机械制造典型工艺的金属材料与热处

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1、报告人：张学文机械制造典型工艺热处理基础知识北华大学机械工程学院机械类培训内容题纲以典型的轴类零件和箱体类零件为例分别从以下几个方面进行介绍其制造工艺特性功能用途、结构特点及主要的技术要求（如尺寸精度、几何形状精度、位置精度、表面粗糙度等等）常用材料及热处理针对轴类零件和箱体类零件表面的结构特点及技术要求进行工艺过程分析与介绍定位基准选择主要表面加工方法的选择加工阶段划分要求热处理工艺的安排加工顺序一、预备知识1.简单的热处理知识2.常用金属材料3.公差与配合常识4.六点定位原理二、轴类零件加工工艺1.轴的功用与

2、类型2.加工工艺3.举例三、箱体类零件加工工艺1.箱体类零件的特点2.“一面两孔”定位3.应用举例第一课简单的热处理知识铁碳平衡图（iron-carbonequilibriumdiagram），又称铁碳相图或铁碳状态图。它以温度为纵坐标，碳含量为横坐标,表示在接近平衡条件（铁-石墨）和亚稳条件（铁－碳化铁）下（或极缓慢的冷却条件下）以铁、碳为组元的二元合金在不同温度下所呈现的相和这些相之间的平衡关系。铁碳平衡图早在1868年，俄国学者切尔诺夫就注意到只有把钢加热到某一温度”a”以上再快冷,才能使钢淬硬,从而有了临

3、界点的概念。至1887～1892年奥斯蒙等利用热分析法和金相法发现铁的加热和冷却曲线上出现两个驻点，即临界点A3和A2，它们的温度视加热或冷却(分别以Ac和Ar表示)过程而异。奥斯蒙认为这表明铁有同素异构体，他称在室温至A2温度之间保持稳定的相为α铁；A2～A3间为β铁；A3以上为γ铁。1895年，他又进一步证明，如铁中含有少量碳,则在690或710℃左右出现临界点,即Ar1点,标志在此温度以上碳溶解在铁中,而在低于这一温度时,碳以渗碳体形式由固溶体中分解出来,随铁中碳量提高，Ar3下降而与Ar2相合,然后断续下

4、降，至含碳为0.8～0.9％时与Ar1合为一点。1904年又发现A4至熔点间为δ铁。以上述临界点工作的成果为基础，1899年罗伯茨－奥斯汀制定了第一张铁碳相图；而洛兹本更首先在合金系统中应用吉布斯相律,于1990年制定出较完整的铁碳平衡图。随着科学技术的发展，铁碳平衡图不断得到修订，日臻完善。目前采用的铁碳平衡图示于图1，图中各重要点的温度、浓度及含义如下表所列。当铁中含碳量不同时，得到的典型组织如图2所示。钢的热处理工艺钢的热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火和表面热处理等方法。其中回火又包括高温回火、中温回火

5、和低温回火。钢的回火将已经淬火的钢重新加热到一定温度，再用一定方法冷却称为回火。其目的是消除淬火产生的内应力，降低硬度和脆性，以取得预期的力学性能。回火时以降低了硬度和脆性，换取较好的韧性调质（quenchingandhightemperaturetempering）即淬火和高温回火的综合热处理工艺。调质件大都在比较大的动载荷作用下工作，它们承受着拉伸、压缩、弯曲、扭转或剪切的作用，有的表面还具有摩擦，要求有一定的耐磨性等等。总之，零件处在各种复合应力下工作。这类零件主要为各种机器和机构的结构件，如轴类、连杆、螺

6、栓、齿轮等，在机床、汽车和拖拉机等制造工业中用得很普遍。尤其是对于重型机器制造中的大型部件，调质处理用得更多。因此，调质处理在热处理中占有很重要的位置。在机械产品中的调质件，因其受力条件不同，对其所要求的性能也就不完全一样。一般说来，各种调质件都应具有优良的综合力学性能，即高强度和高韧性的适当配合，以保证零件长期顺利工作。调质通常指淬火＋高温回火，以获得回火索氏体的热处理工艺。方法也就是先淬火，淬火温度：亚共析钢为Ac3+30～50℃；过共析钢为Ac1+30～50℃；合金钢可比碳钢稍稍提高一点。淬火后在500～6

7、50℃进行回火即可。调质的主要目的是得到强度、塑性、韧性都比较好的综合机械性能。但是,同时应该注意,还有调质钢这一说，调质钢是在冶炼钢材时候加锰,硅进行的过程，要注意区别。退火anneal;annealing;backout退火是一种金属热处理工艺，指的是将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却。目的是降低硬度，改善切削加工性；消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向；细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。退火定义将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却(通常是缓慢冷却，有时是控

8、制冷却)的一种金属热处理工艺。目的是使经过铸造、锻轧、焊接或切削加工的材料或工件软化，改善塑性和韧性，使化学成分均匀化，去除残余应力，或得到预期的物理性能。退火工艺随目的之不同而有多种，如重结晶退火、等温退火、均匀化退火、球化退火、去除应力退火、再结晶退火，以及稳定化退火、磁场退火等等。1、金属工具使用时因受热而失去原有的硬度。2、把金属材料或工件加热到一定温度并持续一定