第十二章工程材料的選擇與應用§12-1失效分析§12-2選材原則§12-3典型零件選材與工藝分析§12-4材料選用與可持續發展

重點：1、選材原則2、典型零件選材與工藝分析

§1失效分析

一.基本概念二.失效形式三.失效原因四.失效分析的基本步驟與方法調查取證整理分析斷口分析成分組織性能的分析與測試綜合分析得出結論返回§2選材原則

一.使用性能選材原則●使用性能簡要分類●按使用性能選材的具體方法與步驟●按力學性能指標選材需注意的問題●高分子材料的工藝性能●陶瓷材料二.工藝性能選材原則●金屬材料的工藝性能（加工工藝路線）三.經濟性能選材原則●產品的價值分析●產品的總成本分析●材料成本分析四.材料的技術經濟評價指標上一頁返回§3典型零件選材與工藝分析一.工程材料的應用概括與評價二.齒輪類零件選材●齒輪的工作條件、主要失效形式及性能要求●常用齒輪材料●典型齒輪選材事例三.軸類零件選材●軸的工作條件、主要失效形式及性能要求●常用軸類零件的材料●典型軸選材事例四.刀具選材●機械切削刀具●日常用刀五.冷作模具選材上一頁

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機床齒輪的用材及熱處理齒輪工作條件鋼種熱處理工藝硬度要求在低載荷下工作，要求耐磨性好的齒輪15滲碳直接淬火法或一次淬火法（780℃水淬、180℃回火）58～63HRC低速（＜0.1m/s）低載荷下工作的不重要變速箱齒輪和掛輪架齒輪45840℃～860℃正火156～217HBS低速（＜1m/s）低載荷下工作的齒輪（如車床溜板上的齒輪）45調質（820℃～840℃水淬+500℃～550℃回火）200～250HBS中速、中載荷或大載荷下工作的齒輪（如車床變速箱中的次要齒輪）45高頻加熱、水淬，300℃～340℃回火45～50HRC速度較大或中等載荷下工作的齒輪，齒部硬度較高（如鉆床變速箱中次要齒輪）45高頻加熱、水淬，240℃～280℃回火50～55HRC中等速度（2～4m/s）、中等載荷下工作的高速機床走刀箱、變速箱齒輪40Cr42SiMn調質后高頻加熱、乳化液淬火，260℃～300℃回火50～55HRC高速、高載荷、齒部要求高硬度的齒輪40Cr，42SiMn調質后高頻加熱、乳化液淬火，180℃～200℃回火54～60HRC高速、中載荷、受沖擊、模數＜5齒輪（如機床變速箱齒輪、龍門銑床電動機齒輪）20Cr，20Mn2B滲碳、直接淬火，或一次淬火（810℃油淬、180℃回火）58～63HRC高速、重載、受沖擊、模數＞6齒輪（如立車上的重要齒輪）20CrMnTi，20SiMnVB滲碳、直接淬火法（預冷至840℃油淬、180℃回火）58～63HRC高速、重載、形狀復雜，要求熱處理變形小的齒輪38CrMoAlA38CrAl正火或調質后510℃～550℃氮化850HV以上在不高載荷下工作的大型齒輪50Mn2，65Mn820℃～840℃空冷＜241HBS傳動精度高、要求具有一定耐磨性的大齒輪35CrMo860℃空冷，600℃～650℃回火（熱處理后精切齒形）255～302HBS汽車、拖拉機齒輪常用鋼種及熱處理方法齒輪類型常用鋼種熱處理主要工序技術條件汽車變速箱和分動箱齒輪20CrMnTi，20CrMo等滲碳齒面硬度：58～64HRC心部硬度：29～45HRC40Cr（淺層）碳氮共滲層深＞0.2mm齒面硬度：51～61HRC汽車驅動橋主動及從動圓柱齒輪汽車驅動橋主動及從動圓錐齒輪20CrMnTi，20CrMo

20CrMnTi，20CrMnMo滲碳

滲碳層深按圖紙要求，硬度同序號1中滲碳。齒面硬度及心部硬度同序號1中滲碳。汽車驅動橋差速器行星及半軸齒輪20CrMnTi，20CrMo，20CrMnMo滲碳同序號1中滲碳。汽車起動機齒輪15Cr，20Cr，20CrMo，15CrMnMo，20CrMnTi滲碳層深0.7～1.1mm；表面硬度58～63HRC，心部為33～43HRC拖拉機傳動齒輪，動力傳動裝置中的圓柱齒輪，圓錐齒輪及軸齒輪20Cr，20CrMo，20CrMnMo，20CrMnTi30CrMnTi滲碳硬度要求同序號1中滲碳。40Cr，45Cr（淺層）碳氮共滲同序號1中碳氮共滲。機床主軸工作條件、用材及熱處理工作條件材料熱處理硬度原因使用實例1.與滾動軸承配合2.輕、中載荷、轉速低3.精度要求不高4.稍有沖擊，疲勞忽略不記

45

正火或調質

200～250HBS

熱處理后有一定機械強度；精度要求不高

一般簡式機床1.與滾動軸承配合2.輕、中載荷，轉速略高3.精度要求不太高4.沖擊和疲勞可忽略不計

45

整體淬火或局部淬火

40～45HRC有足夠強度；軸頸及配件裝拆處有一定硬度；不能承受沖擊載荷龍門銑床、搖臂鉆床、組合機床等1.與滑動軸承配合2.有沖擊載荷45軸頸表面淬火52～58HRC經正火有一定機械強度；軸頸高硬度C620車床主軸1.與滾動軸承配合2.受中等載荷，轉速較高3.精度要求較高4.沖擊和疲勞較小

整體淬火或局部淬火

42或52HRC有足夠強度，軸頸和配件裝拆處有一定硬度；沖擊小，硬度取高值搖臂鉆床、組合機床等1.與滑動軸承配合2.受中等載荷，轉速較高3.較高的疲勞和沖擊載荷4.精度要求較高

40Cr軸頸及配件裝拆處表面淬火≥52≥50HRC

坯料經預先熱處理后有一定機械強度；軸頸高耐磨性；配件裝拆處有一定硬度車床主軸、磨床砂輪主軸1.與滑動軸承配合2.中等載荷，轉速很高3.精度要求很高

38CrMoAlA調質+氮化250～280HBS心部具很高強度；表面具高硬度與疲勞強度；氮化變形小高精度磨床及精密鏜床主軸1.與滑動軸承配合2.中等載荷，心部強度不高，轉速高3.精度要求不高4.有一定沖擊和疲勞

20Cr

滲碳+淬火+低溫回火

56～62HRC

心部強度不高，但有較高韌度；表面硬度高

齒輪銑床主軸1.與滑動軸承配合2.重載荷，轉速高3.較大沖擊和疲勞載荷

20CrMnTi滲碳+淬火+低溫回火56～62HRC較高的心部強度和沖擊韌度；表面硬度高載荷較大的組合機床

車刀的工作條件與選材工作條件推薦材料硬度低速切削（8～10m/min），易切削材料（灰鑄鐵、軟有色金屬、一般硬度結構鋼）碳工鋼和低合金工具鋼T10（A）、C2、W62HRC較高速切削（25～55m/min），切削一般材料，形狀較復雜、受沖擊較大的刀具通用高速鋼W6Mo5Cr4V264～66HRC高速切削（30～100m/min），難切削材料（如鈦合金、高溫合金），形狀較復雜、一定沖擊的刀具超硬高速鋼W6Mo5Cr4V2Al66～69HRC極高速切削（100～300m/min），切削一般材料（鑄鐵、有色金屬、非金屬材料）硬質合金YW2、YG6、YG888～91HRA極高切削速度（100～300m/min），難切削材料（如淬火鋼等）硬質合金YW1、YT5、