第八單元 材料的選用

單元八材料的選用項目1失效分析與選材原則項目2典型零件選材實例及工藝分析 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材料力學性能、物理性能、化學性能的要求

2）進行失效分析，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）是在外力作用下產生單位彈性（剪切）變形所需要的應力，是衡量材料產生彈性（剪切）變形難易程度的指標。其值越大，使材料發(fā)生一定彈性（剪切）變形的應力也越大，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

所選材料應具有好的工藝性能，即工藝簡單，加工成形容易，能源消耗少，材料利用率高，產品質量好（變形小、尺寸精度高、表面光潔、組織均勻致密）。三、根據(jù)材料的經濟性選材

選材的經濟性不只是指選用的材料價格便宜，更重要的是要使生產零件的總成本降低。零件的總成本包括制造成本（材料價格、零件自重、零件的加工費、試驗研究費）和附加成本（零件的壽命，即更換零件和停機損失費及維修費）。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，齒面承受較大的接觸壓應力并受強烈的摩擦和磨損。

（3）換擋、起動、制動或嚙合不均勻時，齒輪承受一定的沖擊力。

（1）傳遞轉矩時，輪齒根部承受較大的交變彎曲應力。

項目2典型零件選材實例及工藝分析一、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、過熱傾向小、有一定淬透性等。（1）（2）（3）（4）足夠高的齒心強度和韌性，防止輪齒過載斷裂

足夠高的齒面接觸疲勞強度和硬度及耐磨性，防止齒面損傷。足夠高的彎曲疲勞強度，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）機床齒輪

齒面硬度可達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—調質—半精加工—高頻感應加熱表面淬火+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的作用。二、軸2）性能要求（1）（

2）（3）（4）高的疲勞強度，防止軸疲勞斷裂。良好的綜合力學性能，即較高的屈服強度和抗拉強度、較高的韌性，防止塑性變形及過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）內燃機曲軸

3）汽輪機主軸

1）機床主軸

去氫處理一般采用加熱烘烤方式，常用的溫度為150℃～300℃，保溫時間2～24h。具體的處理溫度和時間應根據(jù)零件大小、強度等確定。小拓展三、汽輪機葉片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生的共振力的作用。（2）葉片受中、高壓過熱蒸氣的沖刷或濕蒸氣的電化學腐蝕或高溫燃氣的氧化和腐蝕。（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氣中雜質的磨損。1）工作條件和失效方式

三、汽輪機葉片2）性能要求（1）葉片材料應具有高的室溫強度、塑性和韌性及高溫強度，防止蠕變變形和疲勞斷裂。（2）葉片材料化學穩(wěn)定性好，能防止氧化和電化學腐蝕及應力腐蝕斷裂。三、汽輪機葉片（3）葉片材料導熱性好，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、成形工藝復雜，要求材料具有良好的冷、熱加工性能，以利于大批生產，提高生產