零件选材与普通热处理工艺编定的综合实验
机械零件选材及热处理设计手册
机械零件选材及热处理设计手册
1. 选材原理和方法，介绍不同材料的特性、优缺点，如金属材
料（钢、铝、铜等）、塑料、复合材料等的选择原则和方法。
包括
材料的力学性能、耐磨性、耐蚀性、加工性等方面的考量。
2. 热处理基础知识，介绍热处理的基本原理，包括淬火、回火、正火、退火等常见热处理工艺，以及热处理对材料性能的影响。
3. 典型零件材料选材与热处理设计，针对不同类型的零件，如
轴承、齿轮、销轴等，介绍其常用的材料选材和热处理设计方案。
比如对于需要高强度和耐磨性的零件，可能会选择高强度合金钢并
进行表面渗碳处理。
4. 实例分析与应用，通过实际案例，分析不同选材和热处理方
案的优劣，以及在特定工况下的应用。
5. 相关标准和规范，介绍国内外相关的选材和热处理的标准和
规范，帮助读者在设计过程中遵循相关的规定。
总的来说，这本手册会从理论和实践两个方面全面介绍机械零
件选材和热处理设计的相关知识，旨在帮助工程师和设计人员在实际工程中做出合理的材料选择和热处理设计，以确保零件具有良好的性能和可靠性。
耐磨零件选材 工艺方案举例 论文
耐磨零件的选材与工艺方案举例摘要:目前各种汽车零部件,特别是传动、转向系统中普遍需要安装一些结构简单但是需要有较好耐磨性能的垫片等零件。
本文将通过列举方案进行对比的形式分析耐磨垫片的材料选择及热处理、表面处理的工艺。
关键词:耐磨热处理材料首先,假设我们需要的是一种垫片。
因为需要与持续旋转的轴或齿轮配合,所以需要垫片表面有一定的硬度,很好的耐磨性能和光洁度。
根据零件的要求,我们列举一下五种选材及热处理的方案:1 方案一低碳钢冲压成型→渗碳处理→表面磨削这里所指的低碳钢主要是st12、q235、08al等容易冲压成型的材料,这些材料应用比较普遍,成本低容易采购、强度低、韧性好容易冲压成型。
渗碳是工艺成熟,已经被广泛采用的热处理方法,成本低、容易控制,可以很大程度上提高垫片表面的硬度和耐磨性。
表面经过平磨后,提高了垫片的平面度,保证有很好的配合精度。
但是方案一有其工艺本身难以克服的难点!首先,因为热处理工艺本身的限制,渗碳层的厚度一般单边≥0.5mm.也就是说,如果零件的厚度在1mm以下的话将很容易被渗透。
一旦零件整体被渗透,那零件整体将变得很脆,当受到大的压力或冲击力时会碎裂。
再者,比较薄或小的零件在渗碳的过程中会发生变形。
拿一个垫片为例,如果渗碳过程中垫片变形的话,唯一的办法就是在后续的磨削过程中加大磨削量。
但是这样一来就会导致渗碳层与越磨越薄或者不能保证需要的零件厚度。
这样看来,方案一主要适用于厚度≥2mm的零件的加工。
2 方案二低碳含铝合金钢冲压成型→表面平磨→渗氮处理细心的朋友可能已经注意到,该方案把渗氮处理和表面磨削加工的顺序前后进行了对调。
这主要是因为渗氮处理的两大特点!首先,渗氮是一种钢件的化学处理,可以大大提高零件表面的耐磨性能。
但是,渗氮层的厚度一般只有单边0.1mm左右。
所以,如果先进行渗氮处理再磨平的话,很容易将薄薄的渗氮层磨掉。
其次,渗氮不同于渗碳,它对零件表面的光洁度影响很小,所以可以把渗氮放到最后一道工序!但是,渗氮处理对低碳钢的要求是最好用低碳含铝合金钢,因为铝和氮的结合效果最好,所以,在各种冲压用低碳钢中08al的渗氮效果是比较理想的。
工程材料综合实验(基础实验+钢的热处理)实验报告
工程材料综合实验(基础实验+钢的热处理)实验报告工程材料综合实验处理报告单位：过程装备与控制工程10-1班实验者: 侯鹏飞学号10042107胡兴文学号10042108李东升学号10042110【实验名称】工程材料综合实验【实验目的】运用所学的理论知识和实验技能以及现有的实验设备，通过自己设计实验方案、独立实验并得出实验结果，达到进一步深化课堂内容，加强对《工程材料》课程理论的系统认识，并提高分析问题和解决问题的能力。
通过做这个实验，使学生们可以充分了解以下知识，并学会操作一些必要的仪器和设备：1、研究铁碳合金在平衡状态下的显微组织；2、分析含碳量对铁碳合金显微组织的影响，加深理解成分、组织与性能之间的相互关系；3、了解碳钢的热处理操作；4、研究加热温度、冷却速度、回火温度对碳钢性能的影响；5、观察热处理后钢的组织及其变化；6、了解常用硬度计的原理，初步掌握硬度计的使用。
【实验材料及设备】1、显微镜、预磨机、抛光机、热处理炉、硬度计、砂轮机等；2、金相砂纸、水砂纸、抛光布、研磨膏等；3、三个形状尺寸基本相同的碳钢试样（低碳钢20＃、中碳钢45＃、高碳钢T10）【实验内容】三个形状尺寸基本相同的试样分别是低碳钢、中碳钢和高碳钢，均为退火状态，不慎混在一起，请用硬度法和金相法区分开。
1、设计实验方案：三种碳钢的热处理工艺（加热温度、保温时间、冷却方式）。
做实验前完成。
样品加热温度保温时间冷却方式20# 880℃25min 空冷45# 淬火880℃高温回火600℃淬火25min高温回火25min水冷T10 900℃30min 水冷2、选定硬度测试参数，一般用洛氏硬度。
样品20# 45# T10 硬度HRB50 HRC20 HR633、热处理前后的金相组织观察、硬度的测定。
4、分析碳钢成分—组织—性能之间的关系。
样品成分组织性能20# 马氏体F+P冲压性与焊接性良好45# 马氏体F+P经热处理后可获得良好的综合机械性能T10 马氏体+奥氏体P+Fe3C II硬度高，韧性适中【实验步骤】1、观察平衡组织并测硬度：（1）制备金相试样（包括磨制、抛光和腐蚀）；（2）观察并拍摄显微组织；（3）测试硬度。
谈热加工综合性实验
若 条 件 许 可 ，该 实 验 还 可 请 同学 们 利 用 金 相 显 微 镜 对 原 材
料进 行检验 。
三 、 综 合 性 热 加ห้องสมุดไป่ตู้工 实验 效 果
方 案 一 ：Ｓ１ ５ 油 机 曲轴 ， 求 强 度 和 硬 度 较 高 ， 有 一 定 ９柴 要 具 的 冲击 韧 度 、减 震 性 ，低 的 缺 口 敏 感 性 等 ，再兼 顾 经 济 性 ，选 定 其 材 质 为 Ｑ ００ －３ 同学 们 利 用 到 校 外 实 习 基 地 实 践 的 机 会 收 Ｔ６ （－Ｏ 。
维普资讯
莰 热 加 盂 缘 含 惨 龚 赣
◎ 马 海 波
目前 专 业 改革 的 重 要 方 面 是 专 业 的淡 化 、合 并 与拓 宽 ，专 业 调 整 以 后 ，铸 造 、锻 压 、焊 接 、热 处 理 等 热 加 工 专 业 合 并 为 材 料 加 工工 程 ， 好 地 体 现 了科 学 技 术 综 合 发 展 的趋 势 。专业 的 实 更 验 应 适 应 目前 的 改 革 潮 流 ， 善 学 生 的 知 识 结 构 ， 高 学 生 的 创 完 提
相 结 合 ，体 现 实 验 的 应 用 性 ，培 养 学 生 的 岗 位 职 业 能 力 ，很 有 必 要 在 材 料成 形 专 业 中增 加 一 些 工 艺 性 、设 计 性 、综 合 性 的 实 验 。
为 此 ， 们 对 材 料 成 形 专 业 进 行 了教 学 改 革 ， 计 并 实施 热 加 工 我 设 综 合 性 实 验 ，取 得 了一 定 的 成 效 。
孤 立 知 识 点 的 理 解 上 ， 难 培 养 学 生 对 知 识 的 运 用 能 力 ；实 验 时 很 学生只需按指导 书的要求 ， 部就班完成 操作 ， 种被动的实验 按 这 操 作 ，影 响 了学 习 的 主 动 性 和 积 极 性 。 对 实 验 内 容 进 行 重 新 组 合 、 设 计 ， 以 实 现 实 验 与 创 新 能 力
工程材料综合实验报告
实验四工程材料综合实验报告专业年级：班：姓名：一、试验目的通过选材,测试原材料硬度，设计热处理工艺，进行热处理（淬火，回火），测试处理后材料硬度，制备金相组织，在显微镜下进行观察。
研究组织构成，分析材料成分、性能、热处理工艺组织结构之间的关系。
培养综合分析能力。
二．实验设备砂轮机，火花图谱，热处理中温炉5台，高温炉1台，金相磨抛光机4台，金相显微镜3台，布氏硬度计1台，洛氏硬度计3台，盐水1桶，机油1桶。
金属材料试件（5种）三．实验步骤1．材料选择：拟制造零件：拖拉机传动轴、活塞销、收割机刀片、锉刀、滚动轴承等。
根据零件挑选试样，后用砂轮机磨试样，观看活化形貌，对照火花图谱，鉴别材料。
材料牌号判定结果：40Cr钢2．试样力学性能测定：用洛氏硬度计测定原材料硬度。
材料硬度：8HRC 测量不准的原因是洛氏硬度范围是20－67HRC。
3．设计热处理工艺：根据材料牌号，计划用于制造活塞销零件。
采用调质工艺，零件硬度要求达到20－25HRC查表制定热处理工艺。
淬火温度：860℃保温时间：t=KD K=1.0min/mm D为零件直径t=1×30＝30分钟淬火介质：盐水回火温度：600℃回火时间：30分钟画出热处理工艺4．热处理试验：将淬火炉 炉温升到860℃ 回火炉 炉温升到600℃、放入工件，保温30分后，进行淬火和回火。
5．热处理后材料硬度测试：用HR150洛氏硬度计测量淬火，回火后试样硬度。
测试淬火后硬度值：55HRC --58HRC回火后硬度值：25HRC-6．制备金相试样：通过磨平、粗磨、抛光、腐蚀与吹干等制样步骤，制备金相试样。
（写明过程）7．金相组织鉴定：在金相显微镜下观察试样制备后的金相组织为回火索氏体。
8．验证选材和工艺正确性通过硬度测试和组织观察，表明材料牌号正确，选用热处理工艺合适，达到设计要求。
（如出现不正常原因应分析）四、实验总结通过试验，学会鉴定材料牌号的方法，巩固了根据材料成份，设计热处理工艺，掌握了热处理工艺方法，学会了是用硬度计测量材料性能的方法，了解了通过制备金相试样，观察金相组织，判定材料判定和热处理工艺选择的正确性。
《材料制备及组织性能综合实验》讲义
《材料制备及组织性能综合实验》讲义实验1热处理工艺设计合理选材，对工件制定合理的热处理技术要求（主要是硬度指标范围），是材控专业学生必须学习掌握的技能。
选材是一项比较复杂的技术性工作，征求有关技术人员的意见，查阅热处理手册，并作出综合判断。
除了应掌握必要的理论知识外，还需具有比较强的动手能力，要善于全面考虑问题。
一、实验目的培养学生对机械零件合理选材和制定热处理工艺的能力：（1）了解机械工件选材和选用热处理工艺的一般原则；（2）掌握常用零件的选材分析步骤，做到正确和合理地选定材料，安排加工工艺路线；（3）了解所学各类金属材料的大致使用范围，初步学会查阅材料手册和热处理手册。
二、实验内容及理论1、根据典型零件的工作条件和性能要求，选择合适的材料，并制定合理的工艺路线（可多种方案）。
首先，确定你要设计的典型零件是什么。
譬如，弹簧、轴承、滚珠、齿轮、高速车刀、热锻模、汽车板簧、桥梁构件、发动机气门等。
然后，查阅相关工艺设计的书籍和资料，针对不同零件的用途，分析其应具有哪些使用性能指标，再根据这些指标选择最适合的金属材料。
金属材料种类很多：45、T8、A3、T10A、60Si2Mn、HT200、LY1、GCrl5、5CrNiMo、W18Cr4V、20Cr、H70、1Crl8Ni9Ti、ZChSnSbll－6、ZGMnl3，其中比较常用的有45、T8、65、40Cr这几种。
选材根据三大原则：第一，使用性能原则，这是主要原则，为了保证零件完成规定功能。
最重要的使用性能是机械性能。
由于工作条件（指受力性质、环境状况和特殊要求等）和失效形式，确定使用性能的要求，并根据实验研究的结果将其具体化实验室机械性能指标，例如E，σs，σb，δ，K1c，HB等。
同时由力学分析和安全性考虑确定指标的使用数值，然后利用资料选材，然后利用资料选材。
第二，工艺性能原则，是为了保证零件实际加工的可行性。
具体工艺性能由加工的工艺路线提出。
1-典型零件选材热处理及检测
典型零件选材、热处理及检测一、实验目的1、掌握机械零件所用材料选用的基本原则和方法。
2、根据零件的使用情况和实验条件制定热处理工艺。
3、学会分析零件在热处理不同阶段所处于的不同组织状态。
二、实验要求1、根据零件的工作情况，将零件的使用性能要求转化为具体、容易检测的力学性能指标，如硬度。
2、根据零件要求的力学性能，考虑零件的结构尺寸，加工过程条件来选择材料(材料要考虑工艺性和经济性，即能否加工和是否容易加工)。
3、制订热处理工艺规范、工艺曲线，完成热处理实验并检测性能。
4、观察金相组织、照相。
三、实验内容1、选材。
可选择的零件如下：2、制订热处理工艺(包括预先热处理和最终热处理)并实施。
同学分组后选作不同的零件，同组同学分别做不同部分。
4、性能检测，组织分析。
四、实验步骤1、指导教师宣布分组、介绍实验总体情况。
2、根据自己所选零件，分析工作情况，选材及制定热处理工艺。
制定工艺时注意学校实验室条件。
3、由任课教师主持，全体小组成员一起进行实验方案讲解(采用PPT)。
一起讲解、讨论、修改方案。
包括预备和最终热处理。
每次处理后检测硬度，磨金相并照相等。
五、实验报告1、根据实验内容及结果，完成论文一篇(不少于3000字)。
包括零件的工作状态、性能要求、选材根据、热处理工艺制订、性能测试结果及组织分析，写明自己完成的相关工作并附上实验心得。
2、按分组进行答辩。
六、成绩评定1、成绩构成依据：2、实验完毕后需上交：①实验方案；②论文；③答辩PPT(打印纸质)。
浙大工程材料典型零件选材和热处理综合实验实验报告参考资料热处理手册相关内容资料
浙大工程材料实验“典型零件选材和热处理综合实验”实验报告参考资料热处理手册相关内容（35、60Si2Mn、40Cr、GCr15、35CrMo、T10）注：以下内容是个人根据相关资料整理综合，如有错误在所难免，欢迎大家指正，以完善该资料，方便以后的学弟学妹们。
通过QQ7936988464和我联系，加好友请说明原因O(∩_∩)O 谢谢大家！一、书上表格【参考百度文库：《典型零件选材和热处理综合实验》作者：lzgdyrzcds】真实实验数据仅供参考！二、老师给的表格三、其他供了解的资料【GCr15热处理工艺】其主要热处理工艺为：钢棒退火，钢丝退火或830-840度油淬。
热处理工艺参数如下：1、普通退火：790-810度加热，炉冷至650度后，空冷——HB170-207；2、等温退火：790-810度加热，710-720度等温，空冷——HB207-229；3、正火：900-920度加热，空冷——HB270-390；4、高温回火：650-700度加热，空冷——HB229-285；5、淬火：860度加热，油淬——HRC62-66；6、低温回火：150-170度回火，空冷——HRC61-66；7、碳氮共渗：820-830度共渗1.5-3小时，油淬，-60度至-70度深冷处理+150度至+160回火，空冷——HRC≈67；四、其他应该用不到的参考资料（A代表等级高级优质钢应在钢号最后加"A"，以区别于一般优质钢。
V是钒，不是等级）【参考资料：中国长江动力公司热处理工艺守则编号：RG.01-11.01 版号：A】【参考内容当然还有非常给力的但知识不是很靠谱的百度了(～￣▽￣)～】。
材料热处理综合实验简介
材料热处理组织和硬度综合实验简介第一章概述热处理在改善钢材性能，提高工件使用寿命方面起着重要的作用。
例如汽车后桥半轴，经热处理后其使用寿命大为提高，达数年之久。
这是因为经过热处理后，钢的内部组织发生了质的变化，从而引起了机械性能的改变，最后表现出使用寿命的延长。
钢的热处理是利用钢在固态范围内的加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所需要的物理、化学、机械和工艺性能的一种操作。
钢的热处理基本操作有退火、正火、淬火、回火等。
热处理操作中，加热温度、保温时间和冷却方式是最重要的三个关键工序，也称热处理三要素。
正确选择这三种工艺参数，是热处理成功的基本保证。
Fe —Fe3C相图（图1）和C—曲线是制定碳钢热处理工艺的重要依据。
（1）加热温度的选择钢的退火、正火、淬火加热温度根据Fe—Fe3C相图确定。
①退火加热温度一般亚共析钢加热至Ac3＋(20－30)℃；共析钢和过共析钢加热至Ac1十(20－30)℃(球化退火)，目的是得到球状渗碳体，降低硬度，改善高碳钢的切削性能。
退火和正火加热温度范围选择见图2。
②正火加热温度一般亚共析钢加热至Ac3＋(30－50)℃；过共析钢加热至Accm＋(30－50)℃，即加热到奥氏体单相区。
③淬火加热温度一般亚共析钢加热至Ac3＋(30－50)℃，淬火后的组织为均匀细小的马氏体。
如果加热温度不足（低于Ac3），则淬火组织中将出现铁素体，造成淬火后硬度不足；共析钢和过共析钢加热至Ac1＋(30－50)℃，淬火后的组织为隐晶马氏体与粒状二次渗碳体。
未溶的粒状二次渗碳体可以提高钢的硬度和耐磨性。
过高的加热温度(高于Accm，)，会因得到粗大的马氏体，过多的残余A而导致硬度和耐磨性的下降，脆性增加。
淬火加热温度范围选择见图3。
图1 Fe—Fe3C相图图2 退火和正火的加热温度范围图3 淬火的加热温度范围在各种热处理手册或材料手册中，都可查到各种钢的热处理温度。
各种成分碳钢的临界温度列于表l中。
材料及热处理综合实验总结
材料及热处理综合实验总结
本次材料及热处理综合实验，我们以铜合金为研究对象，通过多种实验手段对其进行了性能测试和热处理探究，得出了以下结论：
1. 铜合金的硬度、强度等机械性能随着温度的升高而降低，而塑性反而增加。
这表明铜合金在高温下更易于加工成型，但在高负荷、高强度工况下应尽量避免使用。
2. 在不同温度下进行时效处理和退火处理，铜合金的性能表现出不同的变化。
时效处理能够显著提高铜合金的强度和硬度，但牺牲了部分塑性；而退火处理则能够提高铜合金的韧性和塑性，但强度和硬度会有所下降。
3. 在热处理过程中，铜合金的晶粒尺寸和组织形态也会发生变化。
时效处理能够使晶粒尺寸变小、晶界清晰，而退火处理则能够使晶粒尺寸增大、晶界模糊。
4. 铜合金的性能在不同状态下表现出巨大差异，因此在实际应用中需要根据具体的工况选择合适的热处理方式，以达到最优的性能和应用效果。
综上所述，本次实验的结果对于深入理解铜合金的性能和热处理机理具有重要意义，为相关领域的研究和应用提供了有力的支持。
- 1 -。
典型零件选材和热处理综合实验
典型零件选材和热处理综合实验实验名称：典型零件选材和热处理综合实验实验类型：⼀、实验⽬的和要求（必填）⼆、实验原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作⽅法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、⼼得⼀、实验⽬的1.加深理解零件选材与热处理⼯艺及合理编排之间的关系，较完整地掌握⾦属材料的内部组织、热处理⼯艺与性能之间的内在关系；能根据对零件选材的⼯况要求，提出硬度要求，并制定较合理的热处理⼯艺。
2.根据实验要求，合理选⽤各种设备及正确的操作⽅法。
⼆、实验原理零件选材应根据其应⽤的不同⼯况，除了考虑变形失效外，还要考虑该零件同时收到其他类型载荷时的失效形式，它们主要表现为：1.轴类件的疲劳断裂、磨损失效；2.齿轮类零件的齿⾯点蚀、齿⾯磨损和齿⾯塑性变形；3.弹簧类零件的疲劳和冲击断裂；4.⼯具和模具类零件的磨损、局部崩刃和冲击断裂；5.轴承类零件的接触磨损、疲劳点蚀。
综合上述失效形式，必须对零件所选质材料，进⾏合理的热处理⼯艺编排，除了进⾏整体热处理强化，还可以进⾏表⾯或局部热处理强化，以及井陉化学热处理等。
应此零件应选择使⽤性能和⼯艺性能（如热处理⼯艺和加⼯⼯艺）兼备，并且性价⽐好的材料。
三、主要仪器设备箱式电阻炉、硬度计、计算机辅助⾦相分析系统/⾦相显微镜、供选择的钢材试样、⾦相试样制作装置。
四、实验步骤1.选材根据下表所⽰的要求，将表中材料⽤于紧固螺钉、车床主轴、主轴箱齿轮、轴承滚柱、车厢板簧、冲模凸模、钢卷尺、⼿⼯锯条等⼏种零件的选材。
根据本组⼈员数量，每⼈领取表中的⼀种⾦属试样，并确定其应⽤的零件及要求硬度。
表内要求的硬度是为了便于试验⽽预设的，学⽣可根据⾃⼰的要求进⾏调整。
表：各种⾦属材料的硬度要求2.制定热处理⼯艺1)根据铁碳合⾦状态图、C曲线和回⽕转变组织，查阅热处理⼯艺资料，制定所选材料的处理⼯艺参数，选择热处理⽅法、设备和冷却⽅法、介质。
2)测定该⾦属试样的原始硬度并观察其内部组织。
实验一热处理工艺设计实验报告格式
实验一热处理工艺设计实验报告格式
材料制备及组织性能综合实验之实验一
热处理工艺设计
一、说明45钢试样（￠10mm ）分别经700℃、760℃、840℃或1100℃加热后，保温并在水中冷却后，各自得到的室温组织。
二、淬火的目的是什么？试从获得的组织和性能等方面，说明亚共析碳钢及过共析碳钢淬火加热温度应如何选择？
三、简述回火加热温度如何选择及应用范围。
四、正火的目的是什么？在生产中应用于哪些方面？
五、圆板牙是加工螺纹的刀具，工作时受力不大且不受冲击，尺寸较小。
其切削刃部分要求高硬度（60～63HRC）和高耐磨性，以及足够的强度和韧性。
试进行合理选材，制定其工艺流程，并写出工序中各热处理方法以及它们的作用。
六、某拖拉机齿轮，使用中受一定冲击，负载较重，齿表面要求耐磨，硬度为56～62HRC，心部具有良好的塑性和韧性。
(1)选择制造该齿轮的合适钢种，并阐述选材的依据。
(2)编写简明的加工工艺路线。
(3)分析每步热处理工艺的组织及目的。
零件选材及热处理工艺分析
课程教学模块三： 课程教学模块三：工程材料及其热处理 ——课题6
3.6.3典型零件的选材及热处理工艺分析
5）丝锥和板牙的常用材料及热处理 （1）手用丝锥和板牙 热硬性不作要求，选用T10A 和T12A钢制造，并经淬火和低 温回火。 （2）机用丝锥和板牙 要求有较高的热硬性，可选用9SiCr、9Mn2V、CrWMn钢或 W18Cr4V钢制造，并经适当的热处理。
1-4
课程教学模块三： 课程教学模块三：工程材料及其热处理 ——课题6
3.6.2 选材的原则、方法和步骤
1、选材的基本原则 1）使用性能 包括力学性能、物理性能和化学性能，对于一般的 机械零件主要是力学性能。 （1）基本原则 分析零件的工作条件、常见的失效形式，并通过力 学计算确定零件应具有的主要力学性能，作为选材的依 据。 （2）应注意的问题 (1)综合考虑材料强度、塑性、韧性的合理配合。 (2)合理地选定硬度值。 (3)选用材料的力学性能判据数值时应注意的几个问题。
1-6
课程教学模块三： 课程教学模块三：工程材料及其热处理 ——课题6
3.6.2 选材的原则、方法和步骤
2、选材的方法和步骤 1）按力学性能选材的基本方法 1）以综合力学性能为主时的选材 主要失效形式是过量变形，一般可选用中碳钢或中碳 合金钢，采用调质处理或正火处理。 2）以疲劳强度为主时的选材 主要失效形式是疲劳破坏，对承载较大的零件选用淬 透性要求较高的材料。调质钢进行表面淬火、渗碳钢进 行渗碳淬火、氮化钢进行氮化以及喷丸、滚压等处理。 3）以磨损为主时的选材
1-12
课程教学模块三： 课程教学模块三：工程材料及其热处理 ——课题6
课题五 零件选材 及热处理工艺分析
1-1
课程教学模块三： 课程教学模块三：工程材料及其热处理 ——课题6 本课题重点与难点 教 学 重 点 教 学 难 点
热处理综合实验实习报告
学生综合实验报告实验类别：热处理综合实验院别：机电学院专业：班级：姓名：学号：指导教师：二0一一年7 月2 日综合实验报告班级：姓名：学号：成绩：实验名称：热处理综合实验实验单位：实验地点：金相热处理实验室实验时间：2011年6月27日至 2011 年7月1日共 1 周指导教师签名：为了加深学生对课堂所学理论的理解和掌握，达到根据零件的工作条件正确选择材料及正确制定实施热处理工艺的目的，特安排了本次综合实践。
《工程材料与热处理》是在若干基础科学的生产实践基础上发展起来的一门科学，但它的一些主要理论是通过实践并总结了实践的规律而建立起来的。
实践不仅可以使学生通过自己的实践来验证课堂的理论知识，加深理解、理论联系实际，而且也可以培养学生观察问题、发现问题、分析问题和解决问题的能力。
因此，在《工程材料与热处理》这次综合实践周中必须给予足够充分的重视。
务必使学生们通过这次《工程材料与热处理》综合实践周，充分了解和掌握《工程材料与热处理》最基本的方法和知识。
每一位学生都能操作金属材料热处理的全过程，并独立制作出合格的金相组织试样。
而本次实验任务为：1.根据零件的工作条件选择零件材料及制定正确的热处理工艺；2.选择毛坯的种类、选择成型的方法、绘制出毛坯图；3.制定工艺方案及拟定工艺路线；4.制定正确的热处理工艺，掌握主要热处理工种（如：正火、淬火、回火）的基本操作技能，正确地使用热处理工种的主要设备，独立地完成简单零件的热处理工作；5.通过热处理的质量分析，能初步地运用在《工程材料与热处理》中已学到的基本知识去分析和解决生产中的实际问题；6.能正确使用洛氏硬度计和金相显微镜，通过电脑屏幕图象的分析、了解和掌握金属材料金相组织分析的全过程和方法，初步掌握金相试样的制作方法和检验技术。
实验的主要内容：1.材料及毛坯类型的选择；2.热处理工艺的制定：1）正火：a. 加热温度：A c3或 A ccm以上30～50℃。
热处理综合实验指导书.docx
昆明理工大学热处理综合实验指导书材料科学与工程学院实验中心2011年10月26日第一节概述热处理综合实验是对学生热处理棊础知识与综合技能的全面锻炼与考察，木实验要求学牛以常见机械零件为对象，对零件的工作坏境进行分析，并在实验室所能捉供试样的钢种范围内（Q235,20, 45, 40Cr, T8, T10钢）进行选材，再根据材料的基本性质设计相应的热处理工艺，以相同材质的试样进行热处理实验，实验完毕后测试锁度，以对实验效果进行判断。
实验步骤1、确定要制造的典型零件或工程构件，如：轴类、齿轮类、滚动轴承类、弹簧类、紧固件、曲轴、连杆、工具、模具零件、铸件等。
画出零件草图。
2、根据所要制造零件的服役条件（工作状态）,选择其材料（在Q23520, 45, 40Cr, T8, T10等几种钢中來确定）查阅所选材料的化学成分、热处理临界温度。
3、画出该零件的热处理工艺曲线，标明热处理技术要求。
第二节零件的选材本实验室可提供的材料有Q235, 20, 45, 40Cr, T8, T10,各种材料的基本性能与适用范围如卜：1、Q235, 20 钢Q235和20钢都属于碳素结构钢，其强度较低，很少淬火，无回火脆性。
冷变形塑性高、—•般供弯曲、压延、弯边和锤拱等加工，切削加工性、冷拔或正火状态较退火状态好、一般用于制造受力不人而韧性要求高的零件，如杠杆轴，变速箱变速叉，齿伦，重型机械拉杆，钩坏等。
Q235和20钢因为含碳量较低，淬火后表面硬度值也不是太高，在36011BS〜4001IBS范围内。
所用的热处理一般选用化学热处理，像渗碳淬火等，一般不会肓接淬火，20钢渗碳淬火回火后的硕度在43HRC〜48HRC Z间。
2、45 钢45号钢也属于碳素结构钢，其含碳量高于20钢，硬度不高，易切削加工。
45钢调质处理后具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重耍的结构零件，特別是那些在交变负荷卜工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。
实验二 热处理综合实验报告格式
材料制备及组织性能综合实验之实验二
材料热处理组织及性能实验
一．实验目的。
二．简述4种基本热处理工艺（退火、正火、淬火及回火）方法及钢热处理后的显微组织特征。
三．简述布氏和洛氏硬度测定的基本原理及应用范围。
四．实验仪器名称、型号以及实验材料。
五．实验内容
1.按照所拟热处理规范进行热处理工艺操作。
2.制备标准金相样品。
3.观察材料经不同热处理后的显微组织特征，记录放大倍数，画出组织示意图（Ф50mm的圆内）
并用箭头标注组织。
4.测定材料的布氏和洛氏硬度，并将结果填入表1和2中。
六．实验结果
1.组织示意图（画在Ф50mm的圆内，在图片下方，标注材料名称，热处理状态，放大倍数和浸蚀剂等，并简明
描述组织特征。
）
2.组织和硬度实验结果（填在表1和2中）
七．论述题
1.说明表1中不同含碳量对退火组织及硬度的影响，并分析原因。
2.结合实验结果，详细比较正火与退火工艺的特点。
3.分析表1和2中45钢组织和硬度随不同热处理工艺的变化规律。
备注：
1.购买红色物理实验报告纸，按照上述格式誊写。
2.必须写上姓名、学号、班级、实验时间。
3.实验前将表1和2打印出来，便于实验过程中记录数据。
表1 材料退火和正火状态下的显微组织及布氏硬度
表2 材料淬火和回火状态下的显微组织及洛氏硬度。
材料及热处理综合实验总结
材料及热处理综合实验总结
本次材料及热处理综合实验，我们在教师的指导下，通过实验操作加深了我们对金属材料热处理的理论知识的理解，掌握了不同材料的金相组织和性能变化规律，深入学习了材料的检测方法和实验技能，同时也锻炼了我们团队合作与实验操作的能力。
本次实验主要包括软钎焊接、淬火退火、金相组织观察以及力学性能测试四个部分。
在软钎焊接的实验中，我们选用了镍基合金作为试样，通过钎丝与试样的焊接，得到了焊缝和母材的组织结构差异，并进一步了解了软钎焊接的热影响区、焊缝区、母材区等不同区域的性能变化规律。
淬火退火的实验中，我们选用了45#钢作为试样，通过淬火、回火和正火的处理，得到了不同组织结构下的金相组织图，同时也开展了硬度、延伸率、抗拉强度等性能测试，进一步了解了不同温度和时间下对于钢材性能的影响，掌握了金相观察与力学性能测试的方法。
金相组织观察的实验中，我们选用了铝合金作为试样，通过样品的切割、打磨、腐蚀等处理后，观察了铝合金在不同温度下的组织结构变化。
同时，对于铝合金材料的加工硬化、固溶处理和时效处理等加工工艺，也有了更加清晰的认识。
力学性能测试的实验中，我们选取了不锈钢进行试验，通过拉伸试验和冲击试验，了解了不锈钢的屈服强度、弹性模量、断裂韧性等力学性能，并对于测试方法、数据统计和分析、试验设备的运用也有了更加深入的理解。
通过本次实验，我们深刻认识到，材料的性能和组织结构变化，是和工艺、温度和时间等因素密切相关的，也是不断进行实验与探究的过程。
此外，实验过程中，团队合作与沟通的能力也愈发得到锻炼，这也为以后的学习与工作打下了良好的基础。
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零件选材与普通热处理工艺编定的综合实验
一、实验目的
1. 初步学会根据零件的使用性能和热处理技术要求，对一般机械零件进行选材和热处理工艺的编定。
2. 熟练掌握普通热处理在零件加工工艺过程中的作用。
3. 掌握常用金属材料的用途及其热处理工艺特点。
二、实验原理简介
1. 选择用钢的一般原则
（1）材料的使用性能（力学性能和物理、化学性能）应满足零件的使用要求。
表5.1提供了根据使用性能选材的方法。
（2）满足零件的服役条件。
零件的服役条件主要包括：承受的载荷类型和大小；工作温度和周围介质的性质；某些特殊要求，如电性、磁性、密度等。
（3）要充分考虑钢材的尺寸效应。
所谓尺寸效应是指钢材的力学性能随其形状、尺寸的改变而变化的情况。
尺寸效应与钢材的淬硬深度有着密切的关系。
（4）要综合考虑材料的强度、塑性、韧性的合理配合。
（5）材料的工艺性应满足零件的加工要求。
（6）材料的价格和总成本应经济、低廉。
2. 热处理方法的选择
材料选定后，依据各种热处理方法的特点，材料在不同热处理条件下的组织变化，及相应的力学性能和工艺性能，合理选定热处理方法。
见表5.2～表5.5。
受磨损较大而不受交变应力的零件，可用高碳钢经淬火和低温回火，或用低碳钢经渗碳、淬火及低温回火
三、实验设备与实验用品
1. 箱式电阻炉、中低温加热炉、洛氏硬度计。
2. 将选用的各种金属材料，制备成一定规格的实验件
3. 夹钳、冷却用油和水、砂布等。
四、实验方法与步骤
1. 零件选材与普通热处理工艺编定
（1）根据给定零件的工作条件和热处理技术要求进行选材
选用材料为：45钢、40Cr、35CrMo、30CrMnSi、T8、T9、T10、T12、CrWMn等，表5.6列出了零件的工作条件和热处理技术要求。
（2）工艺编定选材后，根据零件的工作条件编定零件的加工工艺路线（由零件坯料到零件加工成形，直至满足使用要求的工艺编定过程）；编定最终热处理工艺的具体规范（包括加热温度、保温时间、
冷却介质），并按表5.7的要求进行编写。
（3）将设计填表交于指导老师，由老师阅评。
阅评合格方可进入下一步的模拟实验。
2. 最终热处理工艺编定方案的模拟实验
(1) 根据零件的选材领取实验件。
根据自行编定的最终热处理工艺的具体
规范选择热处理加热用炉，调整控温仪表选定加热温度，接通电源使炉子加热。
在炉子加热过程的空闲时间内，备好冷却介质及其它实验用品。
（2）热处理炉的加热温度达到给定温度时，便可实施自己所编定的热处理方法。
（3）试件热处理后，使用洛氏硬度计的C标尺测量硬度。
测量前要将试件表面的氧化皮祛除。
（4）将测完硬度的试件制备成金相试样，使用金相显微镜观察分析组织。
五、实验报告内容与要求
2. 简要总结实验后的收获与体会。