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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：調質；
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鋼調質處理再在凸輪表面進行高頻
淬火，然后低溫回火，現因工廠庫存的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）調質處理：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：消除內應力，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，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→調質→精加工→超音頻感應加熱淬火+低溫回火→精磨→成品；
⑵45鋼機床主軸: 下料→鍛造→正火→粗加工→調質→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→調質→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：調質；
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）調質處理：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：消除內應力，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，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→調質→精加工→超音頻感應加熱淬火+低溫回火→精磨→成品；
⑵45鋼機床主軸: 下料→鍛造→正火→粗加工→調質→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→調質→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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