12 机械零件毛坯的选择与材料的选用

工程材料与热加工基础——程晓宇《工程材料与热加工基础》第十二章零件毛坯的选择与材料的选用机械工程系金工教研室工程材料与热加工基础——程晓宇第十二章零件毛坯的选择与材料的选用•材料选用的一般原则•选材的基本过程与失效分析•典型零件的选材•零件毛坯的选择工程材料与热加工基础——程晓宇第一节材料选用的一般原则1.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。2.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。3.材料的经济性:主要是性价比。工程材料与热加工基础——程晓宇第二节选材的基本过程与失效分析选择材料的基本过程零件的失效分析工程材料与热加工基础——程晓宇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工程材料与热加工基础——程晓宇一.选择材料的基本过程工程材料与热加工基础——程晓宇二.零件的失效分析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。工程材料与热加工基础——程晓宇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工程材料与热加工基础——程晓宇第三节典型零件的选材及工艺分析•机床主轴•汽车半轴•机床齿轮•汽车齿轮工程材料与热加工基础——程晓宇一.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。工程材料与热加工基础——程晓宇三)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工程材料与热加工基础——程晓宇二.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。工程材料与热加工基础——程晓宇三)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工程材料与热加工基础——程晓宇三.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。工程材料与热加工基础——程晓宇三)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工程材料与热加工基础——程晓宇四.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。工程材料与热加工基础——程晓宇三)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工程材料与热加工基础——程晓宇第四节毛坯制造方法选择的原则•毛坯制造方法选择的指导思想；•毛坯制造方法选择的适用性原则；•毛坯制造方法选择的经济性原则；•毛坯制造方法选择的可行性原则。工程材料与热加工基础——程晓宇毛坯制造方法的分析与比较•常用材料铸造毛坯的优缺点及应用；•锻造毛坯的优缺点及应用；•冲压件的优缺点及应用；工程材料与热加工基础——程晓宇毛坯内在质量的比较成型方法组织特征性能特点改善方法铸造铸态组织，晶粒粗大较差增加过冷度，变质处理等锻造再结晶组织，有锻造流线较好焊接熔焊接头组织复杂不均匀选择合适焊条、焊丝及热处理等压焊接头具有再结晶或加工硬化组织较好或不均匀钎焊接头具有和金铸态组织不均匀增加搭接面积，提高承载能力工程材料与热加工基础——程晓宇毛坯内在成型工艺的比较成型方法工艺设计的基本问题依据铸造确定浇铸位置，选择分型面保证质量锻造确定锻造基本工序，确定分模面简化工艺焊接熔焊确定接头、坡口形式，选择焊条、焊丝或焊剂等压焊确定接头形式钎焊确定接头形式，选择钎剂等工程材料与热加工基础——程晓宇毛坯的选择应用举例工程材料与热加工基础——程晓宇本章小结