（中职）机械工程材料第八章 工程材料的选用教学课件

1、（中职）机械工程材料第八章 工程材料的选用ppt课件教学目标： 1、了解零件的失效形式和产生失效原因。 2、掌握材料的选用原则、方法与选材。 3、理解按力学性能选材的一般方法与步骤。 机械工程材料第八章 工程材料的选用一、零件的失效分析 机械工程材料专题一 工程材料的选用原则、方法及步骤 1、失效 是指零件在使用过程中，由于尺寸、形状或材料的组织与性能发生变化而失去原设计的效能。称为该零件失效。一般机械零件在以下三种情况都认为已失效， （1）零件完全不能工作； （2）零件虽能工作，但已不能完成指定的功能； （3）零件有严重损伤而不能再继续安全使用。 （1）断裂失效 （2）过量变形失效 （3）表

2、面损伤失效 2、失效形式 二、工程材料的选用原则机械工程材料 3、失效原因 （1）结构设计不合理 （2）材料选材不合理 （ 3）加工工艺不合理 （4）安装使用不正确 应对零件的工作环境、工作条件，材料工艺性能、力学性能、物理性能、经济性等多方面进行全面综合考虑。 1、 工艺性能 （1）铸造性能；流动性、收缩性来衡量。铸铁中，灰铸铁好。三、工程材料的选用方法机械工程材料 （3）焊接性：铝、铜合金焊接性差，铸铁基本不能焊，钢材可焊。 （2）锻造性能：塑性变形抗力衡量。低碳钢性能优于高碳钢。 （4）切削加工性：硬度在170230HBS 范围内切削加工性好。 1、以综合力学性能为主时的选材 （5）热处

3、理工艺：淬透性的好坏，淬火是否变形、开裂等，还 要考虑一定按工艺要求操作，如，加热温度高或低的问题。 2、经济性 考虑材料的价格、成本。能否实现少工序、少切削，以提高经济效益。另外还要考虑在大量生产中，设备的寿命、加工质量等。机械工程材料 如：结构零件轴、杆、套类，承受动、静载荷作用宜选中碳钢，中碳合金钢 调质处理。 2、以疲劳强度为主时选材 如：曲轴，齿轮，弹簧，滚动轴承等承受交变载荷。可通过热处理工艺来提高性能，合理的零件结构，正确加工方法。 3、以磨损为主时的选材 （1）对于磨损较大，受力较小的零件，宜选用高碳钢或高合金钢并进行淬火+ 低温回火。 中碳钢 调质或淬火+中温回火；高碳钢 淬

4、火+ 低温回火。三、工程材料的选用步骤 1、分析零件工作条件，提出关键性能要求； 2、同类产品的用材情况比较，进行调查研究； 3、确定零件应具有的力学性能指标； 4、初步选出所用材料的牌号，确定热处理方法，进行强化。 5、对关键性零件投产前应先在实验室试验，是否达到各项指标；必要时，还进行破坏性试验，检验材料性能。 （2）磨损同时受较大冲击力作用的零件，宜选低碳钢或低碳合金钢。渗碳后淬火+ 低温回火。一般称“外硬里韧”，如：冷冲模、汽车变速齿轮。机械工程材料机械工程材料专题二 典型零件的选材与工艺路线分析三、选材依据 一、工作条件二、工作要求（3）齿根弯曲力； （4）表面磨损。（1）整体受冲击

5、力； （2）齿面受接触压力；（3）轮齿的弯曲疲劳强度要高。（2）心部有足够的强度、韧性；（1）表面应有足够的硬度、耐磨性； （1）低速、轻载荷齿轮宜选中碳钢，如45 钢或40Cr钢，正火处理; 低速中等、较大载荷宜选45钢或40Cr钢，调质处理; 重载荷宜选45钢40Cr钢，调质后高频表面淬火处理。机械工程材料 图8-1 汽车变速齿轮 （2）中速：圆周速度610m/s一般载荷,宜选45钢、40Cr调质、高频表面淬火处理。如：一般机床中的变速齿轮等。重载荷下，宜选20Cr、20CrMnTi 经渗碳、淬火处理。 （3）高速、重载荷、较大冲击的零件，宜选低碳合金钢； 20CrMnTi、20Mn2B

6、渗碳、淬火+ 低温回火。如：汽车、拖拉机变速齿轮、后桥齿轮等，如图8-1 所示。 （4）低速、轻载大齿轮：宜选灰铸铁或球墨铸铁。机械工程材料 1、工作条件：该齿轮由于在工作中承受了重载荷和大冲击作用，为了防止轮齿折断,要求轮齿心部具有高的强度和韧性。宜选用20Cr或20CrMnTi渗碳钢。举例一：汽车变速齿轮的选材，如图8-2 所示。图8-2 汽车渗碳齿轮机械工程材料 2、工艺路线 3、热处理工序作用正火：均匀和细化组织，消除锻造应力，调整硬度。渗碳：提高表层的碳含量。淬火+ 低温回火：提高齿面硬度和耐磨性。喷丸处理：使渗碳层表面压应力增大，提高疲劳强度。 解：1、根据已知条件，选45钢。 2

7、、选材要求：（1）选何种材料；（2）写出加工工艺路线；（3）说明各热处理工艺的作用。 下料 锻造 正火机械加工 渗碳 + 淬火+ 低温回火 喷丸处理 磨削机械工程材料举例二：普通内燃机曲轴的选材，如图8-3 所示。 1、工作条件：（1）承受载荷传递动力综合力学性能好。（2）交变弯曲应力，扭转应力疲劳强度高。（3）冲击、震动（有时过载）足够的韧性。（4）高速旋转、较大摩擦较高硬度、耐磨性，刚度好。图8-3 内燃机曲轴 2、选材要求：（1）选何种材料；（2）写出加工工艺路线； 3、热处理工序作用正火 细化晶粒，调整硬度，消除应力。调质 提高综合力学性能。局部淬火+ 低温回火 提高轴面硬度。花键高频感应淬火+回火 提高花键部分硬度。解：1、根据已知条件，选用QT70