【文章內(nèi)容簡介】 、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(zhì)合金制造 硬質(zhì)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(zhì)合金的牌號有 YG YG YTYT15等。硬質(zhì)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(zhì)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(zhì)合金刀具用于高速強力切削和難加工材料的切削。硬質(zhì)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(jié)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(zhì)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(diào)質(zhì)處理。淬火加熱溫度為 830 ℃ ～ 840 ℃ 、采用油冷。回火溫度為 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(jié) 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(nèi)燃機曲軸主要用優(yōu)質(zhì)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(zhì)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?cè)霘飧?。常用缸套材料?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(nèi)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 ?；钊N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(nèi)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(zhuǎn)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(diào)質(zhì)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(zhuǎn)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于花鍵齒的抗壓陷和耐磨損性能，但斷裂現(xiàn)象也不時發(fā)生。要求半軸材料具有高的抗彎強度、疲勞強度和較好的韌性。汽車半軸是要求綜合機械性能較高的零件，通常選用調(diào)質(zhì)鋼制造。 中、小型汽車的半軸一般用 45鋼、 40Cr, 而重型汽車用 40MnB、 40CrNi或 40CrMnMo等淬透性較高的合金鋼制造。 1 突緣與桿部相連部位 2 花鍵與桿部相連部位 3 花鍵端 半軸易損壞部位示意圖 ? 七、車身、縱梁、檔板等冷沖壓零件 ? 在汽車零件中，冷沖壓零件種類繁多，約占總零件數(shù)的50%～ 60%。汽車冷沖壓零件用的材料有 鋼板 和 鋼帶 ， 其中主要是鋼板，包括熱軋鋼板和冷軋鋼板，如鋼板 0 25和 16Mn等 。 機床用材 一、機身、底座用材 機身、機床底座、油缸、導軌、齒輪箱體、軸承座等大型零件以及其它一些如牛頭刨床的滑枕、皮帶輪、導桿、擺桿、載物臺 、手輪、刀架等零件或重量大、或形狀復雜，首選材料為灰口鑄鐵、孕育鑄鐵，球墨鑄鐵亦可選用，它們成本低、鑄造性好、切削加工性優(yōu)異、對缺口不敏感、減震性好，有良好的耐磨性，非常適合鑄造上述零部件。石墨有良好的潤滑作用、并能儲存潤滑油、很適宜制造導軌。 牛頭刨床結(jié)構簡圖 機床零件 常使用的灰口鑄鐵是： HT150、 HT200及孕育鑄鐵 HT250、HT300、 HT350、 HT400等。常使用的球墨鑄鐵為： QT400－ 1 QT420－ QT500－ QT600－ QT700－ QT800－ 2。 ? 二 機床齒輪用材 ? 開式齒輪傳動可選用 HT250、 HT300和 HT400，和鑄鐵的大齒輪互相嚙合的小齒輪也可用 Q23 Q255制造。 ? 閉式齒輪多采用 45鋼（正火或調(diào)質(zhì)處理）制造。 ? 高速、重載或受強烈沖擊的閉式齒輪，宜采用 40Cr（調(diào)質(zhì)）或 20Cr、 20CrMnTi（滲碳、淬火、低溫回火）鋼。 ? 不重要的閉式齒輪可使用 Q255（不熱處理）制造。 ? 球墨鑄鐵 QT4505