选用和热处理技术要求确定的一般原则

1、机械零件材料选用和热处理技术要求确定的一般原则,材料选用和热处理技术要求确定一般应遵循以下几条原则：,1,前言,充分满足使用性能要求，防止过早失效；,适应科技进步、市场环境变化和国家 产业政策发展的需要。,满足工艺性能要求，提高成品率；,符合经济性原则，效益最大化；,2,单元一 满足使用性能要求,通常零件所谓的使用性能一般均指其机械性能，即传统的硬度、强度、塑性、韧性等指标。,3,一、满足使用性能要求, 按零件服役条件和失效形式进行详尽 受力分析 是确定所需机械性能指标的前提、 基础。,4,一、满足使用性能要求,？,？,？,？,受力分析包括： 载荷类型？ （动载、静载、交变、冲击）； 应力种类

2、？ （拉伸、压缩、弯曲、扭转、接触）； 载荷特点？ （均布、集中）； 载荷大小？ （最大应力、危险截面）； 工作环境？ （温度、介质、有无腐蚀）； 失效形式？ （变形、断裂、表面损伤）； 其它特殊要求？ （电、磁、耐蚀、耐高温性）。,5,一、满足使用性能要求, 根据零件受力分析结果，运用相关专业知识转化制定所需机械性能指标，确定提出相应的材料与热处理技术要求。,6,一、满足使用性能要求,受力分析,满足使用性能,性能指标,材料选择,热处理工艺选择,零件的主要性能指标 应具有足够的安全系数。,7,一、满足使用性能要求,零件的受力分析计算得不到确切数据时，可采用经验或试验等方法加以解决。,8,一、满

3、足使用性能要求,经 验,试 验,计 算,1、以塑韧性为主要要求的零件 工作中承受简单载荷、力值较小，高塑韧性提高可靠性。 材料可按具体情况选用铝合金、铜合金、奥氏体不锈钢或低碳钢。,9,一、满足使用性能要求, 须选用合金钢时，含有钨、钼、钒、钛等合金元素可细化晶粒、抑制高温回火脆性；含有镍、钼等元素降低脆性转变温度，均提高钢的韧性。 材料的冶金质量越好，杂质元素 含量越少，塑韧性越高。 材料交货状态的性能一般即可满足要求。,10,一、满足使用性能要求,2、以硬度、耐磨性为主要要求的零件 工作中承受简单载荷、 以摩擦力为主，提高硬度、 增加弥散细小分布的硬质相 提高耐磨性。 材料选用高碳钢或渗碳

4、钢渗碳或专用合金钢。,11,一、满足使用性能要求, 整体淬火、表面淬火、 渗碳淬火、碳氮共渗淬火、 氮化、氮碳共渗（软氮化）、 表面渗金属、渗硼、渗硫、 多元共渗、气相沉积覆层等 提高零件或零件表面硬度，改变表面组织状态，提高零件抗磨损能力， 按实际需要选用并确定硬度指标等技术要求。,12,一、满足使用性能要求,3、要求综合性能的零件 工作中承受多种类型载荷， 对性能提出多方面要求。 （1）承受复合载荷、尤其有较大冲击载荷，要求可靠性的零件，应具有较好的综合性能，即硬强度与塑韧性的良好配合。 材料选用调质钢（中碳碳素钢、中碳合金结构钢），根据受力大小、零件尺寸和淬透性需要等选择钢牌号。,13,

5、一、满足使用性能要求, 进行调质处理，提出硬度等指标要求。 如零件全截面均匀承受载荷，整体淬透；如主要承受弯曲、扭转应力的传动轴类零件，无须全部淬透，一般从表面至1/21/4半径处淬硬即可。 对一些受力均匀、尺寸较小、形状简单的零件，采用低碳马氏体钢淬回火，可达到与调质处理相同的效果。,14,一、满足使用性能要求,（2）承受较大复合载荷如弯曲、扭转、冲击、摩擦等的零件，要求表面具有高硬、强度，心部具有好的塑、韧性。 选用调质钢，调质加表面淬火或表面化学热处理（氮化、软氮化、其它渗、涂覆、强化处理等）；也可选用渗碳钢，渗碳、碳氮共渗淬火。,15,一、满足使用性能要求, 调质加表面淬火一般适用于形

6、状简单、批量小、表面摩擦要求不非常高的零件； 氮化主要适用于要求高耐磨及耐热、耐蚀的精密零件； 软氮化主要用于提高表面抗疲劳及耐蚀性； 渗碳、碳氮共渗淬火适用于形状复杂、批量较大、表面要求高硬度高耐磨性的零件。 根据具体状况决定选材与工艺，提出硬度（一般指表面硬度，需要时加心部硬度）、有效硬化层深度或渗层深度等指标要求。,16,一、满足使用性能要求,（3）主要承受交变载荷的零件，应具有高的疲劳强度。 材料选用合金结构钢或专用合金钢。 进行淬火或表面氮化、软氮化等化学热处理，提出硬度等指标要求。需要时加表面强化处理（如喷丸、滚压、涂层等）要求。,17,一、满足使用性能要求, 必要时，提出材质选择

7、优质钢、不允许有表面脱碳、金相组织符合有关国标、企标等要求。 表面淬火在采用淬火强化时优先选用。 提高钢材抗拉强度的热处理，均提高其疲劳强度。,18,一、满足使用性能要求,4、其它要求特殊或专门性能的零件 如弹簧、轴承、不锈钢件等， 按其专用材料与热处理工艺选材 并确定技术要求。,19,一、满足使用性能要求,5、实际工作中，根据具体情况抓主要矛盾，充分满足关键的性能指标，兼顾其它性能。,20,一、满足使用性能要求,21,单元二,满足工艺性能要求,工艺性能是决定零件加工工艺方法的重要影响因素，包括 ： 铸造性 锻造性 焊接性 切削加工性 热处理工艺性 ,22,二、满足工艺性能要求,1、铸造性通俗

8、指材料是否易于 铸成优质铸件的性能。 主要取决于材料的化学成分， 一般铸铁的铸造性好，铸铜、 铸铝也较好，铸钢相对较差。 形状复杂或尺寸较大、受力不大的零件，尽量 采用铸件，可减少切削加工量，降低加工成本。,23,二、满足工艺性能要求,2、锻造性通俗指材料在热压力加工 （锻造、轧制、冲压等）下改变其原 来形状尺寸而不产生破坏的性能。 取决于材料化学成分及加工条件，一般材料的塑性越好，则可锻性越好。,24,二、满足工艺性能要求, 常用铝合金、单相铜合金的锻造性好，某些特殊铜合金如铅黄铜、含合金元素过高的青铜等锻造性差；低碳钢、低碳合金钢的锻造性较好，高碳钢、高碳合金钢的锻造性较差。 钢中硫、磷等

9、杂质元素含量高，锻造性差。 锻造使材料内部组织均匀、细化，提高机械性能，并减少切削加工量，节约原材料。 形状复杂件不宜采用。,25,二、满足工艺性能要求,3、焊接性通俗指材料是否容易 焊接、不易产生焊缝脆性、裂纹、 气孔、夹渣等焊接缺陷的性能。 取决于材料的化学成分。 低碳钢、低碳合金钢的焊接性好， 钢中碳含量、合金元素的含量越高，焊接性越差；钢中的硫含量高导致热脆性，使焊接性变差。,26,二、满足工艺性能要求, 铜、铝合金的焊接性比碳钢差，焊接时往往需先预热。 铸铁的焊接性很差，一般只能进行补焊。 不同材料之间一般不能焊接。 采用型材、锻件、冲压件、铸件等焊接成复合件，节约材料、生产效率高，

10、降低成本。,27,二、满足工艺性能要求,4、切削加工性通俗指材料是否易于进行切削加工的性能。 取决于材料的化学成分、 硬度及加工条件等。 铸铁、碳钢、一般铜合金、 铝合金切削加工性较好，高合金钢较差。 材料硬度对切削加工性影响很大，一般适宜范围为170240HB。硬度高刀具易磨损，硬度低易“粘刀”同样使切削困难，还使加工表面质量变差。,28,二、满足工艺性能要求,5、热处理工艺性通俗指材料是否易于 通过热处理而获得预期的机械性能，包 括淬硬性、淬透性、淬火变形开裂倾向、 过热敏感性、回火脆性和氧化、脱碳敏 感性等。 取决于材料种类、化学成分、结构形状、尺寸及处理工艺等多种因素。 选材与确定工艺

11、时提出恰当、合理的性能指标要求，必要时提出金相组织质量标准要求。,29,二、满足工艺性能要求,30,单元三 符合经济性原则,经济规律决定了在追求产品功能优异的同时力求成本低廉。 零件的成本主要包括材料费用、工艺加工费用及可能出现的维护、生产管理等附加费用。 运用价值分析方法，综合考虑，恰当、合理的选材与确定处理工艺，以较低的成本，充分发挥材料潜力，保证预期的零件使用性能寿命。,31,三、符合经济性原则, 考虑零件加工批量大小的影响。 简化采购与生产管理，尽量减少所用零件材料的品种、规格及处理工艺的种类、技术要求差异等。,32,三、符合经济性原则,33,单元四,积极推广应用 新材料、新工艺,科技工作者要密切关注科技进步、市场形势和国家产业政策的发展动向，积极选用立足我国目前资源自主研发的零件材料及节能降耗、减少污染的处理工艺。,34, 实际生产中在复杂的要求情况下： 各种条件相近时，选择性能最