典型零件的选材及工程材料的应用-金属工艺学.ppt

典型零件的选材,第一节 选材的一般原则,选用材料应考虑的一般原则是： 使用性原则 是保证零件完成规定功能的必要条件 工艺性原则 材料的工艺性能表示材料加工的难易程度 经济性原则 是选材的重要原则之一，一般包括材料的价 格、零件的成本与国家的资源等第二节 典型零件的选材及工艺路线设计,一、齿轮类零件的选材 1. 齿轮的工作条件、失效形式及性能要求 齿轮是机械工业中应用最广的零件之一，主要用于传递扭矩和调 节速度 （1）工作时的受力情况 1）由于传递扭矩，齿根承受较大的交变弯曲应力 2）齿面相互滑动和滚动，承受较大的接触力，并发生强烈的摩擦 3）由于换档、启动或啮合不良，齿部承受一定的冲击 （2）主要失效形式 1）疲劳断裂 主要发生在齿根它是齿轮最严重的失效形式 2）齿面磨损3）齿面接触疲劳破坏 4）过载断裂3）齿轮用材性能要求 1）高的弯曲疲劳强度 2）高的接触疲劳强度和耐磨性 3）齿轮心部要有足够的强度和韧性 2. 齿轮零件的选材,二、轴类零件的选材 1. 轴的工作条件、失效形式及性能要求 （1）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 2）轴颈承受较大的摩擦 3）承受一定的冲击载荷 （2）主要失效形式 1）疲劳断裂 长期受扭转和弯曲交变载荷作用 2）断裂失效 大载荷或冲击载荷作用 3）磨损失效 轴颈或花键处过度磨损 （3）对轴用材料性能要求 1）良好的综合力学性能 2）高的疲劳强度 3）良好的耐磨性,2. 轴类零件的选材 (1) 不传递动力只承受弯矩起支撑作用的轴 (2) 主要受弯曲，扭转的轴 (3) 同时承受弯曲（或扭转）及拉，压载荷的轴 3. 典型轴选材举例 （1）机床主轴选材 以C620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，但载荷和转速不高， 冲击载荷也不大，所以具有一般综合力学性能即可满足要求 但大端的轴颈、椎孔与卡盘、顶尖之间有摩擦，这些部位要求 有较高的硬度和耐磨性 根据以上分析，车床主轴可选用45钢热处理为调质处理；轴 颈和椎孔进行表面淬火 工艺路线为：,（2）内燃机曲轴选材 内燃机曲轴选材原则主要根据内燃机的类型、功率大小、转 速高低和相应轴承材料等项条件而定，同时也需考虑加工条 件、生产批量和热处理工艺及制造成本 由于在滚动轴承中工作，要求轴颈部有较高的硬度和耐磨性 通常可选用QT7002 ，其工艺路线如下： 铸造-高温正火-高温回火 -切削加工-轮颈气体渗氮,锻造- 正火-粗加工-调质-精加工-表面淬火及低温回火-磨削加工,三、弹簧类零件的选材 1. 弹簧的工作条件、失效形式及性能要求 （1）工作条件 1）弹簧在外力作用下，压缩、拉伸、扭转时材料将承受弯曲应力 或扭转应力 2）缓冲、减震或复原用的弹簧，承受交变应力和冲击载荷的作用 3）某些弹簧受到腐蚀介质和高温的作用 （2）主要失效形式 1）塑性变形 2）疲劳断裂 3）快速脆性断裂 4）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。

3）对弹簧用材性能要求 1）高的弹性极限和屈强比（s/b） 2）高的疲劳强度 3）好的材质和表面质量 4）某些弹簧需要良好的耐蚀性和耐热性 2. 弹簧零件的选材 弹簧种类很多，载荷大小相差悬殊，使用条件和环境个不相同 在实际生产中多选用弹性极限高的金属材料来制造 3. 典型弹簧选材举例 （1）汽车板簧 （2）火车螺旋弹簧,（1）汽车板簧 汽车板簧用于减震和缓冲，承受很大的交变应力和冲击载荷， 需要高的屈服强度和疲劳强度中重型汽车板簧用50CrMn， 55SiMnV钢；重型大截面板簧用55SiMnMoV、55SiMnVNb 其工艺路线为： 热轧钢带（板）冲载下料-压力成型-淬火-中温回火-喷丸 强化 （2）火车螺旋弹簧 火车螺旋弹簧用于机车和车厢的缓冲和吸震，其使用条件和性能 与汽车板簧相近 其工艺路线为： 热轧钢棒下料-两头制扁-热卷成型-淬火-中温回火- 喷丸强化-端面磨平 其中淬火和回火工艺同汽车板簧。