机械制造基础项目6典型零件的选材与 及热处理工艺.pptxVIP

机械制造基础 主讲人： 目 录 目 录 06 典型零件的选材与热处理工艺 知识目标 能力目标 了解零件的失效形式及原因。 掌握典型零件材料的选择。 掌握热处理工艺设计方法。 能进行典型零件的选材及热处理分析。 任务浏览 任务6.1 零件失效分析 如果零件在使用过程中，由于尺寸、形状和材料的组织与性能发生变化而失去原设计的效能，即为失效。 一般机器零件常见的失效形式有以下三种： 1.断裂 断裂是机械零件最严重的失效形式。根据零件或工具断裂前变形量的大小和断口的形状，断裂又分为韧性断裂和脆性断裂两种。 2.表面损伤 表面损伤是指零件或工具在工作过程中，表面有过量磨损、腐蚀、疲劳等现象。 3.过量变形 过量变形包括塑性变形、弹性变形和蠕变等。 6.1.1 零件的失效形式 任务6.2 典型零件的选材及热处理工艺分析 6.2.1轴类零件 1.工作条件 轴类零件在机器中起支持回转零件并传递运动和扭矩的作用。工作时主要受交变弯曲和扭转应力的复合作用。 2.主要失效形式 主要有以下几种： 一是断裂，长期交变载荷下的疲劳断裂（包括扭转疲劳和弯曲疲劳断裂）； 二是轴的相对运动表面的过度磨损； 三是过量扭转或弯曲变形（弹性的和塑形的）； 四是有时还可能发生腐蚀失效。 3.轴类零件的性能要求 轴类零件的材料应具备以下性能要求： 具有高的强度、足够的刚度及良好的韧性，以防止断裂及过量变形。 （1）具有高疲劳强度，对应力集中敏感性低，以防疲劳断裂。 （2）在相对运动的摩擦部位，如轴颈、花键等处，应具有较高的硬度和耐磨性。 （3）具有足够的淬透性，热处理后表面要有高硬度、高耐磨性，以防磨损失效。 （4）良好切削加工性能，价格适当。 任务6.2 典型零件的选材及热处理工艺分析 6.2.1轴类零件 4.选材及热处理分析 轴类零件一般按强度、刚度计算和结构要求两方面进行零件设计和选材。 （1）选材 如图6-1所示的磨床主轴，工作时不仅承受扭转、弯曲和一些冲击载荷外， 轴颈和拆装部分还受到摩擦作用。其损坏形式主要是磨损、咬痕或因变形 造成精度丧失而失效。所以要求主轴不仅要有良好的综合力学性能，而且 还要有高硬度和耐磨性，此外，由于主轴对精度的要求很高，所以还要有 良好的尺寸稳定性。 （2）热处理工艺分析 下面结合其加工工艺对其热处理工艺进行分析。 ①退火。②调质处理。③去应力处理。④渗氮。 任务6.2 典型零件的选材及热处理工艺分析 6.2.1轴类零件 5.典型轴类零件的选材、热处理及工序安排 （1） 机床主轴 机床主轴承受中等载荷作用、中等转速并承受一定冲击。一般选用45钢制造。载荷较大时，选用40Cr钢制造。 机床主轴的工艺路线为：下料→锻造→正火→粗切削→加工→调质→半精切削、加工→局部、表面淬火→低温回火→粗磨→精磨。 （2） 内燃机曲轴 ①110型柴油机球墨铸铁曲轴。 材料：QT600-3球铁。 工艺路线：铸造成形→正火+高温回火→切削加工→轴颈表面淬火、回火→磨削。 ②锻造合金曲轴。 材料：50CrMoA（机车内燃机曲轴）。 工艺路线：锻造→退火→粗加工→调质→半精加工→表面淬火、回火→磨削。 （3） 汽车半轴 材料：40Cr(中型载重汽车；若重型则选40CrMnMo)。 工艺路线：锻造→正火→机加工→调质→盘部钻孔→精加工。 任务6.2 典型零件的选材及热处理工艺分析 6.2.2轮盘类零件 齿轮是各类机械中的重要传动零件，主要用来传递转矩，有时也用来换挡或改变传动方向，有的齿轮仅起到分度定位作用。 1.工作条件 齿轮工作的关键部位是齿根与齿面。由于传递扭矩，齿根承受较大的交变弯曲应力，并有应力集中存在，在启动、换挡或啮合不均匀时还承受冲击和过载； 齿的表面承受较大的接触应力，在工作中相互滚动和滑动，表面受到强烈的摩擦和磨损；此外，润滑油的腐蚀及外部硬质磨粒的侵入等，都可加剧齿轮工作条件的恶化。 2.主要失效形式 (1) 轮齿折断 (2) 齿面磨损 (3) 齿面接触疲劳破 (4) 齿面塑性变形 3.主要性能要求 (1) 齿面有高的硬度和耐磨性。 (2) 齿面具有高的接触疲劳强度和齿根具有高的弯曲疲劳强度。 (3) 轮齿心部要有足够的强度和韧度。 任务6.2 典型零件的选材及热处理工艺分析 6.2.2轮盘类零件 4.选材及热处理 （1）钢材齿轮 ①轻载、低速或中速，冲击力小，精度较低的一般齿轮，选用中碳钢，常用正火或调质等热处理制成软齿面齿轮，正火硬度为160～200 HBS。 ②中载、中速，承受一定冲击载荷、运动较为平稳的齿轮，选用中碳钢或合金调质钢，其最终热处理采用高频或中频淬火及低温回火。 ③重载、高速或中速，且受较大冲击载荷的齿轮，选用低碳合金渗碳钢或碳氮共渗钢，其热处理采用渗碳、淬火、低温回火。 ④精密传动齿轮或硬