第6章 零件和工具的选材及热处理, 7.1 零件和具的选材原则 7.2 热处理的技术条件和工序位置 7.3 典型零件和工具的选材及热处理,引言,零件或工具在使用一定时间之后必然会产生失效。所谓失效，是指零件或工具丧失规定的功能的现象。,1）断裂失效 断裂失效是指零件完全断裂而无法工作的失效。 2）过量变形失效 过量变形失效是指零件的变形量超过了允许的范围。 3）表面损伤失效 表面损伤失效是指零件在工作中，因机械和化学作用，使其表面损伤而造成的失效。 一个零件的失效可能有几种形式，也可以是相互组合而成的联合失效形式，但只有一种起决定性作用。,1、零件的失效形式主要有：,1）设计原因 对零件的工作条件估计错误，安全系数过小、计算错误等，零件的结构形状、尺寸等设计不合理。 2）选材问题 选择材料错误，容易造成所选材料的性能不能满足使用要求；所选材料质量不合格等原因引起零件的失效。 3）加工工艺不当 采用的工艺方法、工艺参数、技术措施不正确，可能产生铸造缺陷、锻造缺陷、焊接缺陷、切削加工缺陷和热处理缺陷。 4）安装使用不正确 机械在装配、安装过程中不按技术要求，使用过程中不按规程操作、保养、维修，超载使用等。,2、零件的失效原因,6.1 零件和工具的选材原则,一、选材原则 二、选材方法,1）材料性能应满足使用要求 选材时，首先要考虑零件在使用中安全可靠,一、选材的基本原则,2）材料应有良好的工艺性能 工艺性是指材料是否容易加工成形的性能，包括铸造性、锻压性、可焊性、切削加工性、热处理工艺性等,3）材料的经济性 经济性是指所选材料加工成零件后的成本高低。主要包括：材料费用、加工费用、管理费用、运输费、安装费、维修保养费用等,1）以综合力学性能为主时的选材 主要失效形式是过量变形，一般可选用中碳钢或中碳合金钢，采用调质处理或正火处理。 2）以疲劳强度为主时的选材 主要失效形式是疲劳破坏，对承载较大的零件选用淬透性要求较高的材料。调质钢进行表面淬火、渗碳钢进行渗碳淬火、氮化钢进行氮化以及喷丸、滚压等处理。 3）以磨损为主时的选材 常用高碳钢和合金工具钢经淬火和低温回火处理。,二、选材的方法,7.2 热处理的技术条件和工序位置,一、热处理的技术条件 二、热处理工序的合理安排,1.预备热处理的工序位置,退火、正火：毛坯生产之后，切削加工之前 毛坯（铸、锻、焊等）退火（正火）机械加工 调质：粗加工之后，精加工或半精加工之前 目的：调整硬度，改善切削加工性能，消除毛坯内应力，细化晶粒，均匀组织，为最终热处理做好组织准备。 下料锻造退火（正火）机械粗加工调质机械精加工,二、热处理工序的合理安排,2.最终热处理的工序位置,表面淬火件热处理工艺路线： 下料锻造正火粗加工调质 半精加工表面淬火及回火精磨,整体淬火件热处理工艺路线： 下料锻造正火（退火）粗加工（半精加工）淬火、回火磨削,最终热处理包括各种淬火、回火和化学热处理等，这类经热处理后硬度较高，除磨削外不适宜其他表面加工，一般均安排在半精加工（精加工）之后，磨削之前。,渗碳件热处理工艺路线：,下料锻造正火或退火或调质粗加工、半精加工渗碳淬火、低温回火磨削,渗氮件热处理工艺路线：,下料锻造正火（退火）粗加工调质精加工去应力退火粗磨渗氮精磨或研磨,对于精密零件，可进行时效消除应力，以稳定尺寸和减少变形，时效一般安排在粗磨和精磨之间。,7.3 典型零件和工具的选材及热处理,一 齿轮类 二 轴类零件 三 模具、刃具类,1、齿轮的作用 传递扭矩、调节速度、改变运动方向。 2、工作条件 （1）齿根受很大交变弯曲应力作用、齿面受较大接触应力并有强烈的摩擦和磨损。 （2）承受一定的冲击载荷。 3、失效形式 轮齿折断、齿面磨损、齿面剥落、齿面点蚀、过载断裂等。 4、力学性能要求 （1）高的弯曲疲劳强度 （2）齿面应具有高的接触疲劳强度、高的硬度和耐磨性 （3）齿轮心部应具有良好的综合力学性能或较好的强韧性,一、齿轮类零件,常用齿轮材料的选择和热处理 （1） 调质类 （2）表面淬火类 （3）渗碳类,1、轴类零件的作用 支承传动零件、传递运动和动力。 2、工作条件 （1）承受较大的交变弯曲应力、扭转应力 （2）轴颈和花键部位承受较大的摩擦 （3）一定的冲击载荷 3、失效形式 疲劳断裂、过量的弯曲变形和扭转变形、过量磨损。 4、力学性能要求 （1）良好的综合力学性能 （2）轴颈等部位应具有高的硬度和良好的耐磨性 （3）高的疲劳强度,二、轴类零件,轴类零件材料的选择和热处理 （1） 不重要的轴类 （2）要求综合力学性能好的轴 （3）高转速、重载荷、大冲击的轴,作业,1、什么是失效？ 2、常用齿轮按其材料及热处理方法不同分为哪三类？具体用途是什么？ 3、写出渗碳类齿轮的常见工艺路线。 4、写出对于综合力学性能要求高的轴的工艺路线。,