了得網研究生_機械工程創新實訓教程

編輯推薦

適用性極強的工程訓練教材！

內容簡介

全書共分5篇14章，每章均選取生產中應用的實例，結合生產實踐，以教學要求為基礎，以實際應用為主線，將抽像零散的內容連接起來，形像地闡述每一章節的內容及作用。根據機械工程創新實訓教學的需要，本書附有機械工程創新實訓報告。《機械工程創新實訓教程》的編寫體繫和內容以培養學生的綜合能力為目標，可作為本科院校，特別是應用型本科院校機械工程創新實訓的實習教材，也可作為高職院校的實習教學參考讀物。

第1篇知識儲備
1機械工程創新實訓基本理論知識
1.1金屬材料的性能
1.1.1工藝性能與使用性能
1.1.2金屬材料的機械性能
1.1.3常用金屬材料
1.2鋼的熱處理
1.2.1鋼的熱處理工藝
1.2.2鋼的退火和正火
1.2.3鋼的淬火和回火
1.2.4表面熱處理
1.2.5熱處理常用設備
1.2.6熱處理常見缺陷
1.3機械制造工藝基本理論

第1篇知
識儲備

1機械工程創新實訓基本理論知識

1.1金屬材料的性能

1.1.1工藝性能與使用性能

1.1.2金屬材料的機械性能

1.1.3常用金屬材料

1.2鋼的熱處理

1.2.1鋼的熱處理工藝

1.2.2鋼的退火和正火

1.2.3鋼的淬火和回火

1.2.4表面熱處理

1.2.5熱處理常用設備

1.2.6熱處理常見缺陷

1.3機械制造工藝基本理論

1.3.1機械加工工藝過程基本概念

1.3.2定位與定位基準

1.4金屬塑性變形

1.5機械工程創新實訓簡介

1.5.1機械工程創新實訓的目的和要求

1.5.2機械工程創新實訓安全技術

第2篇冷加工

2鉗工

2.1鉗工概述

2.1.1鉗工的工作範圍

2.1.2鉗工的加工特點

2.1.3鉗工常用的設備和工具

2.2常用量具

2.2.1常用量具及其使用方法

2.2.2量具維護與保養

2.3劃線

2.3.1劃線的分類和作用

2.3.2劃線工具及其用途

2.4劃線方法與步驟

2.4.1平面劃線方法與步驟

2.4.2立體劃線方法與步驟

2.5鋸削

2.5.1手鋸

2.5.2鋸切操作

2.6銼削

2.6.1銼刀

2.6.2銼削操作要領

2.7鑽孔、擴孔和鉸孔

2.7.1鑽孔

2.7.2擴孔與鉸孔

2.8攻螺紋和套螺紋

2.8.1攻螺紋

2.8.2套螺紋

2.9裝配

2.9.1裝配工藝過程

2.9.2裝配方法

2.9.3典型連接件裝配方法

2.9.4部件裝配和總裝配

2.9.5拆卸工作

2.9.6裝配新工藝

3車削加工

3.1車削概述

3.2車床

3.2.1機床的型號

3.2.2臥式車床的組成

3.2.3其他車床

3.2.4車床傳動

3.3車刀

3.3.1車刀的結構

3.3.2車刀的刃磨

3.3.3車刀的安裝

3.4零件的安裝及車床附件

3.4.1三爪自定心卡盤

3.4.2四爪單動卡盤

3.4.3、跟刀架及中心架

3.4.4心軸

3.4.5花盤及彎板

3.5車床操作要點

3.5.1刻度盤及其手柄的使用

3.5.2車削步驟

3.6車削工藝

3.6.1車端面

3.6.2車圓柱面

3.6.3車圓錐面及成形面

3.6.4車臺階面

3.6.5車槽及切斷

3.6.6車螺紋

3.6.7滾花

3.7車削綜合工藝分析

3.7.1軸類、套類零件的車削

3.7.2車削綜合工藝

3.8工件材料的切削加工性

4銑削加工

4.1銑工概述

4.2銑床

4.2.1臥式銑床

4.2.2升降臺銑床及龍門銑床

4.3銑刀及其安裝

4.3.1銑刀

4.3.2銑刀的安裝

4.4銑床附件及工件安裝

4.4.1銑床附件及其應用

4.4.2工件的安裝

4.5銑削基本操作

4.5.1銑平面

4.5.2銑斜面

4.5.3銑鍵槽

4.5.4銑成形面

4.5.5銑齒形

5板料衝壓

5.1衝壓設備

5.2板料衝壓的基本工序

5.3衝模

5.4衝壓件的結構設計

6刨削加工

6.1刨工概述

6.2刨床

6.2.1牛頭刨床

6.2.2龍門刨床

6.3刨刀及其安裝

6.4刨削基本操作

6.4.1刨平面

6.4.2刨溝槽

6.4.3刨成形面

7磨削加工

7.1磨工概述

7.2磨床

7.3砂輪的安裝、平衡及修整

7.3.1砂輪的特性

7.3.2砂輪的安裝、平衡及修整

7.4零件的安裝及磨床附件

7.5磨削工藝

第3篇熱加工

8焊接

8.1焊接概述

8.1.1焊接定義

8.1.2焊接方法分類及發展現狀

8.2電弧焊

8.2.1焊接電弧

8.2.2焊條電弧焊

8.2.3其他常用電弧焊方法

8.2.4焊接設備

8.3其他焊接方法

8.3.1氣焊

8.3.2電阻焊

8.3.3電渣焊

8.3.4螺柱焊

8.3.5摩擦焊

8.3.6激光焊

8.3.7高頻焊

8.3.8擴散焊

8.3.9钎焊

8.4焊接檢驗

8.4.1常見焊接缺陷

8.4.2焊接質量檢驗

8.5常用金屬材料的焊接

9鍛壓

9.1鍛壓概述

9.2金屬的加熱與鍛件的冷卻

9.2.1下料

9.2.2坯料加熱

9.2.3鍛件冷卻

9.2.4鍛後熱處理

9.3自由鍛造

9.3.1自由鍛的主要設備

9.3.2自由鍛的基本工序及其操作

9.3.3自由鍛件常見缺陷及產生原因

9.4模鍛

10鑄造

10.1鑄造概述

10.2造型與制芯

10.2.1鑄型的組成

10.2.2型(芯)砂的組成

10.2.3型(芯)砂的性能

10.2.4型(芯)砂的制備

10.2.5模樣、芯盒與砂箱

10.2.6手工造型

10.2.7制芯

10.2.8澆注繫統

10.2.9冒口

10.3熔煉與澆注

10.3.1鑄鐵

10.3.2鑄鐵熔煉

10.3.3澆注工藝

10.4特種鑄造

10.4.1熔模鑄造

10.4.2壓力鑄造

10.4.3金屬型鑄造

10.4.4離心鑄造

10.4.5低壓鑄造

10.5鑄件的落砂、清理及缺陷分析

第4篇先進制造技術與工藝

11特種加工技術

11.1數控電火花線切割加工

11.1.1數控電火花線切割加工機床的分類與組成

11.1.2數控電火花線切割的加工工藝與工裝

11.1.3數控電火花線切割機床的操作

11.1.4數控快走絲電火花線切割加工實例

11.2電火花成形加工

11.2.1電火花成形加工的原理

11.2.2電火花成形加工的特點及應用範圍

11.2.3電火花加工的局限性

11.2.4電火花成形加工在模具制造業中的應用

11.3電解加工

11.4超聲波加工

12快速成形技術

12.1快速成形技術簡介

12.2快速成形工藝應用

第5篇機械工程創新實訓

13綜合與創新訓練

13.1綜合與創新訓練概述

13.1.1綜合與創新訓練簡介

13.1.2綜合與創新訓練的意義

13.2毛坯種類與選擇

13.2.1毛坯的種類

13.2.2毛坯的選擇

13.3加工方法選擇及經濟性分析

13.3.1零件加工方法的選擇

13.3.2加工經濟性分析

13.4典型零件的綜合工藝過程分析

13.4.1軸類零件

13.4.2盤套類零件

13.5創新

13.6創新設計與加工工藝實例

13.6.1活塞高精度磨削加工的彈性套式夾具

13.6.2超聲作用下雙曲盤研磨凸度滾子加工裝置及加工方法

13.6.3圓柱滾子超精磨削精度和表面質量在線監測裝置及

在線監測方法

13.6.4四平面往復式圓柱滾子研磨方法與裝置

14案例彙總及實訓總結

14.1機械工程創新實訓案例彙總

14.2機械工程創新實訓總結

前言

機械工程創新實訓是工科類學生獲得機械制造基本知識的必修課。通過學習和操作技能的訓練,學生可獲得機械加工的基本知識,並具備相應的動手能力,為後續課程的學習打下良好的基礎。學生在機械工程創新實訓的過程中,通過獨立的實踐操作,即可將有關機械工程創新實訓的基本理論、基本知識、基本方法與實踐有機地結合起來。因此,機械工程創新實訓可以有針對性地提高學生的創新意識,為培養學生的綜合能力打下理論與實踐基礎。根據機械工程創新實訓的教學要求,考慮到學校各專業的特點及教學大綱的變化，本教材在編寫過程中注重把握機械工程創新實訓與工程材料和機械制造基礎這兩門課程的分工配合，全書共分5篇14章。每個章節均選取了生產中應用的實例,結合生產實踐,以教學要求為基礎,以實際應用為主線,把抽像零散的教材內容連接起來,形像地闡述每一章節的內容及作用。本教材在材料牌號、技術條件、技術術語等方面均采用國家標準和法定計量單位,編寫中注重程序化,即教師教課與學生學習按規範化的程序進行,教師講一點,學生練一點,如此反復進行。這種程序化的教與學的結合,既有助於教師教學,又有助於學生學習。本書由嘉興學院教師鐘美鵬、王國華和胡旭兵三人主編。限於編者的水平,書中欠妥之處在所難免,敬請廣大讀者批評指正。
嘉興學院副教授：鐘美鵬2018年3月於嘉興學院

在線試讀

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機械工程創新實訓基本理論知識

基本要求(1) 了解金屬材料的分類、牌號和應用； (2) 了解熱處理的目的和作用、常用熱處理方法和熱處理工藝過程； (3) 了解常用熱處理生產設備的基本結構和操作方法。1.1金屬材料的性能1.1.1工藝性能與使用性能
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機械工程創新實訓基本理論知識

基本要求(1) 了解金屬材料的分類、牌號和應用； (2) 了解熱處理的目的和作用、常用熱處理方法和熱處理工藝過程； (3) 了解常用熱處理生產設備的基本結構和操作方法。1.1金屬材料的性能1.1.1工藝性能與使用性能

金屬材料的性能一般分為工藝性能和使用性能兩類。所謂工藝性能是指機械零件在加工制造過程中，金屬材料在所定的冷、熱加工條件下表現出來的性能。金屬材料工藝性能的好壞，決定了它在制造過程中加工成形的適應能力。由於加工條件不同，要求的工藝性能也就不同，如鑄造性能、可焊性、可鍛性、熱處理性能、切削加工性等。所謂使用性能是指機械零件在使用條件下，金屬材料表現出來的性能，它包括機械性能、物理性能、化學性能等。金屬材料使用性能的好壞，決定了它的使用範圍與使用壽命。1.1.2金屬材料的機械性能在機械制造業中，一般機械零件都是在常溫、常壓和非強烈腐蝕性介質中使用的，且在使用過程中各機械零件都將承受不同載荷的作用。金屬材料在載荷作用下抵抗破壞的性能，稱為機械性能，也稱為力學性能。金屬材料的機械性能是零件設計和選材時的主要依據。外加載荷性質不同（例如拉伸、壓縮、扭轉、衝擊、循環載荷等），對金屬材料要求的機械性能也將不同。常用的機械性能包括強度、塑性、硬度、衝擊韌性、多次衝擊抗力和疲勞極限等。(1) 強度強度是指金屬材料在靜載荷作用下抵抗破壞（過量塑性變形或斷裂）的性能。由於載荷的作用方式有拉伸、壓縮、彎曲、剪切等形式，所以強度也分為抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度、抗剪強度等。各種強度間常有一定的聯繫，使用中一般以抗拉強度作為基本的強度指標。(2) 塑性塑性是指金屬材料在載荷作用下，產生塑性變形（永久變形）而不破壞的能力。(3) 硬度硬度是衡量金屬材料軟硬程度的指標。目前生產中常用的測定硬度的方法是壓入硬度法，它是用一定幾何形狀的壓頭在一定載荷下壓入被測試的金屬材料表面，根據被壓入程度來測定其硬度值。常用的方法有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）和維氏硬度（HV）等。 (4) 疲勞前面所討論的強度、塑性、硬度都是金屬在靜載荷作用下的機械性能指標。實際上，許多機器零件都是在循環載荷下工作的，在這種條件下零件會產生疲勞。(5) 衝擊韌性以很大速度作用於機件上的載荷稱為衝擊載荷，金屬在衝擊載荷作用下抵抗破壞的能力叫做衝擊韌性。1.1.3常用金屬材料工業上將碳的質量分數小於2.11%的鐵碳合金稱為鋼，鋼具有良好的使用性能和工藝性能,因此獲得了廣泛的應用。1. 鋼的分類鋼的分類方法很多,常用的有以下幾種。（1）按化學成分分碳素鋼可以分為低碳鋼（碳的質量分數<0.25%）、中碳鋼（碳的質量分數為0.25%～0．6%）、高碳鋼（碳的質量分數>0.6%）；合金鋼可以分為低合金鋼素總的質量分數<5%）、中合金鋼素總的質量分數為5%～10%）、高合金鋼素總的質量分數>10%）。（2）按用途分結構鋼（主要用於制造各種機械零件和工程構件）、工具鋼（主要用於制造各種刀具、量具和模具等）、特殊性能鋼（具有特殊的物理、化學性能的鋼，可分為不鏽鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等）。（3）按品質分普通碳素鋼（WP≤0.045%，WS≤0.05%）、優質碳素鋼（P≤0.035%，S≤0.035%）、高級優質碳素鋼（WP≤0.025%，WS≤0.025%），此處WP和WS分素P和S的質量分數。2. 碳素鋼的牌號、性能及用途碳素結構鋼的牌號用“Q 數字”表示，其中“Q”為屈服點的“屈”字的漢語拼音字首，數字表示屈服強度的數值。若牌號後標注字母，則表示鋼材質量等級不同。優質碳素結構鋼的牌號用兩位數字表示鋼的平均碳的質量分數的萬分數，例如，20鋼的平均碳的質量分數為0.2%。表11所示為常見碳素結構鋼的牌號、機械性能及其用途。3. 合金鋼的牌號、性能及用途為了提高鋼的性能，在碳素鋼基礎上特意加素所獲得的鋼稱為合金鋼。合金結構鋼的牌號用“兩位數（平均碳的質量分數的萬分素符號數字（素的質量分數，小於1.5%不標出； 1.5%～2.5%標2； 2.5%～3.5%標3,以此類推）”表示。
表11常見碳素結構鋼的牌號、機械性能及其用途

類別常用牌號機械性能
屈服點σs/MPa抗拉強度
σb/MPa伸長率
δ/%用途
碳素結構鋼Q195195315~39033Q215215335~41031

Q235AQ235BQ235CQ235D235375~46026
Q255255410~51024Q275275490~61020
塑性較好，有一定的強度，通常軋制鋼筋、鋼板、鋼管等。可作為橋梁、建築物等的構件，也可用作螺釘、螺帽、鉚釘等
可用於重要的焊接件
強度較高，可軋制成形鋼、鋼板，作構件用

優質碳素結構鋼08F1752953510205335312024541025353155302040335570194535560016503756301460400675126541069510
塑性好，可制造冷衝壓零件
冷衝壓性與焊接性能良好，可用作衝壓件及焊接件，經過熱處理也可以制造軸、銷等零件經調質處理後，可獲得良好的綜合機械性能，用來制造齒輪、軸類、套筒等零件主要用來制造彈簧

對合金工具鋼的牌號而言，當碳的質量分數小於1%，用“一位數（表示碳質量分數的千分素符號數字”表示；當碳的質量分數大於1%時，用&ldq素符號數字”表示。（注：高速鋼碳的質量分數小於1%，其碳的質量分數也不標出）。常用合金鋼的牌號、機械性能及其用途如表12所示。

表12常見合金鋼的牌號、機械性能及其用途

類別常用牌號機械性能
屈服點
σs/MPa抗拉強度
σb/MPa伸長率
δ/%用途
低合金高強度結構鋼Q295≥295390~57023Q345≥345470~63021~22Q390≥390490~65019~20Q420≥420520~68018~19Q460≥460550~72017具有高強度、高韌性、良好的焊接性能和冷成形性能。主要用於制造橋梁、船舶、車輛、鍋爐、高壓容器、輸油輸氣管道、大型鋼結構等
合金滲碳鋼20Cr5408351020CrMnTi83510801020Cr2Ni41080117510主要用於制造汽車、拖拉機中的變速齒輪、內燃機上的凸輪軸、活塞銷等機器零件
合金調質鋼40Cr785980930CrMnTi—1470938CrMoAl83598014
主要用於汽車和機床上的軸、齒輪等
4. 鑄鋼的牌號、性能及用途鑄鋼主要用於制造形狀復雜，具有一定強度、塑性和韌性的零件。碳是影響鑄鋼性能素，隨著碳的質量分數的增加，屈服強度和抗拉強度均增加，而且抗拉強度比屈服強度增加得更快，但當碳的質量分數大於0.45%時，屈服強度很少增加，而塑性、韌性卻顯著下降。所以，在生產中使用多的是ZG230450、ZG270500、ZG310570三種。常用碳素鑄鋼的成分、機械性能及其用途如表13所示。

表13常見碳素鑄鋼的成分、機械性能及其用途

鋼號化學成分機械性能
CMnSi屈服點
σs/MPa抗拉強
度σb
/MPa伸長率
δ/%斷面收
縮率
ψ/%衝擊韌
性ak
/(J/cm2)應用舉例
ZG2004000.200.800.502004002540600機座、變速箱殼ZG2304500.300.900.502304502232450機座、錘輪、箱體ZG2705000.400.900.502705001825350飛輪、機架、蒸汽錘、水壓機、工作缸、橫梁ZG3105700.500.900.603105701521300聯軸器、汽缸、齒輪、齒輪圈ZG3406400.600.900.603406401018200起重運輸機中齒輪、聯軸器等
5. 鑄鐵的牌號、性能及用途鑄鐵是碳的質量分數大於2.11%，並含有較多Si、Mn、S素的鐵碳合金。鑄鐵的生產工藝和生產設備簡單，價格便宜，具有許多優良的使用性能和工藝性能，所以應用非常廣泛，是工程上常用的金屬材料之一。鑄鐵按照碳存在的形式可以分為白口鑄鐵、灰口鑄鐵、麻口鑄鐵；按鑄鐵中石墨的形態可以分為灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵。表14所示為常見灰鑄鐵的牌號、力學性能及其用途。
表14常見灰鑄鐵的牌號、力學性能及其用途

牌號鑄件壁厚力學性能抗拉強度σb/MPa硬度/HBS用途舉例
HT1002.5~10
10~20
20~30130
100
90110~166
93~140
87~131適用於載荷小、對摩擦和磨損無特殊要求的不重要的零件，如防護罩、蓋、油盤、手輪、支架、底板、重錘等HT1502.5~10
10~20
20~30175
145
130137~205
119~179
110~166適用於承受中等載荷的零件，如機座、支架、箱體、刀架、床身、軸承座、工作臺、帶輪、閥體、飛輪、電動機座等續表

牌號鑄件壁厚力學性能抗拉強度σb/MPa硬度/HBS用途舉例HT2002.5~10
10~20
20~30220
195
170157~236
148~222
134~200HT2504.0~10
10~20
20~30270
240
220175~262
164~247
157~236適用於承受較大載荷和要求一定氣密性或耐腐蝕性等較重要的零件，如汽缸、齒輪、機座、飛輪、床身、汽缸體、活塞、齒輪箱、剎車輪、聯軸器盤、中等壓力閥體、泵體、液壓缸、閥門等

HT30010~20
20~30
30~50290
250
230182~272
168~251
161~241HT35010~20
20~30
30~50340
290
260199~298
182~272
171~257適用於承受高載荷、耐磨和高氣密性的重要零件，如重型機床、剪床、壓力機、自動機床的床身、機座、機架、高壓液壓件、活塞環、齒輪、凸輪、車床卡盤、襯套、大型發動機的汽缸體、缸套、汽缸蓋等
1.2鋼的熱處理1.2.1鋼的熱處理工藝

熱處理是一種重要的金屬加工工藝，它是將固態金屬或合金，采用適當的方式進行加熱、保溫和冷卻，改變其表面或內部的組織結構，以獲得所需要的組織結構與性能的一種工藝方法。熱處理是機械零件及工模具制造過程中的重要工序之一，通過熱處理可以使金屬具有優良的機械性能，高的強度、硬度、塑性和彈性等，從而擴大了材料的使用範圍，提高了材料的利用率，延長使用壽命。因此，在汽車、拖拉機及各類機床上有70%～80%的鋼鐵零件要進行熱處理，工模具、量具和軸承等則全部需要進行熱處理。在熱處理時，由於零件的成分、形狀、大小、工藝性能及使用性能不同，因此采用不同的加熱速度、加熱溫度、保溫時間以及冷卻速度。常用的熱處理方法有普通熱處理(退火、正火、淬火和回火，如圖11所示)，表面熱處理(表面淬火、化學熱處理)和特殊熱處理等。

圖11碳鋼常用熱處理方法示意圖

熱處理分預備熱處理和終熱處理兩種。預備熱處理的目的是消除前道工序所遺留的缺陷和為後續加工準備條件；終熱處理則是為了滿足零件的使用性能要求。1.2.2鋼的退火和正火1. 退火
退火是將金屬或合金加熱到某一溫度(對碳素鋼而言為740～880℃)，保溫一定時間，然後隨爐冷卻或埋入導熱性差的介質中緩慢冷卻的一種工藝方法。退火的主要目的是降低材料硬度，改善其切削加工性，細化材料內部晶粒，均勻組織及消除毛坯在成形(鍛造、鑄造、焊接)過程中所造成的內應力，為後續的機械加工和熱處理做好準備。常用的退火方法有消除中碳鋼鑄件缺陷的完全退火、改善高碳鋼切削加工性能的球化退火和去除大型鑄鍛件應力的去應力退火等。2. 正火正火是將金屬或合金加熱到某一溫度(對碳素鋼而言為760～920℃)，保溫一定時間，然後出爐，在空氣中冷卻的一種工藝方法。由於正火的冷卻速度稍快於退火，經正火後的零件，其強度和硬度較退火零件要高，而塑性、韌性略有下降。此外由於正火采用空冷，消除內應力不如退火工藝徹底。但有些塑性和韌性較好、硬度低的材料(如低碳鋼)，可以通過正火處理代替退火處理，提高零件硬度，改善其切削加工性能，這對於縮短生產周期，提高勞動生產率及加熱爐使用率均有較好的實用意義。對某些使用要求不太高的零件，可通過正火，提高強度、硬度，並把正火作為零件的終熱處理。1.2.3鋼的淬火和回火1. 淬火
淬火是將鋼件加熱到臨界溫度以上(對碳素鋼而言為770～870℃)，保溫一定時間，然後快速冷卻，以得到高硬度組織的一種工藝方法。淬火的主要目的是提高零件的強度和硬度，增加耐磨性。淬火是鋼件強化的經濟有效的熱處理工藝，幾乎所有的工模具和重要零部件都需要進行淬火處理。淬火後必須繼之以回火，纔能獲得具有優良綜合機械性能的零件。影響淬火質量的主要因素是淬火加熱溫度、冷卻劑的冷卻能力及零件投入冷卻劑中的方式等。一般情況下，常用非合金鋼的加熱溫度取決於鋼的含碳量。淬火保溫時間主要根據零件有效厚度來確定。過長的保溫時間，會增加鋼的氧化脫碳，過短將導致組織轉變不完全。零件進行淬火冷卻所使用的介質叫做淬火介質。水便宜而且冷卻能力較強，適合於尺寸不大、形狀簡單的碳素鋼零件的淬火。濃度為10%的NaCl 和10%的NaOH 的水溶液與純水相比，能提高冷卻能力。油也是一種常用的淬火介質，早期采用動、植物油脂進行淬火。目前工業上主要采用礦物油，如錠子油、全損耗繫統用油(俗稱機油)、柴油等，多用於合金鋼的淬火。此外還必須注意零件浸入淬火冷卻劑的方式。如果浸入方式不當，會使零件因冷卻不均而導致硬度不均，產生較大的內應力，發生變形，甚至產生裂紋。2. 回火經過淬火的鋼雖有較高的硬度，但韌性、塑性較差，組織不穩定，有較大的內應力，為了降低淬火後的脆性，消除內應力和獲得所需要的組織及綜合機械性能，淬火後的鋼都要進行回火處理。將淬火後的零件，重新加熱到某一溫度範圍，保溫一定時間後，冷卻到室溫的熱處理工藝稱為回火。通過回火可以消除或部分消除在淬火時存在的內應力，調整硬度，降低脆性，獲得具有較高綜合力學性能的零件。回火操作主要是控制回火溫度。回火溫度越高，工作韌性越好，內應力越小，但硬度、強度下降得越多。根據回火加熱溫度的不同，回火常分為低溫回火、中溫回火和高溫回火。(1) 低溫回火回火溫度為150～250℃。低溫回火可以減小零件的淬火應力及脆性，保持高硬度及高耐磨性。低溫回火廣泛用於要求硬度高、耐磨性好的零件，如各類高碳工具鋼、低合金工具鋼制作的刃具，冷變形模具、量具，滾珠軸承及表面淬火件等。(2) 中溫回火回火溫度為350～450℃。中溫回火可以使零件內應力進一步減小，組織基本恢復正常，因而具有很高的彈性，又具有一定的韌性和強度。中溫回火主要用於各類彈簧、熱鍛模具及某些要求較高強度的軸、軸套、刀杆的處理。(3) 高溫回火回火溫度為500～650℃。高溫回火可以使零件淬火後的內應力大部分消除，獲得強度、韌性、塑性都較好的綜合機械性能。生產中通常把淬火加高溫回火的處理稱為調質處理。對於各種重要的結構件，特別是在交變載荷下工作的零件，如連杆、螺栓、齒輪、軸等都需經過調質處理後再使用。回火決定了零件終的使用性能，直接影響零件的質量和壽命。1.2.4表面熱處理對於在動載荷和強烈摩擦條件下工作的零件，如齒輪、凸輪軸、床身導軌等，要求表面具有高硬度、高耐磨性，而心部要求有足夠的塑性和韌性。這些要求很難通過選材來解決，可以采用表面熱處理方法，僅對零件表面進行強化熱處理，以改變表面組織和性能，而心部基本上保持處理前的組織和性能。常用的鋼的表面熱處理有表面淬火及化學熱處理等。1. 表面淬火表面淬火是將零件表面快速加熱到淬火溫度，然後迅速冷卻，僅使表面層獲得淬火組織的熱處理方法。淬火後需進行低溫回火，以降低內應力，提高表面硬化層的韌性及耐磨性能。根據熱源不同，表面淬火可分為火焰加熱表面淬火和感應加熱表面淬火兩種。火焰加熱表面淬火是指應用氧乙炔(或其他可燃氣體)火焰對零件表面進行加熱，隨後淬火的工藝。火焰加熱表面淬火設備簡單，操作簡便，成本低，且不受零件體積大小的限制，但因氧乙炔焰火溫度較高，零件表面容易過熱，而且淬火層質量控制比較困難，影響了這種方法的廣泛使用。感應加熱表面淬火是目前應用較廣的一種表面淬火方法，它是利用零件在交變磁場中產生感應電流，將零件表面加熱到所需的淬火溫度，而後噴水冷卻的淬火方法。感應加熱表面淬火，淬火質量穩定，淬火層深度容易控制。這種熱處理方法生產效率極高，加熱一個零件僅需幾秒至幾十秒即可達到淬火溫度。由於這種方法加熱時間短，故零件表面氧化、脫碳極少，變形也小，還可以實現局部加熱、連續加熱，便於實現機械化和自動化。但高頻感應設備復雜、成本高，故適合於形狀簡單、大批量生產的零件。2. 化學熱處理化學熱處理與其他熱處理方法不同，它是利用介質素(如碳、氮、硅、鋁等)的原子在高溫下滲入零件表面，從而改變零件表面的成分和組織，以滿足零件的特殊需要的熱處理方法。通過化學熱處理一般可以強化零件表面，提高零件表面的硬度、耐磨性、耐蝕性、耐熱性及其他性能，而心部仍保持原有性能。常用的有滲碳、滲氮、碳氮共滲(或稱氰化)以及素(如鋁、硅、硼等)。滲碳是將鋼件置於滲碳介質中加熱並保溫，使碳原子滲入鋼件表面，增加表層碳含量及獲得一定碳濃度梯度的工藝方法。滲碳適用於碳的質量分數為0.1%～0.25%的低碳鋼或低碳合金鋼，如20、20Cr、20CrMnTi 等。零件滲碳後，碳的質量分數從表層到心部逐漸減少，表面層碳的質量分數可達0.8%～1.05%，而心部仍為低碳。滲碳後再經淬火加低溫回火，使表面具有高硬度、高耐磨性，而心部具有良好塑性和韌性，使零件既能承受磨損和較高的表面接觸應力，同時又能承受彎曲應力及衝擊載荷。滲碳用於在摩擦衝擊條件下工作的零件，如汽車齒輪、活塞銷等。滲氮是在一定溫度下將零件置於滲氮介質中加熱、保溫，使活性氮原子滲入零件表層的化學熱處理工藝。零件滲氮後表面形成氮化層，氮化後不需淬火，鋼件的表層硬度高達950～1200HV，這種高硬度和高耐磨性可保持到560～600℃工作環境溫度下而不降低，故氮化鋼件具有很好的熱穩定性，同時具有高的抗疲勞性和耐蝕性，且變形很小。由於上述特點，滲氮在機械工業中獲得了廣泛應用，特別適宜於許多精密零件的終熱處理，例如磨床主軸、精密機床絲杠、內燃機曲軸以及各種精密齒輪和量具等。3. 其他熱處理(1) 真空熱處理在氣壓低於1.01×105Pa的環境中進行的熱處理稱為真空熱處理。其特點是：零件在真空中加熱表面質量好，不會產生氧化、脫碳現像；加熱時無對流傳熱，升溫速度快，零件截面溫差小，熱處理後變形小；減小了零件的清理和磨削工序，生產率較高。(2) 激光熱處理它是利用激光對零件表面掃描，在極短的時間內零件被加熱到淬火溫度，當激光束離開零件表面時，零件表面的高溫迅速向基體內部傳導，表面冷卻且硬化。其特點是：加熱速度快，不需要淬火冷卻介質，零件變形小；硬度均勻且超過60HRC；硬化深度能精確控制；改善了勞動條件，減小了環境污染。(3) 形變熱處理形變熱處理是將塑性變形和熱處理工藝有機結合，以提高材料機械性能的復合工藝。它是將熱加工成形後的鍛件(軋制件等)，在鍛造溫度和淬火溫度之間進行塑性變形，然後立即淬火冷卻的熱處理工藝。其特點是：零件同時受形變和相變，使內部

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