材料的选用学习教案

1、会计学1材料材料(cilio)的选用的选用第一页，共22页。第13章 材料(cilio)的选用 概述(i sh)机械零件的选材(xun ci)第1页/共21页第二页，共22页。 众所周知，机器零件的正确选材与合理用材是广大工程(gngchng)技术人员的基本任务之一，也是本课程教学的主要目的因此本章被列为本课程的重点，本章学习重点有： 掌握材料合理选用的基本原则和方法； 明确机械零件失效的基本形式，了解有关失效分析的一般步骤与方法； 熟悉齿轮和轴这两类典型零件的选材分析（包括工作条件，常见失效形式，其性能要求等），初步做到能正确、合理地选用材料，安排其大致加工工艺路线，制定其相应的热处理工艺，

2、判断其所得组织等 。13.1 概述(i sh)第2页/共21页第三页，共22页。一、选材的一般原则 1、 使用性原则 满足机械性能和物理、化学性能的要求 2、 工艺性原则 适应各种( zhn)冷、热加工要求的能力 3、 经济性原则 保证使用性能要求及加工质量的前提下， a、 材料价格 b、 材料加工费用 c、 使用寿命、维修等附加费用 13.2 机械零件的选材(xun ci) 第3页/共21页第四页，共22页。二、材料(cilio)的使用性能 1、根据零件的服役条件和可能的失效或形式，给出选材的主要性能(xngnng)，（机械性能(xngnng)物理性能(xngnng)）指标，以保证零件的使用

3、性能(xngnng)。 常用零件的服役条件、失效形式及主要性能(xngnng)指标（自学）。13.2 机械零件的选材(xun ci) 第4页/共21页第五页，共22页。三、材料的工艺性能 材料工艺性能即加工成零件的难易程度。 金属材料加工方法有铸造，压力加工，焊接，切削加工及热处理。从工艺性考虑： 铸件最好(zu ho)选择共晶合金。 锻件，冲压件最好(zu ho)选择固溶体合金，低碳铜和低合金钢锻造性能好，高碳钢较差，高合金钢很差。 焊接结构选择低碳钢或低合金钢，不应选铸铁，铜合金及铝合金的焊接性能均不好。 切削加工是材料被切削的难易程度。希望钢铁材料的硬度控制在170230HBS。 热处理

4、工艺性碳钢的淬透性差；加热易过热而晶粒长大，淬火是容易变形与开裂，制造高强度及大截面、形状复杂的零件，需选用合金钢。 13.2 机械零件的选材(xun ci) 第5页/共21页第六页，共22页。 1、机床类齿轮由于工作条件较好（无强烈冲击，工作平稳），大多可选调质钢（、等）制造，经调质（或正火）处理十高频淬火、低温回火(hu hu)，这是一般规律特例：当高速且承受冲击载荷较大时（如立式车床上的重要齿轮）宜选20CrMnTi（20r）等渗碳钢制造，经渗碳十淬火十低温回火(hu hu)处理。 13.2 机械零件的选材(xun ci) 第6页/共21页第七页，共22页。 2、对于汽车、拖拉机的变速齿

5、轮，由于承载较重，受冲击频繁，其耐磨性、疲劳强度、心部强度以及冲击韧度等，均要求比机床齿轮高，故一般均采用渗碳钢制造，经渗碳+淬火+低温回火处理，表层碳含量大大提高，保证淬火后高硬度、高耐磨性和高的接触疲劳抗力，由于合金元素提高淬透性，所以经淬、回火后可使工件心部获得(hud)较高的强度和足够的冲击韧度。但其中对于如汽车、拖拉机的油泵齿轮等承载轻、受冲击小的场合，亦可选调质钢经调质处理使用（这是特例）。 13.2 机械零件的选材(xun ci) 第7页/共21页第八页，共22页。13.2 机械零件的选材(xun ci) 第8页/共21页第九页，共22页。13.2 机械零件的选材(xun ci)

6、 第9页/共21页第十页，共22页。【例题(lt)11-1】 1、C618机床变速箱齿轮（该齿轮尺寸不大，其厚度为15mm）工作时转速较高，性能要求如下(rxi)：齿的表面硬度5056HRC，齿心部硬度22 25HRC，整体强度b=760800MPa，整体韧性K=4060J/cm2 。请从下列材料中进行合理选用，并制订其工艺流程：35、45、T12、20CrMnTi、38CrMoAl、0Cr18Ni9Ti、W18Cr4V。 13.2 机械零件的选材(xun ci) 第10页/共21页第十一页，共22页。 普通车床中的变速箱齿轮，是主传动系统中传递动力的齿轮。因此，要求有一定的强度和轮齿的心部硬

7、度及韧性。这种齿轮在工作中转速较高，齿表面要求有较高的硬度以保证耐磨性。但同汽车、拖拉机变速齿轮相比，一般机床齿轮工作时相对比较平稳，承受冲击负荷很小，传递的动力也不很大。所以上述要求都不是太高，例如齿表面硬度只要求。显然，不需要采用化学热处理（如渗碳(shn tn)）。整体的强度、韧性由调质可以达到。因此，选用淬透性适当的调质钢经调质处理后，再经高频表面淬火和低温回火即可达到要求。这种齿轮的尺寸不大，尤其是厚度甚小（15），可选用优质碳素结构钢，水淬即可使截面大部分淬透，回火后基本上能满足性能要求。因此，从所给钢种中选择钢制造合适。 13.2 机械零件的选材(xun ci) 第11页/共21

8、页第十二页，共22页。 选用45钢制造，较为合适。 其加工工艺路线为：下料锻造正火（840860空冷）机加工调质（840860水淬，500550回火）精加工高频(o pn)表面淬火（880900水冷）低温回火（200回火）精磨。 13.2 机械零件的选材(xun ci) 第12页/共21页第十三页，共22页。3.常见错误剖析 选用20I或l钢制造。错在此种选材法不符合经济性原则，即大材小用。 遵循选材的三项基本(jbn)原则，应选用45钢较为合适。 13.2 机械零件的选材(xun ci) 第13页/共21页第十四页，共22页。 有一载重汽车变速箱齿轮(chln)，使用中受一定冲击，负载较重，

9、齿表面要求耐磨，硬度为5863HRC，齿心部硬度3345HRC，其余力学性能要求为:b 1000Mpa ,-1440Mpa , a K 95J/cm2 。试从“例题71”所给材料中选择制造该齿轮(chln)的合适钢种，制订工艺流程，分析每步热处理的目的及其组织。 13.2 机械零件的选材(xun ci) 第14页/共21页第十五页，共22页。 由题意可知，此载重汽车(qch)变速箱齿轮在工作时负荷较重，每个齿受交变弯矩的作用，因此要有高的强度和高的疲劳强度。齿轮还受到较大的冲击，故要求有高的冲击韧度。齿表面为防止磨损，要求具有高硬度和高耐磨性（HRC）。每个齿除受较大的弯矩外，齿表面还承受较大

10、的压力。因此不仅要求齿表面硬度高，耐磨，还要求齿的心部具有一定的强度和硬度（5HRC）。根据以上分析，可知该汽车(qch)齿轮的工作条件比机床齿轮要求苛刻，因此在耐磨性、疲劳强度、心部强度和冲击韧度等方面的要求均比机床齿轮要高。从例题7-所列钢种中，调质钢钢不能满足使用要求（表面硬度只能达5056HRC）。 13.2 机械零件的选材(xun ci) 第15页/共21页第十六页，共22页。 l为氮化钢，氮化层较薄，适合应用于转速快，压力小，不受冲击的使用条件，故其不适合做此汽车齿轮(chln)。 渗碳钢经渗碳热处理后，齿表面可获得高硬度（ HRC）、高耐磨性。由于该钢淬透性好，齿心部可获得强韧结

11、合的组织，具有较高的冲击韧度，故可满足使用要求。因此该载重汽车变速箱齿轮(chln)选用 钢制造。 13.2 机械零件的选材(xun ci) 第16页/共21页第十七页，共22页。 制造该齿轮的适宜钢种为20CrMnTi ，其加工工艺路线为：下料锻造正火（950970空冷）机加工渗碳（920950渗碳68小时）预冷淬火（预冷至油冷）低温回火喷丸磨齿。 其中每一步热处理的目的及相应组织为： 正火：细化、均匀组织，改善锻造后组织，提高其切削加工性。经正火后的组织为S 。 渗碳：表面(biomin)获得高碳，保证经淬火后得到高硬度、高耐磨性。渗碳温度下对应的组织为+K。 13.2 机械零件的选材(x

12、un ci) 第17页/共21页第十八页，共22页。 预冷淬火(cu hu)：齿表面获得高硬度、高耐磨性，其对应的组织为高碳+碳化物+ 残余A；齿心部强、韧结合，对应的组织为低碳+F+T。 再经低温回火后，减少淬火(cu hu)应力、稳定组织，其相应组织为：表面M 回+ K + A R ，心部M 回+ F + T 。 13.2 机械零件的选材(xun ci) 第18页/共21页第十九页，共22页。3. 常见错误剖析 不会根据已知条件来分析(fnx)、判断，仍选用调质钢如45，38CrMoAl钢。 应学会根据已知条件分析(fnx)问题的思考方法，如本例中可对比渗碳钢与调质钢的特征（见分析(fnx)），就不难做出正确判断。13.2 机械零件的选材(xun ci) 第19页/共21页第二十页，共22页。第20页/共21页第二十一页，共22页。NoImage内容(nirng)总