工程材料的選用與發(fā)展市公開課一等獎省賽課獲獎?wù)n件

第十四章工程材料選取與發(fā)展§14.1失效分析§14.2選材標準§14.3經(jīng)典零件選材與工藝分析工程材料的選用與發(fā)展第1頁§14.1失效分析一、失效零件在使用過程中，因零件外部形狀尺寸和內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)發(fā)生改變而失去原有設(shè)計功效，使其低效工作或無法工作或提前退伍現(xiàn)象。二、失效形式工程材料的選用與發(fā)展第2頁粘著磨損磨痕粘著磨損示意圖§14.1失效分析工程材料的選用與發(fā)展第3頁磨粒磨損磨痕磨粒磨損示意圖§14.1失效分析工程材料的選用與發(fā)展第4頁三、失效原因§14.1失效分析工程材料的選用與發(fā)展第5頁四、失效分析基本步驟與方法（一）調(diào)查取證（二）整理分析（三）斷口分析（四）成份組織性能分析與測試（五）綜合分析得出結(jié)論§14.1失效分析工程材料的選用與發(fā)展第6頁德國高鐵慘禍后重建信任§14.1失效分析1998年6月3日早晨，一輛運載287人德國城際特快列車（ICE）從德國慕尼黑開往漢堡，在途經(jīng)小鎮(zhèn)艾雪德附近時候突然脫軌。短短180秒內(nèi)，時速200公里火車沖向樹叢和橋梁，300噸重雙線路橋被撞得完全坍塌，列車8節(jié)車廂依次相撞在一起，擠得僅剩下一節(jié)車廂長度。事故發(fā)生后，秉持著“專業(yè)精神”德國各相關(guān)部門，開始了近乎驚人援救和調(diào)查。他們不但更換了全部車輪，更進行了長達5年技術(shù)調(diào)查和法律審判。工程材料的選用與發(fā)展第7頁德國高鐵慘禍后重建信任§14.1失效分析工程材料的選用與發(fā)展第8頁德國高鐵慘禍后重建信任§14.1失效分析1991年6月2日，德國高速鐵路在驚嘆和贊許中開始運行，最高時速250公里。在通車后7年時間內(nèi)，德國高鐵保持了零死亡事故統(tǒng)計。在德鐵疏忽呵護下，死神躲過了全部搜查，與列車上287人一道，駛向通往毀滅末路。

第一個發(fā)覺死神車輪存在是搭乘這趟列車約格狄曼。在列車行駛到艾雪德鎮(zhèn)以南約6公里地方時，他突然看到一截巨大金屬條從太太和兒子中間座椅扶手中彈出，車廂地板被捅出一個大口。依據(jù)今后調(diào)查，這片金屬條是第二節(jié)車廂第三條車軸上一個車輪外鋼圈，因為長時間頻繁使用出現(xiàn)了金屬疲乏現(xiàn)象，進而造成金屬爆裂，而突然爆裂外鋼圈插進了車廂正中約格狄曼包廂。工程材料的選用與發(fā)展第9頁德國高鐵慘禍后重建信任§14.1失效分析約格狄曼快速離開車廂去找列車員。然而，就在他和列車員趕回包廂短短一分鐘內(nèi)，列車駛過轉(zhuǎn)換鐵路線路轉(zhuǎn)轍器，破裂車輪外鋼圈把轉(zhuǎn)轍器上并不牢靠鐵軌勾起，這塊鐵軌插入車體，并沖破車廂頂，造成車頭和今后車體分離，列車脫軌。原本在ICE上使用是德國專有技術(shù)整塊鋼材切割而成單轂鋼輪，不過因為這種車輪會產(chǎn)生較大噪音，而且會讓車體顯著搖擺，德國旅客以為“搖搖擺晃餐車太不雅觀”，所以德鐵才將車輪換成箍著鋼條雙轂鋼輪，因為其中有橡膠層，能夠降低噪音，且使運行更平穩(wěn)。但這種雙轂鋼輪缺點是輕易出現(xiàn)金屬疲乏現(xiàn)象，進而造成金屬斷裂。1997年秋天，德國電車企業(yè)曾通知德鐵，這種車輪會出現(xiàn)問題，應(yīng)較為頻繁地更換車輪，但德鐵僅以一句“我們并沒有發(fā)覺金屬疲乏”而草草了事。工程材料的選用與發(fā)展第10頁德國高鐵慘禍后重建信任§14.1失效分析而最終放過死神車輪，是德鐵負責(zé)檢驗設(shè)備員工。檢察院稱，他們“本應(yīng)該能夠在對列車例行檢驗中發(fā)覺裂縫”，但因為“沒有足夠重視車輪異響”，在檢驗中沒有使用超聲波檢測，而僅用一只手電筒查看?，F(xiàn)場救援和搜尋工作整整連續(xù)了3天，而技術(shù)調(diào)查和法律審判則連續(xù)了5年事故發(fā)生后，德國震驚了。德國《明鏡》周刊用“德國泰坦尼克號事件”來形容此次事故。文章稱，艾雪德事件標志著德國人對“技術(shù)崇敬”結(jié)束。即使“技術(shù)崇敬”有所動搖，但依然秉持著“專業(yè)精神”德國，開始了近乎驚人援救和調(diào)查。時任德國交通部長馬蒂亞斯·魏斯曼在媒體前向德國公眾確保：“絕不允許蒙混過關(guān)，不允許半點掩飾和含糊，一定清查到底?！惫こ滩牧系倪x用與發(fā)展第11頁德國高鐵慘禍后重建信任§14.1失效分析

——事故發(fā)生6分鐘后，接到報警警車、消防車和救護車抵達現(xiàn)場，德國紅十字救援協(xié)調(diào)中心宣告臨近地域進入緊急狀態(tài)。

——事發(fā)20分鐘后，為了確保重傷員能夠第一時間被救助轉(zhuǎn)移，德鐵宣告停頓運行，并于7分鐘后停駛?cè)苛熊嚒?/p>

——事發(fā)一個半小時后，全部被找到重傷者都被轉(zhuǎn)移到附近醫(yī)院，24架直升機、60名醫(yī)護工作者和150名救援人員抵達現(xiàn)場?，F(xiàn)場快速搭起帳篷，就地診治輕傷者。

——事發(fā)后，德國聯(lián)合信息中心（GAST）和緊急事件信息中心（EPIC）專門開設(shè)了統(tǒng)一人員身份確認和失蹤舉報電話。電信通信系統(tǒng)也開設(shè)了兩個專門波段，供事故救援使用。

——事發(fā)約兩小時后，德國聯(lián)邦軍隊三輛軍用坦克及從漢諾威調(diào)派一部40噸重消防起重機一起挖掘現(xiàn)場殘骸，隨即開始了挖掘遇難者工作。工程材料的選用與發(fā)展第12頁德國高鐵慘禍后重建信任§14.1失效分析——搜救工作整整連續(xù)了三天才結(jié)束。約有1900名救援人員參加了現(xiàn)場搶救，其中包含駐扎在附近英國軍隊。為了確保幸存者救治，德鐵在事發(fā)后很快派設(shè)了專員，賦予他500萬馬克應(yīng)急資金支配權(quán)，用于確保第一時間救治需求。隨即又設(shè)置兩個捐款賬戶，并提供了80萬馬克。除了援助基金外，直至，德鐵已支付3200萬歐元作為事故賠償金，并預(yù)計未來還將支付千萬歐元。時任德鐵董事會主席約翰內(nèi)斯·路德維希走訪了許多受難家庭，向受難者表示慰問?，F(xiàn)場救援和搜尋工作結(jié)束了，而長達5年技術(shù)調(diào)查和法律審判才剛才開始。德國聯(lián)邦鐵路局是監(jiān)管鐵路及其相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施權(quán)威機構(gòu)。一旦有證據(jù)顯示鐵路企業(yè)未能盡責(zé)防范危機、確保安全，聯(lián)邦鐵路局作為監(jiān)管機構(gòu)將介入調(diào)查。在它組織下，組成了獨立調(diào)查小組，對事故原因展開全方面調(diào)查。工程材料的選用與發(fā)展第13頁德國高鐵慘禍后重建信任§14.1失效分析事發(fā)第二天，德鐵降低了全線高速列車時速，并停運全部同型號列車死神藏身ICE列車，動搖了德國人對高科技“技術(shù)崇敬”，致使事故發(fā)生后，人們一度對高速列車產(chǎn)生了懷疑，乘車人數(shù)銳減。“對于ICE乘客來說，艾雪德事故確實留下了陰影。不過德鐵在事發(fā)后及時主動公開信息，并花費很長時間去研究改變高速列車車輪結(jié)構(gòu)方式。我認為德鐵在事后處理上表現(xiàn)令人滿意。”德國柏林工業(yè)大學(xué)交通研究所主攻鐵路研究教授于爾根·西格曼在接收中國青年報采訪時說。艾雪德事發(fā)后第二天，德鐵降低了全線高速列車時速，并全方面檢驗安全性，隨即按照聯(lián)邦鐵路局要求，停運全部同型號列車，對其進行超聲波安全檢測，將59輛同型號列車上全部箍著鋼條雙轂鋼輪，換成整塊鋼材切割而成單轂鋼輪。工程材料的選用與發(fā)展第14頁德國高鐵慘禍后重建信任§14.1失效分析因為聯(lián)邦鐵路局要求進行全方面安全檢測，德國實施了緊急列車時刻表，多輛列車被取消，多條線路被縮短，直至事故后一個多月才基本恢復(fù)國內(nèi)鐵路運行。德國旅客直至第二年11月全部車輪更換完成后，才重新體驗到列車原有運行狀態(tài)。盡管德國鐵路在橡膠輪胎上含有領(lǐng)先技術(shù)，但時至今日，他們?nèi)圆桓一謴?fù)使用這類輪胎?！皩σ粋€鐵路企業(yè)來說，確保安全是至關(guān)主要第一要務(wù)?！钡聡?lián)邦鐵路局新聞辦公室講話人莫里茲·哈克布林克對中國青年報記者說。即使死神藏身車輪中，但被改變不但僅是車輪。1999年，德鐵依據(jù)對艾雪德事故原因調(diào)查研究，公布了一份新鐵路安全方案。這份安全方案成為今后許多國家開展高速鐵路借鑒寶典。工程材料的選用與發(fā)展第15頁德國高鐵慘禍后重建信任§14.1失效分析比如，方案指出，因為在事故中列車撞上橋梁，造成傷亡慘重，所以德鐵要求未來新建鐵路要避開隧道和橋梁等設(shè)施。另外，在新方案中，德鐵要求，要定時對列車進行超聲波安全檢驗，而且最少要有兩名工作人員共同檢驗。今后，德鐵對于安全隱患愈加慎重。在一次列車事故后，德鐵施行了高于以往10倍檢測頻率，來找尋可能存在安全隱患?，F(xiàn)在，負責(zé)監(jiān)管德國聯(lián)邦鐵路局要求全部行程超出3萬公里車輪每七天都要接收檢驗。而在艾雪德事故營救過程中，因為車窗難以被打破而造成了極大困難。于是，在事故發(fā)生幾個月后，德鐵在ICE列車每一節(jié)車廂都設(shè)置了能在緊急情況下敲碎逃生玻璃車窗，而這種車窗之前只能在大型車廂里見到。工程材料的選用與發(fā)展第16頁德國高鐵慘禍后重建信任§14.1失效分析“艾雪德事故原因已從技術(shù)和操作層面徹底調(diào)查過了?，F(xiàn)在重點是怎樣預(yù)防相同事故再度發(fā)生，并施行更為嚴格安全規(guī)范。從艾雪德事故中吸收教訓(xùn)，已被融入到日常規(guī)則和安全標準之中了。”德國聯(lián)邦鐵路局講話人莫里茲·哈克布林克說。在面積近似云南省德國，速度快、價格適中、安全性高ICE依然是最慣用出行工具。“乘坐時速好幾百公里列車，我原來也沒指望是毫無風(fēng)險事。不過壞事發(fā)生后，德鐵在調(diào)查期間公開了多份匯報，天天都能夠在新聞上看到跟進情況，在法律調(diào)查過程中也非常配合。他們公開透明地調(diào)查，并很快改進了列車?？吹浆F(xiàn)在ICE，我以為很滿意，乘坐高速列車很安心?！笔诽岱艺f。工程材料的選用與發(fā)展第17頁德國高鐵慘禍后重建信任§14.1失效分析即使“技術(shù)崇敬”受到了動搖，但史提芬認為，知錯就改、尊重真理專業(yè)精神也是德國自豪根本。據(jù)于爾根·西格曼教授說，事故發(fā)生六個月之后，乘坐ICE出行人數(shù)開始恢復(fù)，今后開始不停增加，甚至超出了事故前人數(shù)。工程材料的選用與發(fā)展第18頁德國高鐵慘禍后重建信任§14.1失效分析受損車體沒有被丟棄，它們是調(diào)查人員眼中最寶貴“教材”距離艾雪德事故已經(jīng)過去了，死神經(jīng)過地方，重現(xiàn)卻是生力量。被死神車輪戳穿車體，沒有伴隨時間流逝而遠去。列車前牽引車頭因為并無太大受損，在事發(fā)后很快重新回到鐵軌上，奔跑在德國城市之間。而剩下車體即使受損，卻并沒有被當做廢鐵普通丟棄。在事發(fā)后長達5年調(diào)查和審判期間，供調(diào)查機構(gòu)研究、取證。在相關(guān)調(diào)查人員眼中，它們是最寶貴“教材”。審判結(jié)束后，除了受損尤其嚴重車廂被銷毀以外，可用車廂再度回到公眾視野中。其中，幾乎沒有受損第一節(jié)車廂保持了1998年事故前樣子，它成為了德國聯(lián)邦政府技術(shù)應(yīng)急機構(gòu)教學(xué)樣本。工程材料的選用與發(fā)展第19頁德國高鐵慘禍后重建信任§14.1失效分析列車后牽引車頭則長久存放在機車修理廠，為其它損壞車頭提供零配件。年，后牽引車頭與其它兩輛損壞牽引車頭被重新組裝，成為一個新牽引車頭，再度回到鐵軌上飛馳。而在死神走過鐵軌周圍，早已種下了101棵櫻桃樹。據(jù)艾雪德事故紀念官方網(wǎng)站介紹，101棵櫻桃樹代表著101個逝去生命，每年6月，鮮紅櫻桃果實和繁茂枝丫相互輝映，象征著事故受害者彼此扶持，相互照料。，當?shù)卣谑鹿尸F(xiàn)場旁樹立起一塊長8米、高2.1米紀念碑，上面刻著101位受難者名字、出生年月和故鄉(xiāng)，以及對事故介紹。每年6月，現(xiàn)有德國高速列車正式運行紀念日，也有艾雪德事故國悼日。此時，櫻桃樹也開始結(jié)果。掛滿枝頭櫻桃，“守護”著不遠處鐵軌上一列列飛馳列車。工程材料的選用與發(fā)展第20頁§14.2選材標準一、使用性能選材標準二、工藝性能選材標準三、經(jīng)濟性能選材標準四、材料技術(shù)經(jīng)濟評價指標工程材料的選用與發(fā)展第21頁§14.2選材標準工程材料的選用與發(fā)展第22頁§14.2選材標準一、使用性能選材標準工程材料的選用與發(fā)展第23頁四、材料技術(shù)經(jīng)濟評價指標§14.2選材標準工程材料的選用與發(fā)展第24頁四、材料技術(shù)經(jīng)濟評價指標§14.2選材標準工程材料的選用與發(fā)展第25頁§14.2選材標準四、材料技術(shù)經(jīng)濟評價指標工程材料的選用與發(fā)展第26頁§14.2選材標準四、材料技術(shù)經(jīng)濟評價指標

由表可知：對飛機機身而言，聚氨酯發(fā)泡塑料芯材成本雖低，但卻無法滿足機身夾層結(jié)構(gòu)功效要求(主要是力學(xué)性能)，此時應(yīng)選成本雖高、而功效更加好鋁蜂窩芯材；冰箱殼體價值選材結(jié)果與之恰好相反。高速列車、城市軌道客車車門夾層結(jié)構(gòu)，其芯材選鋁蜂窩和硬質(zhì)聚氨酯發(fā)泡塑料均可，而后者更佳。工程材料的選用與發(fā)展第27頁§14.3經(jīng)典零件選材與工藝分析一、工程材料應(yīng)用概況與評價二、齒輪類零件選材三、軸類零件選材四、刀具選材五、冷作模具選材工程材料的選用與發(fā)展第28頁二、齒輪類零件選材（一）齒輪工作條件、主要失效形式及性能要求1.工作條件

齒根部承受圈套交變彎曲應(yīng)力；齒面嚙合并發(fā)生相對滑動，承受較大交變接觸應(yīng)力及強烈摩擦；因開啟、抵擋或嚙合不良，齒輪要承受一定沖擊力；有時還有其它特殊條件要求，如耐高、低溫要求，耐蝕要求，抗磁性能要求。§14.3經(jīng)典零件選材與工藝分析2.

主要失效形式

斷裂、齒面損傷、齒面腐蝕等。3.主要性能要求（1）齒輪材料應(yīng)有高彎曲極限，以預(yù)防輪齒疲勞斷裂。（2）齒輪材料應(yīng)有足夠高齒面接觸疲勞極限和高硬度、耐磨性，以預(yù)防齒面損傷。（3）齒輪材料應(yīng)在足夠強韌性，以防沖出過載斷裂。工程材料的選用與發(fā)展第29頁二、齒輪類零件選材§14.3經(jīng)典零件選材與工藝分析工程材料的選用與發(fā)展第30頁二、齒輪類零件選材§14.3經(jīng)典零件選材與工藝分析齒輪輪齒脆性斷裂工程材料的選用與發(fā)展第31頁（二）慣用齒輪材料二、齒輪類零件選材§14.3經(jīng)典零件選材與工藝分析

1.金屬材料（1）鍛鋼（2）鑄鋼（3）鑄鐵（4）有色金屬，如黃銅、青銅（5）粉末冶金材料

2.非金屬材料，如尼龍、ABS、聚甲醛工程材料的選用與發(fā)展第32頁（二）慣用齒輪材料二、齒輪類零件選材

1.金屬材料（1）鍛鋼

①低碳鋼及低碳合金鋼如20、20Cr、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA等，其熱處理工藝普通為：退火或正火滲碳后淬火+低溫回火，可使齒輪含有表面高硬度、高耐磨性、高彎曲疲勞極限和接觸疲勞極限，心部具有足夠高強韌性，適合制造高速、大沖擊中載和重載齒輪?！?4.3經(jīng)典零件選材與工藝分析工程材料的選用與發(fā)展第33頁二、齒輪類零件選材②中碳鋼及中碳合金鋼如Q235、40、45、40Cr、40MnB等，其熱處理工藝普通為正火或調(diào)質(zhì)表面淬火+低溫回火，可確保齒輪表面硬度、疲勞極限和耐磨性，但齒面硬度不很高，心部韌性也不夠高，其綜協(xié)力學(xué)性能不如低碳滲碳鋼，適合制造中低速、無猛烈沖擊齒輪。③中碳滲氮鋼如40Cr、35CrMo、38CrMoAlA鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后進行滲氮，其力學(xué)性能優(yōu)良、變形小，主要用于高精度、高速齒輪?！?4.3經(jīng)典零件選材與工藝分析工程材料的選用與發(fā)展第34頁二、齒輪類零件選材（2）鑄鋼如ZG270-500、ZG310-570、ZG40Cr等，因為力學(xué)性能比鍛鋼差，使用較少，適合用于制造對性能要求不高、低速、尺寸較大、形狀復(fù)雜齒輪。（3）鑄鐵灰鑄鐵含有優(yōu)良減摩性、減振性，工藝性能好且成本低，但強韌性欠佳，多用于制造一些低速、輕載、不受沖擊非主要齒輪，如HT200、HT250、HT350等；球墨鑄鐵強韌性很好，可采取QT600-3、QT500–7代替部分鑄鋼齒輪?！?4.3經(jīng)典零件選材與工藝分析工程材料的選用與發(fā)展第35頁二、齒輪類零件選材（4）有色金屬在儀器儀表及一些特殊條件下工作輕載齒輪，在有耐蝕、無磁、防爆等特殊要求，可采取一些耐磨性很好有色金屬材料制造，其中最主要是銅合金，如H62、鋁青銅，如QSn6.5-0.1、硅青銅，如QSi3-1等。（5）粉末冶金材料

§14.3經(jīng)典零件選材與工藝分析工程材料的選用與發(fā)展第36頁二、齒輪類零件選材（三）經(jīng)典齒輪選材實例

1.機床齒輪

機床傳動齒輪工作時受力不大，轉(zhuǎn)速中等，工作較平穩(wěn)，無強烈沖擊，強度和韌性要求均不高，普通用中碳鋼（如45鋼），也可選取中碳合金鋼（如40Cr、40MnB、40MnVB）制造，經(jīng)調(diào)質(zhì)后心部有足夠強韌性，能承受較大彎曲應(yīng)力和沖擊載荷。表面采取表面淬火+低溫回火，硬度可達52HRC左右，提升了耐磨性?！?4.3經(jīng)典零件選材與工藝分析工程材料的選用與發(fā)展第37頁機床齒輪簡明加工工藝路線：下料─鑄造─正火─粗加工─調(diào)質(zhì)─精加工─高頻淬火+低溫回火─精磨二、齒輪類零件選材§14.3經(jīng)典零件選材與工藝分析機床變速箱齒輪工程材料的選用與發(fā)展第38頁C616機床齒輪1.工作條件:（1）工作負荷不太大；（2）中速運轉(zhuǎn)(6～10m/s)。2.技術(shù)要求:（1）齒面硬度45～50HRC，金相組織為回火索氏體。（2）齒心部硬度22～25HRC，金相組織為回火馬氏體。二、齒輪類零件選材§14.3經(jīng)典零件選材與工藝分析3.選材:40、45鋼。4.加工工藝路線:下料鑄造正火粗加工調(diào)質(zhì)半精加工精車加工高頻淬火及低溫回火精磨工程材料的選用與發(fā)展第39頁二、齒輪類零件選材§14.3經(jīng)典零件選材與工藝分析工程材料的選用與發(fā)展第40頁2.汽車、拖拉機齒輪

這類動力車輛齒輪工作條件比機床齒輪惡劣，尤其是主傳動系統(tǒng)中齒輪更是如此，它們受力較大，易過載，起動、制動及變速時受到頻繁強烈沖擊，所以要求這類齒輪材料耐磨性、疲勞性能、心部強度和韌性等性能要求都比機床齒輪高。通常選取合金滲碳鋼（20Cr、20CrMnB、20CrMnTi、20CrMnMo），經(jīng)滲碳淬火+低溫回火后使用。二、齒輪類零件選材§14.3經(jīng)典零件選材與工藝分析工程材料的選用與發(fā)展第41頁二、齒輪類零件選材§14.3經(jīng)典零件選材與工藝分析我國多采取20CrMnTi制造汽車齒輪，其簡明加工工藝路線：下料─鑄造─正火─切削加工─滲碳、淬火+低溫回火─噴丸─磨削加工汽車后橋齒輪

工程材料的選用與發(fā)展第42頁JN–150型載重汽車變速箱齒輪1.工作條件:（1）工作負荷大。（2）高速運轉(zhuǎn)(10～15m/s以上)。（3）受沖擊頻繁,磨損較嚴重。2.技術(shù)要求:（1）齒面硬度58～62HRC,組織為M回+合金K+AR。（2）齒心部硬度35～45HRC,組織為M回（低碳）+F+細P。二、齒輪類零件選材§14.3經(jīng)典零件選材與工藝分析3.選材:20CrMnTi鋼。4.加工工藝路線:下料鑄造正火機械加工滲碳淬火低溫回火噴丸磨齒

工程材料的選用與發(fā)展第43頁二、齒輪類零件選材§14.3經(jīng)典零件選材與工藝分析工程材料的選用與發(fā)展第44頁三、軸類零件選材（一）軸工作條件主要失效形式與性能要求1.工作條件受交變彎曲載荷、扭轉(zhuǎn)載荷或拉—壓載荷；軸與軸相對運動表面發(fā)生摩擦；因機器開—停、過載等，軸還要承受一定沖擊載荷。2.主要失效形式斷裂、磨損、過量變形3.主要性能要求高疲勞極限；優(yōu)良綜協(xié)力學(xué)性能；局部承受摩擦部分應(yīng)含有較高硬度和耐磨性?！?4.3經(jīng)典零件選材與工藝分析工程材料的選用與發(fā)展第45頁（二）慣用軸類零件材料三、軸類零件選材1.

鍛鋼

鑄造成形優(yōu)質(zhì)中碳或中碳合金調(diào)質(zhì)鋼是軸類材料主體。

35、40、45、50等碳鋼含有較高綜協(xié)力學(xué)性能且價廉，應(yīng)用廣泛Q235、Q255、Q275等普通碳鋼用于受力不大或不主要軸，可深入降低成本40Cr、40MnVB等合金調(diào)質(zhì)鋼含有良好綜協(xié)力學(xué)性能，適用于制造受力較大、尺寸較大、形狀復(fù)雜主要軸?！?4.3經(jīng)典零件選材與工藝分析工程材料的選用與發(fā)展第46頁三、軸類零件選材

（1）對精度要求極高軸要采取專用氮化鋼（如38CrMoAlA）制造中碳鋼熱處理特點是：正火或調(diào)質(zhì)確保軸綜協(xié)力學(xué)性能（強韌性），然后對易磨損相對運動部位進行表面強化處理（表面淬火、滲氮或表面滾壓、形變強化等）。

（2）當軸受到強烈沖擊載荷作用時，宜用低碳鋼（如20Cr、20CrMnTi）滲碳制造。

（3）當軸所受沖擊作用較小而相對運動部位要求更高耐磨性時，宜用高碳鋼（如GCr15、9Mn2V）制造?！?4.3經(jīng)典零件選材與工藝分析工程材料的選用與發(fā)展第47頁（二）慣用軸類零件材料三、軸類零件選材2.鑄鋼對形狀極復(fù)雜、尺寸較大軸可采取鑄鋼來制造，如ZG230–450。3.鑄鐵因大多數(shù)軸很極少以沖擊過載而斷裂失效，故近幾十年來越來越多地采取球墨鑄鐵（如QT700-2）和高強度灰鑄鐵（如HT350、KTZ550–06）來代替鋼作軸材料?！?4.3經(jīng)典零件選材與工藝分析工程材料的選用與發(fā)展第48頁（三）經(jīng)典軸選材實例三、軸類零件選材直結(jié)式高速主軸§14.3經(jīng)典零件選材與工藝分析工程材料的選用與發(fā)展第49頁三、軸類零件選材§14.3經(jīng)典零件選材與工藝分析C616-416車床主軸簡圖工程材料的選用與發(fā)展第50頁1.工作條件:（1）該軸在滾動軸承中運轉(zhuǎn)。（2）承受中等負荷，承受一定沖擊力。（3）轉(zhuǎn)速中等。

2.技術(shù)要求:（1）整體調(diào)質(zhì)后硬度應(yīng)為200～230HB，金相組織為回火索氏體。（2）內(nèi)錐孔和外圓錐面處硬度為HRC45～50，

表面3～5mm內(nèi)金相組織為回火托氏體和少許回火馬氏體。（3）花鍵部分硬度48～50HRC，金相組織同上。三、軸類零件選材§14.3經(jīng)典零件選材與工藝分析工程材料的選用與發(fā)展第51頁3.選材:45鋼4.加工工藝路線:下料鑄造正火粗加工調(diào)質(zhì)半精加工鉆中心孔精車加工銑鍵槽局部淬火(錐孔及外錐體)粗磨滾銑花鍵花鍵淬火精磨三、軸類零件選材§14.3經(jīng)典零件選材與工藝分析工程材料的選用與發(fā)展第52頁（二）YJ–130汽車半軸三、軸類零件選材§14.3經(jīng)典零件選材與工藝分析工程材料的選用與發(fā)展第53頁1.工作條件:（1）該軸在上坡或開啟時,承受較大扭矩。（2）承受一定沖擊力和含有較高抗彎能力。（3）承受重復(fù)彎曲疲勞應(yīng)力。2.技術(shù)要求:（1）桿部硬度HRC37～44；盤部外圓硬度HRC24～34；金相組織為回火索氏體和回火托氏體。（2）彎曲度:桿中部<1.8mm；盤部跳動<2.0mm。三、軸類零件選材§14.3經(jīng)典零件選材與工藝分析工程材料的選用與發(fā)展第54頁3.選材:40Cr、42CrMo、40CrMnMo。4.加工工藝路線:下料鑄造正火粗加工調(diào)質(zhì)半精加工精車加工盤部鉆孔磨花鍵

三、軸類零件選材§14.3