材料第四章优秀PPT.ppt

材料第四章你现在浏览的是第一页，共70页1.1热处理基础热处理基础1.2普通热处理普通热处理1.3表面热处理表面热处理1.4热处理工艺的应用热处理工艺的应用第第1 1节节 钢的热处理钢的热处理你现在浏览的是第二页，共70页钢的热处理钢的热处理将钢在固态下进行适当的加热、保温和冷却，将钢在固态下进行适当的加热、保温和冷却，以改变其组织和性能的工艺。以改变其组织和性能的工艺。改善钢的性能的途径：改善钢的性能的途径：合金化、热处理，压力加工。合金化、热处理，压力加工。热处理的应用：机械制造业热处理的应用：机械制造业机床、汽车零件机床、汽车零件60-80%60-80%经过热处理。经过热处理。模具、滚动轴承模具、滚动轴承100%100%需热处理。需热处理。热处理特点热处理特点只改变工件的组织和性能，不改变其形状。只改变工件的组织和性能，不改变其形状。压力加工等工艺则改变形状。压力加工等工艺则改变形状。你现在浏览的是第三页，共70页热处理的分类热处理的分类热处理热处理普普通通热处理热处理表表面面热处理热处理退火退火;正火正火;淬火淬火;回火回火;表面淬火表面淬火 化化学学热处理热处理感应加感应加热淬火热淬火火焰加火焰加热淬火热淬火渗碳渗碳;渗氮渗氮;碳氮共渗碳氮共渗;你现在浏览的是第四页，共70页1.1钢的热处理基础钢的热处理基础本节介绍：热处理时钢中组织转变的规律。本节介绍：热处理时钢中组织转变的规律。（一（一)、钢在加热时的转变、钢在加热时的转变热处理工艺过程热处理工艺过程你现在浏览的是第五页，共70页临界转变温度临界转变温度平衡时（平衡相变点）：平衡时（平衡相变点）：A1、A3、Acm你现在浏览的是第六页，共70页实际实际临界转变温度临界转变温度实际加热或冷却时存在过热或过冷现象，实际加热或冷却时存在过热或过冷现象，临界温度分为：临界温度分为：加热时：加热时：Ac1、Ac3、Accm冷却时：冷却时：Ar1、Ar3、Arcm你现在浏览的是第七页，共70页1 1共析钢的奥氏体化共析钢的奥氏体化加热到加热到AcAc1 1以上时，以上时，P P（F+F+FeFe3C)C)A A 由由Fe、C原子扩散，晶格改变而进行。原子扩散，晶格改变而进行。A A化过程化过程 形核、长大、形核、长大、FeFe3C C溶解、溶解、A A的均匀化。的均匀化。你现在浏览的是第八页，共70页亚、过共析钢的奥氏体化亚、过共析钢的奥氏体化PAPA后，先共析后，先共析F F、FeFe3C C溶解：溶解：亚共析钢：亚共析钢：AcAc1以上，以上，F+PF+AF+PF+AAcAc1AcAc3，F+AAF+AA过共析钢：过共析钢：AcAc1以上，以上，FeFe3C C+PFe+PFe3C C+A+AAcAc1AcAccm，FeFe3 3C C+AA+AA你现在浏览的是第九页，共70页A A 晶粒度晶粒度细而均匀的奥氏体晶粒，冷却后组织也细，细而均匀的奥氏体晶粒，冷却后组织也细，则力学性能好。则力学性能好。影响因素影响因素加热温度、保温时间加热温度、保温时间 晶粒粗晶粒粗加热速度加热速度 过热度大，形核率高，晶粒细。过热度大，形核率高，晶粒细。TiTi、V V、W W、CrCr等元素阻碍等元素阻碍A A晶粒长大晶粒长大 晶粒细。晶粒细。你现在浏览的是第十页，共70页(二二)、钢在冷却时的转变、钢在冷却时的转变过冷过冷A A:TA:T S TP S T你现在浏览的是第十三页，共70页珠珠光光体体形形貌貌像像光镜下形貌光镜下形貌电镜下形貌电镜下形貌你现在浏览的是第十四页，共70页光镜形貌电镜形貌索索 氏氏 体体 形形 貌貌 像像你现在浏览的是第十五页，共70页 屈屈 氏氏 体体 形形 貌貌 像像电镜形貌光镜形貌你现在浏览的是第十六页，共70页高温转变过程高温转变过程 晶格改变，晶格改变，FeFe、C C原子扩散。原子扩散。你现在浏览的是第十七页，共70页中温转变中温转变 C C原子扩散，原子扩散，FeFe原子不扩散原子不扩散过冷过冷A A 贝氏体贝氏体 B B（碳化物碳化物+含过饱和含过饱和C C的的F F）上上B，550350产物产物羽毛状，小片状羽毛状，小片状Fe3C分布在分布在F间。间。上上B强度和韧性差强度和韧性差光学显微照片光学显微照片1300电子显微照片电子显微照片500045钢，上钢，上B+下下B，400你现在浏览的是第十八页，共70页下下B，350MS产物产物下下B韧性高，综合机械性能好。韧性高，综合机械性能好。F针内定向分布着细小针内定向分布着细小Fe2.4C颗粒颗粒电子显微照片电子显微照片12000T8钢，下钢，下B，黑色针状黑色针状光学显微照片光学显微照片400你现在浏览的是第十九页，共70页马氏体（马氏体（M M）转变）转变条件：条件：冷速足够快；温度足够低。冷速足够快；温度足够低。M M的晶体结构：的晶体结构：体心正方的体心正方的C C过饱和的过饱和的F FM M 的形态的形态w wC C 0.2%1.0%1.0%时，为时，为片状片状M M。w wC C=0.2=0.21.0%1.0%时，为时，为混合混合M M。你现在浏览的是第二十页，共70页M M 的性能的性能固溶强化显著：固溶强化显著：wCM硬度硬度片状片状M硬度高，塑韧性差。硬度高，塑韧性差。板条板条M强度高，塑韧性较好。强度高，塑韧性较好。你现在浏览的是第二十一页，共70页1.2钢的普通热处理钢的普通热处理热处理工艺：热处理工艺：加热、冷却速度，及温度、时间等参数。加热、冷却速度，及温度、时间等参数。毛坯生产毛坯生产预备热处理预备热处理机械加机械加工工最终热处理最终热处理机械精加工机械精加工预备热处理预备热处理:退火退火;正火；调质正火；调质最终热处理最终热处理:淬火淬火;回火；化学热处理回火；化学热处理一般零件生产的工艺路线一般零件生产的工艺路线:你现在浏览的是第二十二页，共70页一、钢的退火一、钢的退火1.完全退火完全退火（亚共析钢）（亚共析钢）又称重结晶退火，是把钢加热至以上又称重结晶退火，是把钢加热至以上20302030，保温一定时间后缓慢冷却（随炉冷却或埋入石灰，保温一定时间后缓慢冷却（随炉冷却或埋入石灰和砂中冷却）。以获得接近平衡组织的热处理工艺。和砂中冷却）。以获得接近平衡组织的热处理工艺。目的：目的：细化晶粒，均匀化组织细化晶粒，均匀化组织降低硬度降低硬度 切削性切削性 将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓冷将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓冷却（一般为随炉冷却），以获得所需组织的热处理工艺叫做退火。却（一般为随炉冷却），以获得所需组织的热处理工艺叫做退火。据处理的目的和要求不同，刚的退火可分为完全退火、等温退火、据处理的目的和要求不同，刚的退火可分为完全退火、等温退火、球化退火和去应力退火等。球化退火和去应力退火等。你现在浏览的是第二十三页，共70页2.等温退火等温退火A化后快冷至化后快冷至Ar1 1以下等温转变为以下等温转变为P，再空冷。再空冷。等温退火与普通退火的比较等温退火与普通退火的比较目的目的：与完全退火相同但转变较易控制，能获得均匀的预期组：与完全退火相同但转变较易控制，能获得均匀的预期组织；对于奥氏体较稳定的合金钢，长可大大缩短退火时间。织；对于奥氏体较稳定的合金钢，长可大大缩短退火时间。应用应用：奥氏体较稳定的合金钢，尤其高合金钢。：奥氏体较稳定的合金钢，尤其高合金钢。你现在浏览的是第二十四页，共70页3.球化退火球化退火（过共析钢）（过共析钢）使钢中碳化物球状化的热处理工艺使钢中碳化物球状化的热处理工艺在在Ac1+20Ac1+203030等温，等温，使使FeFe3 3C C球化，球化，再缓冷再缓冷 球状球状P P（F F +球球状状FeFe3 3C C）目的目的:是使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球状化是使二次渗碳体及珠光体中的渗碳体球状化(退火退火前正火将网状渗碳体破碎前正火将网状渗碳体破碎),以降低硬度以降低硬度,改善切削加工性能改善切削加工性能;并为以后的淬火作组织准备并为以后的淬火作组织准备.应用应用：硬度硬度,切削性切削性,韧性韧性用于过共析钢用于过共析钢,如工具钢如工具钢,滚珠轴承钢等滚珠轴承钢等,你现在浏览的是第二十五页，共70页4.去应力退火去应力退火 为消除铸造、锻造、焊接和机加工、冷为消除铸造、锻造、焊接和机加工、冷变形等冷热加工在工件中造成的残留内应力而变形等冷热加工在工件中造成的残留内应力而进行的低温退火，去应力退火是将钢件加热至进行的低温退火，去应力退火是将钢件加热至低于的某一温度（一般为低于的某一温度（一般为500650500650），保），保温，然后随炉冷却，这种处理可以消除约温，然后随炉冷却，这种处理可以消除约50%80%50%80%的内应力，不引起组织变化。的内应力，不引起组织变化。你现在浏览的是第二十六页，共70页二、钢的正火二、钢的正火应用：应用：1)最终热处理（力学性能要求不高的结构件）最终热处理（力学性能要求不高的结构件）细化晶粒，细化晶粒，P量量力学性能力学性能2)淬火、球化退火前改善组织。淬火、球化退火前改善组织。3)降降低低C钢的切削性能。钢的切削性能。加热温度加热温度Ac3 3(Accmcm)+3050，空冷空冷S你现在浏览的是第二十七页，共70页你现在浏览的是第二十八页，共70页钢的退火和正火的选择切削加工性能正火：低碳钢、低碳合金钢、中碳钢。退火：c大于0.5的碳钢中碳以上的合金钢零件的形状退火：形状复杂的零件，大型铸件。正火：操作简便，生产周期短，成本低。在能满足要求的情况下，应尽量选用正火。你现在浏览的是第二十九页，共70页三、钢的淬火三、钢的淬火淬火加热温度淬火加热温度:1)亚共析钢亚共析钢Ac3+30502)共析钢和过共析钢共析钢和过共析钢Ac1+3050，细细M+粒状粒状Fe3CII，硬度硬度大。大。一一)定义定义:把零件加温到把零件加温到临临界温度以上界温度以上30 30 50,50,保温一段时间保温一段时间,然后然后快速冷却快速冷却 (水冷水冷 )获得马氏体或贝氏体获得马氏体或贝氏体的工艺方法的工艺方法。你现在浏览的是第三十页，共70页加热时间的确定加热时间的确定:加热时间包括升温和保温两个阶段。通加热时间包括升温和保温两个阶段。通常以装炉后炉温达到淬火温度所需时间为升常以装炉后炉温达到淬火温度所需时间为升温阶段，并以此为保温时间的开始。保温阶温阶段，并以此为保温时间的开始。保温阶段指钢件温度均匀并完成奥氏体化所需的时段指钢件温度均匀并完成奥氏体化所需的时间。间。你现在浏览的是第三十一页，共70页冷却介质冷却介质冷却速度：冷却速度：盐水盐水水水盐浴盐浴油油淬火方法淬火方法单介质淬火：水、油冷单介质淬火：水、油冷双介质淬火：水冷双介质淬火：水冷+油冷油冷分级淬火：分级淬火：Ms盐（碱）浴中保温盐（碱）浴中保温空冷空冷等温淬火（等温淬火（在盐、碱浴中）在盐、碱浴中）下下B你现在浏览的是第三十二页，共70页钢钢的淬透性的淬透性淬火时得到淬火时得到M深度的能力深度的能力，取决于临界冷却速度，取决于临界冷却速度VK。淬硬性：淬硬性：淬火后获得的最高硬度，淬火后获得的最高硬度，wC淬硬性淬硬性影响淬透性的因素影响淬透性的因素除除Co外，合金使外，合金使Vk,淬透性淬透性(a)完全淬透完全淬透(b)淬透较大厚度淬透较大厚度(c)淬透较小厚度淬透较小厚度淬透性不同的钢调质后机械性能的比较淬透性不同的钢调质后机械性能的比较你现在浏览的是第三十三页，共70页淬透性的应用淬透性的应用按负载，选择不同淬透性的材料。按负载，选择不同淬透性的材料。螺栓、连杆、模具等，截面承载均匀，要全部螺栓、连杆、模具等，截面承载均匀，要全部淬透。淬透。高强螺栓高强螺栓柴油机连杆柴油机连杆齿轮齿轮轴类、齿轮等，承受弯曲、扭转载荷，不必轴类、齿轮等，承受弯曲、扭转载荷，不必淬透。焊件不淬透。淬透。焊件不淬透。你现在浏览的是第三十四页，共70页四、钢的回火四、钢的回火淬火后，加热到淬火后，加热到Ac1以下，保温，冷却。以下，保温，冷却。目的：消除淬火应力，稳定组织，调整性能。目的：消除淬火应力，稳定组织，调整性能。低温回火低温回火（150250）回火回火M(过饱和过饱和F+薄片状薄片状Fe2.4C)淬火应力淬火应力，韧性，韧性，保持淬火后的高硬度。，保持淬火后的高硬度。用于高用于高C工具钢、滚动轴承、渗碳件和表面淬火件等。工具钢、滚动轴承、渗碳件和表面淬火件等。回火回火M400M低倍低倍你现在浏览的是第三十五页，共70页中温回火中温回火（350500）回火回火T(F+细粒状细粒状Fe3C)弹性极限和屈服强度弹性极限和屈服强度，韧性和硬度中等，韧性和硬度中等。用于用于弹簧、模具等。弹簧、模具等。回火回火T7500T1000你现在浏览的是第三十六页，共70页高温回火高温回火（500650）回火回火S(等轴状等轴状F+粒状粒状Fe3C)综合机械性能最好综合机械性能最好,即强度、塑性和韧性都较好即强度、塑性和韧性都较好。用于用于重要零件。重要零件。调质处理调质处理淬火淬火+高温回火高温回火回火回火S7500S1000你现在浏览的是第三十七页，共70页回火产物的组织形态比较回火产物的组织形态比较回火回火M400回火回火T7500回火回火S7500你现在浏览的是第三十八页，共70页回火时性能的变化回火时性能的变化回火温度回火温度硬度、强度硬度、强度，塑性塑性你现在浏览的是第三十九页，共70页1.3钢的表面热处理钢的表面热处理MF，P解决思路：解决思路：选材选材低淬透性材料低淬透性材料工艺工艺只改变表层组织只改变表层组织同时改变表层同时改变表层组织、成分组织、成分你现在浏览的是第四十页，共70页一、钢的表面淬火一、钢的表面淬火 仅对钢的表面加热、冷却而不改变其成分的热处理工艺称为表面热仅对钢的表面加热、冷却而不改变其成分的热处理工艺称为表面热处理，也叫表面淬火。处理，也叫表面淬火。目的目的：提高表面强、硬度，保持心部良好的塑、韧性。提高表面强、硬度，保持心部良好的塑、韧性。感应加热表面淬火感应加热表面淬火材料：材料：中中C钢、中钢、中C低合金钢。低合金钢。预备热处理：预备热处理：正火或调质正火或调质最终热处理：最终热处理：表面淬火表面淬火+低温回火低温回火火焰加热表面淬火火焰加热表面淬火（乙炔氧等火焰）（乙炔氧等火焰）你现在浏览的是第四十一页，共70页感应加热淬火方法种类感应加热淬火方法种类a.高频淬火（高频淬火（1050KHz）:适用于淬硬层适用于淬硬层0.5mm2mm的小的小工件，如：机床齿轮，小销等。工件，如：机床齿轮，小销等。b.中频淬火（中频淬火（100010000Hz）：适用于淬硬层）：适用于淬硬层2mm15mm的中大型工件，如轴类件。的中大型工件，如轴类件。c.工频淬火（工频淬火（50Hz）：适用于淬硬层）：适用于淬硬层15mm以上的大型工件，以上的大型工件，如轧辊等。如轧辊等。你现在浏览的是第四十二页，共70页感应加热适用的钢种感应加热适用的钢种中碳钢和中碳低合金钢，如中碳钢和中碳低合金钢，如45、40Cr、40MnB钢等。钢等。这类钢经正火或调质后表面淬火，心部保持较高的综合机这类钢经正火或调质后表面淬火，心部保持较高的综合机械性能，而表面具有较高的硬度（械性能，而表面具有较高的硬度（50HRC）和耐磨性。）和耐磨性。你现在浏览的是第四十三页，共70页火焰加热表面热处理火焰加热表面热处理火焰加热表面淬火，是用乙炔火焰加热表面淬火，是用乙炔-氧或煤气氧或煤气-氧等火焰加热工氧等火焰加热工件表面，进行淬火。件表面，进行淬火。火焰加热表面淬火设备简单，操作灵活，成本低等优点。火焰加热表面淬火设备简单，操作灵活，成本低等优点。但生产率低，零件表面存在不同程度的过热，质量不稳定。但生产率低，零件表面存在不同程度的过热，质量不稳定。因此主要适用于单件、小批量生产及大型零件（如大型齿轮、因此主要适用于单件、小批量生产及大型零件（如大型齿轮、轴、轧锟等）的表面淬火。轴、轧锟等）的表面淬火。你现在浏览的是第四十四页，共70页二、化学热处理二、化学热处理钢在一定介质中加热、保温，使介质中的活性原子渗入钢在一定介质中加热、保温，使介质中的活性原子渗入钢的表层，以改变表层的化学成分、组织和性能。钢的表层，以改变表层的化学成分、组织和性能。分类分类 渗渗 C C、N N，C C N N共渗等共渗等。你现在浏览的是第四十五页，共70页.钢的渗钢的渗 C C低低C钢在高钢在高C介质中加热到介质中加热到900950、保温、保温高高C表层（约表层（约1.0%）渗渗C后的热处理后的热处理:淬火淬火+低温回火低温回火你现在浏览的是第四十六页，共70页钢的钢的渗渗N N（N N化）化）目的：目的：提高表面硬度、耐磨性，疲劳强度和耐蚀性。提高表面硬度、耐磨性，疲劳强度和耐蚀性。工艺特点工艺特点：N化温度低化温度低(500600)，时间长（，时间长（2050h），），渗层薄。渗层薄。热处理：热处理：N化前调质处理、化前调质处理、N化后无须淬火。化后无须淬火。你现在浏览的是第四十七页，共70页越王勾践剑越王勾践剑春秋晚期越国青铜兵器春秋晚期越国青铜兵器,出土于湖北江陵楚墓。出土于湖北江陵楚墓。长长55.7厘米，厘米，剑锷锋芒犀利，剑锷锋芒犀利，锋能割断头发。锋能割断头发。吳王夫差矛 你现在浏览的是第四十八页，共70页热处理新技术简介热处理新技术简介1.1.可控气氛热处理可控气氛热处理2.2.真空热处理真空热处理3.3.形变热处理形变热处理4.4.激光热处理和电子束热处理激光热处理和电子束热处理你现在浏览的是第四十九页，共70页小结小结重点要求重点要求1 1四种普通热处理的目的、工艺特点及应用。四种普通热处理的目的、工艺特点及应用。一般要求一般要求1.1.A A晶粒长大的影响因素及控制方法。晶粒长大的影响因素及控制方法。2.2.淬透性的概念。淬透性的概念。3.3.钢的表面淬火；化学热处理。钢的表面淬火；化学热处理。你现在浏览的是第五十页，共70页1.1.1)1)在过冷在过冷A A等温转变产物中，等温转变产物中，P P和和T T的主要相同点是：的主要相同点是：都是共析体（都是共析体（F+层片状层片状Fe3C）不相同点是：不相同点是：T T的层片间距较小的层片间距较小2)2)用光学显微镜观察，上用光学显微镜观察，上B B的组织特征呈（）状，的组织特征呈（）状，而下而下B B则呈（）状。则呈（）状。羽毛羽毛黑色针黑色针3)M3)M的显微组织形态主要有（）、（）两种。其的显微组织形态主要有（）、（）两种。其中（）的韧性较好。中（）的韧性较好。板条状板条状针状针状板条板条 M M2.2.1)M 1)M是是C C在在-FeFe中的过饱和固溶体。当中的过饱和固溶体。当A A向向M M转变时，体积要收缩。转变时，体积要收缩。（）NoNo2)2)当把亚共析钢加热到当把亚共析钢加热到 AcAc1 1 和和 AcAc3 3 之间的温度时，将获得由之间的温度时，将获得由F F和和A A构成的两相组织。构成的两相组织。（）YesYes3)3)当共析成分的当共析成分的A A在冷却发生在冷却发生P P转变时，温度越低，其转变产物组织越粗。转变时，温度越低，其转变产物组织越粗。（）NoNo习习 题题你现在浏览的是第五十一页，共70页3.3.1)1)共析钢的过冷共析钢的过冷A A在在550350的温度区间等温转变时，所形成的的温度区间等温转变时，所形成的 组织是：组织是：a.Sa.Sb.b.下下B Bc.c.上上B Bd.Pd.P2)M2)M的硬度取决于：的硬度取决于：a.a.冷却速度冷却速度b.b.转变温度转变温度c.c.碳含量碳含量4.4.M M的本质是什么？它的硬度为什么很高？是什么因素决定了它的脆性？的本质是什么？它的硬度为什么很高？是什么因素决定了它的脆性？答：答：M M的本质是的本质是C C在在-FeFe中的过饱和固溶体。中的过饱和固溶体。因为因为M M中中C C的过饱和度大，固溶强化效果显著，所以其硬度很高。的过饱和度大，固溶强化效果显著，所以其硬度很高。高碳高碳M M的脆性大，是由于其的脆性大，是由于其C C的过饱和度大，则内应力大。的过饱和度大，则内应力大。另外，孪晶结构增加了其脆性。另外，孪晶结构增加了其脆性。你现在浏览的是第五十二页，共70页1.4 1.4 热处理工艺的应用热处理工艺的应用一一.热处理的技术条件热处理的技术条件 设计者根据零件的工作条件、所选用的材料及性能要求设计者根据零件的工作条件、所选用的材料及性能要求提出热处理技术条件，标注在零件图上。包括：热处理方提出热处理技术条件，标注在零件图上。包括：热处理方法和热处理后应能达到的力学性能。法和热处理后应能达到的力学性能。热处理工艺代号：热处理工艺代号：5 5 X X X X X X 加热方法加热方法工艺名称工艺名称工艺类型工艺类型热处理热处理基础分类工艺代号基础分类工艺代号附加分类工艺代号附加分类工艺代号你现在浏览的是第五十三页，共70页二二.热处理工序位置的确定热处理工序位置的确定1轴类零件（机床主轴）轴类零件（机床主轴）（1）分析工作条件：）分析工作条件：承受中等交变扭矩载荷、交变弯曲载荷或者承受中等交变扭矩载荷、交变弯曲载荷或者是拉压载荷；局部（轴颈、花键）承受摩擦和磨损。是拉压载荷；局部（轴颈、花键）承受摩擦和磨损。（2）失效形式：疲劳断裂，轴颈处磨损（主要方式）；冲击过载失效形式：疲劳断裂，轴颈处磨损（主要方式）；冲击过载断裂等（偶尔发生）断裂等（偶尔发生）（3 3）性性能能要要求求：高高的的疲疲劳劳强强度度；良良好好的的综综合合性性能能；局局部部高高硬硬度；度；（4 4）中碳钢或者中碳合金钢：）中碳钢或者中碳合金钢：45 45 （40Cr40Cr）你现在浏览的是第五十四页，共70页（5 5）工艺路线：）工艺路线：下下料料 锻锻造造 正正火火 粗粗加加工工 调调质质(淬淬火火+高高温温回回火火)局部表面淬火局部表面淬火+低温回火低温回火 精磨精磨 成品；成品；（6）组织：表面：回火马氏体）组织：表面：回火马氏体心部：回火索氏体心部：回火索氏体你现在浏览的是第五十五页，共70页2 2、齿轮（低碳钢、表面渗碳）、齿轮（低碳钢、表面渗碳）(1)(1)工工作作条条件件:齿齿轮轮根根部部承承受受交交变变弯弯曲曲应应力力；（传传递递扭扭矩矩时时）;齿齿啮啮合合时时齿齿面面承承受受较较大大的的接接触触压压应应力力并并受受强强烈烈的的摩摩擦擦和和磨磨损损；换换挡挡、气气动动、制动时齿轮承受一定的冲击。制动时齿轮承受一定的冲击。(2)(2)失失效效形形式式：齿齿的的折折断断（疲疲劳劳断断裂裂和和冲冲击击过过载载断断裂裂）；齿齿表表面面磨损。磨损。（3 3）性能要求性能要求：高的疲劳强度和表面硬度，心部具有足够的塑性韧：高的疲劳强度和表面硬度，心部具有足够的塑性韧性。性。（4 4）选材选材：低碳钢（：低碳钢（2020，2525）（5 5）工工艺艺路路线线：下下料料 锻锻造造 正正火火 机机加加工工渗渗碳碳+淬淬火火+低低温温回火回火 喷丸喷丸精磨精磨 成品；成品；你现在浏览的是第五十六页，共70页（6 6）微观组织：表面：）微观组织：表面：M M回回（高碳）（高碳）+A+A（少量）（少量）“表硬表硬”心部：心部：F F（多）（多）+P +P “心韧心韧”三三.常见热处理缺陷及其预防常见热处理缺陷及其预防（1 1）钢在加热时出现的缺陷：欠热；过热；过烧；氧化；脱碳）钢在加热时出现的缺陷：欠热；过热；过烧；氧化；脱碳（2 2）钢在淬火是出现的缺陷：淬火变形；淬火裂纹）钢在淬火是出现的缺陷：淬火变形；淬火裂纹四四.热处理零件结构的工艺性热处理零件结构的工艺性你现在浏览的是第五十七页，共70页热处理零件设计要求避避免免尖尖角角减减少少台台阶阶外外形形简简单单对对称称均均匀匀你现在浏览的是第五十八页，共70页第二节第二节聚合物材料的改性强化聚合物材料的改性强化改性强化改性强化通过通过改变高分子聚合物的结构改变高分子聚合物的结构进而改变原聚合物进而改变原聚合物的力学性能，或形成具有崭新性能的聚合物的工艺过程。的力学性能，或形成具有崭新性能的聚合物的工艺过程。同种聚合物改性强化同种聚合物改性强化不同聚合物共混改性强化不同聚合物共混改性强化塑料与塑料塑料与塑料塑料中掺混橡胶塑料中掺混橡胶塑料的共混物也称为聚合物合金，是一种开发塑料的共混物也称为聚合物合金，是一种开发新型高分子材料最有效的办法，也是对现有塑料品新型高分子材料最有效的办法，也是对现有塑料品种实现高性能化、精细化的主要途径。种实现高性能化、精细化的主要途径。你现在浏览的是第五十九页，共70页作用：作用：所有塑料需要的性能都可通过共混改性而取得，具体可见如下所有塑料需要的性能都可通过共混改性而取得，具体可见如下几方面。几方面。（1）综合各共混组分性能）综合各共混组分性能几种共混组分的复合体系，可消除单一树脂品种的缺点，互相取几种共混组分的复合体系，可消除单一树脂品种的缺点，互相取长补短，从而达到十全十美的程度。长补短，从而达到十全十美的程度。例如，例如，pp具有密度小、透明性好、拉伸强度高、硬度高、耐具有密度小、透明性好、拉伸强度高、硬度高、耐热性好等优点；但其冲击性能差，热性好等优点；但其冲击性能差，耐应力开裂性不好。如与耐应力开裂性不好。如与HDPE共混，即可保持共混，即可保持PP原有的优点，又可使共混物具有耐冲击、耐原有的优点，又可使共混物具有耐冲击、耐应力开裂及耐低温好等优点。应力开裂及耐低温好等优点。（2）改善冲击性能）改善冲击性能共混是塑料冲击改性最有效的办法。在树脂中混入橡胶类弹性体共混是塑料冲击改性最有效的办法。在树脂中混入橡胶类弹性体及耐冲击性树脂，如及耐冲击性树脂，如CPE、ABS及及MBS等，可成倍地提高冲击强度，等，可成倍地提高冲击强度，具体实例如具体实例如PVC/CPE、PS/ABS或或PS/MBS等。等。（3）改善加工性能）改善加工性能例如，在例如，在LLDPE中混入中混入LDPE和在和在PPO中混入中混入PS，都可改善共混，都可改善共混体系的加工流动性能和流变特性。体系的加工流动性能和流变特性。你现在浏览的是第六十页，共70页（4）降低成本）降低成本在高价树脂中混入性能详尽的低价树脂，而降低复合体系的成在高价树脂中混入性能详尽的低价树脂，而降低复合体系的成本。例如，在本。例如，在PC及及PSF中混入中混入ABS,在在ABS中混入中混入PP等。等。（5）改善一些特殊性能）改善一些特殊性能在一般阻燃树脂中混入高阻燃树脂如在一般阻燃树脂中混入高阻燃树脂如CPE、PVC,PPO及及PPS等，等，可提高阻燃性；在一般阻隔树脂中忽如高阻隔树脂如可提高阻燃性；在一般阻隔树脂中忽如高阻隔树脂如PA,PET,EVOH,PVDC及及PAN等，可提高其阻隔性；等，可提高其阻隔性；在一般树脂中混在一般树脂中混入高吸水性树脂或导电聚合物，可改善其抗静电性能；其他如硬度、入高吸水性树脂或导电聚合物，可改善其抗静电性能；其他如硬度、柔性、耐磨、光泽、增韧、耐热等改性，都可用共混方法实现。柔性、耐磨、光泽、增韧、耐热等改性，都可用共混方法实现。与添加改性方法相比，共混改性方法的改性效果往往不如添加改性效果与添加改性方法相比，共混改性方法的改性效果往往不如添加改性效果明显。当然，有些改性，如共混冲击改性例外。明显。当然，有些改性，如共混冲击改性例外。塑料共混物的结构：塑料共混物的结构：塑料共混物的结构形态是决定共混物性能的最基本因素之一。共混物是塑料共混物的结构形态是决定共混物性能的最基本因素之一。共混物是由两种或两种以上聚合物组成，且复合体系为热力学不相容体系，因而其具由两种或两种以上聚合物组成，且复合体系为热力学不相容体系，因而其具体组成可分为两个或两个以上相体组成可分为两个或两个以上相。你现在浏览的是第六十一页，共70页第三节第三节工程材料的表面处理方法工程材料的表面处理方法表面处理表面处理利用各种利用各种表面涂镀层表面涂镀层及及表面改性技术表面改性技术，赋予，赋予基体材料本身所不具备的特殊力学、物理和化学性能，基体材料本身所不具备的特殊力学、物理和化学性能，从而满足特定的要求。从而满足特定的要求。表面技术表面技术通过一些物理、化学工艺方法使材料表面通过一些物理、化学工艺方法使材料表面具有与基体材料不同的组织结构、化学成分和物理状具有与基体材料不同的组织结构、化学成分和物理状态，从而使表面具有与基体材料不同的性能的技术。态，从而使表面具有与基体材料不同的性能的技术。经过表面处理后的材料，其基体材料的化学成经过表面处理后的材料，其基体材料的化学成分和力学性能并未发生变化分和力学性能并未发生变化(或未发生大的变化或未发生大的变化)，但，但其表面却具有一些特殊性能，如高的耐磨性、耐蚀性、其表面却具有一些特殊性能，如高的耐磨性、耐蚀性、抗氧化性、耐热性、导电性、电磁特性、光学性能等。抗氧化性、耐热性、导电性、电磁特性、光学性能等。你现在浏览的是第六十二页，共70页表面工程技术的种类繁多，可以按表面技术的工艺特点分表面工程技术的种类繁多，可以按表面技术的工艺特点分为以下几类：为以下几类：表面强化处理表面强化处理表面防腐和表面处理表面防腐和表面处理表面装饰加工表面装饰加工表面覆盖层强化法表面覆盖层强化法表面形变强化法表面形变强化法表面热处理强化法表面热处理强化法表面复合处理强化法表面复合处理强化法你现在浏览的是第六十三页，共70页把工件置于装有电镀液的镀槽中，工件接直流电源的负把工件置于装有电镀液的镀槽中，工件接直流电源的负极，作为阴极。阳极板接直流电源的正极，镀液中金属离子极，作为阴极。阳极板接直流电源的正极，镀液中金属离子在阴极上得到电子还原成金属原子，工件表面得到电镀层。在阴极上得到电子还原成金属原子，工件表面得到电镀层。电镀示意图电镀和化学镀电镀和化学镀你现在浏览的是第六十四页，共70页普通电镀的过程：普通电镀的过程：（1）金属的水合离子或络离子从溶液内部迁移到阴极界面；）金属的水合离子或络离子从溶液内部迁移到阴极界面；（2）金属水合离子脱水或络离子解离，金属离子在阴极上得到电子发）金属水合离子脱水或络离子解离，金属离子在阴极上得到电子发生还原反应生成金属原子；生还原反应生成金属原子；（3）还原的原子进入晶格结点。）还原的原子进入晶格结点。电镀层的功用：电镀层的功用：防护性镀层；修复性镀层；装饰性镀层；特殊性镀层防护性镀层；修复性镀层；装饰性镀层；特殊性镀层电刷镀电刷镀是电镀的一种特殊方式，不用镀槽，只需在不断供应电解电刷镀是电镀的一种特殊方式，不用镀槽，只需在不断供应电解液的条件下，用一支镀笔在工件表面上进行擦拭，从而获得电镀层，液的条件下，用一支镀笔在工件表面上进行擦拭，从而获得电镀层，所以，电刷镀又称无槽镀或涂镀。所以，电刷镀又称无槽镀或涂镀。你现在浏览的是第六十五页，共70页电刷镀过程电刷镀过程直流电源的正极通过导线与镀笔相联，负极通过导线和工件直流电源的正极通过导线与镀笔相联，负极通过导线和工件相联，当电流方向由镀笔流向工件时为正向电流，正向电流接通相联，当电流方向由镀笔流向工件时为正向电流，正向电流接通时发生电沉积；电流方向从工件流向镀笔时为反向电流，反向电时发生电沉积；电流方向从工件流向镀笔时为反向电流，反向电流接通时工件表面发生溶解。流接通时工件表面发生溶解。你现在浏览的是第六十六页，共70页热喷涂技术热喷涂技术将金属或非金属固体材料加热至熔化或半熔软化状态，将金属或非金属固体材料加热至熔化或半熔软化状态，然后将它们高速喷射到工件表面上，形成牢固涂层的表面加然后将它们高速喷射到工件表面上，形成牢固涂层的表面加工方法称为热喷涂技术。工方法称为热喷涂技术。根据热源不同，可分为火焰喷涂、等离子喷涂、电弧喷涂等。根据热源不同，可分为火焰喷涂、等离子喷涂、电弧喷涂等。热喷涂技术的特点热喷涂技术的特点(1)涂层和基体材料广泛，工艺灵活，喷涂层、喷焊层的涂层和基体材料广泛，工艺灵活，喷涂层、喷焊层的厚度可以在较大范围内变化。厚度可以在较大范围内变化。(2)基体受热程度低，一般不会影响基体材料的组织和基体受热程度低，一般不会影响基体材料的组织和性能。性能。(3)生产效率较高，生产效率较高，成本低，效益显著。成本低，效益显著。你现在浏览的是第六十七页，共70页气相沉积技术气相沉积技术一、气相沉积技术简介一、气相沉积技术简介气相沉积技术气相沉积技术在真空下用各种方法获得的气相原子或分子在基体材料表面沉积以在真空下用各种方法获得的气相原子或分子在基体材料表面沉积以获得薄膜的技术。获得薄膜的技术。它既适合于制备超硬、耐蚀、耐热、抗氧化的薄膜，又适合于制备磁记录、它既适合于制备超硬、耐蚀、耐热、抗氧化的薄膜，又适合于制备磁记录、信息存储、光敏、热敏、超导、光电转换等功能薄膜，还可用于制备装饰性信息存储、光敏、热敏、超导、光电转换等功能薄膜，还可用于制备装饰性镀膜。镀膜。1.气相沉积技术的分类气相沉积技术的分类物理气相沉积物理气相沉积PVD(PhysicalVapourDeposition)化学气相沉积化学气相沉积CVD(ChemicalVapourDeposition)2.气相沉积的基本步骤气相沉积的基本步骤提供气相镀料提供气相镀料镀料向所镀制的基体材料的输送镀料向所镀制的基体材料的输送镀料在基体材料上沉积成膜镀料在基体材料上沉积成膜3.常用的超硬耐磨涂层常用的超硬耐磨涂层TiC、TiN、Ti(C,N)、(Ti,Al)N、Cr7C3、Al2O3、C-BN等等你现在浏览的是第六十八页，共70页物理气相物理气相-在沉积环境中，以各种物理方法产生在沉积环境中，以各种物理方法产生的原子或分子沉积在基体上，形成薄膜或涂层的的原子或分子沉积在基体上，形成薄膜或涂层的过程称为物理气相沉积（过程称为物理气相沉积（PVD）。）。你现在浏览的是第六十九页，共70页RulesResponsibilityRespect3R你现在浏览的是第七十页，共70页