第十二章 零件的選材及工藝路線

第十二章零件的選材及工藝路線*機(jī)械工程材料1第1頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料2主要內(nèi)容1、常用的力學(xué)性能指標(biāo)在選材中的意義2、斷裂韌度在選材中的意義3、零件實(shí)物性能試驗(yàn)的重要性4、材料強(qiáng)度、塑性與韌性的合理配合5、選材方法6、典型零件選材及工藝路線第2頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料3第一節(jié)常用的力學(xué)性能指標(biāo)在選材中的意義1．剛度指標(biāo)2．彈性指標(biāo)3.硬度指標(biāo)4．強(qiáng)度指標(biāo)5．塑性指標(biāo)6．沖擊韌性指標(biāo)第3頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料4零件的失效與失效分析失效:

1、零件完全破壞，不能繼續(xù)工作2、零件嚴(yán)重?fù)p傷，不能繼續(xù)安全工作3、零件雖能安全工作，但已不能起到預(yù)期作用----依據(jù)力學(xué)性能指標(biāo)第4頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料5零件失效方式斷裂過(guò)量變形表面損傷過(guò)量塑性變形脆性斷裂疲勞斷裂低應(yīng)力斷裂蠕變斷裂應(yīng)力腐蝕斷裂過(guò)量彈性變形韌性斷裂磨損腐蝕接觸疲勞設(shè)計(jì)不合理選材不合理加工工藝不當(dāng)安裝使用不正確第5頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料6失效分析方法----依據(jù)力學(xué)性能指標(biāo)1）收集證據(jù)2）斷口分析，判斷失效方式失效零件的殘骸失效零件的資料3）測(cè)定數(shù)據(jù)，包括成分、組織和性能的分析與測(cè)試4）確定失效原因第6頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料7第二節(jié)斷裂韌度在選材中的意義根據(jù)斷裂韌度選材，則既可保證發(fā)揮材料強(qiáng)度的最大潛力，有可以避免發(fā)生低應(yīng)力脆斷。對(duì)于含裂紋的構(gòu)建，當(dāng)?shù)蛻?yīng)力脆斷為主要危險(xiǎn)時(shí)，其承載能力已不是屈服強(qiáng)度所控制，而是取決于材料的斷裂韌度，必須應(yīng)用斷裂力學(xué)方法進(jìn)行選材，才能確保安全。第7頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料8第三節(jié)零件實(shí)物性能試驗(yàn)的重要性零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工工藝對(duì)于其他性能有重大的影響，通常零件的性能(強(qiáng)度、塑性韌性等)總是低于實(shí)驗(yàn)室試樣的性能，因此對(duì)重要的零件必須進(jìn)行實(shí)物性能試驗(yàn)，如臺(tái)架試驗(yàn)或裝機(jī)試驗(yàn)。第8頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料9第四節(jié)材料強(qiáng)度、塑性與韌性的合理配合材料設(shè)計(jì)應(yīng)從零件的實(shí)際工作情況出發(fā)，使材料的強(qiáng)度、塑性與韌性的合理配合第9頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料10第五節(jié)選材方法一．根據(jù)材料的使用性能選材二．根據(jù)材料的工藝性能選材三．根據(jù)材料的經(jīng)濟(jì)性選材四．實(shí)例分析第10頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料11第11頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料12第12頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料13第13頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料14第14頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料15材料的選擇與應(yīng)用是機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工作中重要的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，自始至終地影響整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程。選材的核心問(wèn)題是在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)合理的前提下，保證材料的使用性能與零件(產(chǎn)品)的設(shè)計(jì)功能相適應(yīng)。

掌握各類工程材料的特性、正確選用材料及相宜的加工方法(路線)是對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程人員(廣義地應(yīng)是對(duì)所有的從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的技術(shù)人員)的基本要求。第15頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料16一、根據(jù)使用性能選材原則分析零件的工作條件，確定其使用性能：—①

受力情況如載荷性質(zhì)(靜載、動(dòng)載。交變載荷)、形式(拉壓、彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切)、分布(均勻分布、集中分布)與大小，應(yīng)力狀態(tài)：—②

工作環(huán)境如溫度(常溫、高溫、低溫或變溫)介質(zhì)(有無(wú)腐蝕介質(zhì)、潤(rùn)滑劑)；—③

其他要求如導(dǎo)熱性、密度與磁性等．在全面分析工作條件的基礎(chǔ)上確定零件的使用性能，如交變載荷下要求疲勞性能、沖擊載荷下工作要求韌性、酸堿等腐蝕介質(zhì)中工作則要求耐蝕性等。第16頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料17一、使用性能選材原則第17頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料18二、工藝性能選材原則材料的工藝性能可定義為材料經(jīng)濟(jì)地適應(yīng)各種加工工藝而獲得規(guī)定的使用性能和外形的能力，因此工藝性能影響了零件的內(nèi)在性能、外部質(zhì)量以及生產(chǎn)成本和生產(chǎn)效率等。材料選擇與工藝方法的確定應(yīng)同步進(jìn)行，工藝性能也是選材時(shí)應(yīng)考慮的因素。理想情況下，所選材料應(yīng)具有良好的工藝性能，即技術(shù)難度小、工藝簡(jiǎn)單、能量消耗低、材料利用率高，保證甚至提高產(chǎn)品的質(zhì)量。第18頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料19二、根據(jù)材料的工藝性能選材(金屬材料)1．鑄造性能凡相圖上液—固相線間距越小、越接近共晶成分的合金均具有較好的鑄造性能。因此鑄鐵、鑄造鋁合金、鑄造銅合金的鑄造性能優(yōu)良；在應(yīng)用最廣泛的鋼鐵材料中，鑄鐵的，鑄造性能優(yōu)于鑄鋼，在鋼的范圍，中、低碳鋼的鑄造性能又優(yōu)于高碳鋼，故高碳鑰較少用做鑄件。第19頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料202．壓力加工性能包括變形抗力，變形溫度范圍，產(chǎn)生缺陷的可能性及加熱、冷卻要求等。一般來(lái)說(shuō)，鑄鐵不可壓力加工，而鋼可以壓力加工但工藝性能有較大差異，隨著鋼中碳及合金元素的含量增高，其壓力加工性能變差：故高碳鋼或高碳高合金鋼一般只進(jìn)行熱壓力加工，且熱加工性能也較差，如高鉻鋼、高速鋼等：高溫合金因合金含量更高，故熱壓力加工性能更差。變形鋁合金和大多數(shù)銅合金，像低碳鋼一樣具有較好的壓力加工性能。第20頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料213．焊接性能鋼鐵材料的焊接性隨其碳和合金元素含量的提高而變差，因此鋼比鑄鐵易于焊接，且低碳鋼焊接性能最好、中碳鋼次之，高碳鋼最差。鋁合金、銅合金的焊接性能一般不好，應(yīng)采用一些高級(jí)的焊接方法(如氬弧焊)或特殊措施進(jìn)行焊接。第21頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料224．機(jī)械加工性能主要指切削加工性和磨削加工性，其中切削加工性最重要。一般來(lái)說(shuō)材料的硬度越高、加工硬化能力越強(qiáng)、切屑不易斷排、刀具越易磨損，其切削加工性能就越差。在鋼鐵材料中，易切削鋼、灰鑄鐵和硬度處于180~230HBS范圍的鋼具有較好的切削加工性能；而奧氏體不銹鋼、高碳高合金鋼(高鉻鋼、高速鋼、高錳耐磨鋼)的切削加工性能較差．鋁鎂合金及部分銅合金具有優(yōu)良的切削加工性能。第22頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料235.熱處理工藝性能必須首先區(qū)分是否可進(jìn)行熱處理強(qiáng)化如純鋁、純銅、部分銅合金、單相奧氏體不銹鋼一般不可熱處理強(qiáng)化；對(duì)可熱處理強(qiáng)化的材料而言，熱處理工藝性能相當(dāng)?shù)闹匾?。?3頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料24二、根據(jù)材料的工藝性能選材(高分子材料)高分子材料的加工工藝主要為成型加工，且工藝性能良好，所用工具為成型模(其中主要為塑料模)，具體的成型方法很多，如注射成型、吹塑成型、擠壓成型等也易于進(jìn)行切削加工，但因其導(dǎo)熱性能較差，在切削過(guò)程中應(yīng)注意工件溫度急劇升高而導(dǎo)致的軟化(熱塑性塑料)和燒焦(熱固性塑料)現(xiàn)象。少數(shù)情況下，高分子材料還可進(jìn)行焊接與熱處理，其工藝簡(jiǎn)單易行。第24頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料25二、根據(jù)材料的工藝性能選材(陶瓷材料)硬而脆且導(dǎo)熱性較差。根據(jù)陶瓷制品的材料、性能要求、形狀尺寸精度及生產(chǎn)率不同，可選用粉漿成形、壓制成形、擠壓成形、可塑成形等方法．陶瓷材料的切削加工性能極差，除極少數(shù)陶瓷外(如氮化硼陶瓷)，其它陶瓷均不可切削加工陶瓷雖可磨削加工，但其磨削性能也不佳，且必須選用超硬材料砂輪(如金剛石砂輪)。陶瓷也可進(jìn)行熱處理，但因?qū)嵝耘c耐熱沖擊性差，故加熱與冷卻時(shí)應(yīng)小心，否則極易產(chǎn)生裂紋。第25頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料26三、經(jīng)濟(jì)性能選材原則質(zhì)優(yōu)、價(jià)廉、壽命高，是保證產(chǎn)品具有競(jìng)爭(zhēng)力的重要條件：在選擇材料和制定相應(yīng)的加工工藝時(shí)，應(yīng)考慮選材的經(jīng)濟(jì)性原則。所謂經(jīng)濟(jì)性選材原則，不僅是指選擇價(jià)格最便宜的材料、或是生產(chǎn)成本最低的產(chǎn)品，而是指運(yùn)用價(jià)值分析的方法，綜合考慮材料對(duì)產(chǎn)品的功能與成本的影響，以達(dá)到最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。第26頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料27

金屬材料、高分子材料、陶瓷材料及復(fù)合材料是目前最主要的四大類工程材料．

高分子材料的強(qiáng)度與剛度低、尺寸穩(wěn)定性較差且易老化，在工程上一般不用于受力較大的、重要的結(jié)構(gòu)零件但由于其原料豐富、生產(chǎn)能耗較低(為鋼的1／10、鋁的1／20)，密度低、彈性較好且減振、耐磨，故適合于制造受力不大的普通結(jié)構(gòu)件及減振、耐磨或密封零件，如輕載傳動(dòng)齒輪、軸承、緊固件、密封件和輪胎等．第27頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料28陶瓷材料硬而脆、加工性能差，也不能用作重要的受力零件；目前主要應(yīng)用領(lǐng)域是建筑陶瓷和功能材料。但陶瓷材料具有高熱硬性及化學(xué)穩(wěn)定性．可用作耐熱、耐磨、耐蝕的零件，如燃燒器噴嘴、刀具與模具、石油化工容器等。由于陶瓷功能材料具有極其廣闊的應(yīng)用前景，在高新技術(shù)產(chǎn)品中占據(jù)重要地位．故有人認(rèn)為2l世紀(jì)是“第二個(gè)石器時(shí)代”。陶瓷作為結(jié)構(gòu)材料，目前尚處開(kāi)發(fā)應(yīng)用階段。第28頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料29金屬材料尤其是鋼鐵材料，與其它工程材料相比，在力學(xué)性能、工藝性能和生產(chǎn)成本這三者之間保持著最佳的平衡，具有最強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，故金屬材料仍然是機(jī)械工程材料的主力軍。從這個(gè)意義上來(lái)講，人類仍然生活在以鋼鐵材料為主的“鐵器時(shí)代”。以載重汽車用材的重量為例，鋼占6s％、鑄鐵占20％、有色金屬占3％、非金屬材料約占12％。在輕型汽車和轎車中，非金屬材料的用量雖有所增加，但金屬材料仍占主體。第29頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料30第六節(jié)典型零件選材及工藝路線一．齒輪二．軸三．汽輪機(jī)葉片第30頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料31一、齒輪類零件選材應(yīng)用極廣的重要機(jī)械零件，其主要作用有傳遞扭矩(力或能)，改變運(yùn)動(dòng)速度或方向。

不同的齒輪，其工作條件、失效形式和性能要求各有不同。第31頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料32性能要求1．工怍條件①傳遞扭矩，齒根部承受較大的交變彎曲應(yīng)力；②齒面嚙合并發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)與滾動(dòng)，承受較大的交變接觸應(yīng)力及強(qiáng)烈的摩擦：⑧啟動(dòng)、換檔或嚙合不良，齒輪承受一定的沖擊力：④有時(shí)有其它特殊條件要求，如耐高，低溫要求，耐蝕要求，抗磁性要求等。第32頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料332．主要失效形式①斷裂——包括交變彎曲應(yīng)力引起的輪齒疲勞斷裂和沖擊過(guò)載導(dǎo)致的崩齒與開(kāi)裂；②齒面損傷——包括交變接觸應(yīng)力引起的表面接觸疲勞(麻點(diǎn)剝落)和強(qiáng)烈摩擦導(dǎo)致的齒面過(guò)度磨損；③其它特殊失效，如腐蝕介質(zhì)引起的齒面腐蝕現(xiàn)象．第33頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料343、主要性能要求①高的彎曲疲勞強(qiáng)度，防止輪齒的疲勞斷裂。②足夠高的齒面接觸疲勞極限和高的硬度、耐磨性，以防齒面損傷。③足夠的齒心部強(qiáng)韌性，以防沖擊過(guò)載斷裂。第34頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料35材料要求——金屬材料（1）鍛鋼齒輪的主要材料。鍛造可改善鋼的組織井形成有益的加工流線，力學(xué)性能優(yōu)良。重要用途的齒輪大多采用鍛鋼制造。主要包括：①低碳鋼及低碳合金鋼20，20Cr、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA等，可通過(guò)退火或正火來(lái)改善切削加工性能，通過(guò)滲碳后淬火+低溫回火來(lái)保證齒輪的使用性能。具有表面高硬度(56~62HRC)和高耐磨性、高的彎曲疲勞極限和接觸疲勞極限，心部具有足夠高的強(qiáng)韌性；故適合于制造高速、大沖擊的中載和重載齒輪。第35頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料36(1)鍛鋼齒輪的主要材料。鍛造可改善鋼的組織并形成有益的加工流線，力學(xué)性能優(yōu)良。重要用途的齒輪大多采用鍛鋼制造。主要包括；②中碳鋼表面淬火齒輪的工作速度、載荷及受沖擊的程度應(yīng)低于低碳鋼滲碳淬火齒輪。其中Q275只宜制作低速、輕載、無(wú)沖擊的非重要齒輪，一般在正火狀態(tài)直接使用；40、45鋼可用作低中速、輕中載、小沖擊的齒輪，依據(jù)具體工作條件不同，可在正火、調(diào)質(zhì)、表面淬火狀態(tài)下使用；40Cr、40MnB合金鋼的綜合力學(xué)性能優(yōu)于40、45碳鋼，可用做相對(duì)重要的齒輪，多在表面淬火狀態(tài)使用，少數(shù)情況也可在調(diào)質(zhì)狀態(tài)使用。第36頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料37(1)鍛鋼齒輪的主要材料。鍛造可改善鋼的組織并形成有益的加工流線，力學(xué)性能優(yōu)良。重要用途的齒輪大多采用鍛鋼制造。主要包括；③中碳氮化鋼40Cr、35CrMo、38CrMoAi鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后再表面滲氮處理，力學(xué)性能優(yōu)良、變形微小，主要用做高精度、高速齒輪。第37頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料38（2）鑄鋼鑄鋼齒輪的力學(xué)性能比鍛鋼差，較少使用，但對(duì)某些尺寸大(>Φ500mm)、形狀復(fù)雜的齒輪，采用鑄鋼較為合理。常用鑄鋼牌號(hào)有G270--500、ZG310--570、ZG40Cr等。鑄鋼齒輪加工后一般也是進(jìn)行表面淬火+低溫回火處理，但對(duì)性能要求不高、低速齒輪，也可在調(diào)質(zhì)狀態(tài)、甚至正火狀態(tài)下使用．第38頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料39（3）鑄鐵灰鑄鐵齒輪具有優(yōu)良的減摩性、減振性，工藝性能好且成本低，其主要缺點(diǎn)是強(qiáng)韌性欠佳，故多用于制作低速、輕載，不受沖擊的非重要齒輪。常用牌號(hào)有HT200、HT250、HT350等；由于球墨鑄鐵的強(qiáng)韌性較好，故采用QT600-3、QT500-7代替部分鑄鋼齒輪的趨勢(shì)越來(lái)越大。鑄鐵齒輪的熱處理方法類似于鑄鋼齒輪。第39頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料40（4）非鐵金屬在儀器儀表及某些特殊條件下工作的輕載齒輪，由于有耐蝕、無(wú)磁、防爆等特殊要求，可采用一些耐磨性較好的有色金屬材料制造，其中最主要的是銅合金，如黃銅（如H62)、鋁青銅(如QAl9-4)、錫青銅(如Qsn6.5-0.1)、硅青銅(如QSi3-1)等。第40頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料41（5）粉末冶金材料粉末冶金齒輪材料可實(shí)現(xiàn)精密的少、無(wú)切削加工方法，特別是隨著粉末熱鍛新技術(shù)的應(yīng)用，所制造的齒輪力學(xué)性能優(yōu)良、技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益高。粉末冶金材料一般適用于大批量生產(chǎn)的小齒輪，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的定時(shí)齒輪(材料Fe-C0.9)、分電器齒輪(材料Fe-C0.9~Cu2.0)、農(nóng)用柴油機(jī)中的凸輪軸齒輪(材料Fe-Cu~C)、聯(lián)合收割機(jī)中的油泵齒輪。第41頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料42選材要求(非金屬材料)

陶瓷材料脆性大、工藝性能差，一般不用做齒輪材料；高分子材料(如尼龍、ABS、聚甲醛等)具有減摩耐磨(尤其是在無(wú)潤(rùn)滑或不良潤(rùn)滑條件下)、耐蝕、質(zhì)量輕、噪聲小、生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)，故適合于制造輕載、低速、無(wú)潤(rùn)滑條件下工作的小齒輪，如儀表齒輪、玩具齒輪、車床走刀機(jī)械傳動(dòng)齒輪等第42頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料43綜述

對(duì)開(kāi)式傳動(dòng)齒輪，或低速、輕載、不受沖擊或沖擊較小的齒輪，宜選相對(duì)價(jià)廉的材料，如鑄鐵、碳鋼等；對(duì)閉式傳動(dòng)齒輪，或中高速、中重載、承受一定甚至較大沖擊的齒輪，則宜選用相對(duì)較好的材料，如優(yōu)質(zhì)碳鋼或合金鋼、并須進(jìn)行表面強(qiáng)化處理在齒輪副選材時(shí)，為使兩者壽命相近并防止咬合現(xiàn)象，大、小齒輪宜選不同的材料，且兩者硬度要求也應(yīng)有所差異，通常小齒輪應(yīng)選相好的材料、硬度要求較高一些。第43頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料44常用材料第44頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料45典型齒輪選材1．機(jī)床齒輪運(yùn)行平穩(wěn)無(wú)強(qiáng)烈沖擊、載荷不大、轉(zhuǎn)速中等，對(duì)表面耐磨性和心部韌性要求不太高。大多采用碳鋼(40、45鋼)制造，經(jīng)正火或調(diào)質(zhì)處理后再進(jìn)行表面淬火+低溫回火，其齒面硬度可達(dá)50HRC齒心硬度為220～250HBS，可滿足性能要求：對(duì)部分性能要求較高的齒輪，也可選用中碳合金鋼(40Cr、40MnB、40MnVB等)制造，其齒面硬度可提高到58HRC左右、心部強(qiáng)韌性也有所改善；極少數(shù)高速、高精度、重載齒輪，還可選用中碳氮化鋼(如35CrMo、38CrMoAlA等)進(jìn)行表面滲氮處理制造。第45頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料46機(jī)床齒輪的簡(jiǎn)明加工工藝路線可使鍛造組織均勻化、便于切削加工、可作為表面淬火前的預(yù)備組織、并保證齒心的強(qiáng)韌性．處理可使齒輪具有較高的綜合力學(xué)性能，改善齒心的強(qiáng)韌性進(jìn)而使齒輪能承受較大的彎曲載荷和沖擊載荷。調(diào)制可提高齒輪表面的硬度，耐磨性和疲勞性能低溫回火的作用主要是消除淬火應(yīng)力。第46頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料472.汽車、拖拉機(jī)齒輪工作條件惡劣，特別是主傳動(dòng)系統(tǒng)中的齒輪；受力較大，易過(guò)載，變速時(shí)受到頻繁的強(qiáng)烈沖擊；對(duì)材料的耐磨性、疲勞性能、心部強(qiáng)韌性的要求高，采用中碳鋼表面淬火已難滿足使用的需要；通常選用合金滲碳鋼(20Cr、20MnVB、20CrMnTI、20CrMnMo)制造，經(jīng)滲碳淬火+低溫回火處理后，齒面硬度可達(dá)58～62HRC，心部硬度30~45HRC。對(duì)飛機(jī)、坦克等特別重要齒輪，則可采用高淬透性滲碳鋼(如18Cr2Ni4WA)來(lái)制造。第47頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料48第48頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料49二、軸類零件選材1．工作條件①交變彎曲載荷，扭轉(zhuǎn)載荷或拉—壓載荷；②相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面(如軸頸、花鍵部位)發(fā)生摩擦；③因機(jī)器開(kāi)—停、過(guò)載等，承受一定的沖擊載荷：2．主要失效①疲勞斷裂為多數(shù)、沖擊過(guò)載斷裂為少數(shù)②磨損相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面過(guò)度唐損；③過(guò)量變形極少數(shù)情況下會(huì)發(fā)生因強(qiáng)度不足的過(guò)量塑性變形失效和剛度不足的過(guò)量彈性變形失效。3．性能要求①高的疲勞極限；②綜合力學(xué)性能好，③局部承受摩擦部分應(yīng)具有較高的硬度和耐磨性。第49頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料50第50頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料51常用材料--鋼鐵

1、鍛鋼優(yōu)質(zhì)中碳或中碳合金調(diào)質(zhì)鋼是軸類材料的主體：35、40、45、50(45鋼最常見(jiàn))等碳鋼具有較高的綜合力學(xué)性能且價(jià)格低廉，故應(yīng)用廣泛：對(duì)受力不大或不重要的軸，為進(jìn)一步降低成本，也可采用Q230、Q255、Q275等普通碳鋼制造：對(duì)受力較大、尺寸較大形狀復(fù)雜的重要軸，可選用綜合力學(xué)性能更好的合金調(diào)質(zhì)鋼來(lái)制造，如40Cr、40MnVB等，對(duì)其中精度要求極高的軸要采用專用氮化鋼(如38CrMoAIA)制造。第51頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料521．鍛鋼(續(xù))中碳鋼軸的熱處理特點(diǎn)是：正火或調(diào)質(zhì)保證軸的綜合力學(xué)性能(強(qiáng)韌性)，然后對(duì)易磨損的相對(duì)運(yùn)動(dòng)部位進(jìn)行表面強(qiáng)化處理(表面淬火、滲氮或表面滾壓、形變強(qiáng)化等)少數(shù)情況下還可選用低碳鋼或高碳鋼來(lái)制造軸類零件。如當(dāng)軸受到強(qiáng)烈沖擊載荷作用時(shí)，宜用低碳鋼(如20Cr、20CrMnTi)滲碳制造：而當(dāng)軸所受沖擊作用較小而相對(duì)運(yùn)動(dòng)部位要求更高的耐磨性時(shí)，則宜用高碳鋼制造(如6Crl5、9Mn2V等)。第52頁(yè)，共60頁(yè)，2023年，2月20日，星期三*機(jī)械工程材料532.鑄鋼形狀復(fù)雜、尺寸較大的軸，可采用特鋼來(lái)制造，如ZG230-450．鑄鋼軸比鍛鋼軸的綜合力學(xué)性能(主要是韌性)要低。3.鑄鐵由于大多數(shù)軸很少以沖擊過(guò)載而斷裂的形式失效故近幾十年來(lái)愈來(lái)