實(shí)驗(yàn)三零件選材與普通熱處理工藝編定的綜合實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.初步學(xué)會(huì)根據(jù)零性的使用性能和熱處理技術(shù)要求，對(duì)一般機(jī)械零件進(jìn)行選材和熱處

理工藝的編定。

2.熟練掌握普通熱史理在零件加工工藝過(guò)程中的作用。

3.掌握常用金屬材料的用途及其熱處理工藝特點(diǎn)。

二、實(shí)驗(yàn)原理簡(jiǎn)介

1.選擇用鋼的一般原則

（1）材料的使用性能（力學(xué)性能和物理、化學(xué)性能）應(yīng)滿足零件的使用要求。表5.1

提供了根據(jù)使用性能選材的方法。

表5.1根據(jù)使用性能選材方法

選擇類型選擇方法

根據(jù)硬度選擇用鋼根據(jù)零件的最終硬度要求選擇。如對(duì)最終硬度（回火后）要求48HRC,

可選用含碳量為0.40%的鋼。

承受疲勞載荷零件在低周疲勞時(shí)，應(yīng)力只有強(qiáng)度極限70M就可能斷裂，在高周疲勞時(shí)，只

的選材有強(qiáng)度極限40%的應(yīng)力就可能斷裂。選用鋼時(shí)，應(yīng)知道應(yīng)力大小、載荷

周次和應(yīng)力集中系數(shù)等。同時(shí)必須知道材料的強(qiáng)度、韌性和疲勞極限。

對(duì)沖擊強(qiáng)度有要求對(duì)要求沖擊性能高的零件，應(yīng)選擇含碳0.40%,S、P的含量在0.025%

的零件的選材以下，不含Mn的鋼。零件在＜一45C條件下工作，宜選擇含Ni的鋼。

（2）滿足零件的服役條件。零件的服役條件主要包括：承受的載荷類型和大??；工作

溫度和周?chē)橘|(zhì)的性質(zhì)；某些特殊要求，如電性、磁性、密度等。

（3）要充分考慮鋼材的尺寸效應(yīng)。所謂尺寸效應(yīng)是指鋼材的力學(xué)性能隨其形狀、尺寸

的改變而變化的情況。尺寸效應(yīng)與鋼材的淬硬深度有著密切的關(guān)系。

（4）要綜合考慮材料的強(qiáng)度、塑性、韌性的合理配合。

（5）材料的工藝性應(yīng)滿足零件的加工要求。

（6）材料的價(jià)格和總成本應(yīng)經(jīng)濟(jì)、低廉。

2.熱處理方法的選攔

材料選定后，依據(jù)各種熱處理方法的特點(diǎn)，材料在不同熱處理?xiàng)l件下的組織變化，及

相應(yīng)的力學(xué)性能和工藝性能，合理選定熱處理方法。見(jiàn)表5.2?表5.5。

表5.2退火與正火的選攔

出發(fā)點(diǎn)選擇

切削金屈的硬度在170?230HB時(shí)切削加工性比較良好。中、低碳鋼施用正火為預(yù)備

加工性熱處理較好，高碳結(jié)構(gòu)鋼和工具鋼以退火較好。中碳以上合金鋼適宜退火。

使用性性能要求不高的一般零件，可用正火。

經(jīng)濟(jì)效果正火比退火生產(chǎn)周期短，耗熱量少，且操作簡(jiǎn)單，故在可能的條件下應(yīng)優(yōu)先考

慮正火代替退火。

表5.3整體淬火與表面熱處理的選擇

整體淬火表面熱處理

一般受力情況均可同時(shí)受磨損和交變應(yīng)力的零件

受磨損較大而不受交變應(yīng)力的零件，可用高碳鋼經(jīng)淬火和低溫回火，或用低碳鋼經(jīng)滲碳、淬

火及低溫回火

表5.4回火方法的選擇

處理零件及其性能要求回火方法

要求高硬度及高耐磨性的零件低溫回火

要求在一定韌性條件下具有高的彈性極限及屈服中溫回火

強(qiáng)度的零件

要求高的綜合力學(xué)性能的零件高溫回火

表5.5結(jié)構(gòu)鋼零件熱處理方法選擇

熱處理方法用途

退火（完全退火、不完全退火）

正火（在靜止空氣中或吹風(fēng)中冷處理工作負(fù)荷輕含碳0.15%?0.45%的碳鋼零件

卻）

淬火一高溫回火

處理中等負(fù)荷的含碳0.38%?0.5%的碳鋼和合金鋼

正火一高溫回火

退火或正火一淬火一低溫回火處理承受中等負(fù)荷同時(shí)需要耐磨而含碳038$?050%的

正火一高溫回火一淬火一低溫回火合金鋼和碳鋼零件

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與實(shí)驗(yàn)用品

1.箱式電阻爐、中低溫加熱爐、洛氏硬度計(jì)。

2.將選用的各種金屬材料，制備成一定規(guī)格的實(shí)驗(yàn)件

3.夾鉗、冷卻用油和水、砂布等。

四、實(shí)驗(yàn)方法與步驟

1.零件選材與普通熱處理工藝編定

（1）根據(jù)給定零件的工作條件和熱處理技術(shù)要求進(jìn)行選材

選用材料為:45鋼、40Cr、35CrMo、30CrMnSi、T8、T9、T10、T12、CrWMn等,表

5.6列出了零件的工作條件和熱處理技術(shù)要求。

表5.6零件工竹，條件與熱處理技術(shù)要求

實(shí)驗(yàn)用試樣

零件

零件工作條件技術(shù)要求有效寸

名稱

（MM）

保證承載能力6n.〉500MP“，最終熱處

大直徑螺栓在常溫下使用20X15

理硬度為18?25HRC.

要求具有良好的綜合力學(xué)性能、足夠

工作中除了承受交變拉壓應(yīng)

小直徑連桿的韌性，最終熱處理硬度為25?20X15

力外，還承受彎曲應(yīng)力。

30HRCo

耍求高硬度、高耐磨性和一定的彈

工作中除受磨損外還承受彎

手用鋸條性。20X15

曲應(yīng)力

最終熱處理硬度為60?64HRC

木工鉆頭工作中主要承受拉壓力、扭要求有較高硬度和一定的韌性。最終

20X15

轉(zhuǎn)、彎曲及磨損等熱處理，硬度為55?58HRC。

薄板沖模要求較高硬度、耐磨性及定韌性。

工作中主要承受沖擊與磨損20X15

（小型簡(jiǎn)單）最終熱處理硬度為55?58HRC。

落料凹模要求高的硬度及耐磨性，高的彎曲強(qiáng)

（小型復(fù)雜）工作中承受很大壓力、彎曲度及足夠韌性。并要求熱處理變形

20X15

力、沖擊力及強(qiáng)烈的摩擦力小，以保證精度。最終熱處理要求硬

度為60?62HRC,

（2）工藝編定選材后，根據(jù)零件的工作條件編定零件的加工工藝路線（由零件坯料

到零件加工成形，直至滿足使用要求的工藝編定過(guò)程）和寫(xiě)出零件加工工藝路線中預(yù)先熱

處理和最終熱處理的目的和組織，并按表5.7的要求進(jìn)行填寫(xiě)；編定最終熱處理工藝的具

體規(guī)范（包括加熱溫度、保溫時(shí)間、冷卻介質(zhì)），并按表5.8的要求進(jìn)行填寫(xiě)。

表5.7零件加工工藝路線和熱處理目的和組織

預(yù)先熱處理最終熱處理

零件名稱選用材料零件加工工藝路線

目的組織目的組織

1：調(diào)整工件

的加工性

能,2:通過(guò)

40Cr冷拉

料-粗車(chē)-調(diào)質(zhì)-精車(chē)（并車(chē)螺紋）-提高硬度、耐磨

六角鋼鐵素體和珠回火索氏

大直徑螺栓處理已達(dá)到性和強(qiáng)度及相關(guān)

發(fā)黑-終檢-包裝光體組織體組織

力學(xué)性能

技術(shù)（硬度

不睢能）要

求

小直徑連桿

手用鋸條

木工鉆頭

薄板沖模

（小型簡(jiǎn)

單）

落料凹模

（小型復(fù)

雜）

表5.8零件加工工藝路線與最終熱史理具體規(guī)范

最終熱處理具體規(guī)范試樣熱處理后

零件名稱選用材料平均硬度值

加熱溫度保溫時(shí)間冷卻介質(zhì)

（HRC）

40Cr冷拉六角鋼t=lmm/