1、鑄造、機械加工及熱處理鑄造、機械加工及熱處理培培 訓(xùn)訓(xùn) 資資 料料技術(shù)研究院技術(shù)研究院 楊世容編制楊世容編制總 要 一、鑄件結(jié)構(gòu)工藝 性 二、機械加工工藝 三、熱處理工藝 四、發(fā)動機典型零部件設(shè)計 一、鑄件結(jié)構(gòu)工藝性 鑄件結(jié)構(gòu)工藝性與鑄件的質(zhì)量、勞動生產(chǎn)率和鑄造成本有關(guān)，設(shè)計鑄件時，除了要考慮滿足零件的工作性能外，還要考慮鑄造工藝、合金鑄造性能、鑄造方法及機械加工、裝配、運輸?shù)确矫鎸﹁T件的結(jié)構(gòu)要求。本章主要講以下內(nèi)容： 鑄造工藝的種類； 常用鑄造材料； 鑄件結(jié)構(gòu)工藝性； 一、鑄件結(jié)構(gòu)工藝性1.1 鑄造工藝的種類 鑄造工藝分為砂型鑄造和特種鑄造兩大類，我們發(fā)動機中的零部件主要采用特種鑄造中的金屬

2、型重力鑄造、低壓鑄造和壓力鑄造工藝。 金屬型重力鑄造：主要特點是用金屬鑄型，在重力下澆注成型，對非鐵合金鑄件有細化組織的作用，設(shè)備費用高，手工操作，工人勞動條件差。大部分發(fā)動機氣缸頭采用該工藝。 低壓鑄造：主要特點是用金屬型、石墨型、砂型，在氣體壓力下充型及結(jié)晶凝固，逐漸致密，設(shè)備簡單。發(fā)動機氣缸體、活塞、我公司244FMI發(fā)動機氣缸頭采用該工藝。 壓力鑄造：用金屬鑄型，在高壓、高速下充型，在壓力下快速凝固，是效率高、精度高的金屬成型方法，但壓鑄機、壓鑄模具制造費用高。發(fā)動機的曲軸箱、蓋采用該工藝。 一、鑄件結(jié)構(gòu)工藝性1.2 常用鑄造材料 常用的鑄件材料可分為鑄鐵、鑄鋼和有色合金，發(fā)動機零部件

3、中鑄件主要使用有色合金鋁合金，該材料流動性差、收縮和裂紋敏感性大，綜合力學(xué)性能高吸振性差，強度隨壁厚增大下降顯著。 例如： 發(fā)動機氣缸頭采用GB/T1173-1995標準中 ZL105、ZL107 、ZL108 、ZL111 材料； 發(fā)動機氣缸體采用GB/T1173-1995標準中ZL111、ZL112材料； 發(fā)動機活塞采用GB/T1173-1995標準中 ZL109材料； 發(fā)動機的曲軸箱、蓋采用GB/T15115-1994標準中 YL112 材料。 一、鑄件結(jié)構(gòu)工藝性1.3 鑄件結(jié)構(gòu)工藝性 鑄件結(jié)構(gòu)工藝性要求便于制模、制芯、造型、合箱、清砂等，對于鋁合金材料鑄件結(jié)構(gòu)應(yīng)具有最少的熱接點，并創(chuàng)造

4、順序凝固的條件，相鄰壁的連接和過渡應(yīng)圓滑，壁厚不得過大，突出部分應(yīng)有較薄的加強筋加固。 壓力鑄件的結(jié)構(gòu)特點： 壁厚不大余6mm，基本參數(shù)見下表： 一、鑄件結(jié)構(gòu)工藝性 結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意以下事項：消除內(nèi)凹，便于型芯取出；壁厚均勻，避免產(chǎn)生氣孔、縮孔；采用加強肋減少壁厚，達到壁厚均勻； 一、鑄件結(jié)構(gòu)工藝性消除尖角，避免產(chǎn)生裂紋；盡量避免橫向抽芯，抽芯方向盡量同開型取件方向一致，簡化模具結(jié)構(gòu)。 一、鑄件結(jié)構(gòu)工藝性 復(fù)雜的壓力鑄件，可采用鑲鑄法制造，還可滿足鑄件一些特殊要求，如高強度、耐磨、導(dǎo)電、絕緣等，還可以把N個零件澆鑄成一個組件，鑲件的基本結(jié)構(gòu)如下： 二、機械加工 機械加工工藝過程由一系列工序組成，

5、每一個工序又由若干個安裝、工位、工步和走刀組成。本章并不詳細介紹機械加工工藝中需要的設(shè)備、工序、加工余量，各道工序怎樣安裝定位、刀量進給量，動力頭轉(zhuǎn)速。本章介紹與我們關(guān)系密切的4個問題：不同生產(chǎn)方式的加工工藝對產(chǎn)品質(zhì)量的影響；不同質(zhì)量要求的加工工藝對產(chǎn)品質(zhì)量的影響；在產(chǎn)品設(shè)計時如何使零部件既能滿足性能和使用要求又能采用比較經(jīng)濟的加工工藝；以及我們在產(chǎn)品圖設(shè)計繪制中怎樣注意零件的加工工藝性。 二、機械加工2.1不同生產(chǎn)方式的加工工藝對產(chǎn)品質(zhì)量的影響 ： 生產(chǎn)方式分為：單件生產(chǎn)、批量生產(chǎn)和大量生產(chǎn)。批量生產(chǎn)又分為小批量生產(chǎn)、中批量和大批量生產(chǎn)。各種生產(chǎn)形式的加工工藝，對產(chǎn)品質(zhì)量的影響很大。 單件生

6、產(chǎn)和小批量生產(chǎn)，由于沒有固定的設(shè)備和完整的刀夾量具，零件的各道加工工序沒有明確的安裝、工位、工步和走刀等工藝規(guī)程。加工難度大，對工人的技術(shù)水平要求高，需要采用直接找正和畫線找正的方法來裝夾定位，而且產(chǎn)品質(zhì)量不容易保證。我們一般不希望配套廠采用這種方式為我們配套。 當然全新設(shè)計和較大改進設(shè)計的產(chǎn)品，需要性能和結(jié)構(gòu)驗證。只能用這種方式制造零部件來進行設(shè)計驗證。比如曲軸箱等需要開模的復(fù)雜零件可以用木模翻砂得到鑄件，用加工中心加工為成品；齒輪用鍛柄車削后制齒；軸類零件可以直接用圓鋼車削而成；軸承壓板、線夾等沖壓件，可以用線切割的方式落料，再用簡單的模具成型；墊圈可以用圓鋼切片后， 二、機械加工 再用平

7、磨磨削平面的方式得到。這種方式比較靈活，投入不大，若經(jīng)過單件或較小批量試驗驗證設(shè)計存在問題，可以更改方案，問題太大，還可以終止項目。這樣，對我們和配套廠損失都不會太大。雖然這種方式比較靈活，但是沒有固定的生產(chǎn)設(shè)備，沒有可靠的工藝工裝，每一次樣件的尺寸都可能不一樣，產(chǎn)品質(zhì)量很不可靠。 我們新產(chǎn)品開發(fā)完成，是指產(chǎn)品圖歸檔，產(chǎn)品已經(jīng)移交，能夠批量生產(chǎn)的狀態(tài) 。我們投入裝配生產(chǎn)的零部件應(yīng)該是用批量生產(chǎn)的方式提供的，即在生產(chǎn)中廣泛采用通用機床，如專機、加工中心等，廣泛采用專用夾具、刀具和量具，根據(jù)產(chǎn)品圖的精度要求和各零件的結(jié)構(gòu)特點，編制了完整的加工工藝，有固定的工序、每一道工序都有完整的工藝操作規(guī)程，有

8、合格的設(shè)備、夾具、刀具、量具和熟練的操作工人，每一道工序規(guī)定了合理的加工余量、正確的裝夾方式、固定的工步和走刀。 二、機械加工2.2不同質(zhì)量要求的加工工藝對產(chǎn)品質(zhì)量的影響 ： 我們在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計時對產(chǎn)品質(zhì)量的要求不準確，比如尺寸公差、形狀和位置公差標注沒有滿足性能或使用要求，我們配套廠家按照我們產(chǎn)品圖的要求編制的加工工藝當然也不能滿足產(chǎn)品的性能和使用要求。 我們設(shè)計的產(chǎn)品能夠滿足產(chǎn)品性能或使用要求，而我們配套廠家的加工工藝要求不高，沒有按照按照產(chǎn)品圖的要求編制加工工藝，比如曲軸、主軸、配氣凸輪軸和下?lián)u臂軸的配合軸徑，產(chǎn)品圖要求尺寸精度6級，表面粗糙度0.40.8，應(yīng)該采用外圓磨床精磨和細磨，如

9、果只用車床精車或粗磨，是不能達到要求的；有同軸度要求的軸類零件應(yīng)該用外圓磨床磨削，如果只用無心磨床就達不到產(chǎn)品使用要求；曲軸箱和曲軸箱蓋類零件，應(yīng)該采用加工中心或組合專機，卻采用銑床、鉆床，零件的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度達不到產(chǎn)品圖要求。在送樣和批量供貨時，不管是什么原因，我們接受了，最終的產(chǎn)品質(zhì)量還是不能保證。 只有我們產(chǎn)品圖的要求能夠滿足產(chǎn)品性能或使用要求，我們配套廠家的加工工藝滿足產(chǎn)品圖要求，產(chǎn)品質(zhì)量才能得到保證。 二、機械加工2.3在產(chǎn)品設(shè)計時如何使零部件既能滿足性能和使用要求又能采用比較經(jīng)濟的加工工藝 ： 在零部件設(shè)計時如何提高設(shè)計質(zhì)量，就是合理標注尺寸、選取尺寸公差、形位公差

10、和表面粗糙度，使零部件既能滿足性能和使用要求又能采用比較經(jīng)濟的加工工藝 。 有尺寸公差和形位公差的選取原則、工藝手冊、有現(xiàn)行生產(chǎn)用產(chǎn)品圖供我們參考，但是準確有效的方法是試驗驗證。比如驗證起動離合器齒輪襯套和左曲軸的間隙配合公差、形狀公差和表面粗糙度時，經(jīng)過起動試驗，聲音正常，強化試驗或道路試驗沒有異常，拆機檢查該部位表面潤滑良好，沒有燒蝕現(xiàn)象，你的選擇就正確了。如果起動聲音異常，檢查齒輪的跳動等精度和安裝中心距又沒有問題，可能配合間隙大了；如果試驗過程中或試驗后檢查該部位有燒蝕現(xiàn)象，可能間隙小了；比如驗證曲軸左端的正時主動齒輪與左曲軸過盈配合時，通過試驗，若產(chǎn)生裂紋而松動，則過盈偏大，若產(chǎn)生無

11、裂紋松動則過盈偏小。 二、機械加工 零部件設(shè)計時，尺寸公差、形位公差和表面粗糙度要求不能太高，只要能夠滿足產(chǎn)品性能和使用要求就行，比如曲軸箱的各軸承孔和其他軸孔，除了作為基準的曲軸孔和有7級齒輪精度的平衡軸孔需要67級精度外，其余主副軸、凸輪軸承孔、機油泵孔可以定為7級精度，油封孔、定位銷孔、撥叉軸孔等可定為8級，因為7級以上精度孔鋒鋼刀具精鏜就可以了，而6級精度的孔需要金剛刀精細鏜孔才能達到。我們在產(chǎn)品圖上尺寸精度提高1級，配套廠的加工難度相應(yīng)提高，生產(chǎn)成本響應(yīng)增加。因此必須謹慎，要求太高了，成本增加，是浪費；要求太低了，不能滿足要求。零件的尺寸精度等級與表面粗糙度數(shù)值應(yīng)相協(xié)調(diào)，配合孔軸，孔

12、的粗糙度可比軸大一級。粗糙的表面要達到很高的尺寸精度是不可能的，一般67級精度的孔表面粗糙度Ra0.8，8級精度的孔表面粗糙度Ra1.6。 二、機械加工2.4產(chǎn)品圖設(shè)計繪制中怎樣注意零件的機械加工工藝性 ： 選擇設(shè)計基準時，盡量與裝配基準、加工定位基準和測量基準統(tǒng)一；零件結(jié)構(gòu)要便于提高生產(chǎn)率、便于加工、盡量減少切削加工量等。 軸類類零件的頂尖孔為設(shè)計基準、加工基準、測量基準，加工中對頂尖孔的精度要求是很高的，兩端頂尖孔的同軸度、圓度誤差將直接反映到工件去，根據(jù)零件的精度要求不同，頂尖孔可采用各種方式的修研（油石、橡膠砂輪、鑄鐵頂尖、硬質(zhì)合金頂尖）和中心孔磨床磨削，看頂尖孔的加工工藝就能知道軸類

13、零件的加工質(zhì)量； 零件結(jié)構(gòu)便于提高生產(chǎn)率，要有便于在機床和夾具上安裝的定位基準面，比如右曲軸箱蓋上的工藝凸臺；活塞裙部的內(nèi)止口及底端面； 零件結(jié)構(gòu)要便于加工、盡量減少切削加工量 。右曲軸箱蓋，起動軸油封孔為28，起動軸孔為18，中間有25深度為1的不加工孔，使加工余量減少 ，油孔處設(shè)計垂直于鉆頭的凸臺，才便于鉆孔加工，磨削的孔和平面需要設(shè)計退刀槽； 二、機械加工 加強零件的剛性。比如蓋類殼體件，增設(shè)加強筋，以減少剛性差的零件在夾緊力和切削力的作用下產(chǎn)生的變形； 零件結(jié)構(gòu)要便于裝配。比如右曲軸箱蓋油封孔口倒角。2.5各種加工方法能到的經(jīng)濟精度和表面粗糙度： 外圓加工的經(jīng)濟精度：外圓的加工方法有：

14、車削、磨削、研磨和滾壓等。一般h6和h7的尺寸精度，Ra0.8的表面粗糙度，必須經(jīng)過粗車、精車、粗磨再精磨的工藝過程；h5的尺寸精度，Ra0.40.8的表面粗糙度，要精磨和研磨才能達到；h8的尺寸精度，Ra1.6的表面粗糙度，精車和粗磨都可以達到；滾壓只能達到h8h10。 二、機械加工三、零部件的熱處理 熱處理的主要工藝過程是加熱和冷卻，通過改變材料的力學(xué)性能或物理、化學(xué)性能來改善材料的加工工藝性能或零件的使用性能。 我們本章所講內(nèi)容為： 熱處理的基礎(chǔ)知識； 熱處理的分類； 零件的熱處理結(jié)構(gòu)工藝性； 齒輪的熱處理。三、零部件的熱處理3.1 熱處理的基礎(chǔ)知識： 1） Fe-Fe 及Fe-C二元合

15、金相圖F=鐵素體=C在-Fe中的間隙固溶=固溶體；A=奧氏體=C在-Fe中的間隙固溶體=固溶體；=C在-Fe中的間隙固溶體=固溶體；Fe C =滲碳體(硬)；G=石墨； L=液態(tài)；33三、零部件的熱處理金屬材料的基本性能有物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能、工藝性能。物理性能包括：密度，熔點，導(dǎo)熱性，導(dǎo)電性，熱膨脹性，磁性；化學(xué)性能包括：耐腐蝕性，抗氧化性，化學(xué)穩(wěn)定性；力學(xué)性能包括：強度，塑性，硬度，韌性，疲勞強度；工藝性能包括：鑄造性能，鍛造性能，焊接性能，切削加工性能。其中材料硬度是熱處理比較重要的一個指標。三、零部件的熱處理3.1 熱處理的基礎(chǔ)知識： 2）金屬材料的基本性能三、零部件的熱處理3

16、.1 熱處理的基礎(chǔ)知識： 三、零部件的熱處理三、零部件的熱處理 所謂熱處理是將工件在介質(zhì)中加熱到一定溫度，保溫一定時間，然后用一定速度冷卻，以改變金屬顯微組織結(jié)構(gòu)，從而改變其性能（物理，化學(xué)及機械等）的一種生產(chǎn)工藝。 熱處理的三個關(guān)鍵過程：加熱，保溫，冷卻。如圖所示為典型的熱處理工藝曲線： 保溫 溫度 ()冷卻 加熱 時間 (T)臨界點 (A) A奧氏體轉(zhuǎn)變點或轉(zhuǎn)變溫度 三、零部件的熱處理 保溫主要是控制時間和溫度，我們下面主要介紹加熱、冷卻過程。三、零部件的熱處理3.1 熱處理的基礎(chǔ)知識： 3） 加熱 鋼的退火、正火、淬火等熱處理，都需將其加熱到奧氏體轉(zhuǎn)變區(qū)的溫度，即完成所謂的奧氏體化過程。

17、下面介紹加熱缺陷的防止和減輕措施：缺陷加熱介質(zhì)防止與減輕措施氧化空氣1 工件埋入硅砂+鑄鐵屑裝箱加熱；2 采取感應(yīng)加熱，激光加熱方式；3 涂防氧化涂料；4 用不銹鋼箔密封加熱；5 采用密封爐罐抽真空通保護氣氛?；鹧鏍t燃燒產(chǎn)物1 調(diào)節(jié)燃燒比使爐氣略帶還原性；2 將燃燒產(chǎn)物凈化通入爐罐作保護氣氛。保護氣氛1 采用一定純度的惰性氣體；2 在制備氣體中，調(diào)整到合理的CO/CO ，H /H O比值鹽浴1 用優(yōu)良脫氧劑定期脫氧除渣；2 采用含有脫氧成分的鹽浴補充劑。 222三、零部件的熱處理缺陷加熱介質(zhì)防止與減輕措施脫碳空氣1 工件埋入硅砂+鑄鐵屑+木炭粉裝箱加熱；2 工件表面涂氧化脫碳涂料；3用不銹鋼箔

18、密封加熱；4 采用密封爐罐抽真空，通可控氣氛；5 已脫碳件可在吸熱式氣氛中復(fù)碳?；鹧鏍t燃燒產(chǎn)物1 調(diào)節(jié)燃燒比，使爐氣帶還原性，可適當減輕脫碳；2 利用燃燒產(chǎn)物凈化通入罐式爐作保護氣氛。保護氣氛1 深度凈化惰性氣體，使O 1010 ，露點-50 C。可控氣氛1 制備氣體中的CO ，H O要降到能保證所需要的碳勢，要采取適當?shù)臓t氣碳勢控制措施。鹽浴1 嚴格要求脫氧；2 中性鹽浴要添加含碳的活性成分，如木炭粉、CaC、SiC等氫脆富氫保護氣體1 高強度鋼避免在富氫氣氛中加熱，可采用真空；2 采用低氫氣氛，如氮基氣氛、精凈化放熱氣氛，放熱-吸熱式氣氛和其它惰性氣體。3 鋼件滲碳和碳氮共滲后重新在鹽浴中

19、加熱淬火；4 事后在室溫下自然時效或回火。o-622 2三、零部件的熱處理3.1 熱處理的基礎(chǔ)知識： 4） 冷卻 冷卻到平衡的相變溫度以下的奧氏體稱為過冷奧氏體。過冷度的不同，過冷奧氏體轉(zhuǎn)變方式不同，得到產(chǎn)物的組織結(jié)構(gòu)和性能都不同。 過冷奧氏體高溫分解朱光體； 過冷奧氏體以足夠快的速度冷卻馬氏體； 過冷奧氏體在高溫分解和馬氏體轉(zhuǎn)變之間的中間溫度范圍貝氏體。 冷卻會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力：溫差產(chǎn)生熱應(yīng)力、組織應(yīng)力，保留下來就成為殘留應(yīng)力。三、零部件的熱處理 按熱處理性能的要求，冷卻方式分為以下方式：序號冷卻方式描述1退火在爐內(nèi)以足夠慢的速度冷卻直至過冷奧氏體在高溫分解溫度范圍內(nèi)完成轉(zhuǎn)變。2等溫退火在爐內(nèi)以較

20、快的速度冷卻到過冷奧氏體較不穩(wěn)定的溫度下等溫停留，直至該溫度下等溫轉(zhuǎn)變結(jié)束之后出爐冷卻，所需工藝時間短且能獲得在同一溫度下轉(zhuǎn)變均一組織。3正火在空氣中冷卻，其冷卻速度比退火快。低合金鋼常采用正火。4等溫正火先用較快的速度冷卻，然后等溫至奧氏體高溫分解完成，使低合金鋼得到均一的硬度適度的預(yù)備組織，改善切削性能。5淬火冷卻速度大于另界臨界速度，獲得馬氏體和部分殘留奧氏體。6雙介質(zhì)淬火以大于臨界冷卻速度冷卻到過冷奧氏體不穩(wěn)定的溫度區(qū)間以下，在馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)間轉(zhuǎn)入較緩和的冷卻介質(zhì)中繼續(xù)冷卻。7預(yù)冷淬火先以緩慢速度冷卻一段時間（以不發(fā)生奧氏體高溫轉(zhuǎn)變?yōu)橄薅龋┤缓筮M行淬火冷卻。8馬氏體點以下的分級淬火淬火溫

21、度在Ms以下的鹽浴或油浴中并停留一段時間，使已經(jīng)轉(zhuǎn)變的馬氏體回火，使截面上溫度趨向均勻，然后在緩冷條件下繼續(xù)馬氏體轉(zhuǎn)變，殘留奧氏體有所增加。9馬氏體點以上的分級淬火分級停留的溫度稍高于Ms點，然后取出空冷。減少馬氏體轉(zhuǎn)變時截面上的溫度差，殘留奧氏體有所增加10等溫淬火在貝氏體轉(zhuǎn)變的溫度范圍內(nèi)等溫停留，直至貝氏體轉(zhuǎn)變結(jié)束。三、零部件的熱處理3.2 熱處理的分類： 依據(jù)GB/T12603-1990按 工藝類型、工藝名稱、實現(xiàn)工 藝的加熱方法三個層次進行分 類。 本節(jié)講幾個常用的熱處理 中的一些常識。三、零部件的熱處理3.2 熱處理的分類： 1） 淬火及回火： 淬火的目的是使鋼獲得較高的強度和硬度。

22、淬火后的零件必須經(jīng)低、中、高溫回火，從而獲得良好的綜合機械性能。 設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)零件的材料、形狀、尺寸和所需的機械性能的不同，選用不同的淬火方法。工件只需局部提高硬度，則可進行局部淬火或表面淬火，以避免工件其它部分產(chǎn)生變形和開裂。 淬火后的零件，經(jīng)過不同的回火，具有不同的性能。低溫回火：回火溫度150250 C，回火后得到馬氏體組織，但內(nèi)應(yīng)力消除不徹底，故應(yīng)適當延長保溫時間；低溫回火目的是降低內(nèi)應(yīng)力和脆性，而保持鋼在淬火后的高硬度和耐磨性；主要用于各種工具、模具、滾動軸承和滲碳或表面淬火的零件。中溫回火：回火溫度為350450 C左右，回火后獲得屈氏體組織，該過程必須快冷，以避免回火脆性；中溫

23、回火目的是保持一定韌性的條件下提高彈性和屈服強度；主要用于各種彈簧、鍛模、沖擊工具及一些要求強度的零件。oo三、零部件的熱處理高溫回火：回火溫度500680 C，回火后得到馬氏體組織，淬火+高溫回火通常被稱為調(diào)質(zhì)處理，可以獲得強度、塑性、韌性都較好的綜合機械性能，但工藝復(fù)雜，在提高塑性、韌性的同時，強度、硬度有所下降；主要用于比較重要的零件，特別是在交變負荷下工作的連桿、主副軸、齒輪等；不但可以作最終熱處理，還可作精密零件的預(yù)先熱處理，以減少最終熱處理的變形，獲得較好的最終性能提供組織基礎(chǔ)。去應(yīng)力回火：對于切削加工量大而變形要求嚴格的工件或淬火返件，加熱到600760 C，以消除內(nèi)應(yīng)力ooo三

24、、零部件的熱處理 淬火缺陷：淬火裂紋和淬火畸形：淬火裂紋一般是不可補救的淬火缺陷，只有采取積極的預(yù)防措施，如減少和控制淬火應(yīng)力、方向、分布，控制原材料質(zhì)量及采用合理的 結(jié)構(gòu)設(shè)計；淬火畸形是不可避免的現(xiàn)象只要不超過公差可通過矯正，通過適當選材，合理設(shè)計結(jié)構(gòu)（避免尖角，盡量減少截面尺寸差，若截面差較大應(yīng)選擇淬透性好的材料），合理選擇淬火回火方式可有效減少與控制淬火畸形。三、零部件的熱處理淬火缺陷還有因淬火過程中表面防護不好引起的氧化、脫碳缺陷；溫度控制不當引起的過熱、過燒、硬度不足缺陷；原材料組織粗大及不均，零件表面被污染引起的軟點缺陷等。 硬度不合格：回火后硬度偏高、偏低或不均勻。硬度偏高、偏低

25、是爐溫不均勻、回火溫度不對或爐溫失控造成；硬度不均大多數(shù)是在成批回火零件中在同一批內(nèi)出現(xiàn)，是由于回火爐本身溫度不均造成，如爐氣循環(huán)不均，裝爐量過大?；儯褐饕谴慊饝?yīng)力在回火過程中重新分布引起。在對形狀扁平、細長零件要采用加壓回火或趁熱校直等辦法彌補?；鼗鸫嘈裕禾间撛?00400 C、合金鋼在250450 C內(nèi)回火會出現(xiàn)第一類回火脆性，需重新加熱淬火；合金鋼在350525 C回火，或在稍高溫度下回火后緩慢冷卻，會出現(xiàn)第二類回火脆性，應(yīng)重新回火或回火后快速冷卻；網(wǎng)狀裂紋：高速鋼、高碳鋼表面脫碳及回火時表面加熱速度過快，高碳鋼、高合金鋼淬火后未及時回火，造成表面網(wǎng)狀裂紋。 回火缺陷：ooo三、零部

26、件的熱處理3.2 熱處理的分類： 2） 滲碳 常用的滲碳鋼有Q195、Q215、Q235、08、10、15、20、25、15Mn、20Mn、25Mn、15Mn 、20Mn 、20MnV、15Cr、20Cr、20CrV、20CrMn、20CrMnTi、30CrMnTi等，滲碳后應(yīng)進行正確的淬火及回火熱處理。 滲碳件質(zhì)量檢測內(nèi)容：檢測項目檢測內(nèi)容及方法備 注外觀檢測表面有無腐蝕或氧化。工件變形檢查工件的撓曲變形、尺寸及幾何形狀的變化。根據(jù)圖樣技術(shù)要求滲層深度宏觀測量：用帶刻度尺的放大鏡；顯微鏡測量。在滲碳淬火后進行硬度包括滲層表面，防滲部位及芯部硬度，一般用洛氏硬度HRC標尺測量。 在淬火后檢測金

27、相滲層碳化物的形態(tài)及分布，殘留奧氏體數(shù)量，有無反常組織，芯部組織是否粗大及鐵素體是否超出技術(shù)要等，一般在顯微鏡下放大400倍觀察。按技術(shù)要求及標準進行。 2 2三、零部件的熱處理 滲碳件常見缺陷及防止措施：缺陷形式形成原因及防止措施返修方法表面粗大塊狀或網(wǎng)狀碳化物原因：滲碳劑活性太高或滲碳保溫時間過長。措施：降低滲劑活性，當滲層要求較深時，保溫后期適當降低滲劑活性。1 降低碳勢氣氛下延長保溫時間，重新淬火；2 高溫加熱擴散后淬火。表層大量殘留奧氏體原因：淬火溫度過高，奧氏體中碳及合金元素含量較高。措施：降低滲劑活性，降低直接淬火或重新加熱淬火的溫度。1 冷處理；2 高溫回火后，重新加熱淬火；3

28、 采用合金的加熱溫度，重新淬火。表面脫碳滲層后期滲劑活性過分降低，氣體滲碳爐漏氣，液體滲碳時碳酸鹽含量過高，在冷卻罐中及淬火加熱時保護不當，出爐時高溫狀態(tài)在空氣中停留時間過長。1 在活性合適的介質(zhì)中補滲；2 噴丸處理（適用于脫碳層 0.02mm時）表面非馬氏體組織原因：滲碳介質(zhì)中的氧向鋼中擴散，淬火后出現(xiàn)黑色網(wǎng)狀組織。措施：控制爐內(nèi)介質(zhì)成分，降低氧含量，提高淬火冷卻速度，合理選材。提高淬火溫度或適當延長淬火加熱保溫時間，使奧氏體均勻化，并采用較快淬火冷卻速度。反常組織當鋼中含氧較高（沸騰鋼），固體滲碳時滲碳后冷卻速度過慢，在滲碳層中出現(xiàn)先共析滲碳體網(wǎng)的周圍有鐵素體層，淬火后出現(xiàn)軟點。提高淬火溫

29、度或適當延長淬火加熱保溫時間，使奧氏體均勻化，并采用較快淬火冷卻速度。芯部鐵素體過多淬火溫度低，或重新加熱淬火保溫時間不夠。按正常工藝重新加熱。滲層深度不夠原因：爐溫低，滲層活性低，爐子漏氣或滲碳鹽浴成分不正常。措施：加強爐溫校驗，及爐氣成分或鹽浴成分的監(jiān)控。補滲。三、零部件的熱處理 滲碳件常見缺陷及防止措施：缺陷形式形成原因及防止措施返修方法滲層硬度不均勻爐溫不均勻；爐氣循環(huán)不良；升溫時工件表面氧化；碳黑在工件表面沉積；工件表面本身存在氧化皮；固體滲碳時滲碳箱內(nèi)溫差大及催滲劑拌和不均勻。報廢或降級使用表面硬度低表面碳濃度低或表面脫碳；殘留奧氏體量過多，或表面形成托氏體。1 表面碳濃度低者采用

30、補滲；2、殘留奧氏過多者采用高溫回火或淬火后補一次冷處理。3 表面形成托氏體者可重新加熱淬火。表面腐蝕和氧化原因：滲劑或催滲劑在工件表面熔化，液體滲碳后工件表面粘有殘鹽、氧化皮、硼砂等重新加熱淬火引起腐蝕；工件高溫出爐不當引起氧化；措施：仔細控制滲劑及鹽浴成分，對工件表面及時清理、清洗。報廢。開裂滲碳后慢冷時組織轉(zhuǎn)變不均勻所至。報廢。三、零部件的熱處理3.2 熱處理的分類： 3） 碳氮滲 碳氮共滲以滲碳為主，其性能和工藝方法等與滲碳基本相似，但由于氮原子的滲入，碳氮共滲有以下特點： 處理溫度低，可減少工件畸變量，降低能耗； 滲層有較好滲透性和耐回火性； 較高的疲勞強度和耐磨性能； 碳氮共滲初期

31、有較快的滲入速度，共滲層控制在0.20.75mm，表面含碳量大于0.6%，含氮量約0.10.4%。 碳氮共滲用材料和滲碳類似，由于碳氮共滲溫度較低，滲層較薄，碳氮共滲用鋼的含碳量可高一些。在碳氮共滲層深度0.3mm以下的零件，鋼的含碳量可提高到0.5%，常采用40CrMo、40Cr、40CrNiMo、40CrMnMo等。 碳氮共滲除了與滲碳相似的質(zhì)量缺陷外，還存在粗大碳氮化合物、黑色組織的質(zhì)量缺陷。三、零部件的熱處理3.3 零件的熱處理結(jié)構(gòu)工藝性： 影響結(jié)構(gòu)的熱處理工藝性因素有：零件材料、幾何形狀和剛度、尺寸大小、表面狀態(tài)。 為了避免零件熱處理時發(fā)生過量變形、開裂或硬度不足及軟點等，零件的幾何

32、形狀是關(guān)鍵。三、零部件的熱處理三、零部件的熱處理三、零部件的熱處理3.3 零件的熱處理結(jié)構(gòu)工藝性： 如果零件的結(jié)構(gòu)形狀已無改善余地，可改用淬透性較好的材料，用緩和的冷卻介質(zhì)淬火，可避免變形、開裂。 零件的剛度差，加熱或冷卻時均會產(chǎn)生大的變形，可設(shè)計專用夾具來防止變形，如細長桿件。 零件的表面狀態(tài)對熱處理工藝性的影響：表面粗糙度值越低，淬火冷卻時的氣膜不易附著冷卻均勻，可減小變形，表面的刀痕較深或部位不合適也可能導(dǎo)致開裂。 在滿足零件使用性能的情況下，零件尺寸的合理選擇主要考慮淬透性和變形，最好不要超出臨界尺寸（可在手冊中查找）。三、零部件的熱處理3.4 齒輪的熱處理： 1）齒輪受力狀態(tài)及損壞特

33、征： 齒輪在傳遞動力及改變速度的運動過程中，嚙合齒面之間既有滾動又有滑動，而且齒輪根部還受到脈動或交變彎曲應(yīng)力的作用。齒輪所受應(yīng)力主要是摩擦力、接觸應(yīng)力、彎曲應(yīng)力。 2）齒輪常用材料及熱處理： 以摩托車發(fā)動機結(jié)構(gòu)中的常用鋼齒輪為例。三、零部件的熱處理序號齒輪類型鋼材熱處理1主動齒輪、變速器和差速器齒輪20CrMo滲碳20CrMnTi 滲碳2從動齒輪FTG60Cu Mo-55 齒部高頻淬火3起動齒輪20CrMo滲碳45、40Cr調(diào)質(zhì)+齒部高頻淬火4正時主動鏈輪20CrMo滲碳40Cr調(diào)質(zhì)+齒部高頻淬火5正時從動鏈輪20滲碳40Cr調(diào)質(zhì)+氮化6平衡軸主動齒輪35CrMo調(diào)質(zhì)+氮化7平衡軸從動齒輪4

34、0Cr調(diào)質(zhì)+氮化8機油泵主動齒輪40Cr調(diào)質(zhì)+氮化20CrMo滲碳9里程表齒輪20CrMo滲碳 3三、零部件的熱處理3.4 齒輪的熱處理： 3）調(diào)質(zhì)齒輪檢測： 試樣檢測：化學(xué)成分，低倍組織，晶粒度，力學(xué)性能，顯微組織，脫碳層； 探傷：齒部裂紋，氣孔，縮孔，白點等。 4）滲碳及碳氮共滲齒輪檢測： 試樣檢測：原材料的成分、組織、硬度，滲層深度，表面碳濃度，表層顯微組織，心部硬度； 外觀質(zhì)量：表面氧化，裂紋及碰傷； 表面硬度：按圖樣規(guī)定，一般檢查HRC值。 四、發(fā)動機典型零部件設(shè)計 我們所講的零部件設(shè)計，目的就是要對一個具體的零件繪制一張正確的圖紙，它包括使用正確的零件名稱及代碼，正確反映零件的裝配

35、關(guān)系，正確選擇材料，合理設(shè)計零件結(jié)構(gòu)、尺寸標注、尺寸精度、表面粗糙度、形位公差、熱處理要求及其它技術(shù)要求，圖幅大小、比例、布局合理等。為此，我們在設(shè)計中要注意以下問題： 首先分析了解我們要設(shè)計零件裝配部位的要求和功能要求，做到有的放矢； 善于參考學(xué)習(xí)和借鑒，參考公司已經(jīng)有的相同類型的零件圖，并消化吸收，可以較快進步 ； 善于思考，對于借鑒的產(chǎn)品圖，不要認為那就完全正確，要理解后消化吸收，繪制完成一個零件圖，對校對、工藝、和標準檢查發(fā)現(xiàn)的問題，最好弄懂為什么，查一下相關(guān)標準，總結(jié)經(jīng)驗 。每設(shè)計一個零件，就弄明白一類零件，這樣會進步很快； 樹立好的學(xué)習(xí)和工作態(tài)度謙虛和勤奮，不論有多么豐富的知識的能

36、力，都要有小學(xué)生那樣的學(xué)習(xí)熱情，無論在工作中遇到什么，都要有第一天上班的工作熱情。 四、發(fā)動機典型零部件設(shè)計4.1 氣缸頭、氣缸體的設(shè)計： 1）材料選擇： 我們在前面已經(jīng)講到，大部分氣缸頭采用重力鑄造、氣缸體采用低壓鑄造，氣缸頭材料采用GB/T1173-1995 標準中ZL105、ZL107 、ZL108 、ZL111等 材料，氣缸體采用GB/T1173-1995標準中ZL111、ZL112等材料。 2）結(jié)構(gòu)設(shè)計： 考慮性能需求：缸經(jīng)，行程，燃燒室形狀和容積，凸輪室結(jié)構(gòu)和空間，冷卻結(jié)構(gòu)等； 考慮裝配需求：A、B栓位置，結(jié)合面的密封性等； 鑄造工藝性：模具制造、清砂、壁厚等。 3）繪制產(chǎn)品圖：視圖表達、尺寸標注、尺寸精度、表面粗糙度、形位公差、熱處理要求及其它技術(shù)要求。 (見PDM產(chǎn)品圖中發(fā)動機臥式機1P