金属材料学第3章机械制造结构钢课件.ppt

* 二、高锰钢的热处理 1、水韧处理加热T应＞Acm，一般为1050 ~ 1100℃，在一定保温时间下，K全部溶入A中 2、高锰钢导热性较差，仅为碳素钢的1/4~ 1/5，热膨胀系数比普通钢大50%，而且铸件尺 寸往往又较大，所以要缓慢加热，以避免产生 裂纹； * 3、铸件出炉至入水时间应尽量缩短，以 避免碳化物析出。冷速要快，常采用水冷。 水冷前水温不宜超过30℃，水冷后水温应小 于60℃； ？ ？ 4、水韧处理后不宜再进行250~350℃的回 火处理，也不宜在250~350℃以上温度环境中 使用。 ？ ？ * 三、高锰钢的耐磨性及应用 耐 磨 机 理 形变硬化和诱发相变:A基体中产生 大量层错、形变孪晶、ε和α马氏体。 表面硬度: 200HB左右可↑到500HB 以上，硬化深度可达10~20mm，而心部 仍保持A，所以能承受较大冲击载荷而 不破裂。表层逐渐被磨损，而硬化层不 断地向内发展 ━━ “前赴后继”。 在低应力和低冲击载荷下，耐磨性往 往不一定好。 * 应 用 广泛应用于承受大冲击载荷、 强烈磨损的工况下工作的零件，如 各式碎石机的衬板、颚板、磨球， 挖掘机斗齿、坦克的履带板等。 保险箱 ? 思 考 题 高锰钢经水韧处理能得到全部A， 而缓冷却得到大量M。为什么? * 3.11.1选择材料的基本原则 1、材料使用性能要求 → 最大限度发挥材料潜力 2、材料的工艺性能 → 加工工艺性能良好 3、经济性 涉及材料的价格、加工成本、国家资 源情况等,零件的总成本与零件寿命的关系 4、其它因素 材料毛坯的选择、生产设备的可能 性、环境协调性等 3.11零件材料选择基本原则与思路 * 一、零件的加工工艺路线 基本上可分为三类： （1）性能要求不高的零件 一般是铸铁和碳钢制造。其工艺路线比较简 单：毛坯→正火（退火）→机械加工→零件。如直接用型材加工，则不需要进行热处理。 （2）性能要求较高的零件 合金钢制造的轴、齿轮等零件。工艺路线： 毛坯→ 预先热处理→机械粗加工→最终热处理 （淬火回火或渗碳淬火等)→精加工。 3.11.2选择材料的基本思路与方法 * （3）要求高的精密零件 一般用于精密丝杆、主轴等。工艺路线 为：毛坯 → 预先热处理→ 机械粗加工→ 热处理→ 半精加工→ 氮化处理→ 精加工→ 去应力退火→ 零件。 * 二、选择材料的基本思路及方法 分析零件 工作条件 确定主要失效抗力指标 作为选材的基本依据 考虑工 艺措施 考察经济性 和生产成本 选择材料 注 意 要合理引用手册上材料的力学性能数据 ； 尽量选用简化加工工艺的材料 ； 零件材料选择要考虑零件的综合成本 * 3.11.3典型零件材料选择与工艺分析 1、齿轮类零件 不同机械的齿轮，其工作条件差别很大，所 以在选择材料和热处理工艺上也有很大不同。 机 床 齿 轮 载荷不大，工作平稳，一般无大的冲击力， 转速也不高。常选用调质钢制造，如45、40Cr、 42SiMn等钢， 热处理工艺为正火或调质，高频感应加热淬火 一般工艺路线为： 备料 →锻造 →正火 →粗加工 →调质处理 →半精加工 →高频淬火+ 回火 →磨削 * 汽 拖 齿 轮 汽车、拖拉机上的变速箱齿轮属于重载荷齿 轮。一般都采用渗碳钢，如20Cr、20CrMnTi等， 进行渗碳热处理。 一般工艺路线为： 备料→锻造 → 正火 →粗加工 →渗碳+淬火 +回火 →喷丸 →磨削 * 重 载 齿 轮 航空发动机齿轮和一些重型机械上的齿轮承 受高速和重载，一般多采用高淬透性渗碳钢， 如12CrNi3A、18Cr2Ni4WA等钢。 工艺路线较复杂： 备料 →模锻 →正火+高温回火 →机械加工 → 渗碳 →高温回火 →机械加工 →淬火+回火 → 精加工→ 检验。 * 2、轴类零件 轴是各类机械中最基本零件，也是关键 零部件。它直接影响精度和使用寿命。 各种轴的尺寸差别很大，一般钟表的轴 直径在0.5mm以下，而汽轮机转子轴直径 可达1m以上。 * 服役条 件主要 共同点 ① 传递扭矩，交变性，有时会承受 弯曲、拉压负荷； ② 都有轴承支承，轴颈处受磨损， 需要较高的硬度，耐磨性好； ③ 大多数承受一定的冲击和过载。 主要失 效方式 断裂、疲劳断裂和过