工程材料11零件的失效与选材讲述.ppt

一、轴类 碳钢：价格低，对应力集中不敏感，可以通过热处理提高耐磨性。 合金钢：强度高 耐磨性好，可以满足特殊工作要求。 球墨铸铁： 价廉、对应力集中敏感性低适于复杂外形的轴。 主轴的热处理工艺分析： ③ 因内锥孔和外圆锥面常与卡盘、顶尖相对摩擦，内锥孔和外圆锥面经盐浴局部淬火和回火后硬度达到45HRC～50HRC。 ① 正火：消除应力，改善锻造组织。 ② 调质处理（整体调质）硬度为200HBS～250HBS，为回火马氏体组织。目的是使主轴得到高的综合机械性能。为了更好地发挥调质的效果，故安排在粗加工之后。 ④ 花键部位采用高频感应加热淬火和回火，以保证其耐磨和精度。 内燃机曲轴工作时承受扭转和弯曲及冲击力。 2）内燃机曲轴 高速大功率内燃机曲轴：采用合金钢，如35CrMo、42CrMo等。 ②常用材料： ①工作条件： 中小功率内燃机曲轴：最常用45钢和球墨铸铁。 曲轴具有高的强度，一定的冲击韧度和弯曲、扭转疲劳强度，在轴颈处要有高的硬度和耐磨性。 用45钢制造曲轴的工艺路线： 下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→轴颈表面淬火、低温回火→精磨 熔炼→铸造→高温正火（950℃）→高温回火（560℃）→机械加工→轴颈气体渗氮（渗氮温度570℃）。 用QT700-2制造曲轴的工艺路线： 汽车半轴主要起传递扭矩使车轮转动的作用。 3）汽车半轴 ③常用材料： ②要求： ①工作条件： 工作时主要承受冲击、反复弯曲疲劳和扭转应力的作用。 ⑵热处理技术要求：盘部与杆心部调质25～35HRC，为回火索氏体组织；杆部表面淬火并低温回火50～58HRC，为回火马氏体组织。 ⑴材料具有足够的强度和韧性，高的疲劳强度。 一般中轻型汽车的半轴选45或40Cr、40MnB钢。 重型汽车的半轴用40MnB、40CrNi 、40CrNiMo 钢。 对于40Cr钢制造半轴的加工工艺路线为： 下料→锻造→正火→机械（粗）加工→调质→机械加工→杆部中频淬火低温回火→磨削。 齿轮是机械制造中最常见的传动件之一。 ① 传递扭矩时，齿根部承受较大的交变弯曲应力； ② 换档、启动或啮合不均匀时承受冲击力； ③ 齿啮合时齿面承受滚动、滑动造成的强烈摩擦和交变接触应力。 二、齿轮类零件的选材 1．齿轮的工作条件、失效形式及性能要求 ⑴齿轮的工作条件： ⑵ 齿轮的主要失效形式： 齿根疲劳断裂、齿面局部剥落和过度磨损。 ① 高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度； ② 高的齿面硬度和耐磨性； ③ 良好的心部强度和韧性； ④ 较好的工艺性能。 ⑶对齿轮材料的性能要求： 冲击载荷小的低速齿轮也可采用HT250、HT350、QT500-5、QT600-2等铸铁制造。 机床齿轮除选用金属齿轮外, 有的还可改用塑料齿轮，如用聚甲醛(或单体浇铸尼龙)齿轮, 工作时传动平稳, 噪声减少, 长期使用无损坏, 且磨损很小。 机床齿轮常用的材料有中碳钢或中碳合金结构钢和低碳低合金结构钢(渗碳钢)两类。经表面强化处理后，表面强度和硬度高，心部韧性好。 ⑷齿轮类零件常用材料 对于承受高速、高载荷和有冲击作用的齿轮用合金渗碳钢如20Cr、20CrMnTi、20Mn2B、12Cr1Ni3等。采用的加工工艺路线为： 下料→锻造→正火→机械粗加工、半精加工(内孔及端面留磨量)→渗碳淬火、低温回火→喷丸→校正花键孔→珩(或磨)齿。 对于中小载荷齿轮常用45钢和40Cr钢；采用的加工工艺路线为： 下料→锻造→正火→机械粗加工→调质→机械精加工→高频感应淬火+低温回火(或渗氮)→精磨。 机床齿轮转速中等，与矿山机械、动力机械中的齿轮相比载荷不大，工作平稳无强烈冲击。 2．齿轮的选材及工艺分析 C616车床齿轮，可选用45号钢。其工艺路线如下： 下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→高频淬火及回火→精磨 1）机床齿轮 ①工作条件： 一般选用中碳钢或合金调质钢。 ②常用材料： ① 正火处理可使组织均匀化，消除锻造应力，调整硬度，改善切削加工性能。 ② 调质处理可使齿轮具有较高的综合力学性能。 ③ 高频感应加热淬火可提高齿轮表面硬度和耐磨性。 ④ 回火可采用低温回火或自行回火，以消除淬火应力。 ③工艺分析： 一般选用渗碳钢（20CrMnTi、20CrMnMo等）制造。 2）汽车、拖拉机齿轮 ⑴工作条件与要求： 汽车、拖拉机的工作条件比机床齿轮较恶劣，受力较