工程材料的选用课件

1、本章主要知识：第十一章 工程材料的选用典型零件的选材及应用实例零件选材的一般原则和方法零件的失效形式所谓失效是指：零件完全破坏，不能继续工作；严重损伤，继续工作不安全；虽能安全工作，但不能满意地起到预期的作用。一、 失效的概念11.1 机械零件的失效分析二、 失效的形式三、 失效的原因四、 失效分析的方法五、零件工作条件、失效形式及要求的力学性能零件工作条件失效形式要求的力学性能应力种类载荷性质其它普通紧固螺栓拉、剪应力静过量变形、断裂强度、塑性传动轴弯、扭应力循环、冲击轴颈处摩擦，振动疲劳破坏、过量变形、轴颈处磨损综合力学性能传动齿轮压、弯应力循环、冲击强烈摩擦，振动磨损、疲劳麻点、齿折断表

2、面高硬度及疲劳极限，心部较高强度、韧性弹簧扭应力（螺旋簧）弯应力（板簧）循环、冲击振动弹性丧失、疲劳破坏弹性极限、屈强比、疲劳极限油泵柱塞副压应力循环、冲击摩擦，油的腐蚀磨损硬度、抗压强度冷作模具复杂应力循环、冲击强烈摩擦磨损、脆断硬度、足够的强度、韧性压铸模复杂应力循环、冲击高温热疲劳、脆断、磨损高温强度、抗热疲劳性、足够的韧性与热硬性1、材料的最终性能应满足零件的技术要求一、零件选材的一般原则11.2 零件选材的一般原则和方法1）通常以b(0.2)作为零件的设计强度指标。b(0.2)愈高，机器愈轻，寿命愈长；2）塑性指标（、）不能直接用于设计计算，它的主要作用是增加零件抗过载能力（如应力集

3、中），提高零件的安全性；3）硬度（HRC、HBS）作为加工工艺的最终检验指标。2、材料的工艺性能良好（1）铸造性能的比较（2）锻造性能的比较 低碳钢最好，中碳钢次之，高碳钢较差； 低合金钢可锻性近于中碳钢，高合金钢的较差； 铝合金：因锻造温度范围窄，可锻性并不很好； 铜合金的可锻性一般较好。（3）焊接性能的比较铜合金和铝合金的焊接性能较差；灰口铸铁基本上不能焊；低碳钢和碳含量低于0.18的合金钢有较好的焊接性能，碳含量大于0.45的碳钢和碳含量大于0.35的合金钢的焊接性能较差。碳含量和合金元素含量越高，焊接性能越差。（4）切削加工性能比较3、充分考虑经济性常用金属材料的相对价格材 料相对价格

4、材 料相对价格碳素结构钢低合金高强度结构钢优质碳素结构钢易切钢合金结构钢（铬-镍除外）铬镍合金结构钢滚动轴承钢碳素工具钢低合金工具钢高速钢硬质合金12531.575363-416-20150-200铬不锈钢铬镍不锈钢普通黄铜锡青铜、铝青铜灰铸铁件球墨铸铁件可锻铸铁件碳素铸钢件铸造铝合金、铜合金铸造锡基轴承合金铸造铅基轴承合金113-17190.60.70.72.5-38-102310常用热处理的相对加工费用热处理方法相对加工费用热处理方法相对加工费用退火（电炉）调质2.5球化退火.8盐浴炉淬火及回火刀具、模具6-7.5正火（电炉）结构零件3渗碳淬火回火冷处理3氮化3高频感应加热淬火按淬火长度计

5、算，一般比渗碳淬火价廉二、零件选材的一般方法11.3 典型零件的选材及应用实例3.代表性零、部件材料牌号使用性能要求主要失效形式热处理及其它纵梁、横梁、传动轴（4000s-1）、保险柜、钢圈等25、Q345钢板等强度、刚度、韧性弯曲、扭斜、铆钉、松动、断裂要求用冲压性能好的优质钢板前桥（前轴）转向节臂（羊角）、半轴等 调质钢 45、4OCr、40MnB 强度、韧性、疲劳抗力 弯曲变形、扭转变形、断裂模锻成形、调质处理、圆角滚压、无损探伤变速箱齿轮、后桥齿轮等渗碳钢2OCrMnTi、30CrMnTi、20MnTIB、12CrZNi4等强度、耐磨性、接触疲劳抗力、及断裂抗力麻点、剥落、齿面过量磨损

6、、变形、断齿渗碳（渗碳层深度0.8nm以上）、淬火、回火，表面硬度586 2HRC 变速器壳体、离合器壳体灰口铸铁HT200 刚度、尺寸稳定性、一定强度 产生裂纹、轴承孔磨损 去应力退火 汽车底盘零、部件用材概况 代表性零、部件材料牌号使用性能要求主要失效形式热处理及其它后桥壳体等可锻铸件 KT 3 5 010、球墨铸铁 QT40010同上弯曲、断裂后桥还可用优质钢板冲压后焊成或用铸钢钢板弹簧等弹簧钢:65Mn 60Si2Mn55SiMnVB耐疲劳、冲击和腐蚀 折断、弹性减退、弯度减小淬火、中温回火、喷丸强化驾驶室、车箱、罩等钢板08、20刚度、尺寸稳定性变形、开裂冲压成形分泵活塞、油管有色金

7、属、铝合金、紫铜耐磨性、强度磨损、开裂汽车底盘零、部件用材概况 汽车发动机零、部件用材概况代表性零、部件材料牌号使用性能要求主要失效形式热处理及其它缸体、缸盖、飞轮、正时齿轮灰口铸铁HT200刚度、强度、尺寸稳定性产生裂纹、孔臂磨损、翘曲变形不处理或去应力退火。也可用ZL 4 铝合金做缸体缸盖，固溶处理后时效缸套、排气门座等ZG35耐磨性、耐热性过量磨损铸造状态曲轴等球墨铸铁QT6002刚度、强度、耐磨性、疲劳抗力过量磨损、断裂表面淬火、圆角滚压、氮化，也可以用锻钢件活塞销等渗碳钢 2 0、2 0Cr、18CrMnTi12Cr2Ni4强度、冲击性、耐磨性韧磨损、变形、断裂渗碳、淬火、回火连杆、连杆螺栓、曲轴等调质钢45、4OCr、40MnB强度、冲击韧性、疲劳抗力 过量变形、断裂调质、探伤汽车发动机零、部件用材概况代表性零、部件材料牌号使用性能要求主要失效形式热处理及其它各种轴承、轴瓦轴承钢和轴承合金耐磨性、疲劳抗力磨损、剥落、烧蚀破裂不热处理（外购）排气门耐热气阀钢 4Cr3Si2、6Mn20Al、5MoVNb耐热性、耐磨性起槽、变宽、氧化、烧蚀淬火、回火汽门