典型零件的選材

1、 職業(yè)教育材料成型與控制技術(shù)專(zhuān)業(yè)教學(xué)資源庫(kù)金屬材料與熱處課程典型零件的選材主講教師：李艷西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院典型零件的選材一、柴油機(jī)曲軸的選材 圖1 曲軸柴油機(jī)曲軸是柴油機(jī)中重要的傳動(dòng)零件，其性能好壞直接影響到柴油機(jī)的質(zhì)量和壽命。它在工作過(guò)程中，不僅受到很大的交變扭力、彎曲力、壓力、離心力和拉力的共同作用，而且各軸頸在很高的比壓下作高速旋狀運(yùn)動(dòng)，使軸頸和軸承受到高強(qiáng)度的磨損作用。這就要求制造曲軸的材料必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度，高的疲勞強(qiáng)度、較強(qiáng)的軸頸表面耐磨性和良好的平衡性等特點(diǎn)。柴油機(jī)曲軸在使用過(guò)程中的主要失效方式有兩種，分別是疲勞斷裂和軸頸表面的嚴(yán)重磨損。因此，在選擇柴油機(jī)曲軸材料時(shí)，首先

2、要滿足柴油機(jī)曲軸的力學(xué)性能的要求，它取決于柴油機(jī)設(shè)計(jì)的強(qiáng)度水平，其次要考慮曲軸的耐磨性及工藝性。常用曲軸材料有球墨鑄鐵和鍛鋼兩大類(lèi)。柴油機(jī)曲軸一般都是鍛造的，選用優(yōu)質(zhì)碳鋼（如優(yōu)質(zhì)45鋼）和合金鋼（40Cr、42CrMoA、48MnV等）制造柴油機(jī)曲軸較合理。 二、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的選材 圖2 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟，其工作條件是活塞在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體內(nèi)高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這就要求材料應(yīng)具備高強(qiáng)度和剛度、良好的導(dǎo)熱性、低的密度、良好的耐摩性和耐腐蝕性以及低的熱膨脹系數(shù)。由于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體形狀很復(fù)雜且大批量生產(chǎn)，因此必須采用流動(dòng)性好、凝固范圍窄的合金進(jìn)行鑄造成形，因此選用灰口鑄鐵、蠕墨鑄鐵和

3、鋁合金制造汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體較合理。如一汽集團(tuán)引進(jìn)的德國(guó)道依茨發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和大馬力的6DL 缸體等采用灰口鑄鐵HT300；奧迪V8、福特、現(xiàn)代、MAN、奔馳以及大眾公司等采用蠕墨鑄鐵生產(chǎn)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體，這是因?yàn)槿淠T鐵具有高強(qiáng)度、良好的疲勞性能，利于薄壁化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，可承受更大的爆發(fā)壓力，減少缸筒變形，功率提高10%20%；選用鋁合金制造乘用車(chē)缸體，明顯減輕缸體重量，汽車(chē)能耗降低。三、鋼體壓力容器的選材 圖3 壓力容器鋼制壓力容器用途很廣，工作條件差異很大，因此在鋼制壓力容器設(shè)計(jì)過(guò)程中正確地選擇材料，是一件極為復(fù)雜而又特別重要的工作。在選擇壓力容器用鋼材時(shí)，必須考慮容器的實(shí)際工作條件、加工工藝和經(jīng)濟(jì)

4、合理性。而被選用鋼材的質(zhì)量和規(guī)格應(yīng)盡最大可能符合我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)或有關(guān)技術(shù)規(guī)定。目前絕大多數(shù)鋼制壓力容器主要受力部件(殼體、接管等)是用碳鋼（如Q235A、16Mn鋼、20鋼、25鋼、35鋼和45鋼等 ）、普通低合金鋼（如16Mn、16MnR、12CrMo、14MnMoNb 、15CrMo、5MnMoV、20MnMo 等鋼 ）或奧氏體不銹鋼制造的。四、復(fù)材件的選材 復(fù)材件是指由復(fù)合材料經(jīng)加工而成的構(gòu)件。圖4 飛機(jī)1復(fù)材件的選材原則 （1）設(shè)計(jì)選材應(yīng)以滿足結(jié)構(gòu)完整性要求，低成本（經(jīng)濟(jì)性好）為基點(diǎn)。（2）所選材料應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)使用環(huán)境要求，具有良好的耐環(huán)境性（韌性好、耐濕熱等）。（3）所選材料應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)特殊性能要求。（4）所選材料應(yīng)具有良好的工藝性即預(yù)浸料粘性適中、鋪敷性好、加壓帶寬、固化溫度低和室溫使用壽命與貯存期長(zhǎng)，以及機(jī)械加工性、可修理性良好等。（5）具有與不同材料很好的匹配性。（6）環(huán)境保護(hù)要求的投資費(fèi)用少。（7）優(yōu)先選用已有使用經(jīng)驗(yàn)的“老”材料，材料品種不宜多，供貨渠道可靠、穩(wěn)定，盡可能立足國(guó)內(nèi)。2FA18艦載機(jī)蒙皮選材表1 FA18艦載機(jī)蒙