第十一章 機(jī)械制造中零件材料的選擇

第十一章機(jī)械制造中零件材料的選擇第1頁，共15頁，2023年，2月20日，星期三本章主要內(nèi)容第一節(jié)機(jī)械零件的失效概述第二節(jié)機(jī)械零件的材料選擇第三節(jié)典型零件的選材實(shí)例分析第2頁，共15頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)機(jī)械零件的失效概述

一、失效概念失效是指零件在使用過程中，由于尺寸、形狀或材料的組織與性能發(fā)生變化而失去原設(shè)計(jì)的效能二、零件的失效形式斷裂失效、磨損失效、變形失效三、零件的失效原因（1）設(shè)計(jì)不合理（2）選材不合理（3）加工工藝不當(dāng)（4）安裝使用不正確第十一章機(jī)械制造中零件材料的選擇第3頁，共15頁，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)機(jī)械零件的材料選擇

選材的一般原則第十一章機(jī)械制造中零件材料的選擇(一)使用性能原則——首要原則（二）工藝性能原則（三）經(jīng)濟(jì)性原則——根本原則第4頁，共15頁，2023年，2月20日，星期三（一）材料的使用性能應(yīng)滿足使用要求使用性能：指機(jī)械零件在正常工作情況下材料應(yīng)具備的性能，包括力學(xué)性能和物理、化學(xué)性能等零件的使用性能是保證其工作安全可靠、經(jīng)久耐用的必要條件按力學(xué)性能選材時(shí)，需考慮三個(gè)方面問題：1、必須考慮材料和零件服役的實(shí)際情況2、充分考慮鋼材的尺寸效應(yīng)3、綜合考慮材料強(qiáng)度、塑性、韌性的合理配合第5頁，共15頁，2023年，2月20日，星期三（二）材料的工藝性應(yīng)滿足加工要求工藝性指材料適應(yīng)某種加工的能力。（1）金屬材料的加工工藝路線第6頁，共15頁，2023年，2月20日，星期三（2）主要工藝性能：鑄造性、鍛造性、焊接性、粘結(jié)固化性、切削加工性、熱處理工藝性（三）材料的價(jià)格和總成本應(yīng)經(jīng)濟(jì)、低廉第7頁，共15頁，2023年，2月20日，星期三二、選材的步驟及具體方法（一）步驟第8頁，共15頁，2023年，2月20日，星期三（二）具體方法三種類型：1、以綜合力學(xué)性能為主進(jìn)行選材2、以疲勞強(qiáng)度為主3、以磨損為主第9頁，共15頁，2023年，2月20日，星期三第三節(jié)典型零件的選材實(shí)例分析

一、齒輪類零件的選材1、齒輪的工作條件2、齒輪的主要失效形式（1）斷齒（2）麻點(diǎn)剝落（3）磨損3、對(duì)齒輪材料性能的要求（1）高的接觸疲勞抗力（2）高的彎曲疲勞強(qiáng)度第十一章機(jī)械制造中零件材料的選擇第10頁，共15頁，2023年，2月20日，星期三（二）齒輪選材的具體實(shí)例1、機(jī)床齒輪選材a、鋼種：中碳鋼（45鋼）、中碳合金鋼（40Cr鋼）b、熱處理：預(yù)備熱處理：正火（消除應(yīng)力，細(xì)化組織），對(duì)于性能要求高的齒輪，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理（S回），獲得良好的綜合力學(xué)性能最終熱處理：高頻淬火＋低溫回火→M回（提高耐磨性和疲勞抗力）c、工藝路線：下料→鍛造→正火→粗加工→調(diào)質(zhì)處理→精加工→齒部高頻淬火＋低溫回火→磨削第11頁，共15頁，2023年，2月20日，星期三2、汽車、拖拉機(jī)齒輪選材a、鋼種：低合金滲碳鋼20Cr或20CrMnTi（然后進(jìn)行滲碳或滲氮共滲處理）b、熱處理：預(yù)備熱處理：正火：消除應(yīng)力，均勻細(xì)化組織，P+F最終熱處理：滲碳＋淬火＋低溫回火（消除應(yīng)力，降低脆性），心部組織為M回，材料的淬透性好；表層組織為M回＋殘余奧氏體c、工藝路線：下料→鍛造→正火→機(jī)加工→滲碳＋淬火＋低溫回火→噴丸（去除氧化皮）→磨削第12頁，共15頁，2023年，2月20日，星期三二、機(jī)床主軸的選材1、工作條件2、失效方式3、性能要求第13頁，共15頁，2023年，2月20日，星期三（二）主軸選材的具體實(shí)例

受交變彎曲和扭轉(zhuǎn)復(fù)合應(yīng)力，載荷和轉(zhuǎn)速不高，沖擊載荷不大，一般綜合機(jī)械性能即可，大端軸頸、錐孔與卡盤、頂尖之間有摩擦，要有較高硬度和耐磨性，可以進(jìn)行局部表面硬化處理主軸用45鋼制造，載荷較大的主軸用40Cr鋼制造，較大沖擊載荷和疲勞載荷用合金滲碳鋼20Cr或20CrMnTi制造a、鋼種：中碳鋼（45鋼）、合金滲碳鋼（40Cr鋼）b、熱處理：預(yù)備熱處理：正火（對(duì)毛坯正火，消除應(yīng)力，細(xì)化組織）、整體調(diào)質(zhì)→S回（得到較高的綜合力學(xué)性能）最終熱處理：局部表面淬火＋低溫回火→M回（滿足局部高硬度和耐磨性要求）c、工藝路線：下料→鍛造→正火→粗加