机械专业外文文献翻译-外文翻译--材料选择与热处理

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1 of be of be a  or of a In of of it is in if to at in of my is in  (a)  (b) (c) is is to a is is or is or of be is If no is as to is a be At or a is 0a or is be to of as to so it is to be in is to be as an a of   be in is to of be be in as 2 It is of to a be in or is be in to it is to do a of at of to it to be by of of At to be be in As it is of of be In to is in it of of of is of of of be to it is as is of a as of an A of it in in (a) to (b) to is to of as in of  (e) of 3 or to (d) e) by to do An of to is no of as to be in of by it is a of of  a or in a so as to or  of as in is of as or by he is TT in a of of To IT is at a is at to of  It is 23 C it is To to a  of to it is to of at on a as be as  at of to to at  at M 4 of n in of in or be to by of of am to 80 of a to a 0 F  00 F 8 C  6 C ) is by in to at as by is as a of to or is by as or is a a of to at a by at a It is to to in or in of  5 is of of as  of or or to to it is is to is is by s a on of is of a or by in a or in 5%5%in an or or  of a on of of  of In a it is to a is to of of of  In of of or to is 3000 F  05 C ). a of of  no 00 F (150 C ). be or be of be is by to  to on 6 is of is to to as or is to to to is a to an is by at a to of  7 材料选择与热处理  近些年来，工程材料的选择已经显得非常重要。此外．选择过程应该是一个对材料的连续不断的重新评价过程．新材料不断出现，而一些原有的材料的能够获得的数量可能会减少。环境污染、材料的回收利用、工人的健康及安全等方面经常会对材料 选择附加新的限制条件。为了减轻重量或者节约能源，可能会要求使用不同的材料．来自国内和国际竞争、对产品维修保养方便性要求的提高和顾客的反馈等方面的压力．都会促能人们对材料进行重新评价。由于材料选用不当造成的产品责任诉讼，已经产生了深刻的影响。此外，材料与材料加工之间的相互依赖关系已经被人们认识得更清楚。因此，为了能在合理的成本和确保质量的前提下获得满意的结果，设汁工程师和制造工程师都必须认真仔细地选择、确定和使用材料。  制造任何产品的第一步工作都是设汁。设计通常可以分为几个明确的阶段：(a)初步设计； (b)功 能设汁； (c)生产设计。在初步设计阶段，设计者着重考虑产品应该具有的功能．通常要设想和考虑几个方案，然后决定这种想法是否可行；如果可行，则应该对其中一个或几个方案作进一步的改进。在此阶段，关于材料选择唯一要考虑的问属题是：是否有性能符合要求的材料可供选用；如果没有的话，是否有较大的把握在成本和时间都允许的限度内研制出一种新材料。  在功能设计或工程设计阶段，要做出一个切实可行的设计。在这个阶段要绘制出相当完整的图纸，选择并确定各种零件的材料。通常要制造出样机或者实物模型，并对其进行试验，评价产品的功能、可靠性 、外观和维修保养性等。虽然这种试验可能会表明，在产品进入到生产阶段之前，应该更换某些材料，但是，绝对不能将这一点做为不认真选择材料的借口。应该结合产品的功能，认真仔细地考虑产品的外观、成本和可靠性。一个很有成就的公司在制造所有样机时．所选用的材料应该和其在生产中使用的材料相同，并尽可能使用同样的制造技术。这样做对公司是很有好处的。功能完备的样机如果不能根据预期的销售量经济地制造出来，或者是样机与正式生产的装置在质量和可靠性方面有很大不同．则这种样机就没有多大的价值。设计工程师最好能在这一阶段全部完成材料的分 析、选择和确定工作，而不是将其留到生产设计阶段去做。因为，在生产设计阶段材料的更换是由其他人进行的．这些人对产品的所有功能的了解可能不如设计工程 8 师。  在生产设计阶段中，与材料有关的主要问题是应该把材料完全确定下来，使它们与现有的设备相适应，能够利用现有设备经济地进行加工，而且材料的数量能够比较容易地保证供应。  在制造过程中，不可避免地会出现对使用中的材料作一些更改的情况。经验表明，可以采用某些便宜材料作为替代品．然而，在大多数情况下，在进行生产后改换材料要比在开始生产前改换材料所花费的代价要高．在生产设计阶 段做好材料选择工作，可以避免大多数的这种材料更换情况。在生产制造开始后出现了可供使用的新材料是更换材料的最常见的原因。当然，这些新材料可能降低成本、改进产品性能。但是，必须对新材料进行认真的评价．以确保其所有性能都满足要求。应当时刻牢记．新材料的性能和可靠性很少像现有材料那样为人们所了解。大部分的产品失效和产品责任事故案件是由于在选用新材料作为替代材料之前．没有真正了解它们的长期使用性能而引起的。  产品的责任诉讼迫使设计人员和公司在选择材料时，采用最好的程序。在材料选择过程中，五个最常见的问题为： (a)不了 解或者不会使用关于材料应用方面的最新和最好的信息资料： (b)未能预见和考虑产品可能的合理用途 (如有可能，设计人员还应进一步预测和考虑由于产品使用方法不当造成的后果。在近年来的许多产品责任诉讼案件中，由于错误地使用产品而受到伤害的原告控告生产厂家，并且赢得判决 )； (c)所使用的材料的数据不全或者有些数据不确定，尤其是当其长期性能数据是如此的时候； (d)质量控制方法不适当和未经验证； (e)由一些完全不称职的人员选择材料。  通过对上述五个问题的分析，可以得出这些问题是没有充分理由存在的结论。对这些问题的分析研究可 以为避免这些问题的出现指明方向。尽管采用最好的材料选择办法也不能避免发生产品责任诉讼，设计人员和工业界按照适当的程序进行材料选择，可以大大减少诉讼的数量。  从上面的讨论可以看出，选择材料的人们应该对材料的性质，特点和加工方法有一个全面而基本的了解。  普遍认同的对金属及合金热处理的定义是，以一定的方式加热或冷却固态金属或合金以达到一定的条件和／或获得某些性能。以热加工 (如锻造 )为目的的加热，不在此定义之列。同样地，有时用于生产诸如玻璃或塑料制品的热处理也不属于该定义的范畴．  相变曲线  热处理的基础是时间 相变曲线，即 线， 3 个参数都绘制在一个图中。根据曲线的形状特点，分别称为 c 曲线或 s 曲线。   9 为了绘制 线，将特定的钢置于给定温度下，以预先确定的时间间隔检查其结构，记录发生相变的量。我们知道共析钢 (平衡条件下，在 723℃以上时全为奥氏体，而低于此温度，则为珠光体．为了形成珠光体，碳原子将产生扩散形成渗碳体。扩散是一种渐进过程，需要足够的时间完成奥氏体向珠光体的转变。对于不同的样品，可以记录下在任一温度时产生相变的量，然后把这些点绘制在一条以时间和温度为坐标轴的曲线上。通过这些点就可以得 到如图 1所示的共析钢的相变曲线。左边的曲线表示任一给定温度下奥氏体开始转变为珠光体所需要的时间。类似地，右边的曲线表示相变完成所需要的时间。两条曲线之间是表示部分相变的点。两条水平线灯 (和材 f 表示马氏体转变的开始和结束。   图 1 共析钢的等温转变曲线  热处理工艺的分类  在某些场合热处理过程可以根据其工艺和应用明确地区分开来。而在另一些场合，因为同样的工艺常常可以用来达到不同的目的，因此对该术语的说明和简单的解释是不够的。例如：消除应力的热处理和回火处理常 常使用同样的设备、同样的时间和温度循环来实现，但这两种工艺的目的是不同的。  下面对主要热处理工艺的描述大体上是按其相互关系来安排的。  正火；把铁类合金加热到指定的相变温度上限以上 (通常 50 或28~56℃ )的合适温度．接下来在不流动的空气中冷却到至少比相变温度低得多的某 — 温度。对于低碳钢，得到的结构和性能与完全退火相同．而对于大多数铁类合金，正火和退火意义不同。  正火一般作为起调节作用的热处理工艺，特别是用于细化在锻造或其他热加工工艺中经受了高温 的钢的晶粒．正火处理之后通常还要接着进行淬火、退火或回火等进行奥氏体化。  退火：热处理的一个通用术语，指的是加热到一定温度并保温，然后以合适的速度冷却，主要用于降低金属材料的硬度，同时在其他性能或显微组织方面产 10 作一些理想的变化。这种变化的目的是改善其机械加工性、便于冷加工 (被称为中间退火 )，改善机械或电性能，或增加工件的尺寸稳定性，但也不仅仅局限于此．如果仅仅用于消除应力，就叫做去应力退火，与应力消除热处理是同义词．  当“退火”这个术语用于铁类合金而又无其他限制条件时，指的是完个退火。这种处理是把合金加热到 其相变温度以上，再进行循环冷却以便硬度下降最大。冷却过程的变化范围较大，要看具体合金的成分和特性。  淬火；把钢或合金浸没在液体或气体介质中，从奥氏体化温度下快速冷却。常用的淬火介质有水、 5％的盐水、 5％的碱性水溶液、油、聚合物溶液和气体 {常为空气或氮气 )。  对淬火介质的选择主要取决于材料的淬透性以及被处理的材料的质量 (主要是淬火部分的厚度 )。  上面列出的各种淬火介质的冷却能力有很大的区别．在选择淬火介质时，最好避免选择比达到预期效果所需的冷却能力更强的溶液，从而尽量降低处理零件开裂或变形的可能性．淬火包括直 接淬火、喷雾淬火、热淬火，分级淬火、局部淬火、喷射淬火和限时淬火。在本章最后的术语表中对这些术语进行了定义．  回火；在铁类合金的热处理中，回火指的是把奥氏体化和淬硬的钢或铁再加热到预先设定的相变温度下限以下的某一温度 (通常低于 13000F 或 705℃ )。回火提供了获得各种综合机械性能的方法．用于淬硬钢的回火温度通常低于 300 F {150℃ )。不要把回火与中间退火或去应力退火混淆。即使 3 种处理方法的时间和温度循环可能相同，但是被处理的材料的状态和目的可能是不同的 。  去应力退火：与回火相似，去应力退火总是把钢和铁加热到相变温度下限以下的某一温度．对于有色金属，这个温度可以是稍高于室温，也可以达到几百度，取决于合金的种类和期望去除的应力的大小．  去应力退火的主要目的是消除在模铸、轧制、机加工、焊接等过程中在工件中产生的应力。通常这一过程是把工件加热到预先设定的温度并保持足够长的时间来降低残留的应力 (这是一个与时间和温度有关的工序 )．接下来，以比较慢的速度冷却以避免产生新的应力。