（中職）機械工程材料第八章 工程材料的選用教學(xué)課件

1、（中職）機械工程材料第八章 工程材料的選用ppt課件教學(xué)目標： 1、了解零件的失效形式和產(chǎn)生失效原因。 2、掌握材料的選用原則、方法與選材。 3、理解按力學(xué)性能選材的一般方法與步驟。 機械工程材料第八章 工程材料的選用一、零件的失效分析 機械工程材料專題一 工程材料的選用原則、方法及步驟 1、失效 是指零件在使用過程中，由于尺寸、形狀或材料的組織與性能發(fā)生變化而失去原設(shè)計的效能。稱為該零件失效。一般機械零件在以下三種情況都認為已失效， （1）零件完全不能工作； （2）零件雖能工作，但已不能完成指定的功能； （3）零件有嚴重損傷而不能再繼續(xù)安全使用。 （1）斷裂失效 （2）過量變形失效 （3）表

2、面損傷失效 2、失效形式 二、工程材料的選用原則機械工程材料 3、失效原因 （1）結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理 （2）材料選材不合理 （ 3）加工工藝不合理 （4）安裝使用不正確 應(yīng)對零件的工作環(huán)境、工作條件，材料工藝性能、力學(xué)性能、物理性能、經(jīng)濟性等多方面進行全面綜合考慮。 1、 工藝性能 （1）鑄造性能；流動性、收縮性來衡量。鑄鐵中，灰鑄鐵好。三、工程材料的選用方法機械工程材料 （3）焊接性：鋁、銅合金焊接性差，鑄鐵基本不能焊，鋼材可焊。 （2）鍛造性能：塑性變形抗力衡量。低碳鋼性能優(yōu)于高碳鋼。 （4）切削加工性：硬度在170230HBS 范圍內(nèi)切削加工性好。 1、以綜合力學(xué)性能為主時的選材 （5）熱處

3、理工藝：淬透性的好壞，淬火是否變形、開裂等，還 要考慮一定按工藝要求操作，如，加熱溫度高或低的問題。 2、經(jīng)濟性 考慮材料的價格、成本。能否實現(xiàn)少工序、少切削，以提高經(jīng)濟效益。另外還要考慮在大量生產(chǎn)中，設(shè)備的壽命、加工質(zhì)量等。機械工程材料 如：結(jié)構(gòu)零件軸、桿、套類，承受動、靜載荷作用宜選中碳鋼，中碳合金鋼 調(diào)質(zhì)處理。 2、以疲勞強度為主時選材 如：曲軸，齒輪，彈簧，滾動軸承等承受交變載荷?？赏ㄟ^熱處理工藝來提高性能，合理的零件結(jié)構(gòu)，正確加工方法。 3、以磨損為主時的選材 （1）對于磨損較大，受力較小的零件，宜選用高碳鋼或高合金鋼并進行淬火+ 低溫回火。 中碳鋼 調(diào)質(zhì)或淬火+中溫回火；高碳鋼 淬

4、火+ 低溫回火。三、工程材料的選用步驟 1、分析零件工作條件，提出關(guān)鍵性能要求； 2、同類產(chǎn)品的用材情況比較，進行調(diào)查研究； 3、確定零件應(yīng)具有的力學(xué)性能指標； 4、初步選出所用材料的牌號，確定熱處理方法，進行強化。 5、對關(guān)鍵性零件投產(chǎn)前應(yīng)先在實驗室試驗，是否達到各項指標；必要時，還進行破壞性試驗，檢驗材料性能。 （2）磨損同時受較大沖擊力作用的零件，宜選低碳鋼或低碳合金鋼。滲碳后淬火+ 低溫回火。一般稱“外硬里韌”，如：冷沖模、汽車變速齒輪。機械工程材料機械工程材料專題二 典型零件的選材與工藝路線分析三、選材依據(jù) 一、工作條件二、工作要求（3）齒根彎曲力； （4）表面磨損。（1）整體受沖擊

5、力； （2）齒面受接觸壓力；（3）輪齒的彎曲疲勞強度要高。（2）心部有足夠的強度、韌性；（1）表面應(yīng)有足夠的硬度、耐磨性； （1）低速、輕載荷齒輪宜選中碳鋼，如45 鋼或40Cr鋼，正火處理; 低速中等、較大載荷宜選45鋼或40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理; 重載荷宜選45鋼40Cr鋼，調(diào)質(zhì)后高頻表面淬火處理。機械工程材料 圖8-1 汽車變速齒輪 （2）中速：圓周速度610m/s一般載荷,宜選45鋼、40Cr調(diào)質(zhì)、高頻表面淬火處理。如：一般機床中的變速齒輪等。重載荷下，宜選20Cr、20CrMnTi 經(jīng)滲碳、淬火處理。 （3）高速、重載荷、較大沖擊的零件，宜選低碳合金鋼； 20CrMnTi、20Mn2B

6、滲碳、淬火+ 低溫回火。如：汽車、拖拉機變速齒輪、后橋齒輪等，如圖8-1 所示。 （4）低速、輕載大齒輪：宜選灰鑄鐵或球墨鑄鐵。機械工程材料 1、工作條件：該齒輪由于在工作中承受了重載荷和大沖擊作用，為了防止輪齒折斷,要求輪齒心部具有高的強度和韌性。宜選用20Cr或20CrMnTi滲碳鋼。舉例一：汽車變速齒輪的選材，如圖8-2 所示。圖8-2 汽車滲碳齒輪機械工程材料 2、工藝路線 3、熱處理工序作用正火：均勻和細化組織，消除鍛造應(yīng)力，調(diào)整硬度。滲碳：提高表層的碳含量。淬火+ 低溫回火：提高齒面硬度和耐磨性。噴丸處理：使?jié)B碳層表面壓應(yīng)力增大，提高疲勞強度。 解：1、根據(jù)已知條件，選45鋼。 2

7、、選材要求：（1）選何種材料；（2）寫出加工工藝路線；（3）說明各熱處理工藝的作用。 下料 鍛造 正火機械加工 滲碳 + 淬火+ 低溫回火 噴丸處理 磨削機械工程材料舉例二：普通內(nèi)燃機曲軸的選材，如圖8-3 所示。 1、工作條件：（1）承受載荷傳遞動力綜合力學(xué)性能好。（2）交變彎曲應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)應(yīng)力疲勞強度高。（3）沖擊、震動（有時過載）足夠的韌性。（4）高速旋轉(zhuǎn)、較大摩擦較高硬度、耐磨性，剛度好。圖8-3 內(nèi)燃機曲軸 2、選材要求：（1）選何種材料；（2）寫出加工工藝路線； 3、熱處理工序作用正火 細化晶粒，調(diào)整硬度，消除應(yīng)力。調(diào)質(zhì) 提高綜合力學(xué)性能。局部淬火+ 低溫回火 提高軸面硬度?；ㄦI高頻感應(yīng)淬火+回火 提高花鍵部分硬度。解：1、根據(jù)已知條件，選用QT70