【正文】 比，其硬度、耐磨性、紅硬性增大，粘結(jié)溫度高，抗氧化能力強，而且在高溫下會生成 TiO 2,可減少粘結(jié)。常用的硬質(zhì)合金以 WC為主要成分，根據(jù)是否加入其它碳化物而分為以下幾類： ①鎢鈷類（ WC+Co）硬質(zhì)合金（ YG） 它由 WC和 Co組成，具有較高的抗彎強度的韌性，導(dǎo)熱性好，但耐熱性和耐磨性較差，主要用于加工鑄鐵和有色金屬。硬質(zhì)合金具有硬度高、耐磨、強度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列優(yōu)良性能，特別是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的溫度下也基本保持不變，在1000℃時仍有很高的硬度。硬化相的存在決定了合金具有極高硬度和耐磨性。硬化相是元素周期表中過渡金屬的碳化物，如碳化鎢、碳化鈦、碳化鉭，它們的硬度很高，熔點都在2000℃以上，有的甚至超過4000℃。硬質(zhì)合金是以高硬度難熔金屬的碳化物（WC、TiC)微米級粉末為主要成分，以鈷（Co）或鎳（Ni）、鉬（Mo）為粘結(jié)劑，在真空爐或氫氣還原爐中燒結(jié)而成的粉末冶金制品。產(chǎn)品名稱連續(xù)驅(qū)動摩擦焊機單位型號C4DQ最大頂鍛力40千牛主軸最高轉(zhuǎn)速2500轉(zhuǎn)∕分焊件直徑8～14毫米旋轉(zhuǎn)夾具夾料長度50～270毫米移動夾具夾料長度100～370毫米滑臺最大行程320毫米總功率16千瓦生產(chǎn)率100～180件∕時輪廓尺寸（長寬高）240010201620毫米重量噸表31 C4DQ主要性能指表本實驗采用的方式對磨，所以所選的摩擦副應(yīng)具有較強的耐磨性、較好的耐高溫性、較高的硬度和較高的熱硬性。機床的實物如圖31所示。根據(jù)現(xiàn)有條件，選擇了長春數(shù)控機床有限公司生產(chǎn)的C4DQ連續(xù)驅(qū)動摩擦焊機。因此，摩擦試驗是非常重要的過程。試驗方案的設(shè)定的主要內(nèi)容有：機床轉(zhuǎn)速的選擇，摩擦副材料的選擇，摩擦方式的確定等。本試驗是利用摩擦熱處理來對工件進行表面處理，是一種全新的工藝，所以完全沒有前人的經(jīng)驗可尋，只能是創(chuàng)造性進行。它是利用摩擦產(chǎn)生的熱對工件表面進行處理，摩擦熱處理使工件表面的溫度短時間內(nèi)升高到奧實體化的溫度，然后迅速冷卻到馬氏體相變的溫度，從而提高工件表面的強度、硬度和耐磨性，以達到淬火的目的。同時，模型的建立也為后期溫度場仿真中參數(shù)的設(shè)定提供了方法。（3）由摩擦學(xué)知識可知摩擦熱處理過程中熱流量為： （2—26） 式中： ——摩擦副與工件接觸面積（即工件端面面積） ——切向摩擦力 ——摩擦加熱功率 ——工件端面半徑本章主要介紹了傳熱學(xué)的基礎(chǔ)理論、摩擦溫度場以及溫度場模型的建立。這個平面就是摩擦副和工件的接觸面。研究摩擦溫度主要考慮的是工件表面層的最高溫度。辛普生公式為： (2—24)對求積的過程為： (2—25)將上式帶入式（2—17）得： 以上即為摩擦摩擦熱處理試驗中溫度場傳熱過程數(shù)學(xué)建模過程。其中，為給定的， ，為材料與溫度所決定的參數(shù)。這時具有邊界條件： (時)處 定值。在時，導(dǎo)熱物體各處溫度均勻，都為，則初始條件是時，定值。溫度場t是坐標及時間的函數(shù)，即 （2—16） 既單位時間內(nèi)微元體蓄熱量的增量為： （2—17） 將(2—14)、(2—15)、(2—17)帶入(2—16)式，經(jīng)整理可得： （2—18） 則有 （2—19）一維、穩(wěn)態(tài)傳熱狀況下，導(dǎo)熱微分方程為： = （2—20） 式（2—20）即位摩擦熱處理過程中的導(dǎo)熱微分方程。根據(jù)邊界條件可以劃定為一維熱傳導(dǎo)的范圍之內(nèi)。　　第三類邊界條件：如； 表示與外界按熱傳導(dǎo)中的牛頓定律進行熱交換，即自由冷卻。第二類邊界條件：，表示測出端點的熱量或原子(或分子)數(shù)。幾何條件和物理條件通常體現(xiàn)在導(dǎo)熱微分方程的簡化和坐標系的選擇中，而時間條件(對非穩(wěn)態(tài)問題)和邊界條件則體現(xiàn)為單獨的數(shù)學(xué)表達式。對于非穩(wěn)態(tài)過程，則要給出初始溫度分布，即初始條件。時間條件：說明過程在時間上的特點。如果是各向異性材料，還要給出導(dǎo)熱系數(shù)主軸的方向。 （1）摩擦溫度場的單值條件[24]導(dǎo)熱微分方程描述了導(dǎo)熱問題的“共性”，但要得到一個確定的導(dǎo)熱問題的解(溫度場和熱流)，還需要給定問題的“個性”，即單值條件。通過，三個表面導(dǎo)入微元體的熱流量，根據(jù)傅立葉定律可直接寫成如下： （2—9）通過，三個表面導(dǎo)出微元體的熱流量亦可按傅立葉定律寫出如下： （2—10）按照能量守恒定律，如果物體內(nèi)部沒有熱源，那么在穩(wěn)態(tài)條件下，導(dǎo)入微元體熱流量的總和應(yīng)該等于微元體熱流量的總和，故寫出下列熱平衡式：導(dǎo)入微元體的總熱流量=導(dǎo)出微元體的總熱流量 （2—11）將（2—9）、（2—10）代入（2—11）可得： （2—12）式中及總是不等于零的，于是能量守恒定律的最終結(jié)果可表示為： （2—13）這就是對一切穩(wěn)態(tài)、無內(nèi)熱源、常物性導(dǎo)熱問題普遍適用的導(dǎo)熱微分方程。對摩擦溫度場的研究，有助于對摩擦熱處理效果的分析，對完善摩擦熱處理工藝有至關(guān)重要的作用。金屬的導(dǎo)熱系數(shù)通常都很高。（2）導(dǎo)熱系數(shù)[1719]導(dǎo)熱系數(shù)的定義式由傅立葉表達式給出： （2—8） 數(shù)值上，它等于在單位溫度梯度作用下物體內(nèi)所產(chǎn)生的熱流密度。溫度場是各時刻物體中各點溫度分布的總稱。溫度梯度在空間坐標三個坐標軸方向上的分量，等于其相應(yīng)的偏導(dǎo)數(shù)： （2—6）用向量表示傅立葉定律的表達式為： （2—7）（1）溫度場傅立葉定律表明[1316]，導(dǎo)熱熱量與溫度梯度有關(guān)，所以研究導(dǎo)熱必然涉及物體的溫度分布。它是導(dǎo)熱現(xiàn)象規(guī)律性的經(jīng)驗總結(jié)。式中負號表示熱量傳遞的方向指向溫度降低的方向，這是滿足熱力學(xué)第二定律所必需的。實質(zhì)上，在真空中的熱輻射效率最高。物體溫度越高，單位時間輻射的熱量越多。 (3)熱輻射：物體通過電磁波傳遞能量的方式稱為輻射。對流換熱僅能發(fā)生在流體中，而且必然伴隨著熱傳導(dǎo)。通過試驗經(jīng)驗的提煉，熱傳導(dǎo)現(xiàn)象的規(guī)律已經(jīng)總結(jié)為傅里葉定律。熱量傳遞的方式主要有：熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射三種。 傳熱學(xué)是研究不同溫度的物體，或同一物體的不同部分之間熱量傳遞規(guī)律的學(xué)科。（三）分析部分（1）通過數(shù)顯洛氏硬度計測定熱處理部分的硬度；（2）通過掃描電子顯微鏡分析熱處理區(qū)的組織形貌和熱處理層深度；（3）通過對比原始組織和熱處理后的組織判斷淬火是否成功；第二章 摩擦熱處理分析論文后期，要對摩擦溫度場進行分析，故在本引入傳熱學(xué)基礎(chǔ)和溫度場模型。論文選取45鋼為研究對象，開展以下工作：（一）理論部分(1) 在現(xiàn)有的理論基礎(chǔ)上，根據(jù)傳熱學(xué)理論，推出摩擦熱處理溫度場的溫度計算公式。目前的研究局限于探討階段,與實際應(yīng)用的結(jié)合不夠緊密。目前,在磨削淬火試驗研究中,為實現(xiàn)磨削淬火并達到較好的淬硬層深度,多選用淬透性較好的合金鋼及部分中碳鋼,且多采用切入式的長方體試平面磨削方式,而對磨削淬火技術(shù)材料的適用范圍進行界定。如何控制淬硬層深度沿磨削方向的變化,將是磨削淬火技術(shù)研究的一個重要內(nèi)容。在磨削淬火試驗研究中發(fā)現(xiàn),沿磨削方向,磨削淬硬層深度變化比較大。工藝的穩(wěn)定性是工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用的前提條件。目前磨削淬火技術(shù)研究中多利用空氣自然冷卻,磨削淬火技術(shù)的淬火質(zhì)量和材料的應(yīng)用范圍必然受到影響,故對冷卻速度的研究也需加強。因此,對磨削基礎(chǔ)理論的研究尚需進一步加強。(1)磨削淬火的理論研究較薄弱磨削淬火是一個復(fù)雜的過程,主要受到磨削技術(shù)和淬火技術(shù)兩方面的影響。同時磨損與疲勞性能試驗結(jié)果還表明，與常規(guī)淬火件或非淬硬件相比，高硬度、超精細化晶粒于多邊形為錯結(jié)構(gòu)增加了磨削熱處理后組織的熱化學(xué)穩(wěn)定性，從而是工件磨損率、摩擦系數(shù)和疲勞壽命得到了顯著的改善，充分證明了該工藝的應(yīng)用優(yōu)勢。2000年澳大利亞的Zhang. L. I申請了關(guān)于磨削加工和表面淬火集成工藝的專利。磨削淬火技術(shù)正是在這種背景下,由德國學(xué)者E Brinksmeier和Brockhoff T于1994年率先提出,即首先利用粗磨加工產(chǎn)生的磨削熱,在磨削加工過程中直接對工件表面進行表面淬火,然后再用精磨加工達到工件所要求的精度,從而解決了磨削中的熱損傷和表面淬火難以在生產(chǎn)線集成的問題,實現(xiàn)了磨削加工與表面淬火相集成的新的加工工藝。近十幾年來,一些學(xué)者研究試圖主動有效地控制磨削工藝條件,利用磨削熱對工件表層進行熱處理,初步形成了磨削淬硬表面熱處理技術(shù)，試圖將機械加工中的消極因素轉(zhuǎn)變成積極因素。二是磨削加工時,磨削熱可能會對已熱處理材料造成熱損傷。之后一般還要進行磨削加工,以獲得所要求的尺寸精度、形狀精度和表面質(zhì)量。可應(yīng)用范圍廣摩擦熱處理不但可廣泛應(yīng)用于各種軸類形狀零件的柱面熱處理，而且可用于不同形狀的端面熱處理，如汽車半軸、凸輪軸、曲軸以及軋鋼廠冷軋輥的柱面熱處理，還有錘頭、汽閥頂桿、汽車調(diào)節(jié)螺釘、各種模具脫模機構(gòu)中頂桿的端面熱處理等。所以使工件的抗沖擊性和耐用度大大提高。因此，能夠達到很高的熱處理效率。因此，摩擦熱處理是非常環(huán)保的綠色熱處理技術(shù)。如果與其它熱處理比較具有不可比擬的節(jié)能效果的特點。當前電機的效率平均為93%，考慮到摩擦頭的吸熱和熱量在空氣中的散失量13%，那么摩擦熱處理可用于工件加熱的有效能量可達80%。還有一些熱傳導(dǎo)、輻射和空氣之中的對流等消耗，但就按上述有據(jù)可查的數(shù)據(jù)，高頻熱處理最后可用于工件加熱的能量可按下式計算：①　100% 10% = 90% 　 (電源消耗后余下部分)②　90%（1 7%）= 84% (頻率轉(zhuǎn)換后