选择轴类零件的材料、毛坯及热处理方式

3.1.3.1　任务描述

加工如图3-1所示轴类零件，试分析选择该零件材料、毛坯类型和热处理方法。

3.1.3.2　学习目标

1.知识目标

（1）掌握不同轴类零件材料的选择；

（2）掌握轴类零件毛坯制备方式的选择；

（3）掌握轴类零件热处理方式的选择。

2.能力目标

能理解轴类零件材料、毛坯、热处理方式的选择。

3.素养素质目标

（1）培养收集、查阅资料的能力；

（2）培养规范意识；

（3）培养低碳环保意识。

3.1.3.3　重难点

1.重点

（1）轴类零件材料的选择；

（2）轴类零件毛坯的选择；

（3）轴类零件热处理方式的选择。

2.难点

（1）轴类零件材料的选择；

（2）轴类零件毛坯的选择。

3.1.3.4　相关知识链接

1.轴类零件的材料

合理选用材料和规定的热处理方式，对提高轴类零件的强度和使用寿命有重要意义，同时，也对轴的加工过程有极大的影响。轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。

1）一般轴类零件

常用45钢，根据不同的工作条件采用不同的热处理规范（如正火、调质、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。其价格便宜，经过调质（或正火）后可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45～52 HRC。

2）对中等精度而转速较高的轴类零件

可选用40Cr等合金钢。这类钢经调质和表面淬火处理后，具有较高的综合力学性能。

3）精度较高的轴

可选用轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn等材料，它们通过调质和表面淬火处理后，表面硬度可达50～58 HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。

4）对于高转速、重载荷等条件下工作的轴

可选用20CrMnTi、20MnVB、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAlA氮化钢。低碳合金钢经渗碳淬火处理后，具有很高的表面硬度、抗冲击韧性和心部强度，热处理变形却很小。

5）精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）

可选用38CrMoAlA氮化钢，这种钢经调质和表面氮化后不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的心部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小、硬度更高的特性。

2.轴类零件的毛坯

轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差较大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料，又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。

根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种，中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。

3.热处理安排

1）正火或退火

安排在粗加工之前，对于锻造毛坯，可以细化晶粒，消除应力，改善切削加工性能。(www.xing528.com)

2）调质

一般安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。

3）表面淬火

安排在精加工之前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形。

4）低温时效处理

精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后进行。

3.1.3.5　任务实施

3.1.3.5.1　学生分组

学生分组表3-3

3.1.3.5.2　完成任务工单

任务工作单

组号：_______　姓名：_______　学号：_______　检索号：　31352-1　

引导问题：

（1）谈谈常见轴类零件的材料。

（2）说说轴类零件的毛坯类型。

（3）简述轴类零件的热处理安排。

3.1.3.5.3　合作探究

任务工作单

组号：_______　姓名：_______　学号：_______　检索号：　31353-1　

引导问题：

（1）小组讨论，教师参与，确定任务工作单 31352-1 的最优答案，并检讨自己存在的不足。

（2）每组推荐一个小组长，进行汇报。根据汇报情况，再次检讨自己的不足。

3.1.3.6　评价反馈

任务工作单

组号：_______　姓名：_______　学号：_______　检索号：　3136-1　

自我检测表

续表

任务工作单

组号：_______　姓名：_______　学号：_______　检索号：　3136-2　

小组内互评验收表

任务工作单

被评组号：______________　检索号：　3136-3　

小组间互评表

二维码3-6

任务工作单

组号：_______　姓名：_______　学号：_______　检索号：　3136-4　

任务完成情况评价表

续表

二维码3-7