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金屬材料熱處理工藝的使用選擇參考
時間: 2021-07-09 22:32:14
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金屬材料熱處理工藝的使用選擇是依據(jù)不同材料及工藝特性來操作的，以下為部分不同金屬材料的工藝選擇參考。
1、現(xiàn)有下列零件及可供選擇的材料,給各零件選擇合適的材料,并選擇合適的熱處理工藝(或使用狀態(tài))。 零件名稱:自行車架,連桿螺栓,車廂板簧
,滑動軸承,變速齒輪,機床床身,柴油機曲軸。
可選材料:60Si2Mn,ZQSn6-6-3,QT600-2, T12A, 40Cr, HT200, 16Mn, 20CrMnTi。 答：自行車架：16Mn 焊接
連桿螺栓：40Cr后道熱處理方法：調(diào)質(zhì)；
車廂板簧：60Si2Mn后道熱處理方法：淬火+中溫回火；
滑動軸承：ZQSn6-6-3使用狀態(tài)：鑄造；
變速齒輪：20CrMnTi后道熱處理方法：滲碳后淬火、低溫回火； 機床床身：HT200，后道熱處理方法：去應(yīng)力退火；
柴油機曲軸：QT600-2后道熱處理方法：等溫淬火。
2、某型號柴油機的凸輪軸，要求凸輪表面有高的硬度（HRC>50），而心部具有良好的韌性（Ak>40J），原采用45鋼調(diào)質(zhì)處理再在凸輪表面進行高頻
淬火，然后低溫回火，現(xiàn)因工廠庫存的45鋼已用完，只剩15鋼，擬用15鋼代替。試說明：
（1）原45鋼各熱處理工序的作用；
（2）改用15鋼后，應(yīng)按原熱處理工序進行能否滿足性能要求？為什么？
（3）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采用何種熱處理工藝？
答：
（1）調(diào)質(zhì)處理：得到心部硬度,獲得良好的綜合力學性能和疲勞強度，為高頻淬火做好準備；高頻淬火：使其有足夠的強度硬度，耐磨性;低溫回
火：消除內(nèi)應(yīng)力，便于后續(xù)加工;
（2）不能，心部較軟而表面硬度，會造成表面脫落；
（3）表面要滲碳處理
3、選擇下列零件的熱處理方法，并編寫簡明的工藝路線（各零件均選用鍛造毛坯，并且鋼材具有足夠的淬透性）：
（1）某機床變速箱齒輪（模數(shù)m=4），要求齒面耐磨，心部強度和韌性要求不高，材料選用45 鋼；
（2）某機床主軸，要求有良好的綜合機械性能，軸徑部分要求耐磨（HRC 50-55），材料選用45 鋼；
（3）鏜床鏜桿，在重載荷下工作，精度要求較高，并在滑動軸承中運轉(zhuǎn)，要求鏜桿表面有較高的硬度，心部有較高的綜合機械性能，材料選用
38CrMoALA。
（4）M12 絲錐，要求刃部硬度為60～62HRC，柄部硬度為30～40HRC，材料選用T12A。
答: ⑴45鋼機床變速箱齒輪: 下料→鍛造→正火→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工→超音頻感應(yīng)加熱淬火+低溫回火→精磨→成品；
⑵45鋼機床主軸: 下料→鍛造→正火→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工→表面淬火+低溫回火→精磨→成品； ⑶38CrMoAlA鏜床鏜桿: 下料→鍛造→退火→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工→氮化→研磨→成品；
（5）T12A絲錐: 鍛造→球化退火→機加工→淬火＋低溫回火→柄部鹽浴加熱快速退火→精加工。
4、有一傳動軸(直徑φ20mm)受中等交變拉壓載荷作用要求沿截面性能均勻一致,(1)選擇合適的材料,(2)編制簡明工藝路線,(3)說明各熱處理工藝的主要作用:(4)指出組織。
可供選擇材料:16Mn,20CrMnTi,45,40Cr,40CrNiMo,T12。
答：
（1）選用20CrMnTi
（2）簡明工藝路線：備料→鍛造→正火→機械加工→滲碳→淬火、低溫回火→機械加工。
（3）熱處理工藝的主要作用如下：正火主要為了消除毛坯的鍛造應(yīng)力，降低硬度以改善切削加工性，同時也均勻組織，細化晶粒，為以后的熱處理做組織準備。
滲碳：為了保證傳動軸表層的含碳量及滲碳層深度的要求。
淬火+低溫回火：提高表面的硬度和耐磨性，而心部具有足夠的韌性，其中低溫回火的作用是消除淬火應(yīng)力及減少脆性。
(4)表面組織為回火馬氏體，心部組織為回火索氏體
,滑動軸承,變速齒輪,機床床身,柴油機曲軸。
可選材料:60Si2Mn,ZQSn6-6-3,QT600-2, T12A, 40Cr, HT200, 16Mn, 20CrMnTi。 答：自行車架：16Mn 焊接
連桿螺栓：40Cr后道熱處理方法：調(diào)質(zhì)；
車廂板簧：60Si2Mn后道熱處理方法：淬火+中溫回火；
滑動軸承：ZQSn6-6-3使用狀態(tài)：鑄造；
變速齒輪：20CrMnTi后道熱處理方法：滲碳后淬火、低溫回火； 機床床身：HT200，后道熱處理方法：去應(yīng)力退火；
柴油機曲軸：QT600-2后道熱處理方法：等溫淬火。
淬火，然后低溫回火，現(xiàn)因工廠庫存的45鋼已用完，只剩15鋼，擬用15鋼代替。試說明：
（1）原45鋼各熱處理工序的作用；
（2）改用15鋼后，應(yīng)按原熱處理工序進行能否滿足性能要求？為什么？
（3）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采用何種熱處理工藝？
答：
（1）調(diào)質(zhì)處理：得到心部硬度,獲得良好的綜合力學性能和疲勞強度，為高頻淬火做好準備；高頻淬火：使其有足夠的強度硬度，耐磨性;低溫回
火：消除內(nèi)應(yīng)力，便于后續(xù)加工;
（2）不能，心部較軟而表面硬度，會造成表面脫落；
（3）表面要滲碳處理
（1）某機床變速箱齒輪（模數(shù)m=4），要求齒面耐磨，心部強度和韌性要求不高，材料選用45 鋼；
（2）某機床主軸，要求有良好的綜合機械性能，軸徑部分要求耐磨（HRC 50-55），材料選用45 鋼；
（3）鏜床鏜桿，在重載荷下工作，精度要求較高，并在滑動軸承中運轉(zhuǎn)，要求鏜桿表面有較高的硬度，心部有較高的綜合機械性能，材料選用
38CrMoALA。
（4）M12 絲錐，要求刃部硬度為60～62HRC，柄部硬度為30～40HRC，材料選用T12A。
答: ⑴45鋼機床變速箱齒輪: 下料→鍛造→正火→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工→超音頻感應(yīng)加熱淬火+低溫回火→精磨→成品；
⑵45鋼機床主軸: 下料→鍛造→正火→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工→表面淬火+低溫回火→精磨→成品； ⑶38CrMoAlA鏜床鏜桿: 下料→鍛造→退火→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工→氮化→研磨→成品；
（5）T12A絲錐: 鍛造→球化退火→機加工→淬火＋低溫回火→柄部鹽浴加熱快速退火→精加工。
可供選擇材料:16Mn,20CrMnTi,45,40Cr,40CrNiMo,T12。
答：
（1）選用20CrMnTi
（2）簡明工藝路線：備料→鍛造→正火→機械加工→滲碳→淬火、低溫回火→機械加工。
（3）熱處理工藝的主要作用如下：正火主要為了消除毛坯的鍛造應(yīng)力，降低硬度以改善切削加工性，同時也均勻組織，細化晶粒，為以后的熱處理做組織準備。
滲碳：為了保證傳動軸表層的含碳量及滲碳層深度的要求。
淬火+低溫回火：提高表面的硬度和耐磨性，而心部具有足夠的韌性，其中低溫回火的作用是消除淬火應(yīng)力及減少脆性。
(4)表面組織為回火馬氏體，心部組織為回火索氏體
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