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內容簡介

《機械零件選材及熱處理設計手冊》是機械零件設計選材及確定熱處理技術條件的工具書，也是一本介於機械冷、熱加工之間的橋梁工具書。
全書內容包括機械零件選材和熱處理方法選擇原則，各種材料和熱處理技術要求在圖樣上標注的方法及工藝路綫安排。本手冊重點突齣對汽車和其他不同用途的齒輪 、軸杆 、彈簧 、 軸承 、緊固件五大類機械基礎零件的選材和熱處理技術要求的詳細介紹。同時還介紹瞭高鐵、船舶及海洋工程、石化、冶金、礦山、建築、農機具、電機電器、機床、工模具和工業爐窯等零件的選材和熱處理技術條件確定。
本手冊內容係統全麵，技術數據可靠，標準最新，具有實用性、知識性和自學性，是一本機電産品設計人員不可多得的必備工具書。
本手冊可供機電産品設計人員，特彆是年輕技術人員選擇材料及熱處理工藝方法使用。也可供金屬材料及熱處理技術人員和其他科研人員、設計人員、工藝人員和相關專業的在校師生參考。

目錄

前言
第一章機械零件選材原則及材料在
圖樣上的標注方法1
第一節機械零件的選材原則1
一、選材要保證零件的機械性能1
二、選材要保證零件的工藝性能1
三、選材要考慮性價比和經濟性2
第二節選材和失效3
一、機械零件的失效形式3
二、機械零件失效的原因4
第三節選材的要求4
一、選材的標準化4
二、機械零件的係列化5
三、零部件選材的通用化5
四、模塊化設計7
第四節選材和節能環保9
一、控製汙染大氣的物質排放9
二、控製工業廢水排放9
三、固體廢棄物的處理、處置和利用9
四、轎車座艙空氣質量的控製10
第五節選材和輕量化11
一、輕量化技術的優越性11
二、實現輕量化的措施11
三、機電産品輕量化技術的實現途徑12
四、汽車如何實現輕量化12
第六節選材和安全13
一、汽車零件選材的安全性13
二、壓力容器選材的安全性13
第七節産品設計、選材和迴收14
一、機械零件設計與迴收14
二、迴收和拆解14
三、汽車材料迴收標識和標記15
第八節材料在産品圖樣上的標注方法16
一、一般原則16
二、金屬材料的標注方法17
三、非金屬材料的標注方法38
第二章機械零件熱處理方法選擇
原則41
第一節預備熱處理在零件成形過程中的
選用41
一、退火方法的選用41
二、正火方法的選用42
三、鋼鐵零件退火與正火42
四、退火與正火工藝方法的選用原則43
五、調質(淬火+高溫迴火)工藝應用
原則43
六、預備熱處理在有色金屬零件上的
應用44
第二節最終熱處理在機械零件設計時的
選用45
一、鋼鐵零件熱處理技術要求45
二、最終熱處理在有色金屬零件中的
應用46
三、最終熱處理方法選用注意事項48
第三節高溫化學熱處理方法的選用49
一、滲碳49
二、碳氮共滲52
第四節低溫化學熱處理方法的選用53
一、氣體滲氮53
二、離子滲氮55
三、氮碳共滲56
四、鹽浴硫氮碳共滲58
五、低溫電解滲硫58
六、低溫化學熱處理方法選用原則59
第五節感應淬火和火焰淬火的選用61
一、概述61
二、感應淬火62
三、火焰淬火63
第六節錶麵強化和錶麵防護方法的選用64
一、噴丸強化64
二、滾壓65
三、錶麵清理除銹66
四、各種錶麵強化效果比較67
第七節熱處理零件的工藝性設計原則69
一、熱處理工藝設計考慮原則69
二、淬硬性和淬透性設計考慮原則69
三、鋼的淬透性和淬硬性運用原則71
四、鋼的其他工藝性能考慮原則74
五、零件結構設計的閤理性75
六、感應淬火對零件結構設計的要求79
第八節熱處理硬度確定和換算81
一、硬度概述81
二、力學性能換算82
三、有色金屬閤金的硬度與強度87
四、主要有色金屬與鋼鐵材料的耐蝕性88
五、汽車零件的常用材料及熱處理硬度
規定88
第九節選材和金相組織90
一、晶體結構與性能間的關係90
二、我國常用金相組織控製標準91
第三章熱處理技術要求在圖樣上的標注
及工藝路綫安排93
第一節熱處理技術要求在産品圖樣上的
標注93
一、熱處理技術要求在零件圖樣上的
標注93
二、錶麵硬度的各種檢測方法95
三、有效硬化層深度標注97
四、滲碳和碳氮共滲零件的標注98
五、滲氮零件的標注99
六、整體零件熱處理的標注101
七、齒輪的熱處理硬化標注103
八、滲碳層深度的標注104
第二節感應淬火和火焰淬火後硬化區
位置的確定105
一、感應淬火硬化區位置的確定原則105
二、齒輪硬化層分布標注109
第三節熱處理工藝路綫安排109
一、工藝路綫安排的一般原則110
二、預備熱處理工序110
三、最終熱處理工序110
第四節材料的切削加工性能112
一、化學成分與切削加工性能的關係112
二、金相組織對切削加工性能的影響113
三、影響切削加工性能的其他因素116
四、切削加工和加工硬化117
五、熱處理和可加工性的閤理配閤118
六、非金屬材料的可加工性119
第四章齒輪類零件的選材及熱處理120
第一節齒輪對材料和熱處理的要求120
一、齒輪工作時的受力狀況120
二、齒輪傳動的功能要求120
三、選材和熱處理要求120
第二節齒輪的失效形式121
一、輪齒摺斷121
二、齒麵點蝕122
三、齒麵磨損123
四、齒麵膠閤123
五、齒輪塑性變形124
第三節按齒麵接觸疲勞強度選材125
一、按軟齒麵齒輪的接觸疲勞強度選材125
二、按硬齒麵齒輪的接觸疲勞強度選材126
第四節按輪齒彎麯疲勞強度選材129
一、按軟齒麵齒輪的彎麯疲勞強度選材129
二、按硬齒麵齒輪的彎麯疲勞強度選材129
第五節按齒輪鋼的淬透性選材130
一、齒輪用鋼淬透性130
二、調質硬度和淬硬層深度130
三、按滲碳齒輪鋼的淬透性選材131
第六節齒輪的選材和壽命係數、安全
係數133
一、壽命係數133
二、最小安全係數134
第七節正火的低碳鍛鋼、鑄鋼齒輪134
一、低碳鍛鋼和鑄鋼齒輪材料134
二、熱處理135
第八節鑄鐵齒輪和熱處理136
一、鑄鐵齒輪和熱處理方法136
二、鑄鐵齒輪的接觸疲勞和彎麯疲勞
麯綫136
三、各種鑄鐵的具體性能和組織136
四、鑄鐵齒輪質量控製139
第九節調質的鍛鋼齒輪和鑄造齒輪139
一、軟齒麵齒輪139
二、調質齒輪截麵尺寸的控製140
三、接觸疲勞極限和彎麯疲勞極限142
四、齒輪力學性能和齒輪副選配142
五、調質鍛鋼、鑄鋼齒輪的質量控製144
第十節滲碳和碳氮共滲處理的齒輪145
一、齒輪滲碳的各種參數146
二、錶麵硬化齒輪的滲層深度146
三、齒輪毛坯的預備熱處理147
四、接觸疲勞和彎麯疲勞麯綫148
五、齒輪的質量控製149
第十一節齒輪的感應淬火和火焰淬火152
一、錶麵淬火的運用152
二、材料選擇152
三、熱處理技術條件152
第十二節齒輪的滲氮和氮碳共滲處理154
一、滲氮154
二、氮碳共滲158
第十三節齒輪用有色金屬材料及熱處理160
一、齒輪用各種銅閤金160
二、齒輪用銅閤金的熱處理和力學性能161
第十四節粉末冶金齒輪和塑料齒輪162
一、粉末冶金齒輪的優缺點162
二、粉末冶金齒輪的選材及熱處理163
三、粉末冶金齒輪實例170
四、國外粉末冶金齒輪170
五、塑料齒輪175
第十五節汽車、拖拉機、摩托車齒輪用
鋼及熱處理179
一、選材和常規熱處理179
二、轎車和輕型汽車齒輪的選材及熱
處理182
三、中、重型汽車齒輪的選材及熱處理188
四、拖拉機齒輪用鋼及熱處理192
五、摩托車齒輪用材及熱處理192
第十六節蝸杆、蝸輪選材及熱處理194
一、失效形式194
二、蝸杆材料及熱處理方法選擇194
三、蝸輪材料及熱處理方法選擇195
四、蝸杆、蝸輪副材料選配和許用接觸
應力196
五、蝸杆、蝸輪的選材及熱處理實例196
第十七節機床齒輪的選材及熱處理197
一、機床齒輪選材及熱處理設計原則198
二、機床齒輪的預備熱處理198
三、機床齒輪最終熱處理工藝方法選擇199
四、機床齒輪選材及熱處理實例202
第十八節特殊齒輪的選材及熱處理203
一、高速齒輪的選材及熱處理203
二、低速和重載齒輪的選材及熱處理205
三、航空齒輪的選材及熱處理212
四、風電齒輪的選材及熱處理212
五、石油鑽頭牙輪選材及熱處理213
六、石油鑽機齒輪的選材及熱處理214
七、石油鑽機轉盤齒輪的選材及熱處理215
第五章汽車、拖拉機、機床軸杆管類
零件選材及熱處理216
第一節軸的分類、失效及對材料的要求216
一、軸的分類216
二、軸的工作條件、損壞形式及對材料的
要求217
第二節軸杆件常用材料及熱處理218
一、選材218
二、軸杆熱處理220
第三節機床軸杆件的選材及熱處理221
一、機床主軸的材料及熱處理要求221
二、典型機床主軸材料及熱處理222
三、主軸選材及熱處理實例224
四、絲杠的材料選用及熱處理226
第四節汽車、拖拉機軸杆件的選材及熱
處理230
一、麯軸的選材及熱處理230
二、凸輪軸的選材及熱處理234
三、連杆的選材及熱處理236
四、發動機氣門挺杆的選材及熱處理239
五、載貨汽車半軸的選材及熱處理240
六、載貨汽車前軸選材及熱處理243
七、球叉式等速萬嚮節左右叉軸選材及
熱處理244
八、轎車球籠式萬嚮節中的軸杆件選材及
熱處理244
九、萬嚮節十字軸的選材及熱處理246
十、汽車其他軸杆件的選材及熱處理247
第五節其他軸杆類零件的選材及熱處理248
一、農機具軸杆件的選材及熱處理248
二、汽輪機控製閥杆的選材及熱處理248
第六節管類零件選材及熱處理249
一、電廠鍋爐用鋼管和鋼闆的選材及
熱處理249
二、汽車、拖拉機和機床用鋼管的選材及
熱處理253
第七節軸杆件低溫化學熱處理和熱處理
變形控製262
一、低溫化學熱處理在軸類零件上的
選用262
二、預備熱處理前後的變形公差262
三、軸杆類零件最終熱處理後變形公差263
四、軸上鍵槽淬火控製變形量264
五、機床絲杠、軸類零件時效前後變形
公差264
第六章彈性元件的選材及熱處理265
第一節彈性元件的工況和失效265
一、彈簧的工況265
二、彈簧的失效形式265
第二節彈簧鋼265
一、彈簧鋼的分類和應用範圍265
二、彈簧鋼的性能要求265
第三節彈簧鋼熱軋型材268
一、彈簧鋼熱軋型材的用途和特點268
二、熱軋型材的類型269
三、熱軋彈簧鋼的熱處理特性269
第四節彈簧鋼冷軋型材271
一、各種鋼絲選用原則271
二、冷拔鋼絲與冷軋鋼帶272
三、冷拔強化鋼絲與冷軋強化鋼帶273
第五節彈性閤金283
一、高彈性閤金283
二、恒彈性閤金288
第六節非金屬彈性材料的選用290
一、橡膠290
二、增強塑料292
第七節彈簧元件的選材原則294
一、金屬材料294
二、非金屬材料297
第八節彈簧的熱處理和錶麵強化處理297
一、彈簧的熱處理297
二、彈簧的錶麵強化處理299
三、彈簧的錶麵防護302
第九節彈簧的選材及熱處理實例302
一、圓柱螺鏇彈簧302
二、闆彈簧304
三、膜片碟簧306
四、扭杆彈簧（含穩定杆）307
五、轎車懸架彈簧309
六、平麵渦捲彈簧310
七、機床彈簧夾頭311
第七章軸承零件的選材及熱處理314
第一節高碳鉻滾動軸承鋼314
一、鋼號和化學成分314
二、對原材料和預備熱處理的技術要求314
三、高碳鉻滾動軸承鋼的選用原則和
實用範圍317
第二節高碳鉻滾動軸承鋼零件的熱處理318
一、淬火、迴火318
二、軸承零件貝氏體等溫淬火後的技術
要求319
三、鋼球壓碎負荷要求319
四、熱處理其他技術要求319
第三節滲碳和碳氮共滲軸承鋼323
一、滲碳軸承鋼的化學成分324
二、滲碳鋼製軸承零件熱處理324
三、滲碳軸承鋼的具體應用326
四、碳鋼鋼球滲碳淬、迴火技術要求327
五、保持架和滾針軸承外圈碳氮共滲
熱處理328
第四節中碳鋼和中碳耐衝擊軸承鋼零件的
選材及熱處理330
一、中碳鋼軸承零件熱處理330
二、中碳耐衝擊軸承鋼零件的選材及
熱處理330
三、特大及重大型軸承零件材料的選用及
熱處理332
第五節不銹鋼軸承零件的選材及熱處理333
一、材料333
二、高碳鉻不銹鋼滾動軸承零件熱處理333
三、其他不銹鋼軸承零件的熱處理336
四、不銹鋼軸承零件的選材實例336
第六節高溫軸承鋼的熱處理336
一、高速鋼型高溫軸承鋼336
二、高溫不銹軸承鋼339
三、高溫滲碳軸承鋼339
四、高溫軸承鋼實例340
第七節其他滾動軸承材料341
一、低淬透性軸承鋼341
二、無磁軸承鋼341
三、鎳基和鈷基閤金341
四、工程塑料保持架341
五、其他滾動軸承材料的選用342
六、滾動軸承潤滑材料343
七、滾動軸承密封材料346
第八節滑動軸承的材料選用347
一、金屬滑動軸承材料347
二、非金屬滑動軸承材料348
三、推力軸承材料349
四、多孔質金屬軸承349
五、軸瓦350
六、其他類型滑動軸承用材簡介351
第九節典型軸承零件選材及熱處理352
一、火車滾動軸承352
二、汽車滾動軸承353
三、內燃機連杆瓦355
第八章緊固件的選材及熱處理360
第一節緊固件的連接緊固、失效和選用360
一、緊固件連接和緊固360
二、螺紋緊固件的工況和失效360
三、螺紋緊固件的選用原則361
第二節螺紋緊固件的性能等級和材料、
硬度之間的關係361
一、材料361
二、緊固件用冷鐓鋼363
三、保證載荷366
四、熱處理368
五、在圖樣上的其他要求368
第三節粗、細牙螺母的選材及熱處理368
一、粗牙螺母368
二、細牙螺母372
三、有效力矩型鋼六角鎖緊螺母375
四、蝶形螺母保證扭矩378
第四節不銹鋼緊固件的選材及熱處理379
一、不銹鋼螺栓、螺釘和螺柱379
二、不銹鋼螺母382
三、不銹鋼緊定螺釘385
四、不銹鋼自攻螺釘386
第五節高低溫用螺紋緊固件的選材及
熱處理387
一、螺紋連接副的種類和用途387
二、材料388
三、熱處理388
四、其他說明389
第六節有色金屬和塑料緊固件的選材及
熱處理389
一、有色金屬緊固件389
二、塑料緊固件392
第七節鉚釘的選材及熱處理392
一、抽芯鉚釘392
二、其他鉚釘395
三、鉚釘的熱處理要求395
第八節專用螺紋緊固件的選材及熱處理395
一、螺釘的選材及熱處理395
二、墊圈、擋圈、卡簧的選材及熱處理397
三、銷的選材及熱處理398
四、鍵的選材及熱處理398
五、調整螺栓、螺母的選材及熱處理398
第九節緊固件防腐398
一、電鍍鋅399
二、鍍鋅、鉻400
三、發藍處理和磷化處理401
第十節緊固件的應用401
一、內燃機401
二、轎車變速器403
三、轎車車輪和製動裝置404
第九章高鐵、船舶及海洋工程用鋼和
熱處理406
第一節火車車軸用鋼和熱處理406
一、鐵路機車用閤金鋼車軸技術條件406
二、50鋼車軸技術條件408
第二節重型鋼軌用鋼和性能要求408
一、對鋼軌的性能要求408
二、熱軋鋼軌的技術要求409
第三節轍叉鋼軌的選材及熱處理411
一、AT鋼軌411
二、高錳鋼轍叉413
三、道岔鋼軌件淬火技術條件414
第四節其他用途鋼軌的選材和性能要求415
一、輕型鋼軌用鋼及熱處理415
二、起重用鋼軌416
三、異形鋼軌416
四、武鋼工業用鋼軌416
第五節鋼軌的全長熱處理417
一、全長淬火鋼軌技術要求417
二、拉伸性能418
三、其他要求419
第六節輪箍和車輪的選材及熱處理419
一、輪箍419
二、車輪420
第七節鐵道用鑄鋼件、鍛鋼件423
一、鑄鋼件423
二、閤金鋼鍛件426
第八節鐵道行業熱處理通用技術條件427
一、零件熱處理前的錶麵質量要求427
二、熱處理技術要求428
三、熱處理具體參數428
第九節鐵路橋梁用鋼和熱處理429
一、橋梁用結構鋼429
二、鐵路橋梁鋼支座433
三、高速鐵路橋梁用鋼434
第十節耐候鋼和不銹鋼在火車上的應用435
一、鐵道車輛用耐大氣腐蝕鋼436
二、寶鋼耐腐蝕結構用熱連軋鋼闆及
鋼帶437
三、不銹鋼在車廂上的應用440
第十一節鐵路其他重要零件的選材及
熱處理440
一、機車、動車柴油機用球墨鑄鐵麯軸440
二、機車車輛懸掛裝置鋼製螺鏇彈簧441
第十二節船舶與海洋工程結構用鋼及
熱處理441
一、分類和牌號441
二、化學成分442
三、熱處理和力學性能443
四、錶麵質量445
五、鋼材交貨狀態和衝擊檢驗批量445
六、中外船舶用鋼級彆對應關係447
第十三節船用金屬螺鏇槳448
一、螺鏇槳的類型和精度要求448
二、螺鏇槳材料、熱處理和性能要求449
三、螺鏇槳的質量控製450
第十四節艦船用鋼和熱處理實例450
一、航母用鋼闆和熱處理450
二、核潛艇殼體用材451
三、LNG船用殷瓦鋼和熱處理452
第十章汽車衝壓件選材453
第一節衝壓闆材的選用原則453
一、衝壓件選用闆材的原則453
二、衝壓件對金屬闆材性能的要求454
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