機(jī)械項(xiàng)目工程材料總復(fù)習(xí)資料

1、機(jī)械工程材料復(fù)習(xí)第一部分 基本知識(shí)一、概述以“材料的化學(xué)成分T加工工藝T組織、結(jié)構(gòu)T性能T應(yīng)用”之間的關(guān)系為主線，掌握材料性能和改性的法，指導(dǎo)復(fù)習(xí)。二、材料結(jié)構(gòu)與性能：1材料的性能： 使用性能：機(jī)械性能（剛度、彈性、強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度、斷裂韌性）； 工藝性能：熱處理性能、鑄造性能、鍛造性能、機(jī)械加工性能等。2材料的晶體結(jié)構(gòu)的性能： 純金屬、實(shí)際金屬、合金的結(jié)構(gòu)（第二章）；純金屬：體心立（-Fe ）、面心立（-Fe ）,各向異性、強(qiáng)度、硬度低；塑性、韌性高實(shí)際金屬：晶體缺陷（點(diǎn)：間隙、空位、置換；線：位錯(cuò)；面：晶界、壓晶界）7各向同性；強(qiáng)度、 硬度增高；塑性、韌性降低。我-2養(yǎng)

2、際僉屬旳&體結(jié)構(gòu)待注品萍檢賂類別主豪形式對(duì)材料性魅的靈轉(zhuǎn)魚換甲子是金擴(kuò)敵生要方式刃塑位fff丄 耀鴉位槎$血工罐化曲轉(zhuǎn)彊殊慢牝舜賂擴(kuò)敵*燔點(diǎn)處.餐崖?；ёC化合金：多組元、固溶體與化合物。力學(xué)性能優(yōu)于純金屬。單相合金組織：合金在固態(tài)下由一個(gè)固相組成；純鐵由單相鐵素體組成。多相合金組織：由兩個(gè)以上固相組成的合金。多相合金組織性能：較單相組織合金有更高的綜合機(jī)械性能，工程實(shí)際中多采用多相組織的合金。3材料的組織結(jié)構(gòu)與性能。結(jié)晶組織與性能： F、P、A、Fe3C、Ld ；1）平衡結(jié)晶組織平衡組織：在平衡凝固下，通過(guò)液體部的擴(kuò)散、固體部的擴(kuò)散以及液固二相之間的擴(kuò)散使使各個(gè)晶粒部的成分均勻，并一直保留到

3、室溫。令冬種類白口鑄愉亜共斷構(gòu)共折fML.廠1垃拱護(hù)僭亜拱晶 enHft1其丹白過(guò)其莽 白LJ特鐵0.02150- O2Ja0. 7T” 1177til*4 34. 69FF-f rFP + FejCi +亠FeiC i +3| FejCn .-* fe S*性*10性奶球合為學(xué)ir*2-2佚碳金金中的町木紺織1定 i*%主賽力甲 性ntFUCCc渚于以屮0l書S2蚩戟+片狀靈創(chuàng)性隨好AFCC何 KtCSS*C W T Y*Fe 中1.11塊歡軸伙U*啊帙員好ft悴Cm i品畠的金化音務(wù)I.從L中首先站岸岀S. 69122?粗大片.豪狀MH二 atCm I由A中析出1143但鼻度剛屋下律】三慶

4、Cm,巾F中析出塔加性，印低性珠光律PnnafM1機(jī)擁握合犧F+卜電jG以n727層片找 成粒狀良蚌垛舎力學(xué)性 催t理度較簡(jiǎn)耳 音一足焙、勁柱）U曲相姐紉機(jī)械畤A+FejC4.3727-114點(diǎn)收、知桿狀VELV機(jī)核親舍物H+F*iC i +F* |Ci4- a777點(diǎn)狀、短桿 或仙骨狀o先增圍9%v若化合物呈球狀、粒狀(球墨鑄鐵)：降低應(yīng)力集中程度及對(duì)固溶體基體的割裂作用，使韌性及切削加工性提高;呈彌散分布于基體上：則阻礙位錯(cuò)的移動(dòng)及阻礙晶粒加熱時(shí)的長(zhǎng)大，使強(qiáng)度、硬度增加，而塑性、韌性僅略有下降或不降即彌散強(qiáng)化;呈層片狀分布于基體上：則使強(qiáng)度、硬度提高，而塑性、韌性有所下降。塑性變形組織與性

5、能衣3*1緲件變旳對(duì)金M細(xì)織和昨能的影帕性能空化pII. 7?硬度呈直線增加抗拉強(qiáng)度性呈非直線形忙鋼的塑性2)成分、組織對(duì)性能的影響A(HBS):隨 C?(：/(乩C和亠、 厶厶 _Ur曰.1 品嚴(yán)緲硬度(HBS):隨C :3)硬而脆的化合物對(duì)性能的影響:第二相強(qiáng)化：硬而脆的化合物,工藝方理箱于各療舁性冷擔(dān)、冷軋超于各向舁性炸合轉(zhuǎn)造組禺中存往的階軋*拉板、晶牧枯變帶方向伸K-品粒辟化，晤成鞍結(jié)梅匸拉錯(cuò)密度增環(huán)強(qiáng)度增髙糧性卜降*裁磴加工霍化卜卷麥障低專業(yè)資料匕備fi白由力學(xué)廉鴨提高曙度提序礁化鞫血析廉小晶懷測(cè)化夾朵物沿變解方向拉氏、帑成ift線熾于各曲舁性暑倉(cāng)s. w 閑扯.鰹鼻血M u I W

6、 如培攤 m14七由I粧擔(dān)若化合物呈網(wǎng)狀分布N使強(qiáng)度、塑性下降;冷新壓、種壓、冷鍛由淬鑄適注狀晶惋、粗大枝晶艮H.B&值主要要決于組成相 F；1口3 0.9占1.0 %后、b值顯著下降。1）組織與性能的變化金屬塑性變形后產(chǎn)生晶格畸變，晶粒破碎現(xiàn)象，處于組織不穩(wěn)定狀態(tài)的非平衡組織，非平衡組織向平衡組織轉(zhuǎn)變：可通過(guò)再結(jié)晶、時(shí)效及回火實(shí)現(xiàn)。加工硬化， 物電阻增大、耐蝕性降低等，各向異性：產(chǎn)生纖維狀組織；晶粒破碎、位錯(cuò)密度增加；織構(gòu)現(xiàn)象的產(chǎn)生；殘余應(yīng)力。2）變形金屬在加熱過(guò)程中組織和性能的變化回復(fù)（去應(yīng)力退火）：強(qiáng)度和硬度略有下降，塑性略有提高。電阻和應(yīng)力等理化性能顯著下降再結(jié)晶：形成細(xì)小的等軸晶粒。

7、加工硬化消失，金屬的性能全部恢復(fù)。金屬的強(qiáng)度和硬度明顯 而塑性和韌性顯著f,性能完全恢復(fù)到變形前的水平。熱處理組織與性能1）貝氏體的機(jī)械性能：上貝氏體：鐵素體片較寬.塑性變形抗力較低；同時(shí)，滲碳體分布在鐵素體片之間，容易引起脆斷.因此，強(qiáng)度和韌性都較差。下貝氏體：鐵素體針細(xì)小，碳化物分布均勻，所以硬度高，韌性好，綜合機(jī)械性能好。2）馬氏體的形態(tài)及機(jī)械性能 .板條馬氏體（又稱位錯(cuò)馬氏體。）：碳含量V 0.23 %;機(jī)械性能：不存在顯微裂紋，淬火應(yīng)力小，強(qiáng)度高，塑性、韌性好。 .針狀馬氏體：碳含量1.0 %;（顯微鏡下呈針狀）機(jī)械性能：存在大量顯微裂紋，較大的淬火應(yīng)力，塑性和韌性均很差； 混合組織

8、馬氏體：碳含量在0.23 %一 1.0 %之間時(shí)為板條和片狀馬氏體的混合組織。 馬氏體的硬度，含碳最增加，硬度升高含碳量達(dá)到0.6 %以后，其硬度的變化趨于平緩。 合金元素對(duì)鋼中馬氏體的硬度影響不大。爼駅命稱1 相組咸t轉(zhuǎn)變英迥特aHRC悴 戢珠Jt悴FIt -6W卜*陽(yáng)匚擴(kuò)散型（螢原子都曠| 片層 ruJ BF-：O- 60-8 嚴(yán)n, 500儕分清叫20650-6正 方晶格）菲擴(kuò)Itt醴 （IflsMT 和 廉原于都 不擴(kuò)tn 馬氐休變an形成.仔課制 耐河丟天 馬氐體成杭犁郭常大（欣 崔可達(dá)tO*tM/） 巧氏體轉(zhuǎn)變半完繞性， tfCC） 0.5%鋼中存在理?xiàng)l 奧氏體 馬氏丼駆度與含彌育

9、關(guān)w(C) 0.6 %的高碳鋼：球化退火，獲得粒狀珠光體。合金鋼：退火：鑄鐵件白口層：加熱 850950 C+保溫+（爐冷+空冷）。消除材料的加工應(yīng)力去應(yīng)力退火：沒(méi)有組織變化。工藝：緩慢加熱500650 C+保溫+緩冷，3鋼鐵的淬火淬火原則與淬透性目的：提高硬度、強(qiáng)度、耐磨性。原則：淬硬，獲盡量完全的M :淬透，M組織表里如一；保證淬硬條件下，用緩冷介質(zhì)，以防開裂。.淬透性：在規(guī)定淬火條件下得到M多少的能力，決定鋼材淬硬深度和硬度分布的特性；是鋼的屬性。由A過(guò)穩(wěn)定性決定，表現(xiàn)為 Vk的大小。淬透性評(píng)定：用標(biāo)準(zhǔn)試樣在規(guī)定條件下淬火，能淬透的深度或全部淬透的最大直徑表示。.淬透層深度：從表面至半

10、M區(qū)的距離。與鋼的淬透性及外在因素有關(guān)。影響因素：I VK越小，淬透層越深；II 工件體積越小，淬火時(shí)的冷速越快，淬透層越深；川。 水淬比油淬的淬透層深；.淬硬性：由M中C% f,鋼的淬硬性越好。4淬火工藝淬火加熱溫度 亞共析碳鋼：AC3 +（ 3050 C）,組織：均勻細(xì)小 M組織溫度太高， M粗大，淬火應(yīng)力，變形和開裂傾向增大。加熱溫度vAc3時(shí)，硬度降低。 共析和過(guò)共析碳鋼：加熱：Aci +（ 30 50 C）。組織： M + Fe3 Cii + Ar,若在AciA cm以上淬火，t A粗大t高碳M粗大t力學(xué)性能J,變形開裂f 合金鋼：加熱溫度碳鋼淬火法 單介質(zhì)淬：簡(jiǎn)單碳鋼及合金鋼工件。

11、碳鋼水、合金鋼、小碳鋼油 雙介質(zhì)淬火先水，后油冷卻。復(fù)雜高碳鋼及大型合金鋼工件。 分級(jí)淬火 稍高于Ms的鹽浴或堿浴中保溫，再取空冷。用于：小尺寸工件及刀具。 貝氏體等溫淬火：稍高M(jìn)s溫度的鹽浴或堿浴中冷卻+保溫，獲得B下。用于：形狀復(fù)雜和性能較高的較小零件。 深冷處理：在 0 C以下的介質(zhì)中冷卻的熱處理工藝。目的：減少Ar獲最大數(shù)量M，提高硬度、耐磨性，穩(wěn)定尺寸。用于：精密工件，量具。5.表面淬火原理：（交變磁場(chǎng)T感應(yīng)電流T工件電阻T加熱，集膚效應(yīng)T表面加熱）工藝：水（乳化液）噴射淬火+（200 C）低溫回火,感應(yīng)加熱表面淬火的分類1）高頻淬火淬硬層深度0.52.5 mm；中小零件。2）中頻淬

12、火淬硬層深度210 mm；大中模數(shù)齒輪，較大軸類零件等3）工頻淬火：淬硬層深度1020 mm；大直徑零件。適用鋼種中碳鋼和中碳低合金鋼：碳素工具鋼和低合金工具鋼： 球鐵、灰鑄鐵。表面淬火的特點(diǎn) 加熱速度快 ）淬火組織為細(xì)隱晶馬氏體（極細(xì)馬氏體）。表面硬度f(wàn)23HRC，脆性J。 顯著提高鋼件的疲勞強(qiáng)度。6鋼的化學(xué)熱處理化學(xué)熱處理：在加熱和保溫中使活性原子滲入其表面，改變表面的化學(xué)成分和組織，改善表面性能。目的：提高表面硬度，耐磨性，心部仍保持一定的強(qiáng)度和良好的塑性和韌性；提高鋼件的疲勞強(qiáng)度；抗蝕性和耐熱性等。滲碳1）碳濃度：表面 C（0.15 %0.30 %）tC 1.0 %,機(jī)械性能：經(jīng)淬火+

13、回火，提高表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度，心部仍保持良好的韌性和塑性。用途：各種齒輪、活塞銷、套筒等。滲碳工藝主要用于低碳鋼、低碳低合金滲碳鋼。2 ）滲碳工藝溫度：900950 C；（滲碳加熱到 Ac3以上）滲碳時(shí)間：900950 C溫度下，0.20.3mm/h 。3 ）低碳鋼滲碳緩冷組織：J表層：P + Fe3Cii（過(guò)共析相）w心部：亞共析組織（P + F）,中間：過(guò)渡組織；4 ）滲碳后的熱處理滲碳后淬火+低溫回火淬火后組織：M + A殘，7鋼的合金化合金元素在鋼中的作用：提高鋼的淬透性，細(xì)化晶粒，提高鋼的回火穩(wěn)定性，防止回火脆性，二次 硬化，固溶強(qiáng)化，第二相強(qiáng)化（彌散強(qiáng)化），增加韌性，提高鋼

14、的耐蝕性或耐熱性。形成固溶體、產(chǎn)生固溶強(qiáng)化形成含部分金屬鍵的金屬（間）化合物，產(chǎn)生彌散強(qiáng)化（或第二相強(qiáng)化）溶入奧氏體，提高鋼的淬透性提高鋼的熱穩(wěn)定性，增加鋼在高溫下的強(qiáng)度、硬度和耐磨性細(xì)化晶粒.產(chǎn)生細(xì)晶強(qiáng)韌化形成鈍化保護(hù)膜對(duì)奧氏體和鐵素體存在圍的影響四、常用機(jī)械工程材料（工業(yè)用鋼、鑄鐵）與合理選材（表四 -1 ）鋼種典型鋼號(hào)及其應(yīng)用性能特點(diǎn)成分特點(diǎn)與合金化原則熱處理特點(diǎn)使用態(tài)組織1低合按us分6級(jí)：高強(qiáng)度：u s 低 C：v 0.2%一般供應(yīng)狀態(tài)使用，不熱處理焊接結(jié)鐵素體+索氏金咼強(qiáng)低強(qiáng)度級(jí)別：16 Mn 300MpaMe以Mn為主、Mn和Si固構(gòu)體鋼般工程結(jié)構(gòu)高韌性：3=15% 溶強(qiáng)化可進(jìn)行

15、一次正火，改善焊區(qū)性能中等強(qiáng)度級(jí)20% ,室溫 ak 600加入V、，Nb,Ti等元素細(xì)化F別:15MnVN 大型橋梁，鍋kJ/m 2800晶粒爐,船舶，焊接結(jié)構(gòu)kJ/m 2。加入P細(xì)化珠光體高強(qiáng)度級(jí)良好焊接性能和冷加入Cu抗腐蝕別:18 MnM oNb高壓鍋成形性能爐,高壓容器2.合金低淬透性：20Cr,15Cr 小滲層硬度咼，耐磨，低 C: 0.1% 0.25%預(yù)先熱處理（改善切削加工性能）鍛表層：高碳M滲碳鋼沖擊載荷耐磨件，如活塞銷，抗接觸疲勞，且有適加入提咼淬透性元素壓后t正火+粒狀Cem +小齒輪.當(dāng)塑性，韌性Cr,、 Ni, 、 Mn 、 ，B最終熱處理：滲碳后淬火（直接或一A心部

16、：中淬透性：20CrM nTi :心部高韌性和足夠加入Mo,W,V,Nb,Ti 等阻礙A次、二次淬火）+低溫回火淬透：?jiǎn)J速較咼載有沖擊的耐磨強(qiáng)度晶粒長(zhǎng)大和形成穩(wěn)疋的合金碳化20CrM nTi齒輪工藝路線：下料宀鍛低碳M 件,重要齒輪，連軸器。良好的熱處理工藝物,提咼耐磨性造t止火t加工齒形t滲碳未淬透：高淬透性能（930 C ），淬火（830 C ） t低溫回火T + M + F(少性:18Cr2Ni4WA重載大(200 C ) t磨齒量）截面重要耐磨件，如柴油機(jī)曲軸,連桿鋼種典型鋼號(hào)及其應(yīng)用性能特點(diǎn)成分特點(diǎn)與合金化原則熱處理特點(diǎn)使用態(tài)組織3.合金低淬性:40Cr,40MnB高水平綜合機(jī)械性中

17、 C: 0.25% 0.50% 以 0.4一般:油淬+高溫回火調(diào)質(zhì)S調(diào)質(zhì)鋼一般尺寸重要零件，能，能滿足多種和較左右為主右要求表面耐磨：調(diào)質(zhì)后可進(jìn)仃表面Do = 30 40復(fù)雜的工作條件加入提咼淬透性元素淬火或氮化處理。中淬透性：Cr,Ni,M n,Si,B表面淬火；40CrNi, Do = 40 60加入Mo,W消除回火脆專門化學(xué)熱處理（如氮化）高淬透性：40CrNiMoA（38CrMoAl 氮化鋼）大截面重載重要零件，Do = 60 1604合金以Si,Mn合化:65Mn,高b e和us ,高屈中高C:0.45%0.70%熱成形法制彈簧熱軋鋼絲鋼板t卷T彈簧鋼60Si2Mn 用于汽車,拖拉強(qiáng)

18、比加入Si,Mn提高淬透性也提高彎曲成型t淬火+中溫回火t噴丸機(jī)，機(jī)車的板簧和螺旋彈簧咼疲勞抗力屈強(qiáng)比冷成形法制彈簧鋼絲鋼板t淬火+以Cr,V,W合金足夠塑韌性，能承加入Cr,W,V也提高淬透性中溫回火T冷卷彎曲成型t去應(yīng)力t化:50CVA350 C 400 C受震動(dòng)，沖擊加入Si-Cr不易脫C加入Cr-V細(xì)噴丸以下重載，較大型彈簧，如有較好淬透性，不化晶粒，耐沖擊,高溫強(qiáng)度好高速柴油機(jī)氣門彈簧易脫C ,易繞卷成形鋼種典型鋼號(hào)及其應(yīng)用性能特點(diǎn)成分特點(diǎn)與合金化原則熱處理特點(diǎn)使用態(tài)組織5滾珠Cr軸承鋼：GCr15中小高接觸疲勞強(qiáng)度高 C:0.95% -1.10%預(yù)先熱處理（球化退火）M +粒狀軸承

19、鋼型軸承，冷沖模，量具，絲錐高硬度和耐磨性Cr基本元素提高淬透性；細(xì)化正火：消除Cem網(wǎng)Cem +少量 A添加Mn,Si,Mo,V的足夠的韌性和淬透Cem;提咼耐磨性和接觸疲勞抗球化退火：便于切削，使艮細(xì)小均殘余鋼:GCr15SiMo,GSiM nM性力；Cr 0.4 %1.65 %勻,為淬火作準(zhǔn)備oV制造大型軸承.一定耐蝕能力和良加入Si,Mn提高淬透性；加入V最終熱處理：（淬火（800840 C）好尺寸穩(wěn)定性耐磨性，防止過(guò)熱+低溫回火（150C）純度要求極咼Sv 0.02 %, PV冷處理:（精密零件）尺寸穩(wěn)定0.027 %6.低合Si-Cr系:9SiCr,低速切高硬度:HRC 60 高

20、C:0.9 % 1.1 %預(yù)備熱處理：鍛造后進(jìn)行球化退火。M +粒狀金刃具削刃具咼耐磨性加入Cr,Mn,Si提高淬透性最終熱處理：淬火 +低溫回火工藝路Cem +少量 A鋼 Cr系:Cr,Cr06如，鉸刀,高熱硬性加入Si提高回火穩(wěn)定性線：鍛造+球化退火+機(jī)加工+淬火殘余刮刀,鋰刀等足夠塑性和韌性加入 W,V提咼耐磨性,并防止加+低溫回火與碳素工具 Cr-W-Mn 系:CrWMn熱時(shí)過(guò)熱，保持晶粒細(xì)小鋼相比較，淬透如拉刀,沖模，樣板，量規(guī)性提高，可采用W和Cr-W系:小麻花油淬火。變形和鉆,低速切削刃具開裂傾向小。鋼種典型鋼號(hào)及其應(yīng)用性能特點(diǎn)成分特點(diǎn)與合金化原則熱處理特點(diǎn)使用態(tài)組織7高速 W

21、系:W18Cr4V高硬度:HRC 高 C:0.7 % 1.5 %屬于來(lái)氏體鋼，M +少量A殘余鋼（高 W-Mo60要保證能與 W、Cr、V等形鍛造：共晶萊氏體呈魚骨胳狀，熱處+ Cem。速工具系:W6Mo5Cr4V2作高速咼耐磨性成足夠數(shù)量的 Cem ;有一疋數(shù)量理不能消除，只能熱變形破碎，速鋼）切削刃具鑄造組織有魚骨高熱硬性的C溶于A中，以保證M的高預(yù)熱處理：等溫退火，消除應(yīng)力，改狀共晶足夠塑性和韌性硬度。）善切削，組織準(zhǔn)備。 加入Cr提高淬透性鉻的碳化物（Cr2C6）在淬火加 熱時(shí)幾乎全部溶于奧氏體中，增 加A過(guò)冷的穩(wěn)定性，鋼的淬透性。 還提高抗氧化、脫碳能力 加入W,Mo提高熱硬性（提高

22、回火穩(wěn)定性和熱硬性的主要元素） 加入V提咼耐磨性V形成的碳化物 vC（或V4C3）非常穩(wěn)定，極難溶解，硬度較咼最終熱處理：1270 C淬火+560 C580 C回火（三次）：若冷處理 只需一次回火回火（三次）：消除應(yīng)力消除A殘余齒輪銃刀生產(chǎn)過(guò)程的工藝路線如下：下料t鍛造t退火t機(jī)械加工t淬火+回火t噴砂T磨加工T成品。第二部分考試知識(shí)第一章金屬的機(jī)械性能（了解）1 低碳鋼的拉伸圖2 .材料的性能：強(qiáng)度、剛度、塑性、硬度、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度、斷裂韌性。第二章材料的組成和部結(jié)構(gòu)特征1掌握概念（名詞解釋）：固溶體、固溶強(qiáng)化、枝晶偏析、A、F、P、Fe3C;2合金中的基本相結(jié)構(gòu)：固溶體和金屬間化合物固

23、溶體：產(chǎn)生晶格畸變，增加晶體位錯(cuò)移動(dòng)的阻力，使滑移變形難以進(jìn)行，使金屬得到強(qiáng)化。金屬化合物：熔點(diǎn)、硬度高、脆性大。碳鋼中的Fe3C。對(duì)鋼的強(qiáng)度和耐磨性有重要的作用。金屬化合物對(duì)固溶體基體的強(qiáng)化作用:彌散硬化：當(dāng)金屬間化合物以極小的粒子均勻分布在固溶體基體上通常能提高合金的強(qiáng)度、硬度以及耐磨性，但會(huì)降低合金的塑性和韌性。3.掌握鐵碳相圖基本知識(shí):正確填寫鐵碳相圖的相組成物相圖兩條水平線是什么線，能寫出反應(yīng)式，解釋共晶、共析反應(yīng)。農(nóng)2-1勻品 共站相圖的特征相圖特征反應(yīng)式說(shuō)蹈時(shí)晶1L*一秤蠟Ml變衛(wèi)過(guò)程申斡變?yōu)橐粡椆?fiM品摂竺+耐忸溫下一片咸井的液相同時(shí)結(jié)盛出 兩種不同戰(zhàn)并的插周帕品其析|Z0

24、,4500x金相顯粧鏡660-600鄒片展蚊250-300100盤相證能請(qǐng)600S50r托氏#（T）攝削片屋狀 50 ），心部具有良好的韌性（Ak 40 ）原采用45鋼調(diào)質(zhì)處理再在凸輪表面進(jìn)行高頻淬火， 最后低溫回火現(xiàn)因工廠庫(kù)存的 45鋼已用完，只剩下15 鋼，擬用15鋼代替試說(shuō)明：原45鋼各熱處理工序的作用改用15鋼后，仍按原熱處理工序進(jìn)行能否滿足性能要求？為什么？改用15鋼后為達(dá)到所要求的性能，在心部強(qiáng)度足夠的前提下應(yīng)采用種熱處理工藝?答：調(diào)質(zhì)處理：獲得回火索氏體，以保證工件心部的強(qiáng)度和韌性凸輪表面進(jìn)行高頻淬火：承受彎曲交變載荷或扭轉(zhuǎn)交變載荷，提高耐磨性和承受沖擊。低溫回火：是為了降低鋼的

25、淬火應(yīng)力和脆性，同時(shí)保持鋼在淬火后的高硬度（一般為HRC5864）和耐磨性。：不能滿足性能要求；因?yàn)楦哳l淬火適用與中碳鋼；中合金鋼碳鋼；工具鋼；不能對(duì)低碳鋼高頻淬 火、因碳量低，表面硬度難以提高。調(diào)質(zhì)（淬火+高溫回火）7滲碳t淬火+低溫回火第七章工程設(shè)計(jì)、制造與材料選擇1掌握零件失效與失效類型.過(guò)量變形失效：材料的變形量和變形特性超過(guò)原來(lái)規(guī)定的程度，而致影響構(gòu)件的規(guī)定功能 彈性變形失效與選材：材料力學(xué)指標(biāo)：彈性模量。選材：易發(fā)生彈性變形失效時(shí)，應(yīng)選用具有高彈性模量的材料。 塑性變形失效與選材：材料力學(xué)指標(biāo)：屈服強(qiáng)度。 過(guò)量蠕變變形失效：屬材料在長(zhǎng)時(shí)間恒溫、恒應(yīng)力作用下，即使應(yīng)力低于屈服點(diǎn)也會(huì)緩

26、慢產(chǎn)生塑性變形。斷裂失效：斷裂是金屬材料在應(yīng)力的作用下分為互不相連的兩個(gè)部分或兩個(gè)以上部分材料力學(xué)指標(biāo)：沖擊韌性、斷裂韌性。 韌性斷裂失效：零件所受應(yīng)力大于斷裂強(qiáng)度，斷裂前產(chǎn)生顯著宏觀塑性變形的斷裂。 低應(yīng)力脆斷：構(gòu)件所受名義應(yīng)力低于屈服極限，在于明顯塑性變形的情況下，產(chǎn)生的突然斷裂脆斷的原因：低溫環(huán)境、焊接質(zhì)量、工作介質(zhì)、預(yù)防低應(yīng)力脆斷的措施。 疲勞斷裂失：在交變載荷作用下，經(jīng)過(guò)一定的期后所發(fā)生的斷裂。 蠕變失效與選材表面損傷：主要指腐蝕失效及磨損失效、接觸疲勞失效 磨損失效：相互接觸的兩個(gè)零件做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于摩擦力的作用，零件表面材料逐漸脫落，使表 面狀態(tài)和尺寸改變而引起的失效。 接觸疲

27、勞失效：兩個(gè)零件做相對(duì)滾動(dòng)或期性接觸，由于壓應(yīng)力或接觸應(yīng)力的反復(fù)作用所引起的表面 疲勞破壞現(xiàn)象。 腐蝕失效：金屬零件或構(gòu)件的表面在介質(zhì)中發(fā)生的化學(xué)或化學(xué)作用而逐漸損壞的現(xiàn)象。2掌握失效的原因(1) 設(shè)計(jì)與失效 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。 零件的工作條件估計(jì)錯(cuò)誤(應(yīng)力計(jì)算錯(cuò)誤)。 熱處理結(jié)構(gòu)工藝性不合理(2) 選材與熱處理 選材不當(dāng)：設(shè)計(jì)者選定指標(biāo)不能反映材料對(duì)所發(fā)生的那種類型失效的抗力。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， 材料的的缺陷是夾雜物過(guò)多，過(guò)大，雜質(zhì)元素太多，或者有夾層、折疊等宏觀缺陷。 熱處理工藝

28、不當(dāng)熱處理不良能造成過(guò)熱、脫碳、淬火裂紋、回火不足等； 冶金缺陷：夾雜、成分偏析、不良組織等加工缺陷：冷加工有刀痕深、粗糙度大、圓角小、精度低；熱加工缺陷：回火軟化、應(yīng)力等裝配與使用零件安裝時(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。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。3掌握零件設(shè)計(jì)中的材料選擇選材三原則1 ）使用性能原則，使用性能：力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能2）工藝性原則工藝性-材料經(jīng)濟(jì)地適應(yīng)各種加工工藝而獲得規(guī)定使用性能或形狀的能力。是一個(gè)輔助性原則。3）經(jīng)濟(jì)性原則4掌握熱處理加工工藝路線中的位置1熱處理在工藝路線中的位置的

29、安排原則1）最終熱處理一般安排在半精加工之后，磨削精加工之前；2）最終熱處理可進(jìn)行不止一次；3）整體淬火和表面淬火在工藝路線中位置相同；4）滲碳與淬火、回火在工藝路線上是近鄰的；5）局部滲碳法不同，工藝不同；6）零件表面軟氮化和表面滲硫的減摩處理，滲C后不能進(jìn)行任切削處理；7）高精度零件可增加去應(yīng)力退火，精密零件甚至進(jìn)行冷處理；8）調(diào)質(zhì)一般放在粗加工之后，半精加工之前。2熱處理在工藝路線中的位置教材表7.2第八章常用零件選材1掌握軸類零件選材軸常用材料調(diào)質(zhì)鋼（45、）、合金調(diào)質(zhì)鋼（40Cr、40MnB、）、合金滲碳（20CrMnTi 、）、專用氮化鋼（38CrMoAIA ）、等機(jī)床軸按工作條件

30、分為三類。1 ）輕載主軸：低工作載荷+小沖擊載荷+軸頸部位磨損不重，普通車床的主軸。45鋼、調(diào)質(zhì)或正火處理，耐磨的部位高頻表面淬火強(qiáng)化。2 ）中載主軸：中等載荷+磨損較重+有一定沖擊載荷，例如銃床主軸。合金調(diào)質(zhì)鋼，如40Cr鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，耐磨部位進(jìn)行表面淬火強(qiáng)化。3 ）重載主軸 工作載荷大+磨損重+沖擊載荷都重，組合機(jī)床主軸。20CrMnTi鋼制造，經(jīng)滲碳、淬火處理。4 ）高精度主軸精密鏜床的主軸。一般用 38CrMoAIA 專用氮化鋼制造，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，進(jìn)行氮化及尺寸穩(wěn)定化處理。重點(diǎn)掌握軸類零件加工工藝路線CM6140 車床主軸：輕載主軸 工作載荷小，沖擊載荷不大，軸頸部位磨損不重，普通車

31、床的主軸。45鋼、調(diào)質(zhì)或正火處理，耐磨的部位高頻表面淬火強(qiáng)化。選材：45鋼熱處理技術(shù)條件：整體調(diào)質(zhì)、硬度220250HBS ;軸頸和錐進(jìn)行表面淬火，硬度5258HRC加工工藝路線：下料T鍛造T正火T粗加工T調(diào)質(zhì)T半精加工T表面淬火及低溫回火T磨削加工主軸（45鋼）采取各種熱處理工藝鍛造-熱加工，可以改善鑄態(tài)組織，提高材料致密度和力學(xué)性能正火目的-在于得到合適的硬度，便于切削加工；改善鍛造組織，為調(diào)質(zhì)做準(zhǔn)備調(diào)質(zhì)-淬火+高溫回火，得到的組織為回火索氏體，使主軸得到較高的綜合機(jī)械性能和疲勞強(qiáng)度，還為最終的高頻表面淬火做準(zhǔn)備。安排在粗加工之后，半精加工之前。軸頸和錐：進(jìn)行表面淬火 +低溫回火，目的在于提高硬度，增加耐磨性。2重點(diǎn)掌握齒輪類零件材料選擇材料的要求：高的接觸疲勞強(qiáng)度、高的抗彎強(qiáng)度、良好的切削性能、淬火性能齒輪常用材料：鍛鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼：45、合金調(diào)制合金鋼：40Cr、合金滲碳鋼20CrMnTi 、1 ）輕載齒輪：低工作載荷+小沖擊載荷+軸頸部