第6章 典型零件和工具的選材及熱處理

第6章零件和工具的選材及熱處理§7.1零件和具的選材原則§7.2熱處理的技術(shù)條件和工序位置§7.3典型零件和工具的選材及熱處理引言零件或工具在使用一定時間之后必然會產(chǎn)生失效。所謂失效，是指零件或工具喪失規(guī)定的功能的現(xiàn)象。1）斷裂失效斷裂失效是指零件完全斷裂而無法工作的失效。2）過量變形失效過量變形失效是指零件的變形量超過了允許的范圍。3）表面損傷失效表面損傷失效是指零件在工作中，因機(jī)械和化學(xué)作用，使其表面損傷而造成的失效。一個零件的失效可能有幾種形式，也可以是相互組合而成的聯(lián)合失效形式，但只有一種起決定性作用。1、零件的失效形式主要有：

1）設(shè)計原因?qū)α慵墓ぷ鳁l件估計錯誤，安全系數(shù)過小、計算錯誤等，零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸等設(shè)計不合理。2）選材問題選擇材料錯誤，容易造成所選材料的性能不能滿足使用要求；所選材料質(zhì)量不合格等原因引起零件的失效。3）加工工藝不當(dāng)采用的工藝方法、工藝參數(shù)、技術(shù)措施不正確，可能產(chǎn)生鑄造缺陷、鍛造缺陷、焊接缺陷、切削加工缺陷和熱處理缺陷。4）安裝使用不正確

機(jī)械在裝配、安裝過程中不按技術(shù)要求，使用過程中不按規(guī)程操作、保養(yǎng)、維修，超載使用等。2、零件的失效原因

§6.1零件和工具的選材原則一、選材原則二、選材方法1）材料性能應(yīng)滿足使用要求選材時，首先要考慮零件在使用中安全可靠一、選材的基本原則

2）材料應(yīng)有良好的工藝性能工藝性是指材料是否容易加工成形的性能，包括鑄造性、鍛壓性、可焊性、切削加工性、熱處理工藝性等3）材料的經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性是指所選材料加工成零件后的成本高低。主要包括：材料費(fèi)用、加工費(fèi)用、管理費(fèi)用、運(yùn)輸費(fèi)、安裝費(fèi)、維修保養(yǎng)費(fèi)用等1）以綜合力學(xué)性能為主時的選材主要失效形式是過量變形，一般可選用中碳鋼或中碳合金鋼，采用調(diào)質(zhì)處理或正火處理。2）以疲勞強(qiáng)度為主時的選材主要失效形式是疲勞破壞，對承載較大的零件選用淬透性要求較高的材料。調(diào)質(zhì)鋼進(jìn)行表面淬火、滲碳鋼進(jìn)行滲碳淬火、氮化鋼進(jìn)行氮化以及噴丸、滾壓等處理。3）以磨損為主時的選材常用高碳鋼和合金工具鋼經(jīng)淬火和低溫回火處理。二、選材的方法§7.2熱處理的技術(shù)條件和工序位置一、熱處理的技術(shù)條件二、熱處理工序的合理安排1.預(yù)備熱處理的工序位置退火、正火：毛坯生產(chǎn)之后，切削加工之前毛坯（鑄、鍛、焊等）→退火（正火）→機(jī)械加工調(diào)質(zhì)：粗加工之后，精加工或半精加工之前目的：調(diào)整硬度，改善切削加工性能，消除毛坯內(nèi)應(yīng)力，細(xì)化晶粒，均勻組織，為最終熱處理做好組織準(zhǔn)備。下料→鍛造→退火（正火）→機(jī)械粗加工→調(diào)質(zhì)→機(jī)械精加工二、熱處理工序的合理安排2.最終熱處理的工序位置表面淬火件熱處理工藝路線：下料——鍛造——正火——粗加工——調(diào)質(zhì)——半精加工——表面淬火及回火——精磨整體淬火件熱處理工藝路線：下料——鍛造——正火（退火）——粗加工（半精加工）——淬火、回火——磨削最終熱處理包括各種淬火、回火和化學(xué)熱處理等，這類經(jīng)熱處理后硬度較高，除磨削外不適宜其他表面加工，一般均安排在半精加工（精加工）之后，磨削之前。滲碳件熱處理工藝路線：下料——鍛造——正火或退火或調(diào)質(zhì)——粗加工、半精加工——滲碳——淬火、低溫回火——磨削滲氮件熱處理工藝路線：下料——鍛造——正火（退火）——粗加工——調(diào)質(zhì)——精加工——去應(yīng)力退火——粗磨——滲氮——精磨或研磨

對于精密零件，可進(jìn)行時效消除應(yīng)力，以穩(wěn)定尺寸和減少變形，時效一般安排在粗磨和精磨之間?！?.3典型零件和工具的選材及熱處理一齒輪類二軸類零件三模具、刃具類1、齒輪的作用傳遞扭矩、調(diào)節(jié)速度、改變運(yùn)動方向。2、工作條件（1）齒根受很大交變彎曲應(yīng)力作用、齒面受較大接觸應(yīng)力并有強(qiáng)烈的摩擦和磨損。（2）承受一定的沖擊載荷。3、失效形式輪齒折斷、齒面磨損、齒面剝落、齒面點(diǎn)蝕、過載斷裂等。4、力學(xué)性能要求

（1）高的彎曲疲勞強(qiáng)度（2）齒面應(yīng)具有高的接觸疲勞強(qiáng)度、高的硬度和耐磨性（3）齒輪心部應(yīng)具有良好的綜合力學(xué)性能或較好的強(qiáng)韌性一、齒輪類零件

常用齒輪材料的選擇和熱處理（1）調(diào)質(zhì)類（2）表面淬火類（3）滲碳類1、軸類零件的作用支承傳動零件、傳遞運(yùn)動和動力。2、工作條件（1）承受較大的交變彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力（2）軸頸和花鍵部位承受較大的摩擦（3）一定的沖擊載荷3、失效形式疲勞斷裂、過量的彎曲變形和扭轉(zhuǎn)變形、過量磨損。4、力學(xué)性能要求

（1）良好的綜合力學(xué)性能（2）軸頸等部位應(yīng)具有高的硬度和良好的耐磨性（3）高的疲勞強(qiáng)度二、軸類零件

軸類零件材料的選擇和熱處理（1）不重要的軸類（2）要求綜合力