴射在零件

25、表面上，形成噴涂層的金屬表面加工方法 1電弧噴涂： 電弧噴涂溫度高，噴速高，涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度較高，有較高的生產(chǎn)效率和較低的生產(chǎn)成本。常用于鋼鐵構(gòu)件的修復(fù)、表面強(qiáng)化、防蝕等，特別適用于厚涂層及大面積噴涂 2火焰噴涂： 噴涂材料可采用線(xiàn)材或金屬粉末，噴涂溫度較低，噴速亦較低，故結(jié)合強(qiáng)度較低。先進(jìn)的超音速火焰粉末噴涂的焰流速度高達(dá)2000m/s，涂層致密，結(jié)合強(qiáng)度高。 火焰噴涂可制備金屬、合金、陶瓷、金屬陶瓷、塑料等涂層，適用于鋼鐵構(gòu)件防蝕和表面強(qiáng)化、修復(fù)等。3等離子噴涂: 弧溫高達(dá)1000020000，焰流速度高（可達(dá) 200m/s），涂層致密，結(jié)合強(qiáng)度高。 可噴涂金屬、陶瓷、碳化物及其混合材料

26、，特 別適用于制備熱障涂層。9.4 表面合金化 將一種或幾種元素滲入基體金屬，改變其表層成分和組織，并提高耐磨、減摩、耐蝕或抗氧化性能的方法 1氣相沉積 (1) 化學(xué)氣相沉積（CVD）： (2) 物理氣相沉積（PVD）： 包括蒸鍍、離子鍍、濺射沉積等 2高能射束法 （1）離子注入： 用于刀具、模具、軸承和齒輪等的表面處理。 （2）激光表面合金化： 用于汽輪機(jī)葉片、發(fā)動(dòng)機(jī)缸套和高速刀具等 （3）激光熔覆： 用于鋼、鑄鐵零件的耐磨、耐蝕覆層，如閥座、排塵風(fēng)機(jī)葉片及工具磨損表面的修復(fù)等。 9.5 化學(xué)轉(zhuǎn)化膜 金屬表層參與化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)形成的附著良好的反應(yīng)產(chǎn)物膜層 1發(fā)藍(lán)處理:對(duì)零件精度和表面粗糙度

27、無(wú)明顯影響，廣泛用于機(jī)械零件、電子元件、儀器零件和兵器等的表面處理。2磷化處理：可分為厚膜磷化和薄膜磷化?？傻玫讲煌煞?、厚度、結(jié)構(gòu)和顏色的膜層，工藝簡(jiǎn)便。廣泛用于鋼鐵零件油漆底層、動(dòng)配合件、變壓器芯片絕緣等 3陽(yáng)極氧化： 膜層?。◣孜⒚讕装傥⒚祝┒嗫?，有良好的吸附能力，復(fù)雜形狀件難以得到完整膜層。適用于鋁合金件的防護(hù)、裝飾和抗磨損 9.6 9.6 表面工程技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)表面工程技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)1計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用 運(yùn)用計(jì)算機(jī)控制的表面處理自動(dòng)化技術(shù)。 人工智能技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展迅速； 智能熱噴涂和噴焊設(shè)備已用于形狀復(fù)雜的工件，可自動(dòng)跟蹤作業(yè)過(guò)程，精確控制工藝參數(shù).2新工藝、新技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用 高性

28、能合金鍍層、組合鍍層、非晶態(tài)覆層正得到進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。超音速火焰噴涂、爆炸噴涂等新工藝已用于噴涂陶瓷、難熔金屬及碳化物等 3表面工程技術(shù)的復(fù)合 電鍍-電泳涂裝;滲金屬夾嵌陶瓷、沉積鈷鉻鋁銥系合金等工藝;熱噴涂與激光熔覆的復(fù)合、表面強(qiáng)化與固體潤(rùn)滑層的復(fù)合、電鍍與滲金屬的復(fù)合等 第第10章章 環(huán)境保護(hù)環(huán)境保護(hù)10.1 環(huán)境和環(huán)境問(wèn)題 1環(huán)境: 指組織運(yùn)行活動(dòng)的外部存在，包括空氣、水、土地、自然資源、植物、動(dòng)物、人，以及它們之間的相互關(guān)系。 2環(huán)境問(wèn)題:(1) 生態(tài)資源破壞： 人類(lèi)活動(dòng)直接作用于自然生態(tài)系統(tǒng)使其生產(chǎn)能力顯著減少和結(jié)構(gòu)明顯改變而引起的環(huán)境問(wèn)題(2) 環(huán)境污染: 有害物質(zhì)或因子進(jìn)入環(huán)境并在環(huán)境中擴(kuò)散、遷移、轉(zhuǎn)化，使環(huán)境系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能發(fā)生變化，對(duì)人類(lèi)及其它生物的生存和發(fā)展產(chǎn)生不利影響的現(xiàn)象。10.2 可持續(xù)發(fā)展與清潔生產(chǎn) 10.2.1 可持續(xù)發(fā)展與清潔生產(chǎn) 1生態(tài)可持續(xù)性發(fā)展 在不耗竭資源、破壞生態(tài)和污染環(huán)境的情況下追求