第十二章-零件的選材及工藝路線課件

1、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10/14/20221機(jī)械工程材料主要內(nèi)容10/11/20221機(jī)械工程材料第一節(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)10/14/20222機(jī)械工程材料第一節(jié)常用的力學(xué)性能指標(biāo)在選材中的意義10/11/20222零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)

2、力學(xué)性能指標(biāo)10/14/20223機(jī)械工程材料零件的失效與失效分析失效:-依據(jù)力學(xué)性能指標(biāo)10/11零件失效方式斷 裂過量變形表面損傷過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10/14/20224機(jī)械工程材料零件失效方式斷 裂過量變形表面損傷過量塑性變形脆失效分析方法-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）測定數(shù)據(jù)，包括成分、組織和性能的分析與測試4）確定失效原因10/14/20225機(jī)械工程材料失效分析方法-依據(jù)力學(xué)性能指標(biāo)1）收集證據(jù)2）斷口

3、分析第二節(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。10/14/20226機(jī)械工程材料第二節(jié)斷裂韌度在選材中的意義10/11/20226機(jī)械工程材第三節(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，因此對重要的零件必須進(jìn)行實(shí)物性能試驗(yàn)，如臺架試驗(yàn)或裝機(jī)試驗(yàn)。10/14/20227機(jī)械工程材料第三節(jié)零件實(shí)物性

4、能試驗(yàn)的重要性零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工工藝對于其他第四節(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10/14/20228機(jī)械工程材料第四節(jié) 材料強(qiáng)度、塑性與韌性的合理配合10/11/2022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10/14/20229機(jī)械工程材料第五節(jié)選材方法10/11/20229機(jī)械工程材料10/14/202210機(jī)械工程材料10/11/202210機(jī)械工程材料10/14/202211機(jī)械工程材料10/11/202211機(jī)械工程材料10/14/202212機(jī)械工程材料

5、10/11/202212機(jī)械工程材料10/14/202213機(jī)械工程材料10/11/202213機(jī)械工程材料 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設(shè)計(jì)過程。選材的核心問題是在技術(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)是對機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程人員(廣義地應(yīng)是對所有的從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的技術(shù)人員)的基本要求。10/14/202214機(jī)械工程材料 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)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： 受力情況 如載荷

6、性質(zhì)(靜載、動載。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)： 工作環(huán)境 如溫度(常溫、高溫、低溫或變溫)介質(zhì)(有無腐蝕介質(zhì)、潤滑劑)； 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。10/14/202215機(jī)械工程材料一、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：一、使用性能選材原則10/14/202216機(jī)械工程材料一、使用性能選材原則10/11/202216機(jī)械工程材料二、工藝性能選材原則材料的工藝性能可定義

7、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。 10/14/202217機(jī)械工程材料二、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

8、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。 10/14/202218機(jī)械工程材料二、根據(jù)材料的工藝性能選材(金屬材料)1鑄造性能 凡相圖2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。一般來說，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。10/14/2

9、02219機(jī)械工程材料2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3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)采用一些高級的焊接方法(如氬弧焊)或特殊措施進(jìn)行焊接。10/14/202220機(jī)械工程材料3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4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。一般來說材料的硬度越高、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18023

10、0HBS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。10/14/202221機(jī)械工程材料4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5. 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?0/14/202222機(jī)械工程材料5. 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

11、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，其工藝簡單易行。10/14/202223機(jī)械工程材料二、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)，

12、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。10/14/202224機(jī)械工程材料二、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)品具有競爭力的重要條件：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。10/14/20222

13、5機(jī)械工程材料三、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 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110、鋁的120)，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，如輕載傳動齒輪、軸承、緊固件、密封件和輪胎等10/14/202226機(jī)械工程材料 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

14、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“第二個石器時(shí)代”。陶瓷作為結(jié)構(gòu)材料，目前尚處開發(fā)應(yīng)用階段。10/14/202227機(jī)械工程材料陶瓷材料 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)的競爭力，故金屬材料仍然是機(jī)械工程材料的主力軍。從這個意義上來講，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

15、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。10/14/202228機(jī)械工程材料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10/14/202229機(jī)械工程材料第六節(jié)典型零件選材及工藝路線10/11/202229機(jī)械工程一、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。10/14/202230機(jī)械工程材料一、齒輪類零件選材 應(yīng)用極廣的重

16、要機(jī)械零件，其主要作用有傳性能要求1 工怍條件傳遞扭矩，齒根部承受較大的交變彎曲應(yīng)力；齒面嚙合并發(fā)生相對滑動與滾動，承受較大的交變接觸應(yīng)力及強(qiáng)烈的摩擦：啟動、換檔或嚙合不良，齒輪承受一定的沖擊力：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。10/14/202231機(jī)械工程材料性能要求1 工怍條件10/11/202231機(jī)械工程材料2主要失效形式斷裂包括交變彎曲應(yīng)力引起的輪齒疲勞斷裂和沖 擊過載導(dǎo)致的崩齒與開裂；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)致的齒面過度磨損；其它特殊失效，如腐蝕介質(zhì)引起的齒面腐蝕現(xiàn)象10/14/202232機(jī)械工程材料2

17、主要失效形式斷裂包括交變彎曲應(yīng)力引起的輪齒疲勞斷裂3、主要性能要求高的彎曲疲勞強(qiáng)度，防止輪齒的疲勞斷裂。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。足夠的齒心部強(qiáng)韌性，以防沖擊過載斷裂。10/14/202233機(jī)械工程材料3、主要性能要求10/11/202233機(jī)械工程材料材料要求金屬材料（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：低碳鋼及低碳合金鋼 20，20Cr、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA等，可通過退火或正火來改善切削加工性能，通過滲碳后淬火+低溫回火來保證齒輪的使用性能。具有表面高

18、硬度(5662 HRC)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。10/14/202234機(jī)械工程材料材料要求金屬材料（1）鍛鋼 齒輪的主要材料。鍛造可改善(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；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

19、；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。10/14/202235機(jī)械工程材料(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(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； 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。10/14/202236機(jī)械工程材料(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（2）鑄鋼 鑄鋼

20、齒輪的力學(xué)性能比鍛鋼差，較少使用，但對某些尺寸大(500 mm) 、形狀復(fù)雜的齒輪，采用鑄鋼較為合理。常用鑄鋼牌號有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10/14/202237機(jī)械工程材料（2）鑄鋼 鑄鋼齒輪的力學(xué)性能比鍛鋼差，較少使用，但對某些（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。常用牌號有HT200、HT250、HT350等；由于球墨鑄鐵的強(qiáng)韌性較好，故采用QT6

21、00-3、QT500-7代替部分鑄鋼齒輪的趨勢越來越大。鑄鐵齒輪的熱處理方法類似于鑄鋼齒輪。10/14/202238機(jī)械工程材料（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（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。10/14/202239機(jī)械工程材料（4）非鐵金屬 在儀器儀表及某些特殊條件下工作的輕載齒（5）粉末冶金材料 粉末冶金齒輪材料可實(shí)現(xiàn)精密的少、無切削加工

22、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)動機(jī)的定時(shí)齒輪(材料Fe-C 0.9)、分電器齒輪(材料Fe-C 0.9Cu2.0)、農(nóng)用柴油機(jī)中的凸輪軸齒輪(材料Fe-CuC)、聯(lián)合收割機(jī)中的油泵齒輪。10/14/202240機(jī)械工程材料（5）粉末冶金材料 粉末冶金齒輪材料可實(shí)現(xiàn)精密的少、無切削選材要求(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(尤其是在無潤滑或不良潤滑條件下)、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、

23、無潤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)械傳動齒輪等10/14/202241機(jī)械工程材料選材要求(非金屬材料) 陶瓷材料脆性大、工藝性能差，一般不綜述 對開式傳動齒輪，或低速、輕載、不受沖擊或沖擊較小的齒輪，宜選相對價(jià)廉的材料，如鑄鐵、碳鋼等；對閉式傳動齒輪，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。10/14/202242機(jī)械工程材料綜述 對開式傳動齒輪，或低速、

24、輕載、不受沖擊或沖擊較小的齒常用材料10/14/202243機(jī)械工程材料常用材料10/11/202243機(jī)械工程材料典型齒輪選材1機(jī)床齒輪 運(yùn)行平穩(wěn)無強(qiáng)烈沖擊、載荷不大、轉(zhuǎn)速中等，對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220250HBS，可滿足性能要求：對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

25、表面滲氮處理制造。10/14/202244機(jī)械工程材料典型齒輪選材1機(jī)床齒輪 運(yùn)行平穩(wěn)無強(qiáng)烈沖擊、載荷不大、轉(zhuǎn)機(jī)床齒輪的簡明加工工藝路線 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。10/14/202245機(jī)械工程材料機(jī)床齒輪的簡明加工工藝路線10/11/202245機(jī)械工程材2. 汽車、拖拉機(jī)齒輪 工作條件惡劣，特別是主傳動系統(tǒng)中的齒輪；受力較大，易過載，變速時(shí)受到頻繁的強(qiáng)烈沖擊；對材料的

26、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)5862HRC，心部硬度3045HRC。對飛機(jī)、坦克等特別重要齒輪，則可采用高淬透性滲碳鋼(如18Cr2Ni4WA)來制造。10/14/202246機(jī)械工程材料2. 汽車、拖拉機(jī)齒輪 工作條件惡劣，特別是主傳動系統(tǒng)中的10/14/202247機(jī)械工程材料10/11/202247機(jī)械工程材料二、軸類零件選材1工作條件 交變彎曲載荷，扭轉(zhuǎn)載荷或拉壓載荷；相對運(yùn)動表面(如軸頸、花鍵部位)發(fā)生摩擦；因機(jī)

27、器開停、過載等，承受一定的沖擊載荷：2主要失效 疲勞斷裂為多數(shù)、沖擊過載斷裂為少數(shù)磨損 相對運(yùn)動表面過度唐損；過量變形 極少數(shù)情況下會發(fā)生因強(qiáng)度不足的過量塑性變形失效和剛度不足的過量彈性變形失效。3性能要求 高的疲勞極限；綜合力學(xué)性能好，局部承受摩擦部分應(yīng)具有較高的硬度和耐磨性。10/14/202248機(jī)械工程材料二、軸類零件選材1工作條件 交變彎曲載荷，扭轉(zhuǎn)載荷10/14/202249機(jī)械工程材料10/11/202249機(jī)械工程材料常用材料-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)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：對受

28、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)鋼來制造，如40Cr、40MnVB等，對其中精度要求極高的軸要采用專用氮化鋼(如38CrMoAIA)制造。 10/14/202250機(jī)械工程材料常用材料-鋼鐵 1、鍛鋼 優(yōu)質(zhì)中碳或中碳合金調(diào)質(zhì)鋼是軸1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)，然后對易磨損的相對運(yùn)動部位進(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制造軸類零件。如當(dāng)軸受到強(qiáng)烈沖擊載荷作用時(shí)，

29、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運(yùn)動部位要求更高的耐磨性時(shí)，則宜用高碳鋼制造(如6Crl5、9Mn2V等)。10/14/202251機(jī)械工程材料1鍛鋼(續(xù)) 中碳鋼軸的熱處理特點(diǎn)是：10/11/2022.鑄鋼 形狀復(fù)雜、尺寸較大的軸，可采用特鋼來制造，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)軸很少以沖擊過載而斷裂的形式失效故近幾十年來愈來愈多地采用球墨鑄鐵(如QT700-2)和高強(qiáng)度灰鑄鐵(HT350、KTZ550-6等)來代替鋼作為軸(尤其是曲軸)的材料。鑄鐵軸的剛度和耐磨性不低，且具有缺口敏感性低、減振減摩、切削加工性好且生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，選材時(shí)值得重視。10/14/202252機(jī)械工程材料2.鑄鋼 形狀復(fù)雜、尺寸較大的軸，可采用特鋼來制造，如軸類零件選材應(yīng)注意的幾點(diǎn) 以剛度為主、輕載、非重要軸，為降低成本，可選用碳鋼 (如45鋼)、鑄鐵(如QT700-2)、甚至普通質(zhì)量碳鋼(如Q275)制 造；一般進(jìn)行正火或調(diào)質(zhì)處理，若需提高相對運(yùn)動部位的耐磨 性，可對其進(jìn)行表面淬火 以耐磨性為主的軸，可選碳含量 較高的鋼(如65Mn、9Mn2V)或低碳鋼(20Cr、20CrMnTi)滲碳