工程材料第十五章材料的選用

第十五章材料的選用材料的選用使用性能原則

根據(jù)零件的工作條件、失效形式，確定零件的使用性能要求工藝性能原則材料的工藝性能應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝（鑄、鍛、焊、機(jī)加工、熱處理）的要求經(jīng)濟(jì)性原則

應(yīng)考慮材料的價格、零件的總成本

、國家的資源等因素

§1材料選用原則§2材料選用步驟分析零件的工作條件及可能的失效形式，將使用性能具體轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)室力學(xué)性能指標(biāo)。根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸及工作中所承受的載荷，計(jì)算出零件中的應(yīng)力分布。通過計(jì)算或?qū)嶒?yàn)，確定對實(shí)驗(yàn)室性能指標(biāo)要求的具體數(shù)值。根據(jù)使用性能、加工工藝性能、價格等選出備選材料。機(jī)床齒輪工作條件:轉(zhuǎn)速中等，載荷不大，工作平穩(wěn)，無強(qiáng)烈沖擊性能指標(biāo):心部HBS220~250，齒面硬度≥HRC52選材

:

45、

40Cr工藝路線:鍛造→正火→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工

→輪齒高頻淬火及低溫回火→精磨最終組織

:

心部：回火S

齒面：回火M

說明：沖擊小的低速齒輪可采用HT250、HT350、QT500-5、QT600-2等§3典型工件的選材及應(yīng)用實(shí)例一、齒輪類零件載重汽車變速箱齒輪工作條件:受力較大，受沖擊頻繁性能指標(biāo):耐磨性、疲勞強(qiáng)度、心部強(qiáng)度、沖擊韌性等均要

求比機(jī)床齒輪高(σb>1000MPa，aK≥50J

，齒面硬度≥HRC55)選材

:

20CrMnTi、20Cr

工藝路線:

鍛造→正火→機(jī)加工→滲C、淬火＋低溫回火→噴丸→磨削最終組織

:心部：回火M+F

齒面：回火M+碳化物+Ar

機(jī)床主軸工作條件與性能要求:

受交變彎曲和扭轉(zhuǎn)復(fù)合應(yīng)力，載荷和轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，一般綜合機(jī)械性能即可；大端軸頸、錐孔與卡盤、頂尖間有摩擦，要求硬度和耐磨性高。選材與工藝普通車床（輕載）主軸——45，調(diào)質(zhì)或正火+軸頸高頻表面淬火。

鍛造→正火→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工→軸頸表面淬火＋低溫回火→磨削心部：回火S

軸頸表面：回火M銑床（中載）主軸——40Cr，調(diào)質(zhì)+軸頸高頻表面淬火。組合機(jī)床（重載）主軸——20CrMnTi、20Cr，滲C+淬火+回火處理。精密鏜床（高精度）主軸

——38CrMoAl，調(diào)質(zhì)+N化+時效。C620車床主軸二、軸類零件

175A型農(nóng)用柴油機(jī)曲軸

性能——功率和承受載荷不大；軸頸部要有較高硬度及耐磨

σb>750MPa，整體硬度240～260HBS，軸頸表面硬度≥(55HRC)

選材——QT700-2工藝

——鑄造→高溫正火→高溫回火→機(jī)加工→軸頸

N化最終組織

——P+G+少量F熱處理工藝

——880~920℃正火+500～600℃回火+軸頸

N化性能——高硬度、高耐磨性，紅硬性和強(qiáng)韌性要求不高選材——碳素工具鋼，T8、T10、T12等工藝——鍛造→球化退火→機(jī)加工→淬火—低溫回火最終組織

——回火M

手工刃具（手鋸鋸條、銼刀、木工用刨刀、鑿子等簡單、低速刃具）三、刃具性能——高硬度、高耐磨性，一定的熱硬性和韌性選材——9SiCr、CrWMn工藝——鍛造→球化退火→機(jī)加工→淬火—低溫回火最終組織

——回火M板牙絲錐低速切削、形狀較復(fù)雜的刃具（絲錐、板牙、拉刀等

T工作<300oC）性能——高硬度、高耐磨性，高熱硬性、高精度；較高的強(qiáng)度、韌性選材——高速鋼(W18Cr4V

、W6Mo5Cr4V2等)

、硬質(zhì)合金、陶瓷工藝——鍛造→球化退火→粗加工→淬火+回火→精加工→表面處理

高速切削用的刃具

(高速車刀、鉆頭、銑刀等

T工作<600oC)

性能——受力不大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜選材——鑄鐵、鑄鋼工藝——鑄造成型四、箱體類

性能——承受多種力的作用，要求綜合性能好選材——45、40Cr、球墨鑄鐵工藝——鍛造→正火→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工最終組織

——回火索氏體五、連桿V型發(fā)動機(jī)連桿柴油機(jī)連桿性能——用于緩沖和吸振，承受很大的交變應(yīng)力和沖擊載荷

需要高的屈服強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度選材——輕型汽車65Mn、60Si2Mn

中型或重型汽車50CrMn,55SiMnVB

重型載重汽車55SiMnMoV,55SiMnMoVNb工藝

——下料→壓力成型→淬火+中溫回火→噴丸強(qiáng)化最終組織

——回火T

板彈簧拉伸螺旋彈簧汽車板簧

四、彈簧類零件典型工件的選材及工藝性能——承受載荷小,精度要求不高選材——60、65、65Mn工藝

——下料→冷拔加工成型→淬火+中溫回火最終組織

——回火T拉伸螺旋彈簧自行車彈簧

復(fù)習(xí)思考題現(xiàn)有下列牌號的鋼材：40Cr、9SiCr、

60Si2Mn、W18C