浅析机械零件选材

1、第十章机械零件选材第一节 机械零件的失效分析一、失效的概念 零件完全破坏，不能接着工作； 严峻损伤，接着工作不安全； 虽能安全工作，但不能中意地起到预期的作用。二、零件工作条件、失效形式及要求的力学性能零件工作条件失效形式要求的力学 性能应力种 类载荷性 质其它紧固螺栓拉、剪 应力静过量变形、断 裂强度、塑性传动轴弯、扭应力循环冲击轴颈处摩 擦，振动疲劳破坏、过 量变形、轴颈 处磨损综合力学性能传动齿轮压、弯 应力循环 冲击强烈摩擦 ”振动磨损、疲劳麻 点、齿折断表面咼硬度 及疲劳极 限，心部较 高强度、韧 性弹簧扭应力 （螺旋 簧）弯 应力（板循环、冲击振动弹性丧失、 疲劳破坏弹性极限、 屈

2、强比、疲 劳极限簧）油泵柱塞 副压应力循环、冲击摩擦;腐 蚀磨损硬度、抗压 强度冷作模具复杂应力循环、冲击强烈摩擦磨损、脆断硬度、足够 的强度、韧 性压铸模复杂应力循环、冲击甘g 冋/皿热疲劳、脆 断、 磨损咼温强度、 抗热疲劳 性、足够的 韧性与热硬 性第二节选材的差不多原则一、材料的最终性能应满足零件的技术要求1、通常以6b（&Q作为零件的设计指标。6b（6.2）愈高，机器愈轻，寿命愈长；2、塑性指标（6、）不能直接用于设计计算，它的要紧作用是增加 零件抗过载能力（如应力集中），提高零件的安全性；3、硬度（HRC、HBS）作为加工工艺的最终检验指标。二、材料的工艺性能良好：材料加工工艺性f

3、t椅JL按形响到*件的廣量生产敖率和成*当工艺性住和机械性能相矛廣时，有时要选择工艺性能好的材料，而令奔荼些机械性能更优越的豺料.1. 尽量选用工艺简单的材料2. 选牯越质与其工艺性要求3各工序工艺之间的相互联糸舸结合1、铸造性能的比较林S朋侦向其它体收缩线收细好小小小瞬内应力小球鋪跌大小小易形成枫傑松，白口化侦向小差大大大导热性差，易发生袴裂小较小较小易形成集中飙瞬俗合金閒好小小较大易吸气，易靴2、锻造性能比较1）低碳钢最好，中碳钢次之，高碳钢较差；2）低合金钢可锻性近于中碳钢，高合金钢的较差；3）铝合金：因锻造温度范围窄，可锻性并不专门好；4）铜合金的可锻性一般较好。3、焊接性能1）铜合金

4、和铝合金的焊接性能较差；2）灰口铸铁差不多上不能焊；3）低碳钢和碳含量低于0. 18%的合金钢有较好的焊接性能，碳含量 大于0. 45%的碳钢和碳含量大于0. 35%的合金钢的焊接性能较差。碳含 量和合金元素含量越高，焊接性能越差。4、切削加工性能等级切削加工性能Kv代表性材料1很容易加工820铝、镁合金2易加工2.5-3.0易切削钢3易加工1.6-2.530钢正火4一般1.0-1.545钢、灰口铸铁5一般0.7-0.985钢（轧材）、2Crl3钢调质6难加工0.5-0.6565Mn钢调质、易切削不锈钢7难加工0.15-0.5lCrl8Ni9Ti、W18Cr4V 钢8难加工0.04-0.14耐

5、热合金、估合金三、充分考虑经济性经济性：包搖材料的成本.件的总成本与国李的资澤等.材料的直接成本在产品总成本中占有较大比常用金属材料的相对价格材 料相对价格材 料相对价格碳素结构钢1锯不锈钢5低合金高强度结构钢1. 25锯镇不锈钢1 5优质碳素结构钢1. 315般黄铜13-17易切钢1. 7锡青铜、铝青铜19合金结构钢（诰操除1.7-2.5灰铸铁件-1.8外）5球墨铸铁件-1.4锯镇合金结构钢3可锻铸铁件1.5滚动轴承钢1. 6碳素铸钢件2.5-3碳素工具钢3铸造铝合金、铜合金8-10低合金工具钢16-20铸造锡基轴承合金23咼速钢150-200铸造铅基轴承合金10硬质合金常用热处理的相对加工

6、费用热处理方法相对加工费用热处理方法相对加工费用退火（电炉）1调质25球化退火18盐浴炉淬刀具、模具6-7 5正火（电炉）1火及回火结构零件3渗碳淬火+回火6冷处理3氮化3 8高频感应加热淬火按淬火长度计算，一般比渗碳淬火价廉第三节典型零件材料的选择11）工作条件 同时承受弯曲、扭转交变负荷，如发动机曲轴$ 主要承受交变扭转负荷或有冲击，如各种传动羅b 同时承受弯、扭.拉、压的交变负荷，如船怕的捨进器主轴； 负荷较小，主要考虑刚度、强度及耐磨性要求，如各种机床主轴等。2）力学性能的要求优良的综合力学性能；耐磨性好，疲劳强度高；在高温及腐蚀 介质中工作的轴类，还要求良好的热强性、抗蚀性和抗高温磨

7、损性能。3）轴类零件材料的选用（1）通常调质钢轻载主轴（载荷小、扭矩和冲击不大.030mm.形状复杂）:40Cr 35CrMo 42CrMo、42CrMnMo 等钢。iih高精度主轴（载荷不大、精度非常高、热处理变形极小）：38CrMoAlA（2）渗碳钢重载主轴（载荷大、扭矩和冲击大、磨损严重、e30nm、形状复杂）:20Cr. 20CrMnTi 等渗碳钢。4）加工工艺路线（见胶片）。2、齿轮类零件的选材1）工作条件：很大的交变弯曲应力和接触应力；强烈的摩擦；冲击力损坏形式主要是齿部折断和齿面的过度磨损2）性能要求：具有高的弯曲疲劳与接触疲劳强度，高的硬度和耐囱性，齿心部应有足够的强度和韧性，

8、此外，还应有好的热处理工艺性.3）齿轮零件材料的选用（1）低速（l-6m/s）.低载齿轮：灰口铸铁.球墨铸铁筹制造。（2）低速、中载、轻微冲击齿轮：40. 45、40Cr等调质钢制适。（3）中速（610m/s）.中载、承受一定冲击的齿轮$ 40Cr、35CrMo 42CrMo.42CrMnMo等调质钢和38CrMoAlA渗氮钢制造。（4）高速（1 15m/s）.中载或重载、承受较大冲击的齿轮,20Cr、20CrMnTi、12Cr2Ni4A 等渗碳钢制造。4）加工工艺路线（见胶片）。3、壳体类零件的选材（见胶片）。箱体一般具有形状复杂、体积较大、壁薄血特点，一般选用铸造毛坯。对工作平稳和中三、箱体类零件箱体是机器的基础零件，用来保证箱休 内各运动饗部件的正确相对位置，使其势凋 运转。寂工作时，.箱体承受其口饗件自觅及它 们之间运Z力的作川力聲。因此，对箱体的力 学性能耍求是，足够抗圧强度和刚度； 代如滅振性。等级荷的箱体，一般选川灰铸铁HT150、HT200、I1T300等制造載荷较