第七章 机械工程材料的选用.ppt

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1、第七章第七章 机械工程材料的选用机械工程材料的选用材料选用的一般原则材料选用的一般原则典型零件的选材典型零件的选材2021/9/231 第一节第一节 材料选用原则材料选用原则一、材料的力学性能：一、材料的力学性能：根据零件的工作条件、损坏根据零件的工作条件、损坏(或失效或失效)形式形式,选择满足力学性能的材料。选择满足力学性能的材料。零件的失效分析零件的失效分析1.定义定义:零件不能正常和安全的工作零件不能正常和安全的工作,即零件失效。即零件失效。2.原因原因结构或形状设计不合理。结构或形状设计不合理。材料的选择不合理。材料的选择不合理。加工工艺不合理。加工工艺不合理。安装与使用不合理。安装与

2、使用不合理。2021/9/2323.形式形式过量变形失效过量变形失效过量弹性变形过量弹性变形过量塑性变形过量塑性变形断裂失效断裂失效韧性断裂韧性断裂应力腐蚀断裂应力腐蚀断裂蠕变断裂蠕变断裂疲劳断裂疲劳断裂低应力断裂低应力断裂脆性断裂脆性断裂表面损伤失效表面损伤失效磨损磨损接触疲劳接触疲劳腐蚀腐蚀2021/9/233二、材料的工艺性能：二、材料的工艺性能：对零件加工生产有直接的影响，对零件加工生产有直接的影响，甚至是决定性的。材料工艺性能的好坏，对零件加工的甚至是决定性的。材料工艺性能的好坏，对零件加工的难易度、生产效率、生产成本等方面起决定性的作用。难易度、生产效率、生产成本等方面起决定性的作

3、用。1、铸造性：铸造铝合金、铸造铜合金铸铁铸钢（灰铸铁）2、锻造性能低碳钢高碳钢2021/9/2343、焊接性能低碳钢和低合金钢具有好的焊接性，高碳钢、高合金钢、铜合金、铝合金的焊接性能差。铸铁不能焊接。4、切削性能5、热处理工艺性能2021/9/235材 料相 对 价 格材 料相 对 价 格碳素结构钢低合金结构钢优质碳素结构钢易切削钢合金结构钢铬镍合金结构钢滚动轴承钢弹簧钢11.21.71.41.521.71.932.12.91.61.9碳素工具钢低合金工具钢高合金工具钢高速钢铬不锈钢铬镍不锈钢普通黄铜球墨铸铁1.41.52.43.75.47.213.515820132.42.9三、材料的经

4、济性：三、材料的经济性：主要是性价比。主要是性价比。常用工程材料的价格1、考虑材料的价格2021/9/2362、从材料加工费用方面来考虑应合理安排零件的生产工艺，尽量简化生产工序，并尽可能采用无切削或少切削加工新工艺（精铸、模锻），提高材料的利用率，降低成本。3、从材料供应条件来考虑首先应立足于国内和定货单位近的地区，且尽量减少所选材料的品种规格。4、考虑材料来源推广新材料、合理选择代用材料、尽量少用稀缺的合金元素。2021/9/237选择材料的基本过程选择材料的基本过程2021/9/238第二节第二节 典型零件的选材典型零件的选材机床主轴机床主轴汽车半轴汽车半轴机床齿轮机床齿轮汽车齿轮汽车齿

5、轮2021/9/239一一.C616 416车床主轴车床主轴2021/9/2310一一)工作条件工作条件:1.该轴在滚动轴承中运转。该轴在滚动轴承中运转。2.承受中等负荷承受中等负荷,承受一定的冲击力。承受一定的冲击力。3.转速中等。转速中等。二二)技术要求技术要求:1.整体调质后硬度应为整体调质后硬度应为HB200230,金相组金相组 织为回火索氏体。织为回火索氏体。2.内锥孔和外圆锥面处硬度为内锥孔和外圆锥面处硬度为HRC4550,表面表面35mm内金相组织为回火屈氏体和内金相组织为回火屈氏体和 少量回火马氏体。少量回火马氏体。3.花键部分硬度花键部分硬度HRC4850,金相组织同上。金相

6、组织同上。2021/9/2311三三)选材选材:45钢。钢。四四)加工工艺路线加工工艺路线:下料下料 锻造锻造 正火正火 粗加工粗加工 调质调质 半精加工半精加工 钻中心孔钻中心孔 精车加工精车加工 铣键槽铣键槽 局部淬火局部淬火(锥孔及外锥体锥孔及外锥体)粗磨粗磨 滚铣花键滚铣花键 花键淬火花键淬火 精磨精磨 2021/9/2312二二.YJ 130汽车半轴汽车半轴2021/9/2313一一)工作条件工作条件:1.该轴在上坡或启动时该轴在上坡或启动时,承受较大扭矩。承受较大扭矩。2.承受一定的冲击力和具有较高的抗弯能力。承受一定的冲击力和具有较高的抗弯能力。3.承受反复弯曲疲劳应力。承受反复

7、弯曲疲劳应力。二二)技术要求技术要求:1.杆部硬度杆部硬度HRC3744;盘部外圆硬度盘部外圆硬度HRC 2434;金相组织为回火索氏体和回火屈金相组织为回火索氏体和回火屈 氏体。氏体。2.弯曲度弯曲度:杆中部杆中部1.8mm;盘部跳动盘部跳动2.0mm。2021/9/2314三三)选材选材:40Cr、42CrMo、40CrMnMo。四四)加工工艺路线加工工艺路线:下料下料 锻造锻造 正火正火 粗加工粗加工 调质调质 半精加工半精加工 精车加工精车加工 盘部钻孔盘部钻孔 磨花键磨花键 2021/9/2315三三.C616机床齿轮机床齿轮一一)工作条件工作条件:1.工作负荷不太大。工作负荷不太大

8、。2.中速运转中速运转(610m/s)。二二)技术要求技术要求:1.齿面硬度齿面硬度HRC4550,金相组织为回金相组织为回 火索氏体。火索氏体。2.齿心部硬度齿心部硬度HRC2225,金相组织为金相组织为 回火马氏体。回火马氏体。2021/9/2316三三)选材选材:40、45钢。钢。四四)加工工艺路线加工工艺路线:下料下料 锻造锻造 正火正火 粗加工粗加工 调质调质 半精加工半精加工 精车加工精车加工 高频淬火高频淬火及低温回火及低温回火 精磨精磨 2021/9/2317四四.JN 150型载重汽车变速箱齿轮型载重汽车变速箱齿轮一一)工作条件工作条件:1.工作负荷大。工作负荷大。2.高速运转高速运转(1015m/s以上以上)。3.受冲击频繁受冲击频繁,磨损较严重。磨损较严重。二二)技术要求技术要求:1.齿面硬度齿面硬度HRC5862,金相组织为回金相组织为回 火马氏体火马氏体+合金碳化物合金碳化物+残余奥氏体。残余奥氏体。2.齿心部硬度齿心部硬度HRC3545,金相组织为金相组织为 回火马氏体回火马氏体(低碳低碳)+铁素体铁素体+细珠光体。细珠光体。2021/9/2318三三)选材选材:20 CrMnTi 钢。钢。四四)加工工艺路线加工工艺路线:下料下料 锻造锻造 正火正火 机械加工机械加工 渗碳渗碳 淬火淬火 低温回火低温回火 喷丸喷丸 磨齿磨齿 2021/9/2319