第七章 机械工程材料的选用

第七章机械工程材料的选用材料选用的一般原则典型零件的选材第一节材料选用原则一、材料的力学性能：根据零件的工作条件、损坏(或失效)形式,选择满足力学性能的材料。零件的失效分析1.定义:零件不能正常和安全的工作,即零件失效。2.原因结构或形状设计不合理。材料的选择不合理。加工工艺不合理。安装与使用不合理。3.形式过量变形失效过量弹性变形过量塑性变形断裂失效韧性断裂应力腐蚀断裂蠕变断裂疲劳断裂低应力断裂脆性断裂表面损伤失效磨损接触疲劳腐蚀二、材料的工艺性能：对零件加工生产有直接的影响，甚至是决定性的。材料工艺性能的好坏，对零件加工的难易度、生产效率、生产成本等方面起决定性的作用。1、铸造性：铸造铝合金、铸造铜合金铸铁铸钢（灰铸铁）2、锻造性能低碳钢高碳钢3、焊接性能低碳钢和低合金钢具有好的焊接性，高碳钢、高合金钢、铜合金、铝合金的焊接性能差。铸铁不能焊接。4、切削性能5、热处理工艺性能材料相对价格材料相对价格碳素结构钢低合金结构钢优质碳素结构钢易切削钢合金结构钢铬镍合金结构钢滚动轴承钢弹簧钢11.2~1.71.4~1.521.7~1.932.1~2.91.6~1.9碳素工具钢低合金工具钢高合金工具钢高速钢铬不锈钢铬镍不锈钢普通黄铜球墨铸铁1.4~1.52.4~3.75.4~7.213.5~15820132.4~2.9三、材料的经济性：主要是性价比。常用工程材料的价格1、考虑材料的价格2、从材料加工费用方面来考虑应合理安排零件的生产工艺，尽量简化生产工序，并尽可能采用无切削或少切削加工新工艺（精铸、模锻），提高材料的利用率，降低成本。3、从材料供应条件来考虑首先应立足于国内和定货单位近的地区，且尽量减少所选材料的品种规格。4、考虑材料来源推广新材料、合理选择代用材料、尽量少用稀缺的合金元素。选择材料的基本过程第二节典型零件的选材•机床主轴•汽车半轴•机床齿轮•汽车齿轮一.C616–416车床主轴一)工作条件:1.该轴在滚动轴承中运转。2.承受中等负荷,承受一定的冲击力。3.转速中等。二)技术要求:1.整体调质后硬度应为HB200～230,金相组织为回火索氏体。2.内锥孔和外圆锥面处硬度为HRC45～50,表面3～5mm内金相组织为回火屈氏体和少量回火马氏体。3.花键部分硬度HRC48～50,金相组织同上。三)选材:45钢。四)加工工艺路线:下料锻造正火粗加工调质半精加工钻中心孔精车加工铣键槽局部淬火(锥孔及外锥体)粗磨滚铣花键花键淬火精磨二.YJ–130汽车半轴一)工作条件:1.该轴在上坡或启动时,承受较大扭矩。2.承受一定的冲击力和具有较高的抗弯能力。3.承受反复弯曲疲劳应力。二)技术要求:1.杆部硬度HRC37～44;盘部外圆硬度HRC24～34;金相组织为回火索氏体和回火屈氏体。2.弯曲度:杆中部1.8mm;盘部跳动2.0mm。三)选材:40Cr、42CrMo、40CrMnMo。四)加工工艺路线:下料锻造正火粗加工调质半精加工精车加工盘部钻孔磨花键三.C616机床齿轮一)工作条件:1.工作负荷不太大。2.中速运转(6～10m/s)。二)技术要求:1.齿面硬度HRC45～50,金相组织为回火索氏体。2.齿心部硬度HRC22～25,金相组织为回火马氏体。三)选材:40、45钢。四)加工工艺路线:下料锻造正火粗加工调质半精加工精车加工高频淬火及低温回火精磨四.JN–150型载重汽车变速箱齿轮一)工作条件:1.工作负荷大。2.高速运转(10～15m/s以上)。3.受冲击频繁,磨损较严重。二)技术要求:1.齿面硬度HRC58～62,金相组织为回火马氏体+合金碳化物+残余奥氏体。2.齿心部硬度HRC35～45,金相组织为回火马氏体(低碳)+铁素体+细珠光体。三)选材:20CrMnTi钢。四)加工工艺路线:下料锻造正火机械加工渗碳淬火低温回火喷丸磨齿