【文章內容簡介】 軟化 由于刃部溫度升高，若刃具材料的紅硬性低或高溫性能不足，使刃部硬度顯著下降，喪失切削加工能力。 ? 3 刃具材料的性能要求 ? (1) 高硬度，高耐磨性。硬度一般要大于 62 HRC； ? (2) 高的紅硬性； ? (3) 強韌性好； ? (4) 高的淬透性?？刹捎幂^低的冷速淬火，以防止刃具變形和開裂。 ? 4 刃具的選材 ? 制造刃具的材料有 碳素工具鋼 、 低合金刃具鋼 、 高速鋼 、 硬質合金和 陶瓷 等，根據(jù)刃具的使用條件和性能要求不同進行選用。 ? 一、簡單的手用刃具 手鋸鋸條、銼刀、木工用刨刀、鑿子等簡單、低速的手用刃具紅硬性和強韌性要求不高，主要的使用性能是高硬度、高耐磨性。因此可用碳素工具鋼制造。如 T T T12鋼等。碳素工具鋼價格較低 , 但淬透性差。 ? 二、低速切削、形狀較復雜的刃具 絲錐、板牙、拉刀等可用低合金刃具鋼 9SiCr、 CrWMn制造。因鋼中加入了 Cr、 W、 Mn等元素 , 使鋼的淬透性和耐磨性大大提高 , 耐熱性和韌性也有所改善 , 可在 300 186。C的溫度下使用。 ? 三、高速切削用的刃具 ? (1) 用高速鋼 (W18Cr4V、 W6Mo5Cr4V2等 )制造 高速鋼具有高硬度、高耐磨性、高的紅硬性、好的強韌性和高的淬透性的特點 , 因此在刃具制造中廣泛使用 , 用來制造車刀、銑刀、鉆頭和其它復雜、精密刀具。高速鋼的硬度為 62HRC～ 68HRC, 切削溫度可達 500 186。C～ 550 186。C, 價格較貴。 ? (2) 硬質合金制造 硬質合金是由硬度和熔點很高的碳化物 (TiC、 WC)和金屬用粉末冶金方法制成 , 常用硬質合金的牌號有 YG YG YTYT15等。硬質合金的硬度很高 (89HRA～ 94HRA), 耐磨性、耐熱性好 , 使用溫度可達 1000 186。C。它的切削速度比高速鋼高幾倍。硬質合金制造刀具時的工藝性比高速鋼差。一般制成形狀簡單的刀頭 , 用釬焊的方法將刀頭焊接在碳鋼制造的刀桿或刀盤上。硬質合金刀具用于高速強力切削和難加工材料的切削。硬質合金的抗彎強度較低 , 沖擊韌性較差 , 價格貴。 ? (3) 用陶瓷制造 陶瓷硬度極高、耐磨性好、紅硬性極高 , 也用來制造刃具。熱壓氮化硅 (Si3N4)陶瓷顯微硬度為 5000 HV, 耐熱溫度可達 1400 186。C。立方氮化硼的顯微硬度可達8000 HV～ 9000 HV, 允許的工作溫度達 1400 186。C～ 1500 186。C。陶瓷刀具一般為正方形、等邊三角形的形狀 , 制成不重磨刀片 , 裝夾在夾具中使用。用于各種淬火鋼、冷硬鑄鐵等高硬度難加工材料的精加工和半精加工。陶瓷刀具抗沖擊能力較低 , 易崩刃。 5 刃具選材舉例 一、板銼 板銼 1. 性能要求、材料及工藝 (1) 用途及性能要求 板銼是鉗工常用的工具 ,用于銼削其他金屬。其表面刃部要求有高的硬度 (64 HRC～67 HRC), 柄部要求硬度 35 HRC。 (2) 材料 T12鋼 (3) 制造工藝 熱軋鋼板 (帶 )下料 — 鍛 (軋 )柄部 — 球化退火 — 機加工 — 淬火 — 低溫回火 ? 2. 主要工藝說明 ? (1) 球化退火 使鋼中碳化物呈粒狀分布 , 細化組織 , 降低硬度 , 改善切削加工性能。同時為淬火準備好適宜的組織 , 使最終成品組織中含有細小的碳化物顆粒 , 提高鋼的耐磨性。銼刀通常采用普通球化退火工藝。將毛坯加熱到 760 ℃ ～ 770 ℃ , 保溫一定時間 (2 h～ 4 h)，然后以 30 ℃ ～ 50 ℃ /h的速度冷卻到550 ℃ ～ 600 ℃ ， 出爐后空冷。處理后組織為球化體，硬度為 180 HB～ 200 HB。 ? (2) 機加工 刨、磨和剁齒 , 使銼刀成形。 ? (3) 淬火 溫度為 770 ℃ ～ 780 ℃ , 可用鹽浴加熱或在保護氣氛爐中加熱 , 以防止表面脫碳和氧化。也可采用高頻感應加熱。加熱后在水中冷卻。由于銼刀柄部硬度要求較低 , 在淬火時先將齒部放在水中冷卻 , 結柄部顏色變成暗紅色時才全部浸入水中。當銼刀冷卻到 150 ℃ ～ 200 ℃ 時，提出水面。若銼刀有彎曲變形，可用木錘將其校直。 ? (4) 回火 溫度為 160 ℃ ～ 180 ℃ ，時間 45 min～ 60 min。若柄部硬度太高，可將柄部浸入 500 ℃ 的浴鹽中進行回火，或用高頻加熱回火，降低柄部硬度。 二、齒輪滾刀 齒輪滾刀 1. 性能要求、材料及工藝 (1) 用途 生產(chǎn)齒輪的常用刃具 , 用于加工外嚙合的直齒和斜齒漸開線園柱齒輪。其形狀復雜 , 精度要求高。 (2) 材料 高速鋼 (W18Cr4V) (3) 工藝路線 熱軋棒材下料 — 鍛造 — 退火 — 機加工 — 淬火 — 回火 — 精加工 — 表面處理 ? 2. 主要工藝說明 ? (1) 鍛造 W18Cr4V鋼的始鍛溫度為 1150 ℃ ～ 1200 ℃ , 終鍛溫度為 900 ℃ ～ 950 ℃ 。鍛造的目的一是成形 , 二是破碎、細化碳化物 , 使碳化物均勻分布 , 防止成品刀具崩刃和掉齒。由于高速鋼淬透性很好 , 鍛后在空氣中冷卻即可得到淬火組織 , 因此鍛后應慢冷。 ? (2) 退火 退火溫度為 870 ℃ ～ 880 ℃ ，退火后的組織為索氏體基體和在其中均勻分布的細小粒狀碳化物。目的是便于機加工，并為淬火作好組織準備。 ? (3) 淬火、回火 高速鋼的淬火、回火工藝 較為復雜。 ? (4) 精加工 包括磨孔、磨端面、磨齒等磨削加工。精加工后刀具可直接使用。 ? (5) 表面處理 為了提高其使用壽命，可進行表面處理，如：硫化處理、硫氮共滲、離子氮碳共滲 — 離子滲硫復合處理，表面涂覆 TiN、 TiC涂層等。 ? 三、園鋸片 ? (1) 用途 切割鋼材、有色金屬、石料、塑料等材料。 ? (2) 性能要求 整體強韌性好，鋸齒硬度高、耐磨性好。 ? (3) 材料 園鋸片可以是整體的，也可以是鑲齒的。鑲齒式園鋸片的本體用 60或 65Mn鋼制造，鋸齒用高速鋼刀片或硬質合金刀片。 ? (4) 工藝 ? 鋼板下料 — 沖孔 — 淬火 — 高溫回火 — 機加工 — 釬焊鋸齒 — 磨齒。 ? 鋼板沖壓下料、沖孔后進行調質處理。淬火加熱溫度為 830 ℃ ～ 840 ℃ 、采用油冷?；鼗饻囟葹?500 ℃ ～ 550 ℃ 。為校正園鋸片淬火變形，回火時可用夾具夾緊?；鼗鸷蟮慕M織為回火索氏體，強韌性好。熱處理后鋸片需進行端面磨平、開槽等機加工，用釬焊方法將鋸齒焊接在鋸片本體上，最后進行磨齒。 小 結 主要要求疲勞強度，特別是彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度。根據(jù)受力分析，齒輪類零件選用低、中碳鋼或其合金鋼，如機床齒輪用中碳鋼或中碳合金鋼，汽車齒輪用合金滲碳鋼。 要求強度并兼顧沖擊韌性和表面耐磨性。軸一般用鍛造或軋制的低、中碳鋼或合金鋼制造，如機床主軸可選用 45鋼，內燃機曲軸主要用優(yōu)質中碳鋼或中碳合金鋼制造。 主要要求高的彈性極限、高的屈強比和高的疲勞強度。彈簧一般選用碳素鋼、合金彈簧鋼和銅合金等金屬材料制造，如汽車彈簧用 65Mn、 60Si2Mn鋼制造，氣門彈簧用 50CrMn、 55SiMnMoV等鋼制造。 主要要求硬度、耐磨性和紅硬性?？筛鶕?jù)不同的使用條件選用碳素工具鋼、低合金刃具鋼、高速鋼、硬質合金和陶瓷等，如手動刃具可用 T T10等碳素工具鋼，低速切削刃具可用低合金刃具鋼 9SiCr、 CrWMn制造，高速切削刃具需選用高速鋼 W18Cr4V、 W6Mo5Cr4V2制造等。 工程材料的應用 汽車用材 材料也占有一定比例。 汽車發(fā)動機和傳動系示意圖 一、缸體和缸蓋 和切削性；價格低廉。缸體常用的材料有 灰口鑄鐵 和 鋁合金 兩種。 缸蓋應選用導熱性好、高溫機械強度高、能承受反復熱應力、鑄造性能良好的材料來制造。目前使用的缸蓋材料有兩種：一是 灰鑄鐵 或合金鑄鐵 ；另一種是 鋁合金 。 二、缸套 氣缸工作面用耐磨材料，制成缸套鑲入氣缸。常用缸套材料為 耐磨合金鑄鐵 ，主要有 高磷鑄鐵 、 硼鑄鐵 、 合金鑄鐵 等。為了提高缸套的耐磨性，可以用鍍鉻、表面淬火、噴鍍金屬鉬或其它耐磨合金等辦法對缸套進行表面處理。 ? 三、活塞、活塞銷和活塞環(huán) 期性變化的高溫、高壓燃氣 (溫度最高可達 2023 ℃ ，壓力最高可達 13 MPa～ 15 MPa)作用，并在氣缸內作高速往復運動 (平均速度一般為 9 m/s～ 13 m/s)，產(chǎn)生很大的慣性載荷。對活塞材料的要求是熱強度高、導熱性好、膨脹系數(shù)小、密度小 , 減摩性、耐磨性、耐蝕性和工藝性好等。常用的活塞材料是 鋁硅合金 。 ? 活塞銷材料一般用 20低碳鋼或 20Cr、 18CrMnTi等低碳合金鋼 。活塞銷外表面應進行滲碳或氰化處理，以滿足外表面硬而耐磨，材料內部韌而耐沖擊的要求。 活塞環(huán)用合金鑄鐵或球墨鑄鐵 ，經(jīng)表面處理。鍍多孔性鉻后可使環(huán)的工作壽命提高 2～ 3倍。其它表面處理的方法有噴鉬、磷化、氧化、涂合成樹脂等。 四、連桿 轉運動，并把作用在活塞上的力傳給曲軸以輸出功率。連桿在工作中，除承受燃燒室燃氣產(chǎn)生的壓力外，還要承受縱向和橫向的慣性力。因此，連桿在一個很復雜的應力狀態(tài)下工作。它既受交變的拉壓應力、又受彎曲應力。連桿的主要損壞形式是疲勞斷裂和過量變形。 連桿的工作條件要求連桿具有較高的強度和抗疲勞性能；又要求具有足夠的剛性和韌性。 連桿材料一般采用 45鋼 、 40Cr或 40MnB等調質鋼。 1 小頭與連桿的過渡處 2 連桿中間 3 大頭與連桿的過渡處 連桿上的三個高應力區(qū)域 ? 五、氣門 氣門工作溫度高達 650 ℃ ～ 850 ℃ 。氣門頭部還承受氣壓力及落座時因慣性力而產(chǎn)生的相當大的沖擊。 ? 氣門經(jīng)常出現(xiàn)的故障有： 氣門座扭曲 、 氣門頭部變形 、氣門座面積碳時引起燃燒廢氣對氣門座面強烈地燒蝕 。 氣門材料應選用耐熱、耐蝕、耐磨的材料。 進氣門一般可用40Cr、 35CrMo、 38CrSi、 42Mn2V等合金鋼制造 , 而排氣門則要求用高鉻耐熱鋼（如 4Cr9Si 4Cr10Si2Mo)制造。 ? 六、汽車半軸 ? 汽車半軸在工作時主要承受扭轉力矩和反復變曲以及一定的沖擊載荷。在通常情況下，半軸的壽命主要取決