机械工程材料第14章+典型零件选材及工艺路线分析课件

1目录第4篇材料的应用第3篇常用机械工程材料第2篇金属材料组织和性能的控制第1篇金属材料的结构与性能1目录第4篇材料的应用第3篇常用机械工程材料第2篇金属2第4篇材料的选用第14章典型零件选材及工艺路线分析第13章机械零件的失效与选材332第4篇材料的选用第14章典型零件选材及工艺路线分析3[章节内容]:14.1齿轮14.2轴类零件14.3弹簧14.4刃具14.5工程材料应用实例14.1.1齿轮的工作条件、失效形式及性能的要求第14章典型零件选材及工艺路线分析1.工作条件2.失效形式3.性能要求齿面承受接触应力大，摩擦强烈轮齿根部弯曲疲劳应力大冲击载荷断齿齿面接触疲劳破坏齿面磨损塑性变形

高的接触疲劳强度高的表面硬度高耐磨性3[章节内容]:14.1.1齿轮的工作条件、失效形式及性能的4[章节内容]:14.1齿轮14.2轴类零件14.3弹簧14.4刃具14.5工程材料应用实例14.1.2齿轮的选材第14章典型零件选材及工艺路线分析1.轻载，低、中速，冲击力小，精度较低的一般齿轮2.中载、中速、受一定冲击载荷、运动较为平稳的齿轮3.重载，中、高速，且受较大冲击载荷的齿轮4.内燃机车、坦克、飞机上的变速齿轮5.精密传动齿轮或磨齿有困难的硬齿面齿轮普通碳钢或中碳钢Q25545

正火调质软齿面齿轮中碳钢或合金调质钢40Cr

高频或中频淬火及低温回火硬齿面齿轮低碳合金渗碳钢碳氮共渗钢20Cr

渗碳、淬火及低温回火高硬度含合金元素较多的渗碳钢18Cr2Ni4WA

高强度和耐磨性氮化钢38CrMoA

调质及氮化

精度高热处理变形小4[章节内容]:14.1.2齿轮的选材第14章典型零件选5[章节内容]:14.1齿轮14.2轴类零件14.3弹簧14.4刃具14.5工程材料应用实例14.1.3典型齿轮选材举例---载重汽车变速箱变速齿轮第14章典型零件选材及工艺路线分析1.工作条件及性能要求2.材料及工艺路线疲劳强度、耐磨性、心部强度及冲击韧性齿面硬度58～62HRC心部硬度33～45HRC心部强度Rm≥1000MPa

R-1≥440MPa

αK>60J/cm2合金渗碳钢

渗碳（或碳氮共渗）+淬火及低温回火

下料→锻造→正火→切削加工→渗碳→淬火+低温回火→喷丸→磨齿5[章节内容]:14.1.3典型齿轮选材举例---载重汽车6[章节内容]:14.1齿轮14.2轴类零件14.3弹簧14.4刃具14.5工程材料应用实例14.2.1轴的工作条件、失效形式及性能的要求第14章典型零件选材及工艺路线分析1.工作条件2.失效形式3.性能要求交变弯曲和交变扭转应力、拉压应力轴颈部分承受摩擦与磨损过载载荷或冲击载荷疲劳断裂磨损失效断裂失效良好的综合力学性能高疲劳强度高硬度和耐磨性6[章节内容]:14.2.1轴的工作条件、失效形式及性能的7[章节内容]:14.1齿轮14.2轴类零件14.3弹簧14.4刃具14.5工程材料应用实例14.2.2轴类零件的选材第14章典型零件选材及工艺路线分析1.受载较小、转速较低或不重要的轴2.中等载荷且转速和精度要求不高、冲击与交变载荷较小的轴3.承受较大载荷或要求精度高、冲击和交变载荷较低的轴类零件4.要求高精度、高尺寸稳定性及高耐磨性的轴5.承受较大冲击和交变载荷碳素结构钢Q235Q255

不进行热处理曲轴连杆中碳优质结构钢4045

调质正火汽车轴合金钢40MnB、40Cr

表面淬火及低温回火

镗床主轴渗氮钢38CrMoAl调质和氮化汽车变速轴低碳合金钢20CrMnTi

渗碳、淬火及低温回火7[章节内容]:14.2.2轴类零件的选材第14章典型零8[章节内容]:14.1齿轮14.2轴类零件14.3弹簧14.4刃具14.5工程材料应用实例14.2.3典型轴的选材示例---载重汽车半轴第14章典型零件选材及工艺路线分析1.工作条件及性能要求2.材料及工艺路线足够的抗弯强度、疲劳强度和较好的韧性杆部硬度37～44HRC，盘部外圆硬度24～34HRC40Cr正火调质

锻造→正火→机加工→调质→盘部钻孔→精加工8[章节内容]:14.2.3典型轴的选材示例---载重汽车半9[章节内容]:14.1齿轮14.2轴类零件14.3弹簧14.4刃具14.5工程材料应用实例14.3.1弹簧的工作条件、失效形式及性能的要求第14章典型零件选材及工艺路线分析1.工作条件2.失效形式3.性能要求弯曲应力或扭转应力交变应力和冲击载荷塑性变形疲劳断裂快速脆性断裂高弹性极限和屈强比高疲劳强度足够塑性、韧性9[章节内容]:14.3.1弹簧的工作条件、失效形式及性能10[章节内容]:14.1齿轮14.2轴类零件14.3弹簧14.4刃具14.5工程材料应用实例14.3.2弹簧的选材第14章典型零件选材及工艺路线分析1.直径较小的不太重要的弹簧2.性能要求较高的重要的弹性零件3.在腐蚀性介质中使用的弹簧碳素结构钢6065Mn

淬透性差车辆板弹簧合金弹簧钢55Si2MnB

60Si2Mn

淬透性较好不锈钢铜合金

1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti10[章节内容]:14.3.2弹簧的选材第14章典型零件11[章节内容]:14.1齿轮14.2轴类零件14.3弹簧14.4刃具14.5工程材料应用实例14.3.3汽车板簧选材第14章典型零件选材及工艺路线分析1.用途及性能要求2.材料及工艺路线缓冲和吸振承受很大的交变应力和冲击载荷高的屈强度和疲劳强度轻型汽车

65Mn

中型或重型汽车50CrMn重型载重汽车大截面板簧55SiMnMoV热轧钢带(板)冲裁下料-压力成型-淬火-中温回火-喷丸强化11[章节内容]:14.3.3汽车板簧选材第14章典型12[章节内容]:14.1齿轮14.2轴类零件14.3弹簧14.4刃具14.5工程材料应用实例14.4.1刃具的工作条件、失效形式及性能要求第14章典型零件选材及工艺路线分析1.工作条件2.失效形式3.性能要求弯曲、扭转、剪切和冲击、振动工件和切屑的强烈摩擦刃具磨损卷刃刃具断裂高硬度高耐磨性高红硬性良好强韧性12[章节内容]:14.4.1刃具的工作条件、失效形式及性13[章节内容]:14.1齿轮14.2轴类零件14.3弹簧14.4刃具14.5工程材料应用实例14.4.2弹簧的选材第14章典型零件选材及工艺路线分析1.简单、低速的手用刃具2.低速切削机用刃具和形状较复杂的刃具3.高速切削用的刃具4.高速强力切削和难加工材料的切削刃具5.淬火钢、冷硬铸铁等高硬度难加工刃具手工锯条锉刀T8

T12A非合金工具钢丝锥板牙9SiCr

CrWMn

低合金刃具钢车刀铣刀W18Cr4V

W6Mo5Cr4V2

不锈钢

YG6

YG8

YT5

YT15

硬质合金陶瓷材料13[章节内容]:14.4.2弹簧的选材第14章典型零件14[章节内容]:14.1齿轮14.2轴类零件14.3弹簧14.4刃具14.5工程材料应用实例14.4.3手用铰刀选材第14章典型零件选材及工艺路线分析1.用途及性能要求2.材料及工艺路线磨损及扭断高硬度和高耐磨性硬度为62～65HRC刀轴弯曲畸变量小0.15～0.3mm低合金工具钢9SiCr下料－锻造－球化退火－机加工－淬火－低温回火－精加工14[章节内容]:14.4.3手用铰刀选材第14章典型零15[章节内容]:14.1齿轮14.2轴类零件14.3弹簧14.4刃具14.5工程材料应用实例1汽车用金属材料第14章典型零件选材及工艺路线分析1.缸体和缸盖2.缸套3.活塞活塞销活塞环缸体常用的材料有灰口铸铁和铝合金缸盖常用材料一种是灰铸铁或合金铸铁；另一种是铝合金耐磨合金铸铁---高磷铸铁、硼铸铁、合金铸铁铝硅合金

20低碳钢铸铁或球墨铸铁外表面渗碳或氰化处理表面处理15[章节内容]:1汽车用金属材料第14章典型零件16[章节内容]:14.1齿轮14.2轴类零件14.3弹簧14.4刃具14.5工程材料应用实例1.汽车用金属材料第14章典型零件选材及工艺路线分析4.连杆5.气门6.半轴7.车身、纵梁、档板等冷冲压零件钢板钢带热轧钢板和冷轧钢板08

16Mn45

40Cr

40MnB调质钢进气门一般可用40Cr、35CrMo合金钢排气门则用高铬耐热钢（如4Cr9Si2）制造中、小型汽车半轴45

40Cr汽车40MnB淬透性高的合金钢16[章节内容]:1.汽车用金属材料第14章典型零件17[章节内容]:14.1齿轮14.2轴类零件14.3弹簧14.4刃具14.5工程材料应用实例2.汽车用塑料第14章典型零件选材及工艺路线分析1.汽车内饰用塑料2.汽车用工程塑料6.汽车外装及结构件用纤维增强塑料复合材料玻璃纤维、热固性树脂及碳纤维增强塑料复合材料前灯壳、挡泥板、传动轴聚氨酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)和ABS座垫、仪表板、扶手、门内衬板、控制箱及转向盘聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、ABS通风采暖系统、汽油箱、灯罩、手柄17[章节内容]:2.汽车用塑料第14章典型零件选材18[章节内容]:14.1齿轮14.2轴类零件14.3弹簧14.4刃具14.5工程材料应用实例3.汽车用橡胶第14章典型零件选材及工艺路线分析轮胎、橡胶软管、密封件、减震垫原料