第十章 机械零件选材

1第10章工程材料的选择教学基本内容：1、机械零件的失效分析；2、选材的基本原则；3、典型零件的选材。教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：1、掌握机械零件选材的基本原则；2、熟悉典型零件的选材；3、了解机械零件的失效分析方法。教学重点及难点：1、重点：1）机械零件选材的基本原则；2）典型零件的选材。2、难点：1）机械零件的失效分析；2）根据机械零件的工作条件，选择合理的材料，并制定其热处理工艺。教学方法及手段：1、PPT讲解；2、课堂讨论。作业、讨论题、思考题：1、分析与讨论轴类零件的工作条件，选择合理的材料，并制定其热处理工艺？2、分析与讨论齿类零件的工作条件，选择合理的材料，并制定其热处理工艺？3、分析与讨论箱体类零件的工作条件，选择合理的材料，并制定其热处理工艺？2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①零件完全破坏，不能继续工作；②严重损伤，继续工作不安全；③虽能安全工作，但不能满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、齿折断表面高硬度及疲劳极限，心部较高强度、韧性弹簧扭应力（螺旋簧）弯应力（板簧）循环、冲击振动弹性丧失、疲劳破坏弹性极限、屈强比、疲劳极限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、冲击高温热疲劳、脆断、磨损高温强度、抗热疲劳性、足够的韧性与热硬性3第二节选材的基本原则一、材料的最终性能应满足零件的技术要求1、通常以бb(б0.2)作为零件的设计指标。бb(б0.2)愈高，机器愈轻，寿命愈长；2、塑性指标（δ、ψ）不能直接用于设计计算，它的主要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：1、铸造性能的比较42、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，可锻性并不很好；4）铜合金的可锻性一般较好。3、焊接性能1）铜合金和铝合金的焊接性能较差；2）灰口铸铁基本上不能焊；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5三、充分考虑经济性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低合金高强度结构钢优质碳素结构钢易切钢合金结构钢（铬镍除外）铬镍合金结构钢滚动轴承钢碳素工具钢低合金工具钢高速钢硬质合金11.251.3～1.51.71.7-2.5531.63—416-20150-200铬不锈钢铬镍不锈钢普通黄铜锡青铜、铝青铜灰铸铁件球墨铸铁件可锻铸铁件碳素铸钢件铸造铝合金、铜合金铸造锡基轴承合金铸造铅基轴承合金５１５13-1719-1.8-1.4-1.52.5-38-102310常用热处理的相对加工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2．5球化退火１．８盐浴炉淬火及回火刀具、模具6-7．5正火（电炉）１结构零件3渗碳淬火＋回火６冷处理3氮化３８高频感应加热淬火按淬火长度计算，一般比渗碳淬火价廉6第三节典型零件材料的选择7