第八單元 材料的選用

單元八材料的選用項(xiàng)目1失效分析與選材原則項(xiàng)目2典型零件選材實(shí)例及工藝分析 一、根據(jù)材料的使用性能選材

3）從零件使用性能要求提出對(duì)材料力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能的要求

2）進(jìn)行失效分析，確定零件的主要使用性能1）分析零件的工作條件，確定使用性能項(xiàng)目1失效分析與選材原則課外提示：彈性模量（切變模量）是在外力作用下產(chǎn)生單位彈性（剪切）變形所需要的應(yīng)力，是衡量材料產(chǎn)生彈性（剪切）變形難易程度的指標(biāo)。其值越大，使材料發(fā)生一定彈性（剪切）變形的應(yīng)力也越大，即材料剛度越大。注意哦！一、根據(jù)材料的使用性能選材零件的失效分類二、根據(jù)材料的工藝性能選材

所選材料應(yīng)具有好的工藝性能，即工藝簡(jiǎn)單，加工成形容易，能源消耗少，材料利用率高，產(chǎn)品質(zhì)量好（變形小、尺寸精度高、表面光潔、組織均勻致密）。三、根據(jù)材料的經(jīng)濟(jì)性選材

選材的經(jīng)濟(jì)性不只是指選用的材料價(jià)格便宜，更重要的是要使生產(chǎn)零件的總成本降低。零件的總成本包括制造成本（材料價(jià)格、零件自重、零件的加工費(fèi)、試驗(yàn)研究費(fèi)）和附加成本（零件的壽命，即更換零件和停機(jī)損失費(fèi)及維修費(fèi)）。一、齒輪1.齒輪的工作條件、失效方式及性能要求1）工作條件和失效方式

（2）輪齒嚙合時(shí)，齒面承受較大的接觸壓應(yīng)力并受強(qiáng)烈的摩擦和磨損。

（3）換擋、起動(dòng)、制動(dòng)或嚙合不均勻時(shí)，齒輪承受一定的沖擊力。

（1）傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，輪齒根部承受較大的交變彎曲應(yīng)力。

項(xiàng)目2典型零件選材實(shí)例及工藝分析一、齒輪

較好的工藝性能，如切削加工性好、熱處理變形小或變形有一定規(guī)律、過(guò)熱傾向小、有一定淬透性等。（1）（2）（3）（4）足夠高的齒心強(qiáng)度和韌性，防止輪齒過(guò)載斷裂

足夠高的齒面接觸疲勞強(qiáng)度和硬度及耐磨性，防止齒面損傷。足夠高的彎曲疲勞強(qiáng)度，防止輪齒疲勞斷裂。2）性能要求一、齒輪2.齒輪的選材及熱處理1）機(jī)床齒輪

齒面硬度可達(dá)52HRC左右，齒心硬度為220～250HBW

性能要求：

40、45、40Cr、40MnB、45Mn2材料：一、齒輪

下料—鍛造—正火—粗加工—調(diào)質(zhì)—半精加工—高頻感應(yīng)加熱表面淬火+低溫回火—精磨—成品

工藝路線：一、齒輪2）汽車、拖拉機(jī)齒輪

表面硬度58～62HRC，心部硬度為35～45HRC

性能要求：

20CrMnTi、20CrMnMo、20MnVB材料：一、齒輪

下料—鍛造—正火—機(jī)械加工—滲碳、淬火+低溫回火—噴丸—磨削加工—成品

工藝路線：二、軸1.軸的工作條件、失效方式及性能要求1）工作條件和失效方式（1）承受交變扭轉(zhuǎn)載荷、交變彎曲載荷或拉、壓載荷。（2）局部（軸頸、花鍵等處）承受摩擦和磨損。（3）特殊條件下受溫度或介質(zhì)的作用。二、軸2）性能要求（1）（

2）（3）（4）高的疲勞強(qiáng)度，防止軸疲勞斷裂。良好的綜合力學(xué)性能，即較高的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度、較高的韌性，防止塑性變形及過(guò)載或沖擊載荷作用下的折斷和扭斷。局部承受摩擦的部位具有高硬度和耐磨性，防止磨損失效。在特殊條件下工作的軸的材料應(yīng)具有特殊性能，如蠕變抗力、耐蝕性等。二、軸2.軸的選材及熱處理2）內(nèi)燃機(jī)曲軸

3）汽輪機(jī)主軸

1）機(jī)床主軸

去氫處理一般采用加熱烘烤方式，常用的溫度為150℃～300℃，保溫時(shí)間2～24h。具體的處理溫度和時(shí)間應(yīng)根據(jù)零件大小、強(qiáng)度等確定。小拓展三、汽輪機(jī)葉片1.葉片的工作條件、失效方式及性能要求（4）由于外界干擾力的頻率和葉片的自振頻率相等而產(chǎn)生的共振力的作用。（2）葉片受中、高壓過(guò)熱蒸氣的沖刷或濕蒸氣的電化學(xué)腐蝕或高溫燃?xì)獾难趸透g。（1）葉片受蒸氣沖擊和彎矩的作用。（3）葉片受濕蒸氣中的水滴或燃?xì)庵须s質(zhì)的磨損。1）工作條件和失效方式

三、汽輪機(jī)葉片2）性能要求（1）葉片材料應(yīng)具有高的室溫強(qiáng)度、塑性和韌性及高溫強(qiáng)度，防止蠕變變形和疲勞斷裂。（2）葉片材料化學(xué)穩(wěn)定性好，能防止氧化和電化學(xué)腐蝕及應(yīng)力腐蝕斷裂。三、汽輪機(jī)葉片（3）葉片材料導(dǎo)熱性好，熱膨脹系數(shù)小，抗熱疲勞斷裂。（4）葉片材料耐磨性好，抗沖刷磨損和機(jī)械磨損。（5）葉片材料減振性好，抗共振疲勞斷裂。（6）由于葉片數(shù)量多、成形工藝復(fù)雜，要求材料具有良好的冷、熱加工性能，以利于大批生產(chǎn)，提高生產(chǎn)