《金属材料与热处理》典型零件的选材原则及工艺路线设计.pptx

机械零件选材原则 ; 一、机械零件正确选材的使用性能原则 ??? 使用性能主要是指零件在使用状态下材料应该具有的机械性能、物理性能和化学性能。对大量机器零件和工程构件，则主要是机械性能。对一些特殊条件下工作的零件，则必须根据要求考虑到材料的物理、化学性能。材料的使用性能应满足使用要求。; 二、零件使用时的工作条件 ??? （1）受力状况? 主要是载荷的类型(例如动载、静载、循环载荷或单调载荷等)和大小；载荷的形式；载荷的特点等。 ??? （2）环境状况? 主要是温度特性、介质情况等。 ??? （3）特殊要求? 如对导电性、磁性、热膨胀、密度、外观等的要求。; 三、零件根据使用性能选材的步骤 ??? 第一步:通过对零件工作条件和失效形式的全面分析，确定零件对使用性能的要求； 第二步:利用使用性能与实验室性能的相应关系，将使用性能具体转化为实验室机械性能指标； 第三步:根据零件的几何形状、尺寸及工作中所承受的载荷，计算出零件中的应力分布； 第四步:由工作应力、使用寿命或安全性与实验室性能指标的关系，确定对实验室性能指标要求的具体数值； 第五步:利用手册根据使用性能选材。 ;? ; 由于零件所要求的机械性能数据，不能简单地同手册、书本中所给出的完全等同相待，还必须注意以下情况： ??? 材料的性能不单与化学成分有关，也与加工、处理后的状态有关。 ??? 材料的性能与加工处理时试样的尺寸有关，必须考虑零件尺寸与手册中试样尺寸的差别，进行适当的修正。 ??? 材料的化学成分、加工处理的工艺参数本身都有一定波动范围。;工艺性能原则;? 1. 性能要求不高的一般金属零件选材的工艺路线 ?? 毛坯?正火或退火?切削加工?零件。 ??? 2. 性能要求较高的金属零件选材的工艺路线 ??? 毛坯?预先热处理(正火、退火)?粗加工?最终热处理(淬火、回火，固溶时效或渗碳处理等)?精加工?零件。 ??? 3. 性能要求较高的精密金属零件选材的工艺路线 ??? 毛坯?预先热处理(正火、退火)?粗加工?最终热处理(淬火、低温回火、固溶、时效或渗碳)?半精加工?稳定化处理或氮化?精加工?稳定化处理?零件。 ??? 这类零件除了要求有较高的使用性能外，还要有很高的尺寸精度和表面光洁度。;经济性原则;典型工件的选材及工艺路线设计 ; 一、 齿轮选材?? 1.齿轮的工作条件(1) 由于传递扭矩，齿根承受很大的交变弯曲应力；(2) 换挡、启动或啮合不均时，齿部承受一定冲击载荷；(3) 齿面相互滚动或滑动接触，承受很大的接触压应力及摩擦力的作用。 2.齿轮的失效形式 (1) 疲劳断裂? 主要从根部发生；(2) 齿面磨损? 由于齿面接触区摩擦，使齿厚变小； ;疲劳断裂 ; (3) 齿面接触疲劳破坏? 在交变接触应力作用下，齿面产生微裂纹，微裂纹的发展，引起点状剥落(或称麻点)；(4) 过载断裂? 主要是冲击载荷过大造成的断齿。; 3 齿轮材料的性能要求(1) 高的弯曲疲劳强度；(2) 高的接触疲劳强度和耐磨性；(3) 较高的强度和冲击韧性。此外，还要求有较好的热处理工艺性能，如热处理变形小等。 ; 4?齿轮类零件的选材??? 齿轮材料要求的性能主要是疲劳强度，尤其是弯曲疲劳强度和接触疲劳强度。表面硬度越高，疲劳强度也越高。齿心应有足够的冲击韧性，目的是防止轮齿受冲击过载断裂。 ??? 从以上两方面考虑，选用低、中碳钢或其合金钢。它们经表面强化处理后，表面有高的强度和硬度，心部有好的韧性，能满足使用要求。此外，这类钢的工艺性能好，经济上也较合理，所以是比较理想的材料。; 5?典型齿轮选材举例?????????????????????????????????????????????? ???? ??? 一、机床齿轮?; 二、汽车齿轮???????????????????????????????? 　 ;二、轴类零件选材??? 1 轴类零件的工作条件??? (1) 工作时主要受交变弯曲和扭转应力的复合作用；??? (2) 轴与轴上零件有相对运动, 相互间存在摩擦和磨损；??? (3) 轴在高速运转过程中会产生振动, 使轴承受冲击载荷；??? (4) 多数轴会承受一定的过载载荷。 ; 2 轴类零件的失效方式 ??? (1)长期交变载荷下的疲劳断裂（包括扭转疲劳和弯曲疲劳断裂）； (2)大载荷或冲击载荷作用引起的过量变形、断裂； ??? (3)与其它零件相对运动时产生的表面过度磨损。; 3