机械设计职称论文机械设计中的热处理工艺

来源：职称驿站所属分类：机械论文
发布时间：2015-10-28浏览：60次

　　【摘　要】现今，对一些常用的金属材料如20CrMo，15Cr和Cr-V类型的钢材采用不同的热处理后，其表面的硬化程度会有所不同。通过不断的研究，来获得最佳的硬化率。本文就主要对机械热处理工艺的前期准备和技术条件做简单的探讨。

　　【关键词】机械设计职称论文,热处理工艺

　　引言

　　热处理在机械工业中是一项基本的工艺，其目的就在于提高机械的性能;材料的硬度、强度和耐磨性;消除多余应力;改善切削的加工性;延长机械零件的使用寿命等等，因此，此工艺在产品竞争力方面发挥着不可替代的作用。

　　介于此种情况，相关的机械设计人员，在设计时就要对机械的零件结构工艺以及材料本身做详细的制订，这将带来全局性的影响。能够处理好它们之间的关系，有利于提高整体的工业水平，也在改变制造业方面起着积极的作用和意义。

　　一、做好对工件的评估，择优选取材料

　　在设计阶段，选材合理的标准就是在满足性能要求下，最大程度的发挥其自身的潜力。因为选择的是否合理，会直接影响到热处理的制定。因此，相关的热处理人员要积极主动的对设计者选取的材料进行复核，从专业的角度提供可靠的意见和建议。

　　1.能够判断零件的失效原因

　　详细的来讲，充分的了解零件的工作条件，包括其是否有交变负荷、冲击或者静载等负荷类型，环境温度，加载速度，接触应力大小，零件表面因素以及使用寿命等。要查清零件的主要损坏形式，通过对其全面的系统观察分析，准确的判断出失效的原因，这样就可以更为准确的把握零件的热处理性能指标，为今后的热处理提供依据。

　　2.热处理要保证材料表面和内部组织性能相搭配

　　实验结果证明。材料内部的组织性能会对工件的整体有重要的影响，在选择材料时，除了要考虑到材料本身即内部合金与碳含量比是否合适，同时还要对工艺进行强化来使材料形成理想的表层成分，保证匹配，使零件的性能最佳化。热处理中要重视活性介质的浓度以及表面成分，这为提高零件的韧性提供了保障。

　　3.考虑材料的质量效应

　　当零件具有了均衡性后，还要考虑到与钢等有关材料的质量效应。通常情况下，热处理会用淬火的不完全程度来评价材料的整体性能。相关的计算公式是：淬火不完全程度=RM-RQ;其中，RM表示完全淬火后的硬度值;RQ表示不完全淬火后的实际值。实验证明，淬火不完全程度的增加，材料本身的屈强比会有所下降，弯曲强度也随之降低。所以，屈强比越大，零件的可靠性就越高。一般情况下，低合金钢在0.65-0.75;合金钢在0.84-0.86;碳素钢在0.6-0.65.

　　二、制定热处理的技术条件

　　在对零件热处理后，能使其性能，精度，组织工艺，性质等达到技术要求。针对不同的材料，相关的机械设计人员，要提出合理的热处理技术条件，相关的责任人要对其进行必要地审核和修订。要最大限度的挖掘材料的潜力，提高强度水平，要从以下几个方面考虑：

　　①重视零件在强度、韧性和塑性等方面的最佳比例，尽量提高材料的强度使用水平，以连杆螺栓为例，40Cr调质钢改为15MnVB低碳马氏钢后，经过高温的淬火和低温回火后，其韧性强度提高了将近一倍，在低温环境下的脆性降低了20%-50%，抗拉强度也提高了将近30%左右。②大部分的零部件在关键部位都承受着应力的作用。因此，对于疲劳载荷的分析，会为后面的制定热处理工艺方案提供可靠依据。通过相关的实验证明，在承受着高强度的疲劳载荷和摩擦的情况下，若根据类型不同来确定表层与内部性能的最佳匹配，以及表面硬化程度、分布和组织性能，提高零件表面硬度和强度是抗疲劳的有效途径。

　　为了让零件表面热处理即满足硬度和强度要求又要节约能源，一般都是采用最佳硬化率指标，即：最佳硬化率=最佳的硬化深度/截面厚度。下面以渗碳齿轮为例子，其最佳的硬化率是在0.1到0.15之间，如图1中的曲线，