1、工程材料與熱加工基礎程曉宇工程材料與熱加工基礎工程材料與熱加工基礎第十二章零件毛坯的選擇與材料的選用第十二章零件毛坯的選擇與材料的選用機械工程系金工教研室工程材料與熱加工基礎程曉宇第十二章零件毛坯的選擇與材料的選用第十二章零件毛坯的選擇與材料的選用 材料選用的一般原則材料選用的一般原則 選材的基本過程與失效分析選材的基本過程與失效分析 典型零件的選材典型零件的選材 零件毛坯的選擇零件毛坯的選擇工程材料與熱加工基礎程曉宇 第一節第一節 材料選用的一般原則材料選用的一般原則1.材料的力學性能材料的力學性能: 根據零件的工作條根據零件的工作條 件、損壞件、損壞(或失效或失效)形式形式 , 選擇滿足力

2、選擇滿足力 學性能的材料。學性能的材料。2.材料的工藝性能材料的工藝性能:對零件加工生產有對零件加工生產有 直接的影響直接的影響,甚至是決定性的。甚至是決定性的。3.材料的經濟性材料的經濟性:主要是性價比。主要是性價比。工程材料與熱加工基礎程曉宇第二節選材的基本過程與失效分析第二節選材的基本過程與失效分析選擇材料的基本過程選擇材料的基本過程零件的失效分析零件的失效分析工程材料與熱加工基礎程曉宇材料的相對價格材 料相 對 價 格材 料相 對 價 格碳素結構鋼低合金結構鋼優質碳素結構鋼易切削鋼合金結構鋼鉻鎳合金結構鋼滾動軸承鋼彈簧鋼11.21.71.41.521.71.932.12.91.61.9

3、碳素工具鋼低合金工具鋼高合金工具鋼高速鋼鉻不銹鋼鉻鎳不銹鋼普通黃銅球墨鑄鐵1.41.52.43.75.47.213.515820132.42.9工程材料與熱加工基礎程曉宇一一.選擇材料的基本過程選擇材料的基本過程工程材料與熱加工基礎程曉宇二二.零件的失效分析零件的失效分析1.定義定義: 零件不能正常和安全的工作零件不能正常和安全的工作, 即零件失效。即零件失效。2.原因原因結構或形狀設計不合理。結構或形狀設計不合理。材料的選擇不合理。材料的選擇不合理。加工工藝不合理。加工工藝不合理。安裝與使用不合理。安裝與使用不合理。工程材料與熱加工基礎程曉宇3.形式形式過量變形失效過量變形失效過量彈性變形過

4、量彈性變形過量塑性變過量塑性變形形斷裂失效斷裂失效韌性斷裂韌性斷裂應力腐蝕斷裂應力腐蝕斷裂蠕變斷裂蠕變斷裂疲勞斷疲勞斷裂裂低應力斷裂低應力斷裂脆性斷裂脆性斷裂表面損傷失效表面損傷失效磨損磨損接觸疲勞接觸疲勞腐蝕腐蝕工程材料與熱加工基礎程曉宇第三節第三節 典型零件的選材及工藝分析典型零件的選材及工藝分析 機床主軸機床主軸 汽車半軸汽車半軸 機床齒輪機床齒輪 汽車齒輪汽車齒輪工程材料與熱加工基礎程曉宇一一.C616 416車床主軸車床主軸一一) 工作條件工作條件: 1.該軸在滾動軸承中運轉。該軸在滾動軸承中運轉。 2.承受中等負荷承受中等負荷,承受一定的沖擊力。承受一定的沖擊力。 3.轉速中等。轉

5、速中等。 二二) 技術要求技術要求: 1.整體調質后硬度應為整體調質后硬度應為HB200230,金相組金相組 織為回火索氏體。織為回火索氏體。 2.內錐孔和外圓錐面處硬度為內錐孔和外圓錐面處硬度為HRC4550, 表面表面35mm內金相組織為回火屈氏體和內金相組織為回火屈氏體和 少量回火馬氏體。少量回火馬氏體。 3.花鍵部分硬度花鍵部分硬度HRC4850,金相組織同上。金相組織同上。工程材料與熱加工基礎程曉宇三三) 選材選材: 45鋼。鋼。四四) 加工工藝路線加工工藝路線:下料下料 鍛造鍛造 正火正火 粗加工粗加工 調質調質 半精加工半精加工 鉆中心孔鉆中心孔 精車加工精車加工 銑鍵槽銑鍵槽

6、局部淬火局部淬火(錐孔及外錐體錐孔及外錐體)粗磨粗磨 滾銑花鍵滾銑花鍵 花鍵淬火花鍵淬火 精磨精磨 工程材料與熱加工基礎程曉宇二二.YJ 130汽車半軸汽車半軸一一) 工作條件工作條件: 1.該軸在上坡或啟動時該軸在上坡或啟動時,承受較大扭矩。承受較大扭矩。 2.承受一定的沖擊力和具有較高的抗彎能力。承受一定的沖擊力和具有較高的抗彎能力。 3.承受反復彎曲疲勞應力。承受反復彎曲疲勞應力。二二) 技術要求技術要求: 1.桿部硬度桿部硬度HRC3744;盤部外圓硬度盤部外圓硬度HRC 2434 ;金相組織為回火索氏體和回火屈金相組織為回火索氏體和回火屈 氏體。氏體。 2.彎曲度彎曲度:桿中部桿中部

7、1.8mm;盤部跳動盤部跳動2.0mm。工程材料與熱加工基礎程曉宇三三) 選材選材:40Cr、42CrMo、40CrMnMo。四四) 加工工藝路線加工工藝路線:下料下料 鍛造鍛造 正火正火 粗加工粗加工 調質調質 半精加工半精加工 精車加工精車加工 盤部鉆孔盤部鉆孔 磨花鍵磨花鍵 工程材料與熱加工基礎程曉宇三三.C616機床齒輪機床齒輪一一) 工作條件工作條件: 1.工作負荷不太大。工作負荷不太大。 2.中速運轉中速運轉(610m/s)。二二) 技術要求技術要求: 1.齒面硬度齒面硬度HRC4550,金相組織為回金相組織為回 火索氏體。火索氏體。 2.齒心部硬度齒心部硬度HRC2225,金相組

8、織為金相組織為 回火馬氏體。回火馬氏體。工程材料與熱加工基礎程曉宇三三) 選材選材: 40、45鋼。鋼。四四) 加工工藝路線加工工藝路線:下料下料 鍛造鍛造 正火正火 粗加工粗加工 調質調質 半精加工半精加工 精車加工精車加工 高頻淬火高頻淬火及低溫回火及低溫回火 精磨精磨 工程材料與熱加工基礎程曉宇四四.JN 150型載重汽車變速箱齒輪型載重汽車變速箱齒輪一一) 工作條件工作條件: 1.工作負荷大。工作負荷大。 2.高速運轉高速運轉 ( 1015m/s以上以上 )。 3.受沖擊頻繁受沖擊頻繁,磨損較嚴重。磨損較嚴重。二二) 技術要求技術要求: 1.齒面硬度齒面硬度HRC5862, 金相組織為

9、回金相組織為回 火馬氏體火馬氏體+合金碳化物合金碳化物+殘余奧氏體。殘余奧氏體。 2.齒心部硬度齒心部硬度HRC3545, 金相組織為金相組織為 回火馬氏體回火馬氏體(低碳低碳)+鐵素體鐵素體+細珠光體。細珠光體。工程材料與熱加工基礎程曉宇三三) 選材選材: 20 CrMnTi 鋼。鋼。四四) 加工工藝路線加工工藝路線:下料下料 鍛造鍛造 正火正火 機械加工機械加工 滲碳滲碳 淬火淬火 低溫回火低溫回火 噴丸噴丸 磨齒磨齒 工程材料與熱加工基礎程曉宇第四節毛坯制造方法選擇的原則第四節毛坯制造方法選擇的原則 毛坯制造方法選擇的指導思想； 毛坯制造方法選擇的適用性原則； 毛坯制造方法選擇的經濟性原則； 毛坯制造方法選擇的可行性原則。工程材料與熱加工基礎程曉宇毛坯制造方法的分析與比較 常用材料常用材料鑄造毛坯的優缺點及應用； 鍛造毛坯的優缺點及應用； 沖壓件的優缺點及應用；工程材料與熱加工基礎程曉宇毛坯內在質量的比較毛坯內在質量的比較 成型方法組織特征性能特點改善方法鑄造鑄態組織，晶粒粗大較差增加過冷度，變質處理等鍛造再結晶組織，有鍛造流線較好焊接熔焊接頭組織復雜不均勻選擇合適焊條、焊絲及熱處理等壓焊接頭具有再結晶或加工硬化組織較好或不均勻釬焊接頭具有和金鑄態組織不均勻增加搭接面積，提高承載能力工程材料與熱加工基礎程曉宇毛坯內在成型工藝的比較毛坯內