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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,第,7,章 材料的選用,（掌握內(nèi)容）,第一節(jié) 選材的一般原則、方法與步驟,一,、失效,：,1,、概念,：指零件在使用過程中，由于某種原因不能工作或雖能繼續(xù)工作但已失去應(yīng)有功能的現(xiàn)象，稱為該,零件失效,。,2,、失效形式,：三種,（,1,）,斷裂失效；,（,2,）,過量變形失效；,（,3,）,表面損傷失效。,3,、失效原因,（,1,）,設(shè)計(jì)方面；,（,2,）,選材方面；,（,3,）,加工工藝是否合理；,（,4,）,安裝如何；,（,5,）,操作規(guī)程。,二、選材原則：,1,、使用原則,：從零件工作環(huán)境、工作條件，

2、考慮材料的力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能，滿足使用要求。,2,、工藝性能,（,1,）鑄造性能,；,流動(dòng)性、收縮性來衡量。鑄鐵中，灰鑄鐵好。,（,2,）鍛造性能,；,塑性變形抗力衡量。低碳鋼性能優(yōu)于高碳鋼,。,（,3,）焊接性,；,鋁、銅合金焊接性差，鑄鐵基本不能焊，鋼材可焊,。,（,4,）切削加工性,；,硬度是否在,170HBW230HBW,內(nèi)，高速鋼、耐熱鋼差。,（,5,）熱處理工藝,；,淬透性，淬火是否變形、開裂。合金鋼好于碳鋼。一定按工藝要求操作，如加熱溫度高或低的問題。,3,、經(jīng)濟(jì)性,考慮材料的,價(jià)格,、,成本,。,如：材料本身價(jià)格，,碳鋼,低于,合金鋼,低于,有色金屬,；,加工費(fèi)用,設(shè)

3、備簡單、工序少、少切削加工，提高經(jīng)濟(jì)效益。,在,大量生產(chǎn)中，設(shè)備壽命、加工質(zhì)量等，合金鋼比碳鋼更經(jīng)濟(jì),。,三、選材方法,1,、以綜合力學(xué)性能為主時(shí)的選材,如：結(jié)構(gòu)零件：,軸,、,桿,、,套,類，承受動(dòng)、靜載荷作用。選：,中碳鋼,，,中碳合金鋼,調(diào)質(zhì)處理,。,2,、以疲勞強(qiáng)度為主時(shí)選材,如：,曲軸,，,齒輪,，,彈簧,，滾動(dòng)軸承等承受交變載荷。通過熱處理工藝提高性能；合理的零件結(jié)構(gòu)；正確加工方法；減少應(yīng)力集中。選,中碳鋼,調(diào)質(zhì)或淬火,+,中溫回火；,高碳鋼,淬火,+,低溫回火；,3,、以磨損為主時(shí)的選材,兩種情況,（,1,）,磨損較大，受力較小,選,高碳鋼,或,高合金鋼,淬火,+,低回,。,（,

4、2,）,磨損同時(shí)受較大沖擊力作用,選,低碳鋼,或,低碳合金鋼,滲碳、淬火,+,低回。,一般稱,“外硬而里韌”,；如冷沖模，挫、鋸；汽車變速齒輪。,四、選材步驟,1,、分析零件工作條件，提出關(guān)鍵性能要求；,2,、同類產(chǎn)品的用材情況比較，進(jìn)行調(diào)查研究,；,3,、確定零件應(yīng)具有的力學(xué)性能指標(biāo)；,4,、初步選出所用材料的牌號(hào)，確定熱處理方法，進(jìn)行強(qiáng)化,。,5,、對(duì)關(guān)鍵性零件投產(chǎn)前應(yīng)先在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，是否達(dá)到各項(xiàng)指標(biāo),；,必要時(shí)，還進(jìn)行破壞性試驗(yàn)，檢驗(yàn)材料性能,。,第二節(jié) 熱處理技術(shù)條件的標(biāo)注及工序安排,一、熱處理技術(shù)條件,設(shè)計(jì)者根據(jù)零件的性能要求，在圖紙上標(biāo)明,材料的牌號(hào),，并相應(yīng)的,熱處理,條件，作為

5、熱處理操作及檢驗(yàn)的依據(jù)，一般來講，在圖紙上用,硬度,作為熱處理?xiàng)l件,。,如,：高碳鋼一般在,56HRC,以上，,58HRC62HRC,；,差,5,。中碳鋼：,56HRC,以下，,34HRC37HRC,等。布氏硬度標(biāo)注時(shí)：差,30,；如,180HBW200HBW,等。,另,：寫上相應(yīng)的 調(diào)質(zhì)，淬火，回火，高頻淬火等。滲碳零件還標(biāo)注 滲碳層深度、滲碳淬火回火的硬度和滲碳部位等。表面淬火應(yīng)標(biāo)注淬硬部位。,二、熱處理工序位置安排,二、熱處理工序位置安排,1,、,退火,（完全退火、球化退火、去應(yīng)力退火）,在毛坯生產(chǎn)（鑄造，鍛造，焊接）之后，便于毛坯切削加工。,其加工工藝路線如下,：,毛坯生產(chǎn)（鑄造，鍛造

6、，焊接）,退火,切削加工,2,、,正火,在毛坯生產(chǎn)（鑄造，鍛造，焊接）之后，便于毛坯切削加工。,毛坯生產(chǎn)（鑄造，鍛造，焊接）,正火,切削加工,3,、,調(diào)質(zhì),主要提高綜合力學(xué)性能；粗加工之后，半精加工或精加工之前,。,下料,鍛造,正火,（退火）,粗加工,調(diào)質(zhì),精加工,。,4,、淬火、回火,（,1,）,整體零件：,工藝路線如下,下料,鍛造,正火,（或退火）,粗加工,（半精加工）,淬火,+,高溫（或低溫）回火,磨削加工,。,（,2,）,表面淬火（感應(yīng)加熱表面淬火零件）：,在調(diào)質(zhì)之后,；,下料,鍛造,正火,（或退火）,粗加工,調(diào)質(zhì),半精加工,表面淬火,+,低溫回火,磨削加工。,5,、滲碳，氮化工序,目

7、的大大提高表面硬度、耐磨性,。,特別是受沖擊件，如,P206,汽車齒輪；材料,20CrMnTi,補(bǔ)充,：熱處理零件的結(jié)構(gòu)工藝性：,1,、避免尖角、棱角；,防過燒，應(yīng)力；,2,、避免厚薄懸殊的截面,防 變形；裂紋；,3,、要盡量對(duì)稱結(jié)構(gòu),防止加熱、冷卻變形,第三節(jié) 典型零件的選材與工藝路線分析,一、齒輪,1,、工作條件,（,1,）整體受沖擊力；（,2,）齒面受接觸壓力； （,3,）齒根彎曲力； （,4,）表面磨損。,2,、工作要求,（,1,）表面有足夠的硬度、耐磨性；（,2,）心部有足夠的強(qiáng)度、韌性；（,3,）彎曲疲勞強(qiáng)度要高。,3,、選材依據(jù),（,1,）,低速、輕載荷齒輪,如機(jī)床中不重要的齒輪

8、,。,選：中碳鋼,45,鋼或,40C,r,鋼,正火處理；,低速中等、較大載荷,，選：,45,或,4,0Cr,調(diào)質(zhì)處理。,重載,：選,45,、,40Cr,調(diào)質(zhì),高頻表面淬火處理,。,（,2,）中速,：圓周速度,610m/s,一般載荷下,：選,45,鋼、,40Cr,調(diào)質(zhì)、高頻表面淬火處理,。,比如：一般機(jī)床中的變速齒輪等。,重載荷,下：選,20Cr,、,20CrMnTi,經(jīng)滲碳、淬火處理。,比如：拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪等,。,（,3,）、高速、重載荷、較大沖擊,：選低碳合金鋼；如：,20CrMnTi,;,20Mn2B,滲碳、淬火,+,低回。 比如汽車、拖拉機(jī) 變速齒輪、后橋齒輪；精密機(jī)床中的傳動(dòng)齒輪等。,

9、另,：低速、輕載大齒輪,選,灰鑄鐵,或,球墨鑄鐵,。,無,潤滑條件下工作，同時(shí)受力不大,選,工程塑料；尼龍；聚碳酸脂。,要求耐磨、速度又小（如手表、儀表齒輪）,不銹鋼,、,青銅,合金件。,舉例,：,1,、普通車床,C6140,型的變速箱齒輪；,工作條件,：承受載荷不大，轉(zhuǎn)速中等，工作較平穩(wěn)，無強(qiáng)烈沖擊。,性能要求,：齒面,：,50HRC53HRC,；,心部：,220HBS245HBS,；,要求,（,1,）,選何種材料,；（,2,）,寫出加工工藝路線,；（,3,）,說明各熱處理工藝的作用,。,解,：,1,、根據(jù)已知條件 ，選,45,鋼；（因價(jià)格較低，而不選,40Cr,）,2,、工藝路線,：,下料,鍛造,正火,機(jī)械粗加工,調(diào)質(zhì),精加工,齒面表面淬火,精磨,3,、熱處理工序作用：,正火,細(xì)化晶粒，調(diào)整硬度，消除應(yīng)力。,調(diào)質(zhì),提高綜合力學(xué)性能，硬度達(dá)到心部硬度要求。,表面淬火,采用高頻淬火,+,低回，提高齒面硬度要求。,2,、汽車變速箱齒輪 （略） 請(qǐng)見,P206,二、軸類零件,見,P207,1,、工作條件,：,（,1,）承受載荷傳遞動(dòng)力,綜合力學(xué)性能好。 （,2,）交變彎曲應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)應(yīng)力,疲勞強(qiáng)度高。 （,3,）沖擊、震動(dòng)（有時(shí)過載）,足夠的韌性。 （,4,）高速旋轉(zhuǎn)、較大摩擦,較高硬度、耐磨性，剛度好,。,2,、選材依據(jù),：,請(qǐng)看教材,P208 3,、,作業(yè),：,習(xí)題書,P88,