機械工程材料的合理選用

7機械工程材料的合理選用

RationalSelectionandApplication

ofMaterials7.3基本概念失效與失效分析；使用性能、工藝性能與經(jīng)濟性原則。圖7T貫穿《機械工程材料》課程的綱本章討論的重點之一就在于如虛線框內(nèi)所示一一如何通過對機器零件進行工作條件分析，結(jié)合實際零件常見的失效形式以確定機器零件最關(guān)鍵的性能要求，作為正確選材、確定零件的成分等的依據(jù)。機械零件喪失其規(guī)定功能的現(xiàn)象稱為失效。機械零件失效的主要形式可歸納為三大類，如圖7-2所示。圖7-2 機械零件失效的主要形式機械零件失效的原因大體可分為設(shè)計、原材料、各種加工工藝以及裝配使用等四個方面，這正如圖7-3所示。

圖7-3圖7-3導(dǎo)致機械零件失效的主要原因失效分析是一門邊沿的、交叉的、綜合性的新興學(xué)科，它包括邏輯推理和實驗研究兩個方面。在實際應(yīng)用中，應(yīng)把它們結(jié)合起來，以確定機械零件失效的原因，并制定相應(yīng)的補救和預(yù)防措施，以防同類事故的再次發(fā)生。這里主要談及實驗研究方面。失效的原因主要在設(shè)計、材料、工藝、安裝使用等四個方面，所以失效分析中的實驗研究也應(yīng)該主要集中在這些方面。要充分利用各種宏觀測試和微觀觀察手段，有系統(tǒng)、有步驟地分析失效零件中的變化，以便從蛛絲馬跡中找到機械零件失效的真正根源。這正如圖7-4所示的失效分析的基本環(huán)節(jié)示意圖所示。ekA土專］ ekA土專］ | ■或］*口分折金萼折SSS圖7-4 失效分析的基本環(huán)節(jié)示意圖因此應(yīng)足夠重視零件失效及有關(guān)失效分析在材料選用中的重要地位，以養(yǎng)成在分析機械零件實際工作條件時結(jié)合零件常見失效形式，找出最主要的失效形式，從而為正確地確定零件最關(guān)鍵的性能要求奠定正確的思路。表7—幾種零件（工具）工作條件、失效形式及要求的力學(xué)性能工作條件膊求的主H!力學(xué)性都ttfrrr*?官n過■史培、■帝?，也顯力拍環(huán)，沖近tt#4tIVm?切1四誑蜜職?,葷虻麝鼠.唉a -_尊金士學(xué)例It氏.■爭力屋攜摩tK?金茅靴為.心那JM?由建-翎惟*V*彳理MW骨麻.申擊wnsN-用營比、技我胃度用作*耳播耶，沖的euntvar康*幟爵世度一中拉-金■著■幢降?蚩Et-Klft協(xié)—方、I4rtif整覆斷鷺.略挨?麻摧tut皆株方、峻度、岬牲性DM胃部成力望一唆悚.矗很破勞瓦度，■灰、和擊缺彌虬火、尊皆力十號理表7—1所示為某些典型機械零件的工作條件，常見失效形式及所要求的力學(xué)性能，供分析工作條件時參考。7.4.2結(jié)合所學(xué)知識，深入剖析典型零件的選材應(yīng)結(jié)合鐵碳合金相圖、鋼的熱處理、常用金屬材料（工業(yè)用鋼、鑄鐵與有色金屬合金）、常用非金屬材料與復(fù)合材料等基本知識，重點、深入地剖析齒輪、軸等典型零件的選材。通過分析，應(yīng)找出其一般規(guī)律，又要看到其特殊點.為了有利于學(xué)生學(xué)習(xí)，現(xiàn)將有關(guān)圖表，匯集如下，供學(xué)習(xí)參考。表7—2所示是美國的一個關(guān)于齒輪失效形式及原因的統(tǒng)計資料.由表中統(tǒng)計結(jié)果可看出，疲勞斷裂占失效齒輪總數(shù)的1/3以上，居首位；其次是表面損傷?？偟闹v來，斷裂是齒輪失效的主要形式。表7-3、表7-4分別給出了機床齒輪、汽車拖拉機齒輪的用材及熱處理情況，通過分析、對比可以看出：

機床類齒輪由于工作條件較好（無強烈沖擊，工作平穩(wěn)），大多可選調(diào)質(zhì)鋼（45、40Cr等）制造，經(jīng)調(diào)質(zhì)（或正火）處理十高頻淬火、低溫回火，這是一般規(guī)律.特例：當(dāng)高速且承受沖擊載荷較大時（如立式車床上的重要齒輪）宜選20CrMnTi（20Cr）等滲碳鋼制造，經(jīng)滲碳十淬火十低溫回火處理。而對于汽車、拖拉機的變速齒輪，由于承載較重，受沖擊頻繁，其耐磨性、疲勞強度、心部強度以及沖擊韌度等，均要求比機床齒輪高，故一般均采用滲碳鋼制造，經(jīng)滲碳+淬火+低溫回火處理，表層碳含量大大提高，保證淬火后高硬度、高耐磨性和高的接觸疲勞抗力，由于合金元素提高淬透性，所以經(jīng)淬、回火后可使工件心部獲得較高的強度和足夠的沖擊韌度。但其中對于如汽車、拖拉機的油泵齒輪等承載輕、受沖擊小的場合，亦可選調(diào)質(zhì)鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理使用（這是特例）。表7-2美國931個齒輪失效方式及原因的統(tǒng)計結(jié)果失效方式統(tǒng)計結(jié)果/%失效原因統(tǒng)計結(jié)果/%斷裂，總計61.2使用不當(dāng)，總計74.7疲勞斷裂，輪齒32.8潤滑不良11.0輪4.0安裝不良21.2過載斷裂，輪齒23.8過載38.9輪0.6其它3.6表面疲勞，總計20.3設(shè)計，總計6.9麻點7.2設(shè)計不合理2.8剝落6.8選材不當(dāng)1.6麻點-剝落混合6.8熱處理條件規(guī)定不當(dāng)2.5磨損，總計13.2熱處理，總計16.2磨粒磨損10.3淬火不良5.9粘著磨損2.9硬化層淺4.8心部硬度低2.0塑性變形，總計5.3硬化層太深1.8其它，總計1.4表7-3 工程塑料齒輪的選材與應(yīng)用塑料品種性能特點適用范圍

塑料品種性能特點適用范圍尼龍6，尼龍66有較高的疲勞強度與耐振性，但吸濕性大在中等或較低載荷、中等溫度（80C以下）和少無潤滑條件下工作尼龍610，尼龍1010強度與耐熱性略差但吸濕性較小，尺寸穩(wěn)定性較好同上條件，可在濕度波動較大的情況下工作MC尼龍強度、剛度均較前兩種高，耐磨性也較好適用于鑄造大型齒輪及蝸輪等玻璃纖維增強尼龍強度、剛度、耐熱性均優(yōu)于未增強者，尺寸穩(wěn)定性也顯著提高在高載荷、高溫下使用，傳動效果好，速度較高時應(yīng)用油潤滑聚甲醛耐疲勞、剛度高于尼龍，吸濕性很小，耐磨性好，但成型收縮率大在中等輕載荷，中等溫度（100C以下）無潤滑條件下工作聚碳酸酯成型收縮率特小，精度高，但耐熱疲勞強度較差，并有應(yīng)力開裂傾向可大量生產(chǎn)，一次加工。當(dāng)速度高時，應(yīng)用油潤滑玻璃纖維增強聚碳酸酯強度、剛度、耐熱性可與增強尼龍媲美，尺寸穩(wěn)定性超過增強尼龍，但耐磨性較差在較高載荷、較高溫度下使用的精密齒輪。速度較高時用油潤滑聚苯撐氧（PPO）較上述不增強者均優(yōu)，成型精度高，耐蒸汽，但有應(yīng)力開裂傾向適用于在高溫水或蒸汽中工作的精密齒輪聚酰亞胺強度、耐熱性高，成本也高在260C以下長期工作的齒輪表7-4 機床齒輪的用材及熱處理序號 齒輪 鋼種 工作條件 1 在低載荷下工作，要求耐磨性好的齒輪 15低速（V0.1m/s）低載荷下工作的不重 45要變速箱齒輪和掛輪架齒輪 低速（V1m/s）低載荷下工作的齒輪（如 45車床溜板上的齒輪） 4 中速、中載荷或大載荷下工作的齒輪 45（如車床變速箱中的次要齒輪）序號 齒輪 鋼種 工作條件 1 在低載荷下工作，要求耐磨性好的齒輪 15低速（V0.1m/s）低載荷下工作的不重 45要變速箱齒輪和掛輪架齒輪 低速（V1m/s）低載荷下工作的齒輪（如 45車床溜板上的齒輪） 4 中速、中載荷或大載荷下工作的齒輪 45（如車床變速箱中的次要齒輪）5 速度較大或中等載荷下工作的齒輪，齒45部硬度較高（如鉆床變速箱中次要齒輪）6高速、中等載荷，斷面較大齒輪（如磨床砂輪箱齒輪）45速度不大，中等載荷，斷面較大的齒輪40Cr，45MnB，（如銑床工作面變速箱齒輪、立車齒 42SiMn，輪） 中等速度（2?4m/s）、中等載荷下工 40Cr，作的高速機床走刀箱、變速箱齒輪42SiMn9高速、高載荷、齒部要求高硬度的齒輪40Cr，42SiMn熱處理工藝滲碳直接淬火法或一次淬火法（780°C水淬、180°C回火）840C?860C正火調(diào)質(zhì)（820C?840C水淬+500C?550C回火）高頻加熱、水淬，300C?340C回火高頻加熱、水淬，240C?280C回火高頻加熱、水淬，180C?200C回火硬度要求58?63HRC156?217HBS200?250HBS45?50HRC50?55HRC54?60HRC調(diào)質(zhì)（840C?860C油淬、200?600C?650C回火） 230HBS調(diào)質(zhì)后高頻加熱、乳化液50?55淬火，260C?300C回火HRC調(diào)質(zhì)后高頻加熱、乳化液54?60淬火，180C?200C回火HRC高速、中載荷、受沖擊、模數(shù)V5齒輪（如機床變速箱齒輪、龍門銑床電動機齒輪）~高速、重載、受沖擊、模數(shù)〉6齒輪（如立車上的重要齒輪）20Cr,20Mn2B20CrMnTi,高速、中載荷、受沖擊、模數(shù)V5齒輪（如機床變速箱齒輪、龍門銑床電動機齒輪）~高速、重載、受沖擊、模數(shù)〉6齒輪（如立車上的重要齒輪）20Cr,20Mn2B20CrMnTi,20SiMnVB滲碳、直接淬火，或一次58?63淬火（810°C油淬、180°CHRC回火）高速、重載、形狀復(fù)雜，要求熱處理變形小的齒輪在不高載荷下工作的大型齒輪38CrMoAlA,

38CrAl滲碳、直接淬火法（預(yù)冷至840C油淬、180C回火）正火或調(diào)質(zhì)后510C?550C氮化58?63HRC850HV以上14 傳動精度高、要求具有一定耐磨性的大齒輪50Mn2,65Mn35CrMo820C?840C空冷 V241HBS860C空冷，600C?650C255?回火（熱處理后精切齒形）302HBS表7-5、表7-6所示為軸類零件（機床主軸、曲軸等）的工作條件、用材及熱處理情況。從中可以看出，為了兼顧軸類零件的強度和韌性，同時考慮其疲勞抗力，一般選用調(diào)質(zhì)鋼制造，采用調(diào)質(zhì)十局部表面淬火、低溫回火處理。特例：當(dāng)承受重載，高速、且承受沖擊載荷較大時可選用滲碳鋼（如20CrMnTi等）經(jīng)滲碳+淬火+低溫回火處理；近年來在國內(nèi)、外使用球墨鑄鐵代鋼作汽車、拖拉機與農(nóng)用柴油機曲軸的愈來愈多，第二代解放牌汽車J130汽車、東風(fēng)及東風(fēng)4型內(nèi)燃機車的曲軸均使用球墨鑄鐵（或合金球墨鑄鐵）制造，雖然球墨鑄鐵的塑、韌性遠低于鍛鋼，但在一般發(fā)動機中當(dāng)對塑韌性要求并不太高，而且球墨鑄鐵的缺口敏感性小，實際球墨鑄鐵的疲勞強度并不明顯低于鍛鋼，而且可通過表面強化（如滾壓、噴丸等）處理大大提高其疲勞強度，其效果優(yōu)于鍛鋼，因而在性能上完全可代替調(diào)質(zhì)碳鋼。表7-5汽車、拖拉機齒輪常用鋼種及熱處理方法序號齒輪類型常用鋼種熱處理主要工序技術(shù)條件1汽車變速箱和分動箱齒輪20CrMnTi，20CrMo等滲碳齒面硬度：58?64HRC心部硬度：29?45HRC40Cr（淺層）碳氮共滲層深〉0.2mm齒面硬度：51?61HRC2汽車驅(qū)動橋主動及從動圓柱齒輪汽車驅(qū)動橋主動及從動圓錐齒輪20CrMnTi，20CrMo20CrMnTi，20CrMnMo滲碳滲碳層深按圖紙要求，硬度同序號1中滲碳。齒面硬度及心部硬度同序號1中滲碳。

3汽車驅(qū)動橋差速器行星及半軸齒輪20CrMnTi，20CrMo，20CrMnMo滲碳同序號1中滲碳。4汽車起動機齒輪15Cr，20Cr，20CrMo，15CrMnMo，20CrMnTi，滲碳層深0.7?1.1mm；表面硬度58?63HRC，心部為33?43HRC5拖拉機傳動齒輪，動力傳動裝置中的圓柱齒輪，圓錐齒輪及軸齒輪20Cr，20CrMo，20CrMnMo，20CrMnTi，30CrMnTi滲碳硬度要求同序號1中滲碳。40Cr，45Cr（淺層）碳氮共滲同序號1中碳氮共滲。表7-6 機床主軸工作條件、用材及熱處理序號工作條件熱處理使用實例與滾動軸承配合輕、中載荷、轉(zhuǎn)速低45正火200?250HBS序號工作條件熱處理使用實例與滾動軸承配合輕、中載荷、轉(zhuǎn)速低45正火200?250HBS熱處理后有一定機械強度；精度要求不高一般簡式精度要求不高機床精度要求不高機床4.記1.稍有沖擊，疲勞忽略不調(diào)質(zhì)與滾動軸承配合輕、中載荷，轉(zhuǎn)速略高45整體淬火或局4.記1.稍有沖擊，疲勞忽略不調(diào)質(zhì)與滾動軸承配合輕、中載荷，轉(zhuǎn)速略高45整體淬火或局部淬火40?45有足夠強度；軸頸及配件裝拆處有一定硬度；不能承受沖擊載荷龍門銑床、搖臂鉆床、組合機床等精度要求不太高HRC精度要求不太高HRC沖擊和疲勞可忽略不計與滑動軸承配合有沖擊載荷與滾動軸承配合受中等載荷，轉(zhuǎn)速較高精度要求較高沖擊和疲勞較小與滑動軸承配合受中等載荷，轉(zhuǎn)速較高較高的疲勞和沖擊載荷45軸頸表面淬火52?58整體淬火或局部淬火HRC42或52HRC40Cr軸頸及配件裝沖擊和疲勞可忽略不計與滑動軸承配合有沖擊載荷與滾動軸承配合受中等載荷，轉(zhuǎn)速較高精度要求較高沖擊和疲勞較小與滑動軸承配合受中等載荷，轉(zhuǎn)速較高較高的疲勞和沖擊載荷45軸頸表面淬火52?58整體淬火或局部淬火HRC42或52HRC40Cr軸頸及配件裝拆處表面淬火N52N50HRC經(jīng)正火有一定機械強度；軸頸高硬度有足夠強度，軸頸和配件裝拆處有一定硬度；沖擊小，硬度取高值坯料經(jīng)預(yù)先熱處理后有一定機械強度；軸頸高耐磨性；配件裝拆處有一定硬度C620車床主軸搖臂鉆床、組合機床等車床主軸、磨床砂輪主軸精度要求較高6與滑動軸承配合中等載荷，轉(zhuǎn)速很高精度要求很高38CrMoAlA調(diào)質(zhì)+氮化250?280HBS心部具很高強度；表面具高硬度與疲勞強度；氮化變形小高精度磨床及精密鏜床主軸7與滑動軸承配合中等載荷，心部強度不高，轉(zhuǎn)速高精度要求不高有一定沖擊和疲勞20Cr滲碳+淬火+低溫回火56?62HRC心部強度不高，但有較高韌度；表面硬度高齒輪銑床主軸8與滑動軸承配合重載荷，轉(zhuǎn)速高較大沖擊和疲勞載荷20CrMnTi滲碳+淬火+低溫回火56?62HRC較高的心部強度和沖擊韌度；表面硬度高載荷較大的組合機床表7-7 幾種曲軸用料與熱處理工藝對比機型解放牌汽車東方紅拖拉機東方紅型內(nèi)燃機車國外高速柴油機東風(fēng)型內(nèi)燃機車東風(fēng)型內(nèi)燃機車曲軸材料45鋼45鋼42CrMo鋼38CMAA鋼球墨鑄鐵合金球鐵心部熱處理正火調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)噴霧正火、回火硬度/HBS163?機型解放牌汽車東方紅拖拉機東方紅型內(nèi)燃機車國外高速柴油機東風(fēng)型內(nèi)燃機車東風(fēng)型內(nèi)燃機車曲軸材料45鋼45鋼42CrMo鋼38CMAA鋼球墨鑄鐵合金球鐵心部熱處理正火調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)噴霧正火、回火硬度/HBS163?197207?241255?302285?315軸頸熱處理高頻淬火高頻淬火中頻淬火氮化鍍鈦氮化硬度/HRC52?6252?6258?6350?55表7-8 切削刀具的合理選材對比刀具名稱主要使用性能選用材料主要優(yōu)缺點手工刃具（簡單、低速）如銼刀、高硬度、高耐磨性，對紅碳素工具鋼價格便宜但淬透性差，手鋸條、木工用刨刀、鑿子等工具硬性和強韌性要求不高T7?T12(A)等使用溫度低。機用刃具（低速、形狀較復(fù)雜）如同上，其淬透性、耐磨性低合金刃具鋼淬透性較好、變形開裂絲錐、板牙、拉刀等提高，使用溫度＜300C如9SiCr、CrWMn小，但紅硬性較差高速切削刃具（使用溫度600°C左高硬度高耐磨性及高紅高速鋼W18Cr4V硬度62?68HRC、使用右）如銑刀、車刀和精密刀具等硬性，強韌性、淬透性好W6Mo5Cr4V2等溫度60C，價格較貴硬質(zhì)合金刀具（使用溫度達1000C）高硬、高耐磨、高紅硬性，沖擊韌度、抗彎強度較差硬質(zhì)合金YT6、YG6、YT15等高速強力與難加工材料的切削，價格貴陶瓷刀具(其使用溫度可達1400°C?1500°C陶瓷刀具(其使用溫度可達1400°C?1500°C，硬度可高達5000?9000HV)硬度(5000?9000HV)、紅硬性(1400C?1500C)極高，耐磨性好氧化鋁、熱壓氮化硅、立方氮化硼等用于淬火鋼、冷硬鑄鐵等精加工和半精加工，抗沖擊力低、易崩刃表7-9 車刀的工作條件與選材推薦材料碳工鋼和低合金工具鋼T10(A)、C2、W

通用高速鋼推薦材料碳工鋼和低合金工具鋼T10(A)、C2、W

通用高速鋼W6Mo5Cr4V2

超硬高速鋼W6Mo5Cr4V2Al極高速切削(100?300m/min)，切削一般材料(鑄鐵、 硬質(zhì)合金有色金屬、非金屬材料)YW2、YG6、YG8工作條件低速切削(8?10m/min)，易切削材料(灰鑄鐵、軟有色金屬、一般硬度結(jié)構(gòu)鋼)較高速切削(25?55m/min)，切削一般材料，形狀較復(fù)雜、受沖擊較大的刀具高速切削(30?100m/min)，難切削材料(如鈦合金、高溫合金)，形狀較復(fù)雜、一定沖擊的刀具硬度62HRC64?66HRC66?69HRC88?91HRA極高切削速度(100?300m/min)，難切削材料(如淬火 硬質(zhì)合金 90?93HRA鋼等)YW1、YT5、YT14表7-10汽車發(fā)動機零件選用材料概況典型零件材料類別牌號使用性能失效形式熱處理及其它缸體缸蓋、飛輪、正時齒輪灰鑄鐵HT200剛度、強度、尺寸穩(wěn)定產(chǎn)生裂紋、孔臂磨損、翹曲變形不處理或去應(yīng)力退火。也可ZL104淬火時效做缸體、蓋缸套、排氣門座合金鑄鐵耐磨、耐熱過量磨損鑄造狀態(tài)曲軸等球墨鑄鐵QT600-2剛度強度、耐磨、疲勞抗力過量磨損、斷裂表面淬火，圓角滾壓、氮化，亦可用鍛鋼件火塞銷等滲碳鋼20、20Cr、20CrMnTi、12Cr2Ni4強度、沖擊、耐磨磨損、變形、斷裂滲碳、淬火、回火連桿、連桿螺栓、曲軸等調(diào)質(zhì)鋼45、40Cr、40MnB強度、疲勞抗力、沖擊韌度過量變形、斷裂調(diào)質(zhì)、探傷各種軸承、軸瓦軸承鋼和軸承合金耐磨、疲勞抗力磨損、剝落、燒蝕破裂不熱處理(外購)排氣門耐熱氣閥鋼4Cr3Si2、6Mn2Al5MoVNb耐熱、耐磨起槽、變寬、氧化燒蝕淬火、回火氣門彈簧彈簧鋼65Mn、50CrVA疲勞抗力變形、斷裂淬火、中溫回火火塞有色金屬合金ZL110、ZL108耐熱強度燒蝕、變形、斷裂淬火及時效

支架、蓋、罩、擋板、油底殼等鋼板Q235、08、20、16Mn（Q345）剛度、強度變形不熱處理表7-11 鍋爐和氣輪機主要零件的選用材料概況零件名稱

水冷壁管或省煤器管

過熱器管失效方式爆管（蠕變或持久斷裂或過度塑性變形）、熱腐蝕疲勞零件名稱

水冷壁管或省煤器管

過熱器管失效方式爆管（蠕變或持久斷裂或過度塑性變形）、熱腐蝕疲勞蒸汽導(dǎo)管工作溫度用材情況<450°C低碳鋼管如20A<550°C>580C珠光體耐熱鋼如15CrMo同上，12Cr1MoV<510C同上，15CrMo>540C同上12Cr1MoV汽包<380C20G或16MnG等普低鋼吹灰器短時達800C?1000C1Cr13，1Cr18Ni9Ti固定、支撐零件（吊架、長時達700C?1000CCr6SiMo或定位板等）Cr20Ni14Si2、Cr25Ni12氣輪機葉片<480C的后級葉片1Cr13、2Cr13氣輪機葉片疲勞斷裂、應(yīng)力腐蝕開裂<540CCr11MoV<580C前級葉片Cr12WMoV斷裂<480C34CrMo疲勞或應(yīng)力腐蝕開裂<520C17CrMo1V（焊接轉(zhuǎn)子）轉(zhuǎn)子27Cr2MoV（整體轉(zhuǎn)子）葉輪變形<400C34CrNi3M（大型整體轉(zhuǎn)子），33Cr3MoWV（同上）緊固零件螺栓斷裂<400C45（螺栓、螺母等）應(yīng)力松弛<430C35SiMn<480C35CrMo<510C25Cr2MoV蠕變變形<650C1Cr17Ni13W、1Cr14Ni18W2NbBRe等蠕變斷裂Cr14Ni40MoWTiAl（鐵基）葉片蠕變疲勞或熱疲勞斷裂750C鎳基合金如Nimonic90850C同上，如Nimonic100900C同上，如Nimonic115950CIn100，Mar-M246等<540C珠光體耐熱鋼20Cr3MoWV轉(zhuǎn)子及蝸輪軸<650C鐵基合金Cr14Ni26MoTi<630C同上Cr14Ni35MoWTiAl<800°C鐵基合金，Cr20Ni27MoW火焰筒及噴嘴<900°C鎳基合金Inconel718等<980°C同上HastelloyX等7.5思考題剖析【例題7-1】C618機床變速箱齒輪（該齒輪尺寸不大，其厚度為15mm）工作時轉(zhuǎn)速較高，性能要求如下：齒的表面硬度50?56HRC,齒心部硬度22~25HRC，整體強度bb=760?800MPa,整體韌性a「40?60J/cm2。請從下列材料中進行合理選用，并制訂其工藝流程：35、45、T12、20CrMnTi、38CrMoAl、0Cr18Ni9Ti、W18Cr4V。分析普通車床中的變速箱齒輪，是主傳動系統(tǒng)中傳遞動力的齒輪。因此，要求有一定的強度和輪齒的心部硬度及韌性。這種齒輪在工作中轉(zhuǎn)速較高，齒表面要求有較高的硬度以保證耐磨性。但同汽車、拖拉機變速齒輪相比，一般機床齒輪工作時相對比較平穩(wěn)，承受沖擊負荷很小，傳遞的動力也不很大。所以上述要求都不是太高，例如齒表面硬度只要求50?56HRC。顯然，不需要采用化學(xué)熱處理（如滲碳）。整體的強度、韌性由調(diào)質(zhì)可以達到。因此，選用淬透性適當(dāng)?shù)恼{(diào)質(zhì)鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，再經(jīng)高頻表面淬火和低溫回火即可達到要求。這種齒輪的尺寸不大，尤其是厚度甚?。?5mm），可選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，水淬即可使截面大部分淬透，回火后基本上能滿足性能要求。因此，從所給鋼種中選擇45鋼制造合適。解答選用45鋼制造，較為合適。其加工工藝路線為：下料一鍛造一正火（840°C?860°C空冷）一機加工一調(diào)質(zhì)（840°C?860°C水淬，500C?550C回火）一精加工一高頻表面淬火（880C?900C水冷）一低溫回火（200C回火）一精磨。常見錯誤剖析選用20CrMnTI或38CrMoAl鋼制造。錯在此種選材法不符合經(jīng)濟性原則，即大材小用。更正措施遵循選材的三項基本原則，應(yīng)選用45鋼較為合適。聯(lián)想與歸納要做到正確、合理地選材，必須遵循選材的三項基本原則。即首先應(yīng)考慮滿足材料的力學(xué)性能原則，在此前提下充分兼顧材料的工藝性能原則，還要同時考慮材料的經(jīng)濟性原則。【例題7-2】有