课程设计---42CrMo柴油机连杆螺栓热处理工艺研究

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1、 - 0 - 专业课程设计报告 42CrMo 柴油机连杆螺栓热处理工艺研究 学 校： 学 院：材料科学与工程 专 业：金属材料工程 姓 名： 学 号： 完成日期： - 1 - 目目 录录 摘要 2 第 1 章 柴油机连杆螺栓失效分析及服役条件 2 1.1 柴油机连杆螺栓失效形式 2 1.2 连杆螺栓原因分析 2 1.3 连杆螺栓服役条件 3 第 2 章 材料的选取与概述 4 2.1 42CrMo 钢的基本特性 4 2.2 材料的选取概况 4 第三章 42CrMo 热处理加工工艺研究 5 3.1 42CrMo 的工艺条件与确定 5 3.1.1 锻造工艺规范与钢的 C 曲线 5 3.1.2 各类加

2、工工艺条件的确定 6 3.2 热处理加工工艺步骤与结论 8 3.2.1 加工工艺路线 8 3.2.2 正火处理 8 3.2.3 淬火处理 8 3.2.4 调质处理 9 3.2.5 结 论 10 参考文献 10 - 2 - 摘要：随着我国科技的进步，我国对 490 柴油机连杆螺栓的性能要求越来越高。 42CrMo 合金钢是高强度钢，具有高强度和韧性，淬透性也较好，无明显的回火 脆性，调质处理后有较高的疲劳极限和抗冲击多次能力，低温冲击韧性良好，实 用于制造像柴油机连杆螺栓这样要求一定强度和韧性的材料。 关键词：连杆螺栓，42CrMo 合金钢，热处理，失效形式，服役条件。 第 1 章 柴油机连杆螺

3、栓失效分析及服役条件 1.1 柴油机连杆螺栓失效形式 螺栓联接根据载荷性质不同，其失效形式也不同：受静载荷螺栓的失效多为螺纹 部分的塑性变形或螺栓被拉断；受变载荷螺栓的失效多为螺栓的疲劳断裂；对于 受横向载荷的铰制孔用螺栓联接，其失效形式主要为螺栓杆剪断，栓杆或被联接 件孔接触表面挤压破坏； 如果螺纹精度低或联接时常装拆， 很可能发生滑扣现象。 1.2 连杆螺栓失效原因分析 通过对损坏的柴油机各部件进行勘验，在排除了柴油机飞车、气缸严重拉毛、活 塞环卡死等原因造成连杆螺栓超载断裂后，过程分析如下：主机运转过程中，第 五缸连杆的四只螺栓中的一只逐渐松动脱落，导致同侧另一只螺栓负荷增加，超 出许用

4、负荷，致使螺纹损坏脱落。同一侧的两只螺栓全部脱落后，连杆瓦盖与连 杆体在一侧逐渐分离， 产生额外拉伸和弯曲负荷， 最终使另一侧的两个螺栓拉断， 连杆盖与连杆体完全分离。 分离的连杆体失去运动约束， 打坏附近零部件。 因此， 事故起因是第一只连杆螺栓产生了松动。 而造成螺栓松动的能因素主要有以下三 个方面： (1)螺栓拧紧力矩不足或不均匀。柴油机连杆螺栓的装配质量是柴油机正常安全 运行的重要保证。四冲程柴油机运行时，连杆螺栓承受交变拉伸载荷，最小载荷 为膨胀冲程，连杆轴承上瓦受力，连杆螺栓受力为零；最大拉伸载荷为柴油机运 动部件由下止点运行至上止点时的惯性力。为了保证柴油机正常工作，连杆螺栓 的

5、预紧力必须克服连杆瓦与连杆瓦孔的过盈力、 运动部件的惯性力以及连杆螺栓 伸长造成的卸载力。拧紧力矩不足，将导致螺栓松动，其它螺栓承受过载的 拉力，造成拉断或螺纹损坏螺帽脱落。而拧紧力矩过大，会造成螺纹损坏，失去 紧固作用。该型柴油机每一只连杆安装四只连杆螺栓，按规定预紧过程需要分三 次均匀拧紧，。这样的过程一般由两人配合操作，在柴油机两侧轮流拧紧，需要 多次盘车至各缸合适的位置。如果操作时工作者不认真仔细，稍有疏忽即有可能 遗漏，而在最后复核时又没有被查出，就会留下隐患。此外，该型柴油机规定用 扭矩扳手作为上紧螺栓和测试力矩的工具，使预紧力存在一定程度的不确定性。 柴油机装配中常采用三种测量螺栓预紧力的方法：根据螺栓的伸长量测量； 根据螺母拧过的角度测量；用扭矩扳手测量。无论是理论分析还是实践验证， 第三种方法的准确性都是最差。 此方法测量的扭矩很大程度上受螺纹和支承面的 摩擦力影响，而摩擦力又取决于接触面的粗糙度、润滑情况、以及材料的疲劳情 况等，这些因素是变化的、不稳定。因此采用扭矩法拧紧的螺栓会因为