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(shí)間之后必然會(huì)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(wú)法工作的失效。2）過(guò)量變形失效過(guò)量變形失效是指零件的變形量超過(guò)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(gè)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(jì)原因?qū)α慵墓ぷ鳁l件估計(jì)錯(cuò)誤，安全系數(shù)過(guò)小、計(jì)算錯(cuò)誤等，零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸等設(shè)計(jì)不合理。2）選材問(wèn)題選擇材料錯(cuò)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(guò)程中不按技術(shù)要求，使用過(guò)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(shí)，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(shí)的選材主要失效形式是過(guò)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(shí)的選材主要失效形式是疲勞破壞，對(duì)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(shí)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(duì)于精密零件，可進(jìn)行時(shí)效消除應(yīng)力，以穩(wěn)定尺寸和減少變形，時(shí)效一般安排在粗磨和精磨之間。§7.3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(dòng)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(guò)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(dòng)零件、傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)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(guò)量的彎曲變形和扭轉(zhuǎn)變形、過(guò)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