机械零件的失效及其选材优秀PPT.ppt

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1、机械零件的失效及其选材你现在浏览的是第一页，共50页失效的概念失效的概念指某零件由于某种原因，导致其尺寸、形状或材料的组织与指某零件由于某种原因，导致其尺寸、形状或材料的组织与性能的变化而不能完满地完成指定的功能。性能的变化而不能完满地完成指定的功能。一个零件的失效，一般包括以下几种情况：一个零件的失效，一般包括以下几种情况：（1）零件完全破坏，不能继续工作；）零件完全破坏，不能继续工作；（2）虽仍能安全工作，但不能满意地起到预期的作用；）虽仍能安全工作，但不能满意地起到预期的作用；（3）零件严重损伤，继续工作不安全。）零件严重损伤，继续工作不安全。Failure Analysis你现在浏览的

2、是第二页，共50页本章重点掌握的内容：本章重点掌握的内容：1.机械零件常见的失效形式；机械零件常见的失效形式；2.失效分析的基本方法；失效分析的基本方法；3.选材的一般原则；选材的一般原则；4.金属材料的一般加工工艺路线金属材料的一般加工工艺路线;5.典型工件的选材及工艺路线设计。典型工件的选材及工艺路线设计。Failure Analysis你现在浏览的是第三页，共50页 零件失效的三种形式零件失效的三种形式:过量变形（畸变失效）过量变形（畸变失效）、断裂失效、表面损伤失效。、断裂失效、表面损伤失效。5.1零件的失效形式零件的失效形式Failure Analysis一、畸变失效一、畸变失效1.

3、弹性畸变失效弹性畸变失效2.塑性畸变失效塑性畸变失效外加应力超过零件材料屈服极限时发生明显的塑性变形外加应力超过零件材料屈服极限时发生明显的塑性变形(永久变永久变形形)。你现在浏览的是第四页，共50页Failure Analysis你现在浏览的是第五页，共50页你现在浏览的是第六页，共50页二、断裂失效二、断裂失效零件在使用中发生断裂而失效零件在使用中发生断裂而失效你现在浏览的是第七页，共50页你现在浏览的是第八页，共50页二、断裂失效二、断裂失效1.断裂分类断裂分类(1)按断裂性质按断裂性质根据材料或零件断裂前所产生的宏观塑性变形量的大小，将断裂根据材料或零件断裂前所产生的宏观塑性变形量的大

4、小，将断裂类型分为韧性断裂、脆性断裂。类型分为韧性断裂、脆性断裂。韧性断裂韧性断裂材料断裂之前发生明显的宏观塑性变形的断裂称为韧性断裂。韧性材料断裂之前发生明显的宏观塑性变形的断裂称为韧性断裂。韧性断裂是金属材料破坏的主要方式之一。断裂是金属材料破坏的主要方式之一。你现在浏览的是第九页，共50页脆性断裂脆性断裂指材料在断裂之前不发生或发生很小的宏观可见的塑性变形的断指材料在断裂之前不发生或发生很小的宏观可见的塑性变形的断裂，断裂之前没有明显的预兆，裂，断裂之前没有明显的预兆，你现在浏览的是第十页，共50页(2)按断裂路径按断裂路径分为沿晶断裂、穿晶断裂和混晶断裂三分为沿晶断裂、穿晶断裂和混晶断

5、裂三种类型。种类型。沿晶断裂沿晶断裂指多晶体材料的裂纹萌生与扩展是在指多晶体材料的裂纹萌生与扩展是在晶界晶界处发生的分离过程。处发生的分离过程。穿晶断裂穿晶断裂指裂纹萌生和扩展是在指裂纹萌生和扩展是在晶粒内部晶粒内部发生发生的断裂。的断裂。混晶断裂混晶断裂你现在浏览的是第十一页，共50页2.断裂形式的特征断裂形式的特征(1)韧性断裂的特征韧性断裂的特征韧性断裂的宏观特征韧性断裂的宏观特征韧性金属的光滑圆试样拉伸的宏观变形方式为颈缩，其典型断口韧性金属的光滑圆试样拉伸的宏观变形方式为颈缩，其典型断口为杯锥状断口，还有一种剪切断口。为杯锥状断口，还有一种剪切断口。你现在浏览的是第十二页，共50页韧

6、性断裂的微观特征韧性断裂的微观特征韧窝：韧窝：它是材料在微观范围内塑性变形产生的显微空洞的生核、长大、它是材料在微观范围内塑性变形产生的显微空洞的生核、长大、聚集，最后相互连接而导致断裂后在断口上留下的痕迹。聚集，最后相互连接而导致断裂后在断口上留下的痕迹。韧窝是金属韧韧窝是金属韧性断裂的微观主要特征。性断裂的微观主要特征。你现在浏览的是第十三页，共50页(2)脆性断裂的特征脆性断裂的特征材料脆性断裂的特点材料脆性断裂的特点1）脆性断裂时承受的工作应力较低，通常不超过材料的屈服强）脆性断裂时承受的工作应力较低，通常不超过材料的屈服强度，甚至不超过按常规设计程序确定的许用应力，所以脆性断度，甚至

7、不超过按常规设计程序确定的许用应力，所以脆性断裂又称为裂又称为低应力脆断低应力脆断。2）脆性断裂总是以零件内部存在的宏观裂纹作为源开始的。这种）脆性断裂总是以零件内部存在的宏观裂纹作为源开始的。这种裂纹在远低于屈服强度的应力下逐渐扩大，最后导致突然断裂。裂纹在远低于屈服强度的应力下逐渐扩大，最后导致突然断裂。你现在浏览的是第十四页，共50页脆性断裂的微观特征脆性断裂的微观特征脆性断裂的微观判据是解理花样和沿晶断口形态。脆性断裂的微观判据是解理花样和沿晶断口形态。金属在正应力作用下，因原子间结合键的破坏而造成的金属在正应力作用下，因原子间结合键的破坏而造成的穿晶断裂穿晶断裂称为解理断裂。解理断裂

8、的主要特征是：开裂速度快；开裂沿着低指称为解理断裂。解理断裂的主要特征是：开裂速度快；开裂沿着低指数的结晶面数的结晶面(称为解理面称为解理面)发生；解理断裂时，一般不发生或产生较小发生；解理断裂时，一般不发生或产生较小的塑性变形。的塑性变形。脆性断口的宏观特征脆性断口的宏观特征脆性断口的宏观特征是在断裂前脆性断口的宏观特征是在断裂前没有可以观察到的塑性变形，断口没有可以观察到的塑性变形，断口一般与正应力垂直，断口表面平齐，一般与正应力垂直，断口表面平齐，断口边缘没有剪切断口边缘没有剪切“唇口唇口”(或很小或很小)。断口的颜色比较光亮，有时稍有。断口的颜色比较光亮，有时稍有灰暗。灰暗。你现在浏览

9、的是第十五页，共50页三、磨损失效三、磨损失效磨损失效的基本类型有：粘着磨损、磨损失效的基本类型有：粘着磨损、磨料磨损、表面疲劳磨损、冲刷磨磨料磨损、表面疲劳磨损、冲刷磨损、腐蚀磨损等五种基本类型。损、腐蚀磨损等五种基本类型。1.粘着磨损粘着磨损两个金属表面的微凸部分在局部高压下两个金属表面的微凸部分在局部高压下产生局部粘结产生局部粘结(固相粘着固相粘着)，使材料从，使材料从一个表面转移到另一表面或撕下作为一个表面转移到另一表面或撕下作为磨料留在两个表面之间，这一现象称磨料留在两个表面之间，这一现象称为粘着磨损。为粘着磨损。你现在浏览的是第十六页，共50页2.磨料磨损磨料磨损配合表面之间在相对

10、运动过程中，因外来硬颗粒或表面微突体配合表面之间在相对运动过程中，因外来硬颗粒或表面微突体的作用造成表面损伤的磨损称为磨粒的作用造成表面损伤的磨损称为磨粒(料料)磨损。磨料磨损的主要磨损。磨料磨损的主要特征是表面被犁削形成沟漕。特征是表面被犁削形成沟漕。你现在浏览的是第十七页，共50页3.表面疲劳磨损表面疲劳磨损两个接触面作滚动或滚动滑动复合磨擦时，在交变接触压应力作用下，两个接触面作滚动或滚动滑动复合磨擦时，在交变接触压应力作用下，使材料表面疲劳而产生材料损失的现象称为表面疲劳磨损。齿轮副、凸使材料表面疲劳而产生材料损失的现象称为表面疲劳磨损。齿轮副、凸轮副、滚动轴承的滚动体与外座圈、轮箍与

11、钢轨等都可能产生表面疲劳轮副、滚动轴承的滚动体与外座圈、轮箍与钢轨等都可能产生表面疲劳磨损。形成麻坑。磨损。形成麻坑。4.冲刷磨损冲刷磨损由于含固态粒子的流体由于含固态粒子的流体(常为液体常为液体)冲刷造成表面材料损失的磨损。冲刷造成表面材料损失的磨损。5.腐蚀磨损腐蚀磨损金属在摩擦过程中，同时与周围介质发生化学或电化学反应，产金属在摩擦过程中，同时与周围介质发生化学或电化学反应，产生表层金属的损失或迁移现象。化学反应会增强机械磨损作用。生表层金属的损失或迁移现象。化学反应会增强机械磨损作用。你现在浏览的是第十八页，共50页四、腐蚀失效四、腐蚀失效腐蚀失效有下列几种基本类型：腐蚀失效有下列几种

12、基本类型：1均匀腐蚀均匀腐蚀2点腐蚀点腐蚀3晶间腐蚀晶间腐蚀晶界腐蚀的主要原因是晶界处化学成分不均匀。由于晶界晶界腐蚀的主要原因是晶界处化学成分不均匀。由于晶界是原子排列较为疏松而紊乱的区域，所以在这个区域易于富集是原子排列较为疏松而紊乱的区域，所以在这个区域易于富集杂质原子、易于发生晶界沉淀。杂质原子、易于发生晶界沉淀。你现在浏览的是第十九页，共50页你现在浏览的是第二十页，共50页你现在浏览的是第二十一页，共50页你现在浏览的是第二十二页，共50页失效分析的任务就是找出失效的主要原因，制订改进措施。失效分析的任务就是找出失效的主要原因，制订改进措施。一般分析程序是：一般分析程序是：1.1.

13、调调查查研研究究 一一是是调调查查失失效效现现场场；二二是是调调查查背背景景材材料料，收收集集原原始始材料和数据。材料和数据。2.2.残骸收集和分析残骸收集和分析 目的是确定首先破坏件及其失效源目的是确定首先破坏件及其失效源。3.3.实验分析实验分析 （1）无损检测无损检测（2）断口分析断口分析断口分析分为宏观分析和微观分析两种。断口宏观分析系指用肉眼、断口分析分为宏观分析和微观分析两种。断口宏观分析系指用肉眼、放大镜或低倍光学显微镜来研究断口特征的一种方法。通过宏观分析放大镜或低倍光学显微镜来研究断口特征的一种方法。通过宏观分析初步确定断裂性质，断裂源，载荷情况。初步确定断裂性质，断裂源，载

14、荷情况。5.2零件失效分析的一般方法零件失效分析的一般方法你现在浏览的是第二十三页，共50页断断口口微微观观分分析析大大多多采采用用电电子子显显微微镜镜，其其分分辨辨率率和和景景深深都都高高于于光光学学显显微微镜镜，能能深深入入观观察察断断口口微微观观细细节节、断断裂裂性性质质，便便于于研研究究裂裂纹形成和扩展机理。纹形成和扩展机理。（3 3）化学成分分析化学成分分析 （4 4）金金相相分分析析 这这种种方方法法来来分分析析裂裂纹纹的的走走向向、性性质质、判判定定材材料组织、工艺状态，检查可能导致失效的组织缺陷。料组织、工艺状态，检查可能导致失效的组织缺陷。（5 5）力学性能分析力学性能分析

15、(6)(6)其它试验方法其它试验方法 例如例如,应力测定方法应力测定方法等4.4.综合分析，作出结论，写出报告综合分析，作出结论，写出报告 失效分析工作达到预期目的失效分析工作达到预期目的后，应对进行的工作、所获得的全部资料进行集中、整理、分析评后，应对进行的工作、所获得的全部资料进行集中、整理、分析评价和处理，作出结论，写出报告。价和处理，作出结论，写出报告。你现在浏览的是第二十四页，共50页5.3机械零件选材原则机械零件选材原则1.选材原则：选材原则：优异的使用性能、良好的加工工艺性能和便宜的价优异的使用性能、良好的加工工艺性能和便宜的价格是机械零件选材的最基本原则。格是机械零件选材的最基

16、本原则。（1）使用性能原则）使用性能原则对大量机器零件和工程构件，则主要是机械性能。对一些特殊条件对大量机器零件和工程构件，则主要是机械性能。对一些特殊条件下工作的零件，则必须根据要求考虑到材料的物理性能和化学性能。下工作的零件，则必须根据要求考虑到材料的物理性能和化学性能。（2）工艺性能原则）工艺性能原则金属材料的主要工艺性能、金属材料的加工工艺路线金属材料的主要工艺性能、金属材料的加工工艺路线（3）经济性原则）经济性原则材料的价格、零件的总成本、国家的资源材料的价格、零件的总成本、国家的资源你现在浏览的是第二十五页，共50页2.金属材料的加工工艺路线金属材料的加工工艺路线（1）性能要求不高

17、的一般零件）性能要求不高的一般零件毛坯一正火或退火一切削加工一零件毛坯一正火或退火一切削加工一零件（2）性能要求较高的零件）性能要求较高的零件毛坯一预先热处理（正火、退火）一粗加工一最终热处理（淬毛坯一预先热处理（正火、退火）一粗加工一最终热处理（淬火、回火、固溶处理或渗碳处理等）一精加工一零件火、回火、固溶处理或渗碳处理等）一精加工一零件（3）要求较高的精密零件）要求较高的精密零件毛坯一预先热处理（正火、退火）一粗加工一最终热处理（淬毛坯一预先热处理（正火、退火）一粗加工一最终热处理（淬火、回火、固溶处理或渗碳处理等）一半精加工一稳定化处理火、回火、固溶处理或渗碳处理等）一半精加工一稳定化处

18、理或氮化一稳定化处理一零件或氮化一稳定化处理一零件你现在浏览的是第二十六页，共50页5.4典型零件的选材及工艺路线设计典型零件的选材及工艺路线设计 1.1.齿轮的工作条件、失效形式及性能要求齿轮的工作条件、失效形式及性能要求 （1 1）工作时的受力情况）工作时的受力情况 1)1)由于传递扭矩，齿根承受较大的交变弯曲应力。由于传递扭矩，齿根承受较大的交变弯曲应力。2)2)齿齿面面相相互互滑滑动动和和滚滚动动，承承受受较较大大的的接接触触应应力力，并并发发生生强强烈烈的的磨檫。磨檫。3)3)由于换档、启动或啮合不良，齿部承受一定的冲击。由于换档、启动或啮合不良，齿部承受一定的冲击。一、齿轮选材一、

19、齿轮选材 你现在浏览的是第二十七页，共50页（2 2）主要失效形式）主要失效形式 1)1)疲劳断裂疲劳断裂 主要发生在齿根。主要发生在齿根。2)2)齿面磨损齿面磨损 3)3)齿面接触疲劳破坏齿面接触疲劳破坏 4)4)过载断裂过载断裂（3 3）齿轮用材性能要求）齿轮用材性能要求 1)1)高的弯曲疲劳强度。高的弯曲疲劳强度。2)2)高的接触疲劳强度和耐磨性。高的接触疲劳强度和耐磨性。3)3)齿轮心部要有足够的强度和韧性齿轮心部要有足够的强度和韧性 你现在浏览的是第二十八页，共50页2.2.齿轮零件的选材齿轮零件的选材 根据工作条件和性能要求，齿轮一般选用低、中碳根据工作条件和性能要求，齿轮一般选用

20、低、中碳钢或其合金钢，下表给出了一般齿轮的选材情况。钢或其合金钢，下表给出了一般齿轮的选材情况。你现在浏览的是第二十九页，共50页你现在浏览的是第三十页，共50页3.典型齿轮选材举例典型齿轮选材举例（1）机床齿轮）机床齿轮机床变速箱齿轮担负传递动力，改变运动速度和方向的任务。工作机床变速箱齿轮担负传递动力，改变运动速度和方向的任务。工作条件较好，转速中等，载荷不大，工作平稳无强烈冲击。一般可选条件较好，转速中等，载荷不大，工作平稳无强烈冲击。一般可选中中碳钢碳钢制造，如制造，如45钢；为了提高淬透性，也可选用钢；为了提高淬透性，也可选用中碳合金钢，中碳合金钢，如如40Cr、45MnB、35Cr

21、Mo等。等。工艺路线工艺路线为：为：下料一锻造一正火一粗加工一调质一精加工一轮齿高频淬火下料一锻造一正火一粗加工一调质一精加工一轮齿高频淬火及回火一精磨及回火一精磨你现在浏览的是第三十一页，共50页热处理的目的热处理的目的正火正火处理可消除锻造应力，均匀组织，使同批坯料具有相同的硬度，便于切处理可消除锻造应力，均匀组织，使同批坯料具有相同的硬度，便于切削加工，改善齿轮表面加工质量。削加工，改善齿轮表面加工质量。调质调质处理可使齿轮具有较高的综合力学性能，心部有足够的强度和处理可使齿轮具有较高的综合力学性能，心部有足够的强度和韧性，能承受较大的交变弯曲应力和冲击载荷，并可减少齿轮的淬韧性，能承受

22、较大的交变弯曲应力和冲击载荷，并可减少齿轮的淬火变形。火变形。高频淬火低温回火高频淬火低温回火是决定齿轮表面性能的关键工序。通过高频淬火，提高是决定齿轮表面性能的关键工序。通过高频淬火，提高轮齿表面硬度，提高表面耐磨性，并使轮齿表面有残余压应力存在，从而提轮齿表面硬度，提高表面耐磨性，并使轮齿表面有残余压应力存在，从而提高了抗疲劳破坏的能力。高了抗疲劳破坏的能力。低温回火低温回火消除淬火应力消除淬火应力工艺路线工艺路线为：为：下料一锻造一正火一粗加工一调质一精加工一轮齿高频淬火及下料一锻造一正火一粗加工一调质一精加工一轮齿高频淬火及回火一精磨回火一精磨你现在浏览的是第三十二页，共50页（2）汽

23、车齿轮）汽车齿轮汽车齿轮受力较大，受冲击频繁，其耐磨性、疲劳强度、心部强汽车齿轮受力较大，受冲击频繁，其耐磨性、疲劳强度、心部强度以及冲击韧性等，均要求比机床齿轮高。采用低碳钢进行渗碳处度以及冲击韧性等，均要求比机床齿轮高。采用低碳钢进行渗碳处理来作重要齿轮。我国应用最多的是理来作重要齿轮。我国应用最多的是合金渗碳钢合金渗碳钢20Cr或或20CrMnTi，渗碳齿轮的，渗碳齿轮的工艺路线工艺路线为：为：下料一锻造一正火一切削加工一渗碳、淬火及低温回火一喷丸一磨下料一锻造一正火一切削加工一渗碳、淬火及低温回火一喷丸一磨削加工削加工热处理目的热处理目的：正火正火处理可消除锻造应力，均匀组织，使同批坯

24、料具有处理可消除锻造应力，均匀组织，使同批坯料具有相同的硬度，便于切削加工，改善齿轮表面加工质量。相同的硬度，便于切削加工，改善齿轮表面加工质量。渗碳、淬火及渗碳、淬火及低温回火：低温回火：渗碳后表面碳含量大大提高，保证淬火后得到高硬度，提渗碳后表面碳含量大大提高，保证淬火后得到高硬度，提高耐磨性和接触疲劳抗力。由于合金元素提高淬透性，淬火、回火后高耐磨性和接触疲劳抗力。由于合金元素提高淬透性，淬火、回火后可使心部获得较高的强度和足够的冲击韧性。可使心部获得较高的强度和足够的冲击韧性。喷丸处理喷丸处理增大表层压增大表层压应力，有利于提高疲劳强度，并清除氧化皮。应力，有利于提高疲劳强度，并清除氧

25、化皮。你现在浏览的是第三十三页，共50页 1.轴的工作条件、失效形式及性能要求轴的工作条件、失效形式及性能要求 （1）一般轴的工作条件）一般轴的工作条件1）传递一定的扭矩，承受一定的交变弯矩和拉、压载荷）传递一定的扭矩，承受一定的交变弯矩和拉、压载荷。2）轴颈承受较大的磨擦。）轴颈承受较大的磨擦。3）承受一定的冲击载荷。）承受一定的冲击载荷。二、轴类零件选材二、轴类零件选材 你现在浏览的是第三十四页，共50页（2）主要失效形式）主要失效形式1）疲劳断裂。）疲劳断裂。2）断裂失效。）断裂失效。3）磨损失效。）磨损失效。（3）对轴用材料性能要求）对轴用材料性能要求1）良好的综合力学性能。）良好的综

26、合力学性能。2）高的疲劳强度。）高的疲劳强度。3）良好的耐磨性。）良好的耐磨性。你现在浏览的是第三十五页，共50页 2.2.轴类零件的选材轴类零件的选材 （1）不不传传递递动动力力只只承承受受弯弯矩矩起起支支撑撑作作用用的的轴轴可可以以用用碳碳钢钢或球墨铸铁来制造。或球墨铸铁来制造。（2）主要受弯曲、扭转的轴无需选用淬透性很高的钢种，通）主要受弯曲、扭转的轴无需选用淬透性很高的钢种，通常选用中碳钢，如常选用中碳钢，如45钢、钢、40Cr、40MnB等；若要求高精度、高等；若要求高精度、高的尺寸稳定性及耐磨性的轴，如磨床主轴，则常选用的尺寸稳定性及耐磨性的轴，如磨床主轴，则常选用38CrMoAl

27、钢，进行调质及氮化处理。钢，进行调质及氮化处理。（3）同时承受弯曲（或扭转）及拉、压载荷的轴）同时承受弯曲（或扭转）及拉、压载荷的轴选用淬选用淬透性较高的钢种。透性较高的钢种。你现在浏览的是第三十六页，共50页3.3.典型轴的选材典型轴的选材（1）机床主轴选材）机床主轴选材以以C620车床主轴为例进行选材。车床主轴为例进行选材。该主轴受交变弯曲和扭转复合应力作用，但载荷和转速均不高，该主轴受交变弯曲和扭转复合应力作用，但载荷和转速均不高，冲击载荷也不大，所以具有一般综合机械性能即可满足要求。但有冲击载荷也不大，所以具有一般综合机械性能即可满足要求。但有摩擦部位要求有较高的硬度和耐磨性。车床主轴

28、可选用摩擦部位要求有较高的硬度和耐磨性。车床主轴可选用45钢。热处钢。热处理工艺为理工艺为调质处理调质处理，有摩擦部位进行，有摩擦部位进行表面淬火表面淬火。如果机床主轴的载荷较大，可用如果机床主轴的载荷较大，可用40Cr钢制造。当承受较大的冲钢制造。当承受较大的冲击载荷和疲劳载荷时，则可采用合金渗碳钢制造，如击载荷和疲劳载荷时，则可采用合金渗碳钢制造，如20Cr或或20CrMnTi等。等。你现在浏览的是第三十七页，共50页工艺路线工艺路线：锻造一正火一粗加工一调质一精加工一表面淬火及低温回锻造一正火一粗加工一调质一精加工一表面淬火及低温回火火-磨削加工。磨削加工。你现在浏览的是第三十八页，共5

29、0页（2）内燃机曲轴选材）内燃机曲轴选材曲轴在工作中受到更加复杂的力的作用。如弯曲、扭转、剪曲轴在工作中受到更加复杂的力的作用。如弯曲、扭转、剪切、拉压、冲击等交变应力，还可造成曲轴的扭转和弯曲振动，切、拉压、冲击等交变应力，还可造成曲轴的扭转和弯曲振动，使之产生附加应力。因曲轴形状极不规则，应力分布很不均匀，使之产生附加应力。因曲轴形状极不规则，应力分布很不均匀，另外，曲轴颈与轴承发生滑动摩擦。另外，曲轴颈与轴承发生滑动摩擦。曲轴的失效形式主要是曲轴的失效形式主要是疲劳断裂疲劳断裂和和轴颈严重磨损轴颈严重磨损两种。两种。材料要求：具有高的强度，一定的冲击韧性，足够的弯曲、扭转材料要求：具有高

30、的强度，一定的冲击韧性，足够的弯曲、扭转疲劳强度和刚度，轴颈表面还应有高的硬度和耐磨性。疲劳强度和刚度，轴颈表面还应有高的硬度和耐磨性。实际生产中，按制造工艺把曲轴分为锻钢曲轴和铸造曲轴实际生产中，按制造工艺把曲轴分为锻钢曲轴和铸造曲轴两种。两种。你现在浏览的是第三十九页，共50页锻钢曲轴锻钢曲轴主要由优质中碳钢和中碳合金钢制造，如主要由优质中碳钢和中碳合金钢制造，如35、40、45、35Mn2、40Cr，35CrMo钢等。钢等。工艺路线：模锻工艺路线：模锻-调质调质-切削加工切削加工-轴颈表面淬火轴颈表面淬火铸造曲轴铸造曲轴主要由铸钢、球墨铸铁、珠光体可锻铸铁以及合金铸铁等主要由铸钢、球墨铸

31、铁、珠光体可锻铸铁以及合金铸铁等制造，如制造，如QT600-3、QT700-2、KTZ450-5、KTZ500-4等。等。你现在浏览的是第四十页，共50页工艺路线：铸造一高温正火一高温回火一切削加工一轴颈气体工艺路线：铸造一高温正火一高温回火一切削加工一轴颈气体渗氮渗氮高温正火高温正火(950)是为了获得细珠光体基体的组织，以满足强是为了获得细珠光体基体的组织，以满足强度要求。高温回火度要求。高温回火(560)是为了消除正火时产生的内应力。轴是为了消除正火时产生的内应力。轴颈气体渗氮颈气体渗氮(渗氮温度渗氮温度570)是在保证不改变组织及加工精度的是在保证不改变组织及加工精度的前提下提高轴颈表

32、面硬度和耐磨性。前提下提高轴颈表面硬度和耐磨性。你现在浏览的是第四十一页，共50页1.1.弹簧的工作条件、失效形式及性能要求弹簧的工作条件、失效形式及性能要求 （1 1）工作条件）工作条件 1 1）弹簧在外力作用下，材料将承受弯曲应力或扭转应力。）弹簧在外力作用下，材料将承受弯曲应力或扭转应力。2 2）承受交变应力和冲击载荷的作用。）承受交变应力和冲击载荷的作用。3 3）某些弹簧受到腐蚀介质和高温的作用。）某些弹簧受到腐蚀介质和高温的作用。三、弹簧类零件的选材三、弹簧类零件的选材 你现在浏览的是第四十二页，共50页 （2 2）主要失效形式）主要失效形式 1 1）塑性变形）塑性变形 2 2）疲劳

33、断裂）疲劳断裂 3 3）快速脆性断裂）快速脆性断裂 4 4）在腐蚀介质中使用的弹簧易产生应力腐蚀断裂失效；高）在腐蚀介质中使用的弹簧易产生应力腐蚀断裂失效；高温下使用的弹簧易出现蠕变和应力松弛，产生永久变形。温下使用的弹簧易出现蠕变和应力松弛，产生永久变形。（3 3）对弹簧用材性能要求）对弹簧用材性能要求 1 1）高的弹性极限和屈强比（）高的弹性极限和屈强比（s s/b b）。）。2 2）高的疲劳强度。）高的疲劳强度。3 3）某些弹簧需要良好的耐蚀性和耐热性）某些弹簧需要良好的耐蚀性和耐热性。你现在浏览的是第四十三页，共50页 2.2.弹簧零件的选材弹簧零件的选材 （1 1）汽汽车车板板簧簧

34、一一般般选选用用65Mn65Mn、60Si2Mn60Si2Mn钢钢制制造造。重重型型载载重重汽汽车车大大截截面面板板簧簧用用55SiMnMoV55SiMnMoV、55SiMnMoVNb55SiMnMoVNb钢钢制制造。造。（2 2）火车螺旋弹簧）火车螺旋弹簧 可使用可使用50CrMn50CrMn、55MnMo55MnMo等钢制造。等钢制造。你现在浏览的是第四十四页，共50页你现在浏览的是第四十五页，共50页1.1.刃具的工作条件、失效形式及性能要求刃具的工作条件、失效形式及性能要求 （1 1）工作条件）工作条件 1 1）刃刃具具在在切切削削材材料料时时，承承受受很很大大的的弯弯曲曲应应力力，某

35、某些些刃具（如钻头、铰刀）还会受到较大的扭转应力。刃具（如钻头、铰刀）还会受到较大的扭转应力。2 2）刃具刃部与被切削材料强烈摩擦，刃具刃部与被切削材料强烈摩擦，刃部温度可升到刃部温度可升到500C600C。3 3）机用刃具往往承受较大的冲击与震动。机用刃具往往承受较大的冲击与震动。四、刃具选材四、刃具选材 你现在浏览的是第四十六页，共50页 （2 2）主要失效形式）主要失效形式 1 1）磨损）磨损 2 2）断裂）断裂 3 3）刃部软化）刃部软化 （3 3）对刃具材料的性能要求）对刃具材料的性能要求1 1）高硬度，高耐磨性。硬度一般要大于高硬度，高耐磨性。硬度一般要大于62HRC；2 2）高的

36、红硬性；高的红硬性；3 3）强韧性好；强韧性好；4）高的淬透性。可采用较低的冷速淬火，以防止刃高的淬透性。可采用较低的冷速淬火，以防止刃具变形和开裂。具变形和开裂。你现在浏览的是第四十七页，共50页 2.2.刃具的选材刃具的选材 制造刃具的材料有碳素工具钢、低合金刃具钢、高速钢、制造刃具的材料有碳素工具钢、低合金刃具钢、高速钢、硬质合金和陶瓷等，根据刃具的使用条件和性能要求不同硬质合金和陶瓷等，根据刃具的使用条件和性能要求不同进行选用。进行选用。（1 1）简单的手用刃具，如手锯锯条、锉刀、木工用刨刀、简单的手用刃具，如手锯锯条、锉刀、木工用刨刀、凿子等简单、低速的手用刃具红硬性和强韧性要求不高

37、，凿子等简单、低速的手用刃具红硬性和强韧性要求不高，主要的使用性能是高硬度、高耐磨性。因此可用碳素工具主要的使用性能是高硬度、高耐磨性。因此可用碳素工具钢制造。如钢制造。如T8、T10、T12钢等。碳素工具钢价格较低钢等。碳素工具钢价格较低,但但淬透性差。淬透性差。（2 2）低速切削、形状较复杂的刃具，如丝锥、板牙、拉低速切削、形状较复杂的刃具，如丝锥、板牙、拉刀等可用低合金刃具钢刀等可用低合金刃具钢9SiCr、CrWMn制造。因钢中加制造。因钢中加入了入了Cr、W、Mn等元素等元素,使钢的淬透性和耐磨性大大提使钢的淬透性和耐磨性大大提高高,耐热性和韧性也有所改善耐热性和韧性也有所改善,可在可

38、在300C的温度下使的温度下使用。用。你现在浏览的是第四十八页，共50页 （3 3）高速切削用的刃具高速切削用的刃具1）用高速钢）用高速钢(W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等制造等制造 2）硬质合金制造）硬质合金制造硬质合金是由硬度和熔点很高的碳化物硬质合金是由硬度和熔点很高的碳化物(TiC、WC)和金属用粉末冶金方法制成和金属用粉末冶金方法制成,常用硬质合金的牌常用硬质合金的牌号有号有YG6、YG8、YT6、YT15等。硬质合金的硬度很高等。硬质合金的硬度很高(89HRA94HRA),耐磨性、耐热性好耐磨性、耐热性好,使用温度可达使用温度可达1000C。3）用陶瓷制造）用陶瓷制造陶瓷硬度极高、耐磨性好、红硬性极高陶瓷硬度极高、耐磨性好、红硬性极高,也用也用来制造刃具。热压氮化硅来制造刃具。热压氮化硅(Si3N4)陶瓷显微硬度为陶瓷显微硬度为5000HV,耐热耐热温度可达温度可达1400C。立方氮化硼的显微硬度可达。立方氮化硼的显微硬度可达8000HV9000HV,允许的工作温度达允许的工作温度达1400C1500C。你现在浏览的是第四十九页，共50页作业：工程材料辅助教材P.57第4、9、10、12题你现在浏览的是第五十页，共50页