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第 30卷第 3期西华师范大学学报( 自然科学版) 2009年 9月
Vol 30 No 3 Journal of China W est Normal University (Natural Sciences) Sep 2009
文章编号: 1673 5072 (2009) 03 0312 04
机械设计中的热处理工艺方法研究
蒋宁
(南充职业技术学院机电系,四川南充 637000)
摘要:通过对机械零件常用金属材料 15Cr, 20CrMo及其 Cr - V类钢采用不同热处理表面硬化法获得的最佳硬
化率的研究,总结了最佳硬化率与材料机械强度性能指标的定量关系,由于最佳硬化率与零件的结构尺寸有关,该
结果应用于机械产品的结构设计中,对零件质量和寿命的提高有显著作用.
关键词:热处理;机械设计;结构工艺性;疲劳载荷;耐磨性;最佳硬化率
中图分类号: TG113. 25 文献标识码: B
机械制造加工由一个完整的工艺链条组成,包括:机械设计即产品投产前产品设计、工艺设计和装备设
计等准备工作、毛坯的制造、零件的加工、产品的装配等环节. 事实上,机械制造加工过程中,选择材料以及对
材料的改性和强化贯穿始终,它们共同构成了热处理工序.
热处理是机械工业中的一项十分重要的基础工艺,其目的就是提高材料的机械性能、消除残余应力和改
善金属的切削加工性,通过提高金属材料硬度、耐磨性和强度等力学性能,在延长工件使用寿命增强工业产
品的竞争力等方面发挥作无可替代的作用. 任何一件合格的机械产品都离不开热处理. 机械设计作为机械制
造加工工艺链条的首要环节涉及到工件材料的选用,从一开始就与热处理工序产生关联,并且这种关联日益
精密. 因为,任何机械工程的技术问题均离不开材料的基础研究和机械结构的变革. 由于材料的组织结构与
性能的变化贯穿在冶金、铸造、压力加工、焊接、热处理、机械加工以及使用的全过程,而热处理更是机械制造
过程中改善材料组织和性能的最有效的方法. 虽然某些材料的零件在使用过程中可能产生某种强化效应,诸
如形变强化、应力诱发形成马氏体组织等,但通常工件则是由于磨损、腐损、疲劳及其它表面缺陷而逐步弱
化,直至报废. 因此,作为强化材料,改善材料性能的重要手段,热处理工艺必须在整个机械制造过程中,通盘
考虑,并首先在机械设计时与之有机联系,做到“承前启后”,并充分利用各种相关因素,才能延长工件使用
寿命,提高产品性能.
基于此, 机械设计人员设计之初对机械零部件的结构工艺性、选择的材料成为了热处理工艺的制订是
重要的原始依据,并影响产品制造、使用. 显然,针对于零部件的机械设计及材料的选择对热处理工艺的制
订产生全局性的影响,处理好热处理和机械设计之间的关系,非常有利于提高制造加工业整体水平,对于改
变我国制造业中长期存在着“重冷(冷加工)轻热(热加工) ”现象有积极的意义.
1 全面评估工件的使用要求,优选材料,做到物尽其用
机械设计时选材合理的标志是在满足工件使用性能要求的前提下,最大限度地发挥材料的潜力,做到
“物尽其用”. 材料选择合理与否,将直接影响热处理工艺规程的制定.
为此,热处理技术人员不应把选材看作仅仅是产品设计人员