模块八 典型零件的选材与热处理工艺(课件）--2022-2023学年高二劳动版《金属材料及热处理（第三版）》

模块八 典型零件的选材与热处理工艺 模块八 典型零件的选材与热处理工艺 任务四　工模具类零件选材与热处理工艺 任务三　箱体类零件选材与热处理工艺 任务二　齿轮类零件选材与热处理工艺 任务一　轴类零件选材与热处理工艺 01 轴类零件选材与热处理工艺 1．工作特点 工作时承受多种形式的载荷作用，如弯曲作用、扭转应力的交变作用、冲击载荷作用等，突出问题是轴颈和花键等部位连续承受摩擦作用，易造成摩擦损伤。 2．失效形式 轴体发生变形或疲劳、过载断裂的情况不多，主要是轴颈、花键等配合部分过度磨损。 3．性能要求 轴类零件应具有优良的综合力学性能，较高的抗拉强度和疲劳强度，良好的塑性和韧性；轴颈、花键等连续摩擦部位应具有较高的硬度和耐磨性。 任务一　轴类零件选材与热处理工艺 一、轴类零件的工作特点、失效形式及性能要求 1．锻钢 锻钢主要用于制造形状不是十分复杂、尺寸不是很大的轴类零件。承受载荷较小、转速不高、工作平稳、对力学性能要求不是太高的轴类零件，可选用中碳钢制造，常用的有35钢、40 钢、45 钢、50 钢等，其中以45 钢最为常用，热处理选用调质或正火，要求耐磨的部位进行表面淬火。承载复杂、力学性能要求较高的零件可选用合金调质钢制造，如40Cr、40MnVB 等，热处理选用调质处理和局部表面淬火。运行精度有特殊要求的轴类零件也可选用渗氮钢（如38CrMoAl）调质后渗氮处理。 对于受力极其复杂，特别是承受冲击与交变载荷很大的轴类零件，应选用合金渗碳钢进行渗碳淬火，常用材料有20Cr 和20CrMnTi 等。 任务一　轴类零件选材与热处理工艺 二、轴类零件常用材料及其热处理工艺 2．铸钢 主要制造形状极其复杂、尺寸较大、难以通过锻造工艺制造的轴类零件，以ZG230-450铸钢最为常用。由于制造工艺的差别，采用铸钢制造的零件的综合力学性能（主要是韧性）要比锻钢零件略低一些。 3．铸铁 由于大多数轴类零件很少因冲击过载而断裂，因此越来越多的制造厂家采用球墨铸铁（ 如QT700-2） 和高强度铸铁（ 如HT350、KTZ550-04 等） 来代替钢作为曲轴的材料。虽然球墨铸铁的强度和塑性不如钢，但刚度和耐磨性不低，且具有减振性好、缺口敏感性低、便于切削加工、生产成本低等优点，是制造曲轴等大型零件的理想材料。 任务一　轴类零件选材与热处理工艺 任务一　轴类零件选材与热处理工艺 某专用机床，工作负荷大，运转速度高，且工作负荷交变、冲击强烈，试为其变速箱主轴选择合适的制造材料及合理的热处理工艺。 02 齿轮类零件选材与热处理工艺 1．工作特点 齿轮通过齿面的接触传递动力，啮合齿表面既有滚动又有滑动高接触应力摩擦，而齿体则承受较高的弯曲应力作用，且呈现交变和冲击性质，某些情况下还会出现短时超载现象。 任务二　齿轮类零件选材与热处理工艺 一、齿轮类零件的工作特点、失效形式及性能要求 任务二　齿轮类零件选材与热处理工艺 2．失效形式 如图8-3 所示，齿轮的主要失效形式包括断齿（疲劳断裂、冲击过载断裂）、齿面磨损及齿面剥落（麻点剥落、浅层剥落和深层剥落）等。 3．性能要求 齿面应具有较高的硬度、耐磨性和接触疲劳抗力，齿心具有较高的抗拉强度、弯曲疲劳强度及足够的韧性。 1．锻钢 锻钢是齿轮的主要制造材料，通过锻造可改善钢的组织，保证良好的力学性能，重要用途的齿轮毛坯大都通过锻造获取。 常用材料包括低碳钢和低碳合金钢、中碳钢和中碳合金钢及渗氮钢三种类型。低碳钢和低碳合金钢常用材料有20 钢、20Cr、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA 等，最终热处理为渗碳后淬火加低温回火，适用于制造高速度、大冲击的中载和重载齿轮。中碳钢和中碳合金钢常用材料有40 钢、45 钢、40Cr、40MnB 等，最终热处理为调质（要求不高时可用正火）后表面淬火加低温回火，适用于制造低中速、轻中载、小冲击的齿轮，相对较重要的齿轮选用合金钢制造。渗氮钢（如38CrMoAl 钢）经调质后再表面渗氮，力学性能好，工艺变形小，主要用于运行速度快、精度要求高的齿轮。 任务二　齿轮类零件选材与热处理工艺 二、齿轮类零件常用材料及其热处理工艺 2．铸钢 铸钢力学性能不如锻钢，很少使用，仅仅在齿轮尺寸较大、形状复杂的情况下采用。常用的牌号有ZG270-500、ZG310-570、ZG340-640 等。一般在加工后进行表面淬火加低温回火。 3．铸铁 灰铸铁具有优良的减摩性、减振性，工艺性能好且成本低，其主要缺点是强度和韧性不好，多用于一些低速、轻载、不受冲击的非重要齿轮，常用的材料有HT200、HT250 和HT350 等。球墨铸铁的强韧性较好，常采用QT600-3 和QT500-7 代替铸钢，热处理方法与铸钢齿轮类似。 任务二　齿轮类零件选材与热处理工艺 任务二　齿轮类零件选材与热处