【正文】 組織： (高溫轉(zhuǎn)變區(qū))，在A1～550℃之間2）貝氏體轉(zhuǎn)變(中溫轉(zhuǎn)變)：轉(zhuǎn)變溫度 ：在550℃～Ms：之間，550℃~350℃上貝氏體半擴散型，F(xiàn)e不擴散，C原子有一定的擴散能力羽毛狀碳化物在F間，韌性差350℃~MS下貝氏體C原子有一定的擴散能力針狀碳化物在F內(nèi)，韌性高，綜合機械性能好3）.低溫轉(zhuǎn)變：（馬氏體轉(zhuǎn)變）：溫度Ms～Mf，馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)⑷、鋼的冷卻轉(zhuǎn)變（連續(xù)冷卻）1） 轉(zhuǎn)變產(chǎn)物：①冷卻速度＞時，鋼將轉(zhuǎn)變?yōu)镸+A殘②冷卻速度＜時，鋼將全部轉(zhuǎn)變?yōu)镻類③冷卻速度≈～之間(例如油冷)時：M+A殘+T ⒊掌握鋼在回火時的轉(zhuǎn)變1）回火目的： ①獲得所需要的機械性能， ②穩(wěn)定組織和尺寸： ③消除內(nèi)應(yīng)力： 2） 回火后組織低溫回火： 150～250℃，得M回。目的：降低內(nèi)應(yīng)力和脆性，保持淬火后的高硬度中溫回火：350～500℃?；鼗鸾M織為T回，目的：較高的彈性極限和屈服強度，并有一定的韌性。硬度高溫回火：500～650℃?；鼗鸾M織：S回，性能特點：保持較高的強度同時，具有良好的塑性和韌性。用于：各種重要的結(jié)構(gòu)零件調(diào)質(zhì)處理：淬火＋高溫回火。用于：重要結(jié)構(gòu)件。高速鋼：需要進行2－3次回火，使組織充分轉(zhuǎn)變。第5章 常用金屬材料及性能基本要求 熟悉工業(yè)用鋼、鑄鐵的分類和編號方法，從其牌號即可判斷其種類、大致化學(xué)成分、主要性能特點、常用熱處理工藝選擇、使用態(tài)組織、典型用途及相應(yīng)組織，⒈熟悉碳鋼： 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q21Q235等； 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 460等； 碳素工具鋼 TTT12等。 1）熟悉合金鋼主要鋼種 低合金結(jié)構(gòu)鋼 Q345(16Mn)、Q420(15MnVN)； 滲碳鋼 20Cr、20MnVB、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA； 調(diào)質(zhì)鋼 40Cr、40CrB、40CrNiMo、38CrSi；彈簧鋼 65Mn、50CrV、60Si2Mn； 軸承鋼 GCrGCr1GCr15SiMn； 冷模具鋼 Cr12MoV；熱模具鋼 5CrMnMo、5CrNiMo、3Cr2W8V低合金刃具鋼 9SiCr、CrWMn； 工具鋼TTT12；高速鋼 W18Cr4V；不銹鋼 1Cr12Cr13Cr14Cr11Cr11Cr18Ni9Ti； 常用鑄鐵：HT150、HT250、KT350KT450QT420QT8002等 ⒉工業(yè)用鋼、鑄鐵的分類、要性能特點、常用熱處理工藝選擇、使用態(tài)組織、典型用途及相應(yīng)組織見（表四1）⒊重點復(fù)習(xí)題型⑴.要制造輕載齒輪、熱鍛模具、冷沖壓模具、滾動軸承、高速車刀、重載機床床身、傳動軸、后橋殼、量具、彈簧、汽輪機葉片、等零件，試從下列牌號中分別選出合適的材料，及選擇對應(yīng)的熱處理方法（淬火、低溫回火、中溫回火、高溫回火、退火）?！　、臫12 ⑵HT300 ⑶W18Cr4V ⑷GCr15 ⑸40Cr ⑹20CrMnTi ⑺Cr12MoV⑻5CrMnMo ⑼9SiCr ⑽1Cr13 ⑾60Si2Mn ⑿QT40015 ⒀45 ⒁Q235答輕載齒輪量具冷沖壓模具滾動軸承高速車刀重載機床床身材料⒀45⑴T12⑺Cr12MoV⑷GCr15⑶W18Cr4V⑵HT300鋼種調(diào)質(zhì)鋼炭素工具鋼冷沖模具鋼滾動軸承鋼高速工具鋼灰鑄鐵熱處理淬火＋高溫回火淬火＋低溫回火淬火＋中溫回火淬火＋低溫回火淬火＋高溫回火三次退火⑵.有一個45號鋼制的變速箱齒輪，其加工工序為：下料→鍛造→ 正火→粗機加工→ 調(diào)質(zhì)→ 精機加工→ 高頻表面淬火＋低溫回火→磨加工→成品，試說明其中各熱處理工序的工藝、目的及使用狀態(tài)下的組織。 目的工藝組織正火作為預(yù)先熱處理改善切削加工性能加熱到Ac3 ＋（30～50℃）＋保溫＋空冷S或P（F＋Fe3C） 調(diào)質(zhì)在保持較高的強度同時，具有良好的塑性和韌性。淬火＋高溫回火S回高頻表面淬火 提高表面硬度與高耐磨性，心部具有足夠塑、韌性。感應(yīng)加熱＋水、乳化液噴射淬火＋低溫回火。 淬火后表面為細隱晶馬氏體（極細馬氏體），心部為原始組織。低溫回火降低鋼的淬火內(nèi)應(yīng)力和脆性，同時保持鋼在淬火后的高硬度(一般為HRC58～64)和耐磨性。加熱150～250℃＋保溫＋冷卻M回⑶.某型號柴油機的凸輪軸要求凸輪表面有高的硬度（HRC＞50），心部具有良好的韌性（Ak＞40））原采用45鋼調(diào)質(zhì)處理再在凸輪表面進行高頻淬火，最后低溫回火現(xiàn)因工廠庫存的45鋼已用完，只剩下15鋼，擬用15鋼代替 試說明：⑴原45鋼各熱處理工序的作用 ⑵改用15鋼后，仍按原熱處理工序進行能否滿足性能要求？為什么？ ⑶改用15鋼后為達到所要求的性能，在心部強度足夠的前提下應(yīng)采用何種熱處理工藝？答：⑴：調(diào)質(zhì)處理：獲得回火索氏體，以保證工件心部的強度和韌性凸輪表面進行高頻淬火：承受彎曲交變載荷或扭轉(zhuǎn)交變載荷，提高耐磨性和承受沖擊。低溫回火：是為了降低鋼的淬火內(nèi)應(yīng)力和脆性，同時保持鋼在淬火后的高硬度(一般為HRC58～64)和耐磨性。⑵：不能滿足性能要求；因為高頻淬火適用與中碳鋼；中合金鋼碳鋼；工具鋼；不能對低碳鋼高頻淬火、因碳量低，表面硬度難以提高。⑶調(diào)質(zhì)（淬火＋高溫回火）→滲碳→淬火＋低溫回火第七章 工程設(shè)計、制造與材料選擇⒈掌握零件失效與失效類型⑴．過量變形失效：材料的變形量和變形特性超過原來規(guī)定的程度，而致影響構(gòu)件的規(guī)定功能 ①彈性變形失效與選材：材料力學(xué)指標：彈性模量。選材：易發(fā)生彈性變形失效時，應(yīng)選用具有高彈性模量的材料。②塑性變形失效與選材：材料力學(xué)指標：屈服強度。③過量蠕變變形失效： 屬材料在長時間恒溫、恒應(yīng)力作用下，即使應(yīng)力低于屈服點也會緩慢產(chǎn)生塑性變形。⑵斷裂失效：斷裂是金屬材料在應(yīng)力的作用下分為互不相連的兩個部分或兩個以上部分 材料力學(xué)指標：沖擊韌性、斷裂韌性。①韌性斷裂失效：零件所受應(yīng)力大于斷裂強度，斷裂前產(chǎn)生顯著宏觀塑性變形的斷裂。②低應(yīng)力脆斷：構(gòu)件所受名義應(yīng)力低于屈服極限，在于明顯塑性變形的情況下，產(chǎn)生的突然斷裂 脆斷的原因：低溫環(huán)境、焊接質(zhì)量、工作介質(zhì)、預(yù)防低應(yīng)力脆斷的措施。③疲勞斷裂失：在交變載荷作用下，經(jīng)過一定的周期后所發(fā)生的斷裂。④蠕變失效與選材⑶表面損傷 ：主要指腐蝕失效及磨損失效、接觸疲勞失效 ①磨損失效：相互接觸的兩個零件做相對運動時，由于摩擦力的作用，零件表面材料逐漸脫落，使表面狀態(tài)和尺寸改變而引起的失效。②接觸疲勞失效：兩個零件做相對滾動或周期性接觸，由于壓應(yīng)力或接觸應(yīng)力的反復(fù)作用所引起的表面疲勞破壞現(xiàn)象。③腐蝕失效：金屬零件或構(gòu)件的表面在介質(zhì)中發(fā)生的化學(xué)或化學(xué)作用而逐漸損壞的現(xiàn)象。⒉掌握失效的原因（1）設(shè)計與失效①結(jié)構(gòu)或形狀不合理，即在零件的高應(yīng)力處存在明顯的應(yīng)力集中源。②零件的工作條件估計錯誤（應(yīng)力計算錯誤）。③熱處理結(jié)構(gòu)工藝性不合理（2）選材與熱處理①選材不當(dāng)：設(shè)計者選定指標不能反映材料對所發(fā)生的那種類型失效的抗力。所選材料的性能數(shù)據(jù)不合要求，因而導(dǎo)致了失效。材料本身的缺陷也是導(dǎo)致零件失效的一個重要原因，材料的的缺陷是夾雜物過多，過大，雜質(zhì)元素太多，或者有夾層、折疊等宏觀缺陷。②熱處理工藝不當(dāng)熱處理不良能造成過熱、脫碳、淬火裂紋、回火不足等； ③ 冶金缺陷：夾雜、成分偏析、不良組織等⑶加工缺陷：冷加工有刀痕深、粗糙度大、圓角小、精度低；熱加工缺陷：回火軟化、應(yīng)力等⑷裝配與使用零件安裝時配合過緊、過松、對中不準、固定不緊等均可造成失效或事故。對機器的維護保養(yǎng)不好，沒有遵守操作規(guī)程及工作時有較大幅度的過載等也可以造成零件的失效。 ⒊掌握零件設(shè)計中的材料選擇⑴選材三原則1）使用性能原則，使用性能：力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能2）工藝性原則工藝性材料經(jīng)濟地適應(yīng)各種加工工藝而獲得規(guī)定使用性能或形狀的能力。是一個輔助性原則。3）經(jīng)濟性原則⒋掌握熱處理加工工藝路線中的位置1熱處理在工藝路線中的位置的安排原則1)最終熱處理一般安排在半精加工之后，磨削精加工之前；2)最終熱處理可進行不止一次；3)整體淬火和表面淬火在工藝路線中位置相同；4)滲碳與淬火、回火在工藝路線上是近鄰的；5)局部滲碳方法不同，工藝不同；6)零件表面軟氮化和表面滲硫的減摩處理，滲C后不能進行任何切削處理；7)高精度零件可增加去應(yīng)力退火，精密零件甚至進行冷處理；8)調(diào)質(zhì)一般放在粗加工之后，半精加工之前。2 熱處理在工藝路線中的位置第八章 常用零件選材⒈掌握軸類零件選材⑴軸常用材料調(diào)質(zhì)鋼（4…）、合金調(diào)質(zhì)鋼（40Cr、40MnB、…）、合金滲碳（20CrMnTi、…）、專用氮化鋼（38CrMoAlA）、…等⑵機床軸按工作條件分為三類。1）輕載主軸： 低工作載荷＋小沖擊載荷＋軸頸部位磨損不嚴重，普通車床的主軸。45鋼、調(diào)質(zhì)或正火處理，耐磨的部位高頻表面淬火強化。2）中載主軸： 中等載荷＋磨損較嚴重＋有一定沖擊載荷，例如銑床主軸。合金調(diào)質(zhì)鋼，如40Cr鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，耐磨部位進行表面淬火強化。3）重載主軸 工作載荷大＋磨損嚴重＋沖擊載荷都嚴重，組合機床主軸。20CrMnTi鋼制造，經(jīng)滲碳、淬火處理。4）高精度主軸 精密鏜床的主軸。一般用38CrMoAlA專用氮化鋼制造，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，進行氮化及尺寸穩(wěn)定化處理。⑶ 重點掌握軸類零件加工工藝路線CM6140車床主軸：輕載主軸 工作載荷小，沖擊載荷不大，軸頸部位磨損不嚴重，普通車床的主軸。45鋼、調(diào)質(zhì)或正火處理，耐磨的部位高頻表面淬火強化。選材：45鋼熱處理技術(shù)條件：整體調(diào)質(zhì)、硬度220～250HBS；軸頸和錐孔進行表面淬火，硬度52～58HRC 加工工藝路線： 下料→鍛造→正火→粗加工→調(diào)質(zhì)→半精加工→表面淬火及低溫回火→磨削加工 主軸(45鋼)采取各種熱處理工藝鍛造熱加工，可以改善鑄態(tài)組織，提高材料致密度和力學(xué)性能正火目的在于得到合適的硬度，便于切削加工；改善鍛造組織，為調(diào)質(zhì)做準備調(diào)質(zhì)淬火+高溫回火，得到的組織為回火索氏體，使主軸得到較高的綜合機械性能和疲勞強度，還為最終的高頻表面淬火做準備。安排在粗加工之后，半精加工之前。軸頸和錐孔：進行表面淬火+低溫回火，目的在于提高硬度，增加耐磨性。⒉重點掌握齒輪類零件材料選擇材料的要求：高的接觸疲勞強度、高的抗彎強度、良好的切削性能、淬火性能齒輪常用材料：鍛鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼： 4 合金調(diào)制合金鋼： 40Cr、合金滲碳鋼20CrMnTi、…1）輕載齒輪： 低工作載荷＋小沖擊載荷＋軸頸部位磨損不嚴重，普通車床的主軸。445鋼、調(diào)質(zhì)或正火處理，耐磨的部位高頻表面淬火強化。2）中載齒輪： 中等載荷＋磨損較嚴重＋有一定沖擊載荷，例如銑床主軸。合金調(diào)質(zhì)鋼，如40Cr鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，耐磨部位進行表面淬火強化。3）重載齒輪 工作載荷大＋磨損嚴重＋沖擊載荷都嚴重，組合機床主軸。20CrMnTi鋼制造，經(jīng)滲碳、淬火處理。4）高精度齒輪 精密鏜床的主軸。一般用38CrMoAl專用氮化鋼制造，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，進行氮化及尺寸穩(wěn)定化處理。熱處理：軟齒面 (大輪或大小輪硬度 ≤ 350HB)：正火＋調(diào)質(zhì)硬齒面 (硬度 350HB )：滲碳淬火＋氮化采用材料：A 20CrMnTi鋼滲碳 B 40Cr碳氮共滲⑴20CrMnTi鋼、滲碳熱處理技術(shù)條件：表層WC：～ %，～ ，齒面硬度：58～ 62HRC，心部硬度：33～ 45HRC加工工藝路線下料→鍛造→正火→粗加工、半精加工→滲碳、淬火及低溫回火→噴丸→磨削加工 各種熱處理工藝正火—950～ 970℃，空冷，179 ～217HBS，目的是為了得到合適的硬度，便于切削加工，改善鍛造組織。滲碳及淬火— 920 ～940℃，保溫4～6h，預(yù)冷至830～850℃，油淬。滲碳通過滲入碳原子可以同時改變零件化學(xué)成分和組織，達到從這兩方面來提高零件硬度、耐磨性和高疲勞強度。淬火是為了獲得高硬度的馬氏體?；鼗稹蜏鼗鼗?80177。10℃，保溫2h，得到回火馬氏體，保持高硬度、高耐磨性，消除應(yīng)力，降低脆性。⑵40Cr進行碳氮共滲熱處理技術(shù)條件：表層WC：～ %， ～ %，～，齒面硬度：58～ 63HRC，心部硬度：37～ 42HRC加工工藝路線下料→鍛造→正火→粗加工、半精加工→碳氮共滲、淬火及低溫回火→噴丸→磨削加工 熱處理方法正火—840～ 870℃，空冷，187～241HBS碳氮共滲及淬火— 830 ～850℃，保溫1～2h，直接油淬。回火—低溫回火180177。10℃，保溫2h⒊選材舉例汽車齒輪鏜床鏜桿車輛緩沖彈簧機床床身高速車刀冷沖壓模具材料20CrMnTi40Cr50CrVHT200W18Cr4VCr12MoV普通車床主軸滾動軸承自行車車架銑刀熱作模具自來水管彎頭材料45GCr1516Mn9SiCr5CrMnMoKT