第十章 機(jī)械零件的選材與工藝分析

1、第十章第十章 機(jī)械零件的選材與工藝分析機(jī)械零件的選材與工藝分析 機(jī)械零件的失效分析 機(jī)械零件選材的一般原則 典型零件選材與工藝性分析第一節(jié)第一節(jié) 機(jī)械零件的失效分析機(jī)械零件的失效分析一、失效的概念一、失效的概念二、零件失效類型二、零件失效類型變形變形 彈、塑性變形。彈、塑性變形。斷裂斷裂 脆、塑性，疲勞斷裂。脆、塑性，疲勞斷裂。表面損傷表面損傷 磨損、腐蝕等。磨損、腐蝕等。 零件失效的原因零件失效的原因 設(shè)計(jì)、材料、加工、安裝、環(huán)境和使用維護(hù)設(shè)計(jì)、材料、加工、安裝、環(huán)境和使用維護(hù)機(jī)械零件在工作中要求各種載荷和介質(zhì)的作用，會(huì)造成機(jī)械零件在使用過(guò)程中發(fā)生尺寸、形狀和表面質(zhì)量的變化。這種變化超過(guò)允許

2、值使機(jī)器達(dá)不到設(shè)計(jì)時(shí)效時(shí)即稱為零件失效。潘存云教授研制輪齒塑性變形輪齒塑性變形潘存云教授研制齒輪輪齒折斷齒輪輪齒折斷 潘存云教授研制軸承內(nèi)圈破裂軸承內(nèi)圈破裂 潘存云教授研制軸承外圈塑性變形軸承外圈塑性變形零件失效零件失效的實(shí)例的實(shí)例 斷裂僅占斷裂僅占5%5% 腐蝕、磨損、疲勞破壞占腐蝕、磨損、疲勞破壞占74%74%潘存云教授研制齒面接觸疲勞齒面接觸疲勞潘存云教授研制軸瓦磨損軸瓦磨損失效統(tǒng)計(jì)：失效統(tǒng)計(jì)：常見零件的工作條件和失效形式常見零件的工作條件和失效形式零件零件工作條件工作條件常見失效形式常見失效形式性能要求性能要求應(yīng)力應(yīng)力種類種類載荷載荷性質(zhì)性質(zhì)受載受載狀態(tài)狀態(tài)螺栓螺栓拉、剪拉、剪靜載靜載

3、-過(guò)量變形，斷裂過(guò)量變形，斷裂強(qiáng)度，塑性強(qiáng)度，塑性傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸彎、扭彎、扭循環(huán)循環(huán)沖擊沖擊軸頸軸頸摩擦摩擦疲勞斷裂，過(guò)量變疲勞斷裂，過(guò)量變形形，軸頸磨損，軸頸磨損綜合力學(xué)性能綜合力學(xué)性能傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)齒輪壓、彎壓、彎循環(huán)循環(huán)沖擊沖擊摩擦摩擦振動(dòng)振動(dòng)斷齒，磨損，斷齒，磨損，疲勞斷裂，接觸疲疲勞斷裂，接觸疲勞勞表面高硬度及疲勞極表面高硬度及疲勞極限限，心部強(qiáng)度及韌性，心部強(qiáng)度及韌性彈簧彈簧扭、彎扭、彎交變交變沖擊沖擊振動(dòng)振動(dòng)彈性失穩(wěn)，彈性失穩(wěn)，疲勞破壞疲勞破壞彈性極限，屈強(qiáng)比彈性極限，屈強(qiáng)比，疲勞極限，疲勞極限材料的選擇是一個(gè)比較復(fù)雜的決策問題。材料的選擇是一個(gè)比較復(fù)雜的決策問題。目前還沒有一種確定

4、選材最佳方案的精確方法。目前還沒有一種確定選材最佳方案的精確方法。它需要設(shè)計(jì)者熟悉零件的工作條件和失效形式，它需要設(shè)計(jì)者熟悉零件的工作條件和失效形式，掌握有關(guān)的工程材料的理論及應(yīng)用知識(shí)、機(jī)械掌握有關(guān)的工程材料的理論及應(yīng)用知識(shí)、機(jī)械加工工藝知識(shí)以及較豐富的生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。通加工工藝知識(shí)以及較豐富的生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)具體分析，進(jìn)行必要的試驗(yàn)和選材方案對(duì)比，過(guò)具體分析，進(jìn)行必要的試驗(yàn)和選材方案對(duì)比，最后確定合理的選材方案。對(duì)于成熟產(chǎn)品中相最后確定合理的選材方案。對(duì)于成熟產(chǎn)品中相同類型的零件、通用和簡(jiǎn)單零件，則大多數(shù)采同類型的零件、通用和簡(jiǎn)單零件，則大多數(shù)采用經(jīng)驗(yàn)類比法來(lái)選擇材料。另外，零件的選擇用經(jīng)驗(yàn)

5、類比法來(lái)選擇材料。另外，零件的選擇一般需借助國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)手冊(cè)。一般需借助國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)手冊(cè)。第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)械零件選材的一般原則機(jī)械零件選材的一般原則第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)械零件選材的一般原則機(jī)械零件選材的一般原則一、選材的一般原則一、選材的一般原則l使用性原則l工藝性原則l經(jīng)濟(jì)性原則l環(huán)保性原則設(shè)計(jì)選材時(shí)，主要考慮的三個(gè)方面設(shè)計(jì)選材時(shí)，主要考慮的三個(gè)方面 零件的承載和工況 對(duì)零件尺寸和重量的限制 零件的重要程度使用性原則使用性原則首要原則首要原則具體地具體地n若零件主要滿足強(qiáng)度要求，且尺寸和重量又有所限制時(shí) 選用強(qiáng)度較高的材料n若零件尺寸主要滿足剛度要求時(shí) 選用E值大的材料n

6、若零件的接觸應(yīng)力較高，如齒輪和滾動(dòng)軸承 選用可進(jìn)行表面強(qiáng)化的材料n高溫下工作的零件 選用耐熱材料n在腐蝕介質(zhì)中的零件 選用耐腐蝕的材料n在強(qiáng)烈摩擦和沖擊性工作的零件 選用耐磨的材料注意注意n材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)中，若只有屈服強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度等一個(gè)指標(biāo)作為選材的依據(jù)，在某種情況下不很合理n當(dāng)減輕重量也是機(jī)械設(shè)計(jì)的主要要求時(shí)，則需采用綜合性能指標(biāo)對(duì)零件重量進(jìn)行評(píng)定 如從減輕重量出發(fā)， b/（比強(qiáng)度）值越大越好（比強(qiáng)度）值越大越好n對(duì)于有加速運(yùn)動(dòng)的零件，由于慣性力與材料的密度成反比 ，它的重量指標(biāo)是密度的倒數(shù) 鋁合金的重量指標(biāo)為鋼的2倍，當(dāng)有加速要求時(shí)，鋁合金、一些非金屬材料和復(fù)合材料則為最合適的材料，

7、活塞和高速帶輪等常為鋁合金等材料制造4040鋼不同尺寸毛坯的力學(xué)性能鋼不同尺寸毛坯的力學(xué)性能 熱處理?xiàng)l件熱處理?xiàng)l件毛坯尺寸毛坯尺寸/ /mmmmb b / / MPaMPa/ / % %A AKUKU / J/ J850850淬火淬火5 58008001616120120303075075015158080500500回火回火50507007001515565610010060060013134040實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)零件的工作條件，分析計(jì)算或測(cè)定出力學(xué)性能指標(biāo)后，可借助手冊(cè)選材，但必須考慮一定的安全系數(shù)借助手冊(cè)選材注意事項(xiàng)借助手冊(cè)選材注意事項(xiàng)n注意手冊(cè)中數(shù)據(jù)的測(cè)定條件n材料的尺寸效應(yīng)n

8、材料成分的波動(dòng)零件的加工工藝路線零件的加工工藝路線 一般零件一般零件 毛坯毛坯 正火或退火正火或退火 切削加工切削加工 軸、齒輪等軸、齒輪等毛坯毛坯 預(yù)先熱處理（正火、退火）預(yù)先熱處理（正火、退火） 粗加工粗加工 最終熱處最終熱處理（淬火回火，時(shí)效，滲理（淬火回火，時(shí)效，滲C C等）等）精加工精加工 精密絲杠精密絲杠毛坯毛坯 預(yù)先熱處理預(yù)先熱處理 粗加工粗加工 最終熱處理最終熱處理 半精加半精加工工 時(shí)效（或時(shí)效（或 N N化）化） 精加工精加工 時(shí)效時(shí)效工藝性能工藝性能 鑄、鍛、焊、機(jī)加工、熱處理鑄、鍛、焊、機(jī)加工、熱處理工藝性原則工藝性原則. .產(chǎn)品成本分析產(chǎn)品成本分析經(jīng)濟(jì)性原則經(jīng)濟(jì)性原則

9、根本原則根本原則基本材料的成本基本材料的成本（價(jià)格、利用率）（價(jià)格、利用率） 占總成本的占總成本的3030% %70%70%制造（加工）成本制造（加工）成本 約占零件成本的約占零件成本的30%30%加工成本加工成本 = = 工具與設(shè)備費(fèi)用工具與設(shè)備費(fèi)用 + + 每件產(chǎn)品成本每件產(chǎn)品成本 生產(chǎn)批量生產(chǎn)批量材材 料料元元 / / kgkg材材 料料元元 / / kgkg鉑鉑290,000 290,000 ZnZn3434金金160,000 160,000 鋁鋁2121銀銀3,500 3,500 4040CrCr3.73.7鈦鈦200 200 碳鋼碳鋼3.33.3銅銅68 68 生鐵生鐵2.32.3

10、 貫穿材料生產(chǎn)、使用、廢棄的全過(guò)程貫穿材料生產(chǎn)、使用、廢棄的全過(guò)程1. 1. 減少材料使用量、延長(zhǎng)零件壽命、材料再利用。減少材料使用量、延長(zhǎng)零件壽命、材料再利用。重要金屬的世界儲(chǔ)量重要金屬的世界儲(chǔ)量 2. 2. 能源消耗少能源消耗少 可用年數(shù)可用年數(shù) 再生率再生率(%)(%)FeFe12812831.731.7AlAl353516.916.9CuCu323240.940.9ZnZn242421.221.2W W4747AgAg151541.041.0MnMn1414NiNi49493. 3. 環(huán)境污染小環(huán)境污染小廢氣排放少?gòu)U氣排放少材料回收及降解材料回收及降解環(huán)保性原則環(huán)保性原則第二節(jié)第二節(jié)

11、機(jī)械零件選材的一般原則機(jī)械零件選材的一般原則二、選材的步驟二、選材的步驟l分析零件的服役條件和失效形式，根據(jù)分析結(jié)果提出零件最分析零件的服役條件和失效形式，根據(jù)分析結(jié)果提出零件最關(guān)鍵的性能要求，同時(shí)考慮其他性能要求關(guān)鍵的性能要求，同時(shí)考慮其他性能要求l對(duì)同類零件的用材情況和失效形式進(jìn)行調(diào)查研究，從其使用對(duì)同類零件的用材情況和失效形式進(jìn)行調(diào)查研究，從其使用性能、原材料狀況和加工工藝等方面分析其選材是否合理，以性能、原材料狀況和加工工藝等方面分析其選材是否合理，以便作為選材時(shí)的參考便作為選材時(shí)的參考l通過(guò)分析計(jì)算，確定零件應(yīng)具有的主要力學(xué)性能判據(jù)，在特通過(guò)分析計(jì)算，確定零件應(yīng)具有的主要力學(xué)性能判據(jù)

12、，在特定條件下還要考慮物理、化學(xué)性能判據(jù)定條件下還要考慮物理、化學(xué)性能判據(jù)l在以上工作的基礎(chǔ)上，進(jìn)行材料的預(yù)選擇在以上工作的基礎(chǔ)上，進(jìn)行材料的預(yù)選擇l對(duì)預(yù)選擇的材料進(jìn)行工藝性和經(jīng)濟(jì)性分析后，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)對(duì)預(yù)選擇的材料進(jìn)行工藝性和經(jīng)濟(jì)性分析后，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)l必要時(shí)，對(duì)于重要零件可在投產(chǎn)前進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，檢驗(yàn)所選必要時(shí)，對(duì)于重要零件可在投產(chǎn)前進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，檢驗(yàn)所選材料和熱處理方法能否滿足所設(shè)計(jì)的性能要求，零件加工過(guò)程材料和熱處理方法能否滿足所設(shè)計(jì)的性能要求，零件加工過(guò)程可順暢。試驗(yàn)結(jié)果基本滿意后，可進(jìn)行正式投產(chǎn)可順暢。試驗(yàn)結(jié)果基本滿意后，可進(jìn)行正式投產(chǎn)第三節(jié)第三節(jié) 典型零件的選材與工藝性分析典型零件

13、的選材與工藝性分析一、工程材料的主要特性及使用概況一、工程材料的主要特性及使用概況v金屬材料：具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能和某些特殊的物理、化學(xué)性能的材金屬材料：具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能和某些特殊的物理、化學(xué)性能的材料，廣泛用于制造各種重要的機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)件（機(jī)械工程中最主料，廣泛用于制造各種重要的機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)件（機(jī)械工程中最主要的結(jié)構(gòu)材料）要的結(jié)構(gòu)材料） v高分子材料：強(qiáng)度、剛度（彈性模量）低，尺寸穩(wěn)定性較差，易老化，高分子材料：強(qiáng)度、剛度（彈性模量）低，尺寸穩(wěn)定性較差，易老化，工程上還不能用于制造承受載荷較大的結(jié)構(gòu)零件，一些輕載傳動(dòng)齒輪、工程上還不能用于制造承受載荷較大的結(jié)構(gòu)零件，一些輕

14、載傳動(dòng)齒輪、軸承、緊固件及各種密封件等軸承、緊固件及各種密封件等v陶瓷材料：室溫幾乎沒有塑性，容易脆斷，一般不用于制造重要受力構(gòu)陶瓷材料：室溫幾乎沒有塑性，容易脆斷，一般不用于制造重要受力構(gòu)件，化學(xué)穩(wěn)定性好，具有紅硬性，用于制造高溫工作的零件、切削刀具件，化學(xué)穩(wěn)定性好，具有紅硬性，用于制造高溫工作的零件、切削刀具和某些耐磨零件和某些耐磨零件v復(fù)合材料：綜合多種不同材料的優(yōu)良性能，如強(qiáng)度、彈性模量高，抗疲復(fù)合材料：綜合多種不同材料的優(yōu)良性能，如強(qiáng)度、彈性模量高，抗疲勞、減摩、耐磨、減振性能好，化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)異，機(jī)具發(fā)展前途勞、減摩、耐磨、減振性能好，化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)異，機(jī)具發(fā)展前途1. 軸類零件的選材

15、軸類零件的選材v 性能要求性能要求 ：軸類零件起支撐傳動(dòng)零件和傳遞扭矩的作用：軸類零件起支撐傳動(dòng)零件和傳遞扭矩的作用，還承受交變載荷和扭轉(zhuǎn)復(fù)合載荷，某些情況下還受到，還承受交變載荷和扭轉(zhuǎn)復(fù)合載荷，某些情況下還受到?jīng)_擊作用，軸頸尚需耐磨。沖擊作用，軸頸尚需耐磨。 v 失效形式：疲勞斷裂和軸頸處的過(guò)量磨損失效，腐蝕磨失效形式：疲勞斷裂和軸頸處的過(guò)量磨損失效，腐蝕磨損失效，沖擊過(guò)載造成的斷裂失效等。損失效，沖擊過(guò)載造成的斷裂失效等。v選材：選材： 碳含量在碳含量在0.30.5，如，如35、40、45、50等碳素結(jié)構(gòu)鋼，等碳素結(jié)構(gòu)鋼，35CrMo、40Cr、40CrNi合金調(diào)質(zhì)鋼。合金調(diào)質(zhì)鋼。二、選材

16、實(shí)例實(shí)例實(shí)例1、 C620機(jī)床主軸選材機(jī)床主軸選材性能要求性能要求 強(qiáng)度、塑韌性，疲勞強(qiáng)度，軸頸耐磨性。強(qiáng)度、塑韌性，疲勞強(qiáng)度，軸頸耐磨性。普通車床（輕載）主軸普通車床（輕載）主軸 45鋼調(diào)質(zhì)或正火，軸頸高頻表面淬火。鋼調(diào)質(zhì)或正火，軸頸高頻表面淬火。銑床（中載）主軸銑床（中載）主軸 40Cr等調(diào)質(zhì)，軸頸高頻表面淬火。等調(diào)質(zhì)，軸頸高頻表面淬火。組合機(jī)床（重載）主軸組合機(jī)床（重載）主軸 20CrMnTi ，經(jīng)滲經(jīng)滲C、淬火、回火處理。淬火、回火處理。精密鏜床（高精度）主軸精密鏜床（高精度）主軸 38CrMoAl ，調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì) + 氮化氮化 + 時(shí)效時(shí)效C620 車床主軸，綜合機(jī)械性能一般；大端軸頸等

17、部位耐車床主軸，綜合機(jī)械性能一般；大端軸頸等部位耐磨性高。磨性高。 性能指標(biāo)性能指標(biāo) 硬度硬度220250HB，軸頸軸頸52HRC 。選材選材 45鋼，整體硬度鋼，整體硬度220250HB，軸頸軸頸表面淬火表面淬火硬度硬度5257HRC。熱處理工藝熱處理工藝 840水淬水淬 + 600回火回火(水或油冷）水或油冷）+ 軸頸高頻淬火軸頸高頻淬火 + 200回火回火最終組織最終組織 心部：回火心部：回火S軸頸表面：回火軸頸表面：回火M 工藝路線工藝路線 下料下料鍛造鍛造正火正火粗加工粗加工調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)半半精加工精加工表面淬火低溫回火表面淬火低溫回火磨削磨削零件零件常用機(jī)床主軸選用的材料及熱處理方法常用

18、機(jī)床主軸選用的材料及熱處理方法實(shí)例實(shí)例2、 內(nèi)燃機(jī)曲軸選材及熱處理工藝擬定內(nèi)燃機(jī)曲軸選材及熱處理工藝擬定175A型農(nóng)用柴油機(jī)型農(nóng)用柴油機(jī)曲軸曲軸 性能要求性能要求 強(qiáng)度，韌性，彎曲、扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度和剛度，軸頸強(qiáng)度，韌性，彎曲、扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度和剛度，軸頸耐磨性。耐磨性。選材選材 調(diào)質(zhì)鋼（韌性高）、球墨鑄鐵。調(diào)質(zhì)鋼（韌性高）、球墨鑄鐵。實(shí)例實(shí)例 175A型農(nóng)用柴油機(jī)曲軸型農(nóng)用柴油機(jī)曲軸性能指標(biāo)性能指標(biāo) b650MPa，整體硬度整體硬度220260HBS，軸頸表面軸頸表面硬度硬度625HV (HRC55), 2%, AK15J。選材選材 鍛鋼曲軸（優(yōu)質(zhì)中碳鋼和中碳合金鋼）鍛鋼曲軸（優(yōu)質(zhì)中碳鋼和中碳合金鋼

19、） 鑄造曲軸（球墨鑄鐵）鑄造曲軸（球墨鑄鐵）鍛鋼曲軸：鍛鋼曲軸：45、40Cr、50Mn、42CrMo、35CrNiMo、45V、48MnV、49MnVS3等等鑄造曲軸：鑄造曲軸：QT700-2。鍛鋼曲軸的熱處理工藝：鍛鋼曲軸的熱處理工藝：下料下料鍛造鍛造正火正火矯直矯直粗加工粗加工去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)半精加工半精加工局部表面淬火局部表面淬火+低溫回火低溫回火矯直矯直精磨精磨零件零件鑄造曲軸的工藝路線：鑄造曲軸的工藝路線：鑄造鑄造高溫正火高溫正火高溫回火高溫回火矯直矯直切削加工切削加工去去應(yīng)力退火應(yīng)力退火軸頸氣體滲氮（碳氮共滲）軸頸氣體滲氮（碳氮共滲）矯直矯直精精加工加工零件零件2.

20、齒輪零件的選材齒輪零件的選材v 性能要求性能要求 ：齒面硬度（決定彎曲、接觸疲勞強(qiáng)度，耐磨性），：齒面硬度（決定彎曲、接觸疲勞強(qiáng)度，耐磨性），強(qiáng)度，韌性。強(qiáng)度，韌性。 v 失效形式：輪齒折斷（主要發(fā)生在齒的根部和中部），齒面損失效形式：輪齒折斷（主要發(fā)生在齒的根部和中部），齒面損傷（包括麻點(diǎn)和較大摩擦力造成的過(guò)度磨損）傷（包括麻點(diǎn)和較大摩擦力造成的過(guò)度磨損）v 選材：選材： 調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼 最終熱處理：調(diào)質(zhì)最終熱處理：調(diào)質(zhì) + 表面淬火表面淬火 + 低溫回火低溫回火 滲滲C鋼鋼 最終熱處理：滲碳后淬火處理。最終熱處理：滲碳后淬火處理。 中高碳鋼中高碳鋼最終熱處理：調(diào)質(zhì)處理后表面淬火。最終熱處理：

21、調(diào)質(zhì)處理后表面淬火。二、選材實(shí)例實(shí)例實(shí)例1 ： 載重汽車變速箱齒輪載重汽車變速箱齒輪性能指標(biāo)性能指標(biāo) b1000MPa，AK50J ，齒面硬度齒面硬度HRC55 。選材選材 20CrMnTi，20SiMnVB等，等，b 1080MPa ， AK 55J，齒面齒面HRC5863 。工藝路線工藝路線 ：下料：下料 鍛造鍛造正火正火粗加工粗加工局部鍍銅局部鍍銅滲滲C、淬火低溫回火淬火低溫回火噴丸噴丸磨削磨削零件零件局部鍍銅的目的：滲碳前對(duì)一些不需要有較高的力學(xué)性能、而局部鍍銅的目的：滲碳前對(duì)一些不需要有較高的力學(xué)性能、而且還需要后續(xù)切削加工的部位進(jìn)行局部鍍銅防滲處理。且還需要后續(xù)切削加工的部位進(jìn)行局

22、部鍍銅防滲處理。噴丸處理：可以去除熱處理后的氧化皮，還可在表層形成一層噴丸處理：可以去除熱處理后的氧化皮，還可在表層形成一層殘余壓應(yīng)力，有助于提高齒面的接觸疲勞強(qiáng)度。殘余壓應(yīng)力，有助于提高齒面的接觸疲勞強(qiáng)度。正火的目的：消除鍛造應(yīng)力，均勻細(xì)化組織、調(diào)整硬度，便于正火的目的：消除鍛造應(yīng)力，均勻細(xì)化組織、調(diào)整硬度，便于材料的切削加工，獲得的組織一般為片狀珠光體材料的切削加工，獲得的組織一般為片狀珠光體+ +鐵素體。鐵素體。滲碳淬火滲碳淬火+ +低溫回火：淬火后心部獲得低碳馬氏體組織，有較好低溫回火：淬火后心部獲得低碳馬氏體組織，有較好的沖擊韌度。低溫回火的目的消除淬火應(yīng)力，降低脆性。的沖擊韌度。低

23、溫回火的目的消除淬火應(yīng)力，降低脆性。實(shí)例實(shí)例 2： 機(jī)床齒輪機(jī)床齒輪v 機(jī)床齒輪的工作條件機(jī)床齒輪的工作條件 ：工作條件較好，載荷不大，轉(zhuǎn)速：工作條件較好，載荷不大，轉(zhuǎn)速中等，工作平穩(wěn)，少有強(qiáng)烈的沖擊，要求除了有高的接中等，工作平穩(wěn)，少有強(qiáng)烈的沖擊，要求除了有高的接觸疲勞強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、表面硬度與耐磨性外，還應(yīng)保觸疲勞強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、表面硬度與耐磨性外，還應(yīng)保證高的傳動(dòng)精度和小的工作噪聲。證高的傳動(dòng)精度和小的工作噪聲。v 選材選材 ：一般采用調(diào)質(zhì)鋼，如：一般采用調(diào)質(zhì)鋼，如45鋼、鋼、40Cr或或40MnB鋼。鋼。 工藝路線：下料工藝路線：下料 鍛造鍛造正火正火粗加工粗加工調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)滾齒滾齒齒部齒

24、部高頻加熱表面淬火高頻加熱表面淬火+ +低溫回火低溫回火高頻加熱表面淬火高頻加熱表面淬火+低溫回火目的：提高齒面的硬度、有利于低溫回火目的：提高齒面的硬度、有利于提高齒輪的耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度，淬火后形成壓應(yīng)力提高齒輪的耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度，淬火后形成壓應(yīng)力 防防止表面發(fā)生麻點(diǎn)剝落。止表面發(fā)生麻點(diǎn)剝落。調(diào)質(zhì)目的：為齒輪提供較高的綜合機(jī)械性能，保證齒的心部具調(diào)質(zhì)目的：為齒輪提供較高的綜合機(jī)械性能，保證齒的心部具有足夠高的強(qiáng)度和韌性以承受較大的交變彎曲應(yīng)力和沖擊載荷有足夠高的強(qiáng)度和韌性以承受較大的交變彎曲應(yīng)力和沖擊載荷，同時(shí)還可以減少淬火后的變形。，同時(shí)還可以減少淬火后的變形。正火目的：作為預(yù)備熱

25、處理工藝可以消除鍛造毛坯的應(yīng)力，細(xì)正火目的：作為預(yù)備熱處理工藝可以消除鍛造毛坯的應(yīng)力，細(xì)化組織，調(diào)整毛坯的硬度到適合切削加工的范圍。化組織，調(diào)整毛坯的硬度到適合切削加工的范圍。3. 機(jī)架和箱體類的選材機(jī)架和箱體類的選材v 機(jī)架類零件機(jī)架類零件 ：各種機(jī)械的機(jī)身、底座、支架、橫梁、工作臺(tái)以：各種機(jī)械的機(jī)身、底座、支架、橫梁、工作臺(tái)以及齒輪箱、軸承座、閥體、導(dǎo)軌等及齒輪箱、軸承座、閥體、導(dǎo)軌等 v 機(jī)架類零件特點(diǎn)：形狀不規(guī)則，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜并帶有內(nèi)腔，工機(jī)架類零件特點(diǎn)：形狀不規(guī)則，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜并帶有內(nèi)腔，工作條件相差很大。作條件相差很大。v 選材：選材： 基礎(chǔ)零件（機(jī)身、底座等）：灰鑄鐵基礎(chǔ)零件（機(jī)

26、身、底座等）：灰鑄鐵 工作臺(tái)、導(dǎo)軌等：灰鑄鐵、合金鑄鐵工作臺(tái)、導(dǎo)軌等：灰鑄鐵、合金鑄鐵 個(gè)別特大型工作臺(tái)、導(dǎo)軌：鑄鋼、焊接聯(lián)合結(jié)構(gòu)個(gè)別特大型工作臺(tái)、導(dǎo)軌：鑄鋼、焊接聯(lián)合結(jié)構(gòu)二、選材實(shí)例3. 機(jī)架和箱體類的選材機(jī)架和箱體類的選材v 箱體類零件箱體類零件 ：床頭箱、變速箱、進(jìn)給箱、溜板箱、內(nèi)燃機(jī)的缸：床頭箱、變速箱、進(jìn)給箱、溜板箱、內(nèi)燃機(jī)的缸體等體等 v 箱體類零件特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是機(jī)器中很重要的基礎(chǔ)零件。箱體類零件特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是機(jī)器中很重要的基礎(chǔ)零件。v 選材：選材： 受力較大、高強(qiáng)度、高韌性，甚至在高溫下工作的零件（汽輪受力較大、高強(qiáng)度、高韌性，甚至在高溫下工作的零件（汽輪機(jī)機(jī)殼）：型鋼焊

27、接件、鑄鋼機(jī)機(jī)殼）：型鋼焊接件、鑄鋼 受力一般、主要是承受靜載荷，不受沖擊的箱體：灰鑄鐵受力一般、主要是承受靜載荷，不受沖擊的箱體：灰鑄鐵 零件在工作中與其他部件發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)：珠光體基體灰鑄鐵零件在工作中與其他部件發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)：珠光體基體灰鑄鐵 受力不大、要求自重輕或?qū)嵝院檬芰Σ淮?、要求自重輕或?qū)嵝院?鑄鋁合金、工程塑料鑄鋁合金、工程塑料二、選材實(shí)例4. 典型農(nóng)機(jī)零件的選材典型農(nóng)機(jī)零件的選材v 農(nóng)機(jī)類零件農(nóng)機(jī)類零件 ：犁鏵、耙片、收割機(jī)刀片等：犁鏵、耙片、收割機(jī)刀片等 v 農(nóng)機(jī)類零件特點(diǎn)：工作中要與土壤或作物摩擦，不同的零件，農(nóng)機(jī)類零件特點(diǎn)：工作中要與土壤或作物摩擦，不同的零件，性能要求和材料略有不同。性能要求和材料略有不同。二、選材實(shí)例選材：選材： （1）犁鏵）犁鏵 工作條件工