第1章 金 属 材 料ppt课件.ppt

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1、TsinghuaUniversityPress机械制造基础第1章金属材料教学提示：本章介绍了钢材的退火、正火、淬火、回火以及表面热处理和钢材火花鉴别的方法，同时对热处理常用设备进行了扼要讲解。对于热处理实践中常见的问题和缺陷原因进行了深入剖析。重点介绍了淬火、回火等热处理工艺，并以工程实例介绍了常见零件的热处理工艺规程。教学目标：通过本章熟悉典型零件的热处理工艺，掌握基本热处理方法。1.1钢的热处理1.1.１钢的退火和正火1.1.２淬火和回火淬火和回火是强化钢最常用的工艺。通过淬火、再配以不同温度的回火，可使钢获得所需的力学性能。热处理的作用日趋重要，因

2、为现代机器设备对金属材料的性能不断提出新的要求。热处理可提高零件的强度、硬度、韧性、弹性等，同时还可改善毛坯或原材料的切削加工性能，使之易于加工。退火是将钢加热、保温，然后随炉或埋入灰中使其缓慢冷却的热处理工艺。1.1.3钢的表面热处理表面热处理可分为表面淬火和化学热处理两大类。1.表面淬火2.化学热处理1.1.4热处理设备1.加热设备2.冷却设备1.1.5项目案例精解1.2钢材的火花鉴别钢材品种繁多，应用很广泛，性能差异很大，因此钢材的鉴别就显得异常重要。火花鉴别法是依靠观察材料被砂轮磨削时所产生的流线、爆花及其色泽判断出钢材化学成分的一种简便方法。1

3、.2.1火花鉴别常用设备及操作方法1.2.2火花的组成和名称1.火束2.流线3.节点和芒线4.爆花与花粉5.尾花6.色泽火花鉴别常用设备及操作方法火花鉴别常用的设备为手提式砂轮机或台式砂轮机，砂轮宜采用46～60号普通氧化铝砂轮。手提式砂轮直径为100～150mm，台式砂轮直径为200～250mm，砂轮转速一般为2800～4000r/min。在火花鉴别时，最好备有各种牌号的标准钢样以帮助对比、判断。操作时应选在光线不太亮的场合进行，最好放在暗处，以免强光影响对火花色泽及清晰度的判别。操作时使火花向略高于水平方向射出，以便观察火花流线的长度和各部位火花形状

4、特征。施加的压力要适中，施加较大压力时应着重观察钢材的含碳量；施加较小压力时应着重观察材料的合金元素。1.火束钢件与高速旋转的砂轮接触时产生的全部火花，叫做火花束，也叫火束。流线钢件在磨削时产生的灼热粉末在空间高速飞行时所产生的光亮轨迹，称为流线。节点和芒线流线上中途爆裂而发出的明亮而稍粗的点，叫节点。火花爆裂时所产生的短流线称为芒线。爆花与花粉在流线或芒线中途发生爆裂所形成的火花形状称为爆花，由节点和芒线组成。尾花流线末端的火花1.2.3碳钢火花的特征碳钢中火花爆裂情况随含碳量的增加分叉增多，形成二次花、三次花甚至更复杂的火花。火花爆裂的大小随含碳量的

5、增加而增大，含碳量在0.5%左右时最大，火花爆裂数量由少到多，花粉增多，如图1-20所示。图1-20含碳量与火花特征1.2.4项目案例精解通过用砂轮磨削材料，观察火花形态的方法，辨别15钢、45钢、T8钢和W18Cr4V这4种不同牌号的钢材。1.3拓展训练1.3.1车床主轴热处理工艺车床主轴工艺过程生产中车床主轴的工艺过程如下：备料—锻造—正火—粗加工—调质—半精加工—局部淬火(内锥孔、外锥面)、回火—粗磨(外圆、内锥孔、外锥面)—滚铣花键—花键淬火、回火—精磨。其中正火、调质为预备热处理，内锥孔及外锥面的局部淬火、回火和花键的淬火、回火属最终热处理，它

6、们的作用和热处理工艺分别如下。(1)正火：正火是为了改善锻造组织，降低硬度(HBS170～230)以改善切削加工性能，也为调质处理作准备。正火工艺：加热温度为840～870℃，保温1～1.5h，保温后出炉空冷。(2)调质：调质是为了使主轴得到较高的综合力学性能和抗疲劳强度。经淬火和高温回火后硬度为HBS200～230。调质工艺如下：①淬火加热：用井式电阻炉吊挂加热，加热温度为830～860℃，保温20～25min；②淬火冷却：将经保温后的工件淬入15～35℃清水中，停留1～2min后空冷；③回火工艺：将淬火后的工件装入井式电阻炉中，加热至550±10℃保

7、温1～1.5h后，出炉浸入水中快冷。(3)内锥孔、外锥面及花键部分经淬火和回火是为了获得所需的硬度。内锥孔和外锥面部分的表面淬火可放入经脱氧校正的盐浴中快速加热，在970～1050℃温度下保温1.5～2.5min后，将工件取出淬入水中，淬火后在260～300℃温度下保温1～3h(回火)，获得的硬度为HRC45～50。花键部分可采用高频淬火，淬火后经240～260℃的回火，获得的硬度为HRC48～53。为减少变形，锥部淬火与花键淬火分开进行，并在锥部淬火及回火后，再经粗磨以消除淬火变形，而后再滚铣花键及花键淬火，最后以精磨来消除总变形，从而保证质量。3)车

8、床主轴热处理注意事项(1)淬入冷却介质时应将主轴垂直浸入，并可作上下垂直窜动。(