机械工程材料实验报告书

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1、机械工程材料综合实验实验报告班级：姓名：学号：零件名称：螺旋板牙目录一、实验任务书……………………………………………………………二、选材分析………………………………………………………………三、加工工艺路线及各热处理工序分析………………………………四、金相组织照片及分析………………………………………五、硬度性能测定………………………………………六、实验总结心得体会………………………………………………………七、改进的意见及建议………………………………………………………一、实验任务书1.设计小组成员名单：2.设计零件名称：螺旋板牙3.零件的工作条件：板牙是低速切削刃

2、具，主要用于加工螺纹。板牙在切削螺纹时，由于与其他金属相接触，板牙表面承受着强烈的摩擦与接触疲劳应力。板牙承受着较大的扭转应力，在加工螺纹时，板牙呈半切削，半挤压状态。板牙主要失效形式为牙面磨损，接触疲劳破坏，折断，扭断，疲劳断裂。4.零件的失效形式：（1）疲劳断裂由于受扭转载荷和弯曲疲劳载荷的长期作用，易造成板牙疲劳断裂。（2）断裂失效由于板牙受过载（挤压）作用，可造成板牙折断。（3）磨损失效板牙的牙面过度磨损，会使板牙变形，加工螺纹精度较差，从而引起板牙失效。（4）变形失效包括弹性和塑性变形失效。5.零件的性能要求：（1）较高疲劳强度，以预防疲劳断裂（2）

3、高硬度、高耐磨性，较高强度，心部有良好塑形与韧性。（3）较高屈服强度二、选材分析对板牙的使用性能和失效形式等因素综合考虑，初步选用材料为9Mn2V。9Mn2V是低合金工具钢，其化学成分为：C：0.85%-0.95%Si：≤0.40%Mn：1.70%-2.00%V：0.10%-0.25%9Mn2V钢为高淬透性合金钢，由于加入了Mn和Si，提高了其淬透性，Si还有提高耐回火性的作用，使钢在250-300℃下仍保持60HRC以上的硬度，由于V形成碳化物，因此，9Mn2V钢具有比铬钢及9SiCr钢更多过剩碳化物和更高硬度及耐磨性。此外，V还可细化晶粒，从而使9Mn2V

4、有良好的韧性。因此，使用9Mn2V钢制成的板牙崩刃现象较少，并能较好的保持刀刃形状和尺寸。三、加工工艺路线及各热处理工序分析1、用9Mn2V制造螺丝板牙工序为：下料→锻造→球化退火→粗加工→淬火+低温回火→精加工→精磨2、要求热处理后变形小，尺寸稳定，热处理规范预备热处理为球化退火：750℃+（10-20）℃空冷淬火：780℃-810℃油冷低温回火：150℃-250℃3、热处理目的及组织（1）球化退火：A、目的：降低硬度，改善切削加工性能，为最终热处理做组织准备。B、球化退火后组织：球状珠光体（P球）C、硬度：≤217HB（2）淬火：A、目的：获得M，提高硬度

5、，对钢进行强化。B、淬火后组织：马氏体（M）+残余奥氏体（A’）+颗粒状Fe3CC、硬度：62HRC左右（3）低温回火：A、目的：消除残余应力，稳定工件尺寸，防止工件变形、开裂，提高强度、韧性。B、低温回火后组织：回火马氏体（M回）+极少量的残余奥氏体（A’）+颗粒状Fe3CC、硬度：60-65HRC四、金相组织照片及分析球化退火后金相显微组织分析：球化退火后组织为球状珠光体，为铁素体基体上分布着的颗粒状渗碳体，是将工件加热到Ac1+（10-20）℃充分保温后缓冷，或者加热后冷却到略低于Ar1的温度下保温，从而使珠光体中的渗碳体球状化。在上图球化退火后的金相显

6、微组织中，由于，腐蚀前未将板牙表面清洗干净，使图中出现黑色，将部分组织掩盖。淬火后金相显微组织分析：淬火后组织为马氏体、残余奥氏体和颗粒状Fe3C。淬火温度为Ac1+（30-50）℃，将工件加热到临界点以上，保温后以大于Vk的速度冷却，使奥氏体转化为马氏体，从而提高其力学性能。由于，工件为过共析钢，在淬火前经过了球化退火，因此淬火后的组织为细马氏体、颗粒状渗碳体和少量的残余奥氏体。回火后金相显微组织分析：低温回火后组织为回火马氏体、极少量的残余奥氏体和颗粒状Fe3C。回火温度为150-250℃，低温回火时，马氏体将发生分解，从马氏体中析出碳化物，使马氏体过饱和

7、度降低，析出的碳化物以细片状分布在马氏体基体上，形成回火马氏体，此外还有极少量的白色的残余奥氏体。低温回火可在保留淬火后硬度和高耐磨性的同时，降低内应力，提高韧性，主要用于处理各种工具、模具、轴承及经渗碳和表面淬火的工作。由于，我班同学的磨痕较重，故采用了4班同学的图片。五、硬度性能测定硬度第一次第二次第三次平均值球化退火24HRC24HRC23HRC23.7HRC淬火64HRC64HRC65HRC64.3HRC回火59HRC58HRC58HRC58.3HRC六、实验总结和心得体会七．改进的意见及建议