材料课件第十二章机械零件毛坯的选择与材料的选用

《工程材料与热加工基础》第十二章零件毛坯的选择与材料的选用机械工程系金工教研室工程材料与热加工基础——程晓宇第十二章零件毛坯的选择与材料的选用材料选用的一般原则选材的基本过程与失效分析典型零件的选材零件毛坯的选择工程材料与热加工基础——程晓宇

第一节材料选用的一般原则1.材料的力学性能:

根据零件的工作条件、损坏(或失效)形式,选择满足力学性能的材料。2.材料的工艺性能:对零件加工生产有直接的影响,甚至是决定性的。3.材料的经济性:主要是性价比。工程材料与热加工基础——程晓宇第二节选材的基本过程与失效分析选择材料的基本过程零件的失效分析工程材料与热加工基础——程晓宇材料的相对价格材

料相

对

价

格材

料相

对

价

格碳素结构钢低合金结构钢优质碳素结构钢易切削钢合金结构钢铬镍合金结构钢滚动轴承钢弹簧钢11.2~1.71.4~1.521.7~1.932.1~2.91.6~1.9碳素工具钢低合金工具钢高合金工具钢高速钢铬不锈钢铬镍不锈钢普通黄铜球墨铸铁1.4~1.52.4~3.75.4~7.213.5~15820132.4~2.9工程材料与热加工基础——程晓宇一.选择材料的基本过程工程材料与热加工基础——程晓宇二.零件的失效分析1.定义:零件不能正常和安全的工作,即零件失效。2.原因结构或形状设计不合理。材料的选择不合理。加工工艺不合理。安装与使用不合理。工程材料与热加工基础——程晓宇3.形式过量变形失效过量弹性变形过量塑性变形断裂失效韧性断裂应力腐蚀断裂蠕变断裂疲劳断裂低应力断裂脆性断裂表面损伤失效磨损接触疲劳腐蚀工程材料与热加工基础——程晓宇第三节典型零件的选材及工艺分析机床主轴汽车半轴机床齿轮汽车齿轮工程材料与热加工基础——程晓宇一.C616–416车床主轴工程材料与热加工基础——程晓宇一)工工作作条件件:1.该该轴在在滚动动轴承承中运运转。。2.承承受中中等负负荷,承受受一定定的冲冲击力力。3.转转速中中等。。二)技技术术要求求:1.整整体调调质后后硬度度应为为HB200～～230,金相相组织为回回火索索氏体体。2.内内锥孔孔和外外圆锥锥面处处硬度度为HRC45～50,表面3～5mm内金金相组组织为为回火火屈氏氏体和和少量回回火马马氏体体。3.花花键部部分硬硬度HRC48～50,金相相组织织同上上。工程材材料与与热加加工基基础———程程晓宇宇三)选选材材:45钢钢。四)加加工工工艺艺路线线:下料锻锻造造正火粗加工工调质半精加加工钻钻中中心孔孔精精车加加工铣键槽槽局部淬淬火(锥孔孔及外外锥体体)粗磨滚滚铣花花键花键淬淬火精磨工程材材料与与热加加工基基础———程程晓宇宇二.YJ––130汽汽车半半轴工程材材料与与热加加工基基础———程程晓宇宇一)工工作作条件件:1.该该轴在在上坡坡或启启动时时,承承受较较大扭扭矩。。2.承承受一一定的的冲击击力和和具有有较高高的抗抗弯能能力。。3.承承受反反复弯弯曲疲疲劳应应力。。二)技技术术要求求:1.杆杆部硬硬度HRC37～44;盘部部外圆圆硬度度HRC24～～34;金相相组织织为回回火索索氏体体和回回火屈屈氏体。。2.弯弯曲度度:杆杆中部部<1.8mm;盘盘部跳跳动<2.0mm。。工程材材料与与热加加工基基础———程程晓宇宇三)选选材材:40Cr、、42CrMo、40CrMnMo。。四)加加工工工艺艺路线线:下料锻锻造造正火粗加工工调质半精加加工精精车车加工工盘盘部部钻孔孔磨花键键工程材材料与与热加加工基基础———程程晓宇宇三.C616机机床齿齿轮一)工工作作条件件:1.工工作负负荷不不太大大。2.中中速运运转(6～～10m/s)。二)技技术术要求求:1.齿齿面硬硬度HRC45～50,金相相组织织为回回火索氏氏体。。2.齿齿心部部硬度度HRC22～～25,金金相组组织为为回火马马氏体体。工程材材料与与热加加工基基础———程程晓宇宇三)选选材材:40、、45钢。。四)加加工工工艺艺路线线:下料锻锻造造正火粗加工工调质半精加加工精精车车加工工高频淬淬火及低温温回火火精磨工程材材料与与热加加工基基础———程程晓宇宇四.JN––150型型载重重汽车车变速速箱齿齿轮一)工工作作条件件:1.工工作负负荷大大。2.高高速运运转(10～15m/s以上上)。3.受受冲击击频繁繁,磨磨损较较严重重。二)技技术术要求求:1.齿齿面硬硬度HRC58～62,金金相组组织为为回火马氏氏体+合金金碳化化物+残余余奥氏氏体。。2.齿齿心部部硬度度HRC35～～45,金金相相组织织为回火马马氏体体(低低碳)+铁铁素体体+细细珠光光体。。工程材材料与与热加加工基基础———程程晓宇宇三)选选材材:20CrMnTi钢钢。四)加加工工工艺艺路线线:下料锻锻造造正火机械加加工渗碳淬火低低温温回火火喷丸磨齿工程材材料与与热加加工基基础———程程晓宇宇第四节节毛坯坯制造造方法法选择择的原原则毛坯制制造方方法选选择的的指导导思想想；毛坯制制造方方法选选择的的适用用性原原则；；毛坯制制造方方法选选择的的经济济性原原则；；毛坯制制造方方法选选择的的可行行性原原则。。工程材材料与与热加加工基基础———程程晓宇宇毛坯制制造方方法的的分析析与比比较常用材材料铸造毛毛坯的的优缺缺点及及应用用；锻造毛毛坯的的优缺缺点及及应用用；冲压件件的优优缺点点及应应用；；工程材材料与与热加加工基基础———程程晓宇宇毛坯内内在质质量的的比较较成型方法组织特征性能特点改善方法铸造铸态组织，晶粒粗大较差增加过冷度，变质处理等锻造再结晶组织，有锻造流线较好焊接熔焊接头组织复杂不均匀选择合适焊条、焊丝及热处理等压焊接头具有再结晶或加工硬化组织较好或不均匀钎焊接头具有和金铸态组织不均匀增加搭接面积，提高承载能力工程材材料与与热加加工基基础———程程晓宇宇毛坯内内在成成型工工艺的的比较较成型方法工艺设计的基本问题依据铸造确定浇铸位置，选择分型面保证质量锻造确定锻造基本工序，确定分模面简化工艺焊接熔焊确定接头、坡口形式，选择焊条、焊丝或焊剂等压焊确定接头形式钎焊确定接头形式，选择钎剂等工程材材料与与热加加工基基础———程程晓宇宇毛坯的的选择择应用用举例例工程材材料与与热加加工基基础———程