《機械工程材料與熱加工》第十二章 機械零件毛坯的選擇與材料的選用

《工程材料與熱加工基礎(chǔ)》第十二章零件毛坯的選擇與材料的選用機械工程系金工教研室第十二章零件毛坯的選擇與材料的選用材料選用的一般原則選材的基本過程與失效分析典型零件的選材零件毛坯的選擇

第一節(jié)材料選用的一般原則1.材料的力學(xué)性能:

根據(jù)零件的工作條件、損壞(或失效)形式,選擇滿足力學(xué)性能的材料。2.材料的工藝性能:對零件加工生產(chǎn)有直接的影響,甚至是決定性的。3.材料的經(jīng)濟性:主要是性價比。第二節(jié)選材的基本過程與失效分析選擇材料的基本過程零件的失效分析材料的相對價格材

料相

對

價

格材

料相

對

價

格碳素結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼易切削鋼合金結(jié)構(gòu)鋼鉻鎳合金結(jié)構(gòu)鋼滾動軸承鋼彈簧鋼11.2~1.71.4~1.521.7~1.932.1~2.91.6~1.9碳素工具鋼低合金工具鋼高合金工具鋼高速鋼鉻不銹鋼鉻鎳不銹鋼普通黃銅球墨鑄鐵1.4~1.52.4~3.75.4~7.213.5~15820132.4~2.9一.選擇材料的基本過程二.零件的失效分析1.定義:零件不能正常和安全的工作,即零件失效。2.原因結(jié)構(gòu)或形狀設(shè)計不合理。材料的選擇不合理。加工工藝不合理。安裝與使用不合理。3.形式過量變形失效過量彈性變形過量塑性變形斷裂失效韌性斷裂應(yīng)力腐蝕斷裂蠕變斷裂疲勞斷裂低應(yīng)力斷裂脆性斷裂表面損傷失效磨損接觸疲勞腐蝕第三節(jié)典型零件的選材及工藝分析機床主軸汽車半軸機床齒輪汽車齒輪一.C616–416車床主軸一)工作作條件:1.該軸在在滾動軸承承中運轉(zhuǎn)。。2.承受中中等負荷,承受一定定的沖擊力力。3.轉(zhuǎn)速中中等。二)技術(shù)術(shù)要求:1.整體調(diào)調(diào)質(zhì)后硬度度應(yīng)為HB200～～230,金相組織為回火索索氏體。2.內(nèi)錐孔孔和外圓錐錐面處硬度度為HRC45～50,表面3～5mm內(nèi)金金相組織為為回火屈氏氏體和少量回火馬馬氏體。3.花鍵部部分硬度HRC48～50,金相組織織同上。三)選材材:45鋼。四)加工工工藝路線線:下料鍛鍛造正火粗加工調(diào)質(zhì)半精加工鉆鉆中中心孔精精車加加工銑鍵槽局部淬火(錐孔及外外錐體)粗磨滾滾銑花鍵花鍵淬火精磨二.YJ––130汽車半半軸一)工作作條件:1.該軸在在上坡或啟啟動時,承承受較大扭扭矩。2.承受一一定的沖擊擊力和具有有較高的抗抗彎能力。。3.承受反反復(fù)彎曲疲疲勞應(yīng)力。。二)技術(shù)術(shù)要求:1.桿部硬硬度HRC37～44;盤部部外圓硬度度HRC24～34;金相相組織為回回火索氏體體和回火屈屈氏體。2.彎曲度度:桿中部部<1.8mm;盤部跳跳動<2.0mm。三)選材材:40Cr、、42CrMo、40CrMnMo。。四)加工工工藝路線線:下料鍛鍛造正火粗加工調(diào)質(zhì)半精加工精精車車加工盤盤部鉆孔孔磨花鍵三.C616機機床床齒齒輪輪一)工工作作條條件件:1.工工作作負負荷荷不不太太大大。。2.中中速速運運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)(6～～10m/s)。。二)技技術(shù)術(shù)要要求求:1.齒齒面面硬硬度度HRC45～～50,金金相相組組織織為為回回火索索氏氏體體。。2.齒齒心心部部硬硬度度HRC22～～25,金金相相組組織織為為回火火馬馬氏氏體體。。三)選選材材:40、、45鋼鋼。。四)加加工工工工藝藝路路線線:下料料鍛鍛造造正火火粗加加工工調(diào)質(zhì)質(zhì)半精精加加工工精精車車加加工工高頻頻淬淬火火及低低溫溫回回火火精磨磨四.JN––150型型載載重重汽汽車車變變速速箱箱齒齒輪輪一)工工作作條條件件:1.工工作作負負荷荷大大。。2.高高速速運運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)(10～～15m/s以以上上)。。3.受受沖沖擊擊頻頻繁繁,磨磨損損較較嚴嚴重重。。二)技技術(shù)術(shù)要要求求:1.齒齒面面硬硬度度HRC58～～62,金金相相組組織織為為回回火馬氏氏體+合金金碳化化物+殘余余奧氏氏體。。2.齒齒心部部硬度度HRC35～～45,金金相相組織織為回火馬馬氏體體(低低碳)+鐵鐵素體體+細細珠光光體。。三)選選材材:20CrMnTi鋼鋼。四)加加工工工藝藝路線線:下料鍛鍛造造正火機械加加工滲碳淬火低低溫溫回火火噴丸磨齒第四節(jié)節(jié)毛坯坯制造造方法法選擇擇的原原則毛坯制制造方方法選選擇的的指導(dǎo)導(dǎo)思想想；毛坯制制造方方法選選擇的的適用用性原原則；；毛坯制制造方方法選選擇的的經(jīng)濟濟性原原則；；毛坯制制造方方法選選擇的的可行行性原原則。。毛坯制制造方方法的的分析析與比比較常用材材料鑄造毛毛坯的的優(yōu)缺缺點及及應(yīng)用用；鍛造毛毛坯的的優(yōu)缺缺點及及應(yīng)用用；沖壓件件的優(yōu)優(yōu)缺點點及應(yīng)應(yīng)用；；毛坯內(nèi)內(nèi)在質(zhì)質(zhì)量的的比較較成型方法組織特征性能特點改善方法鑄造鑄態(tài)組織，晶粒粗大較差增加過冷度，變質(zhì)處理等鍛造再結(jié)晶組織，有鍛造流線較好焊接熔焊接頭組織復(fù)雜不均勻選擇合適焊條、焊絲及熱處理等壓焊接頭具有再結(jié)晶或加工硬化組織較好或不均勻釬焊接頭具有和金鑄態(tài)組織不均勻增加搭接面積，提高承載能力毛坯內(nèi)內(nèi)在成成型工工藝的的比較較成型方法工藝設(shè)計的基本問題依據(jù)鑄造確定澆鑄位置，選擇分型面保證質(zhì)量鍛造確定鍛造基本工序，確定分模面簡化工藝焊接熔焊確定接頭、坡口形式，選擇焊條、焊絲或焊劑等壓焊確定接頭形式釬焊確定接頭形式，選擇釬劑等毛坯的的選擇擇應(yīng)用