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第十四章 零件的失效与分析; 一、基本概念;二、失效形式 ;三、失效原因;四、失效分析 ;第十五章 材料的选用;第一节 概 述;一、使用性能选材原则 ;二、工艺性能选材原则 ;三、经济性选材原则 ;一、齿轮类零件选材（1、概述）;1）工作条件 ① 传递扭矩，齿根部承受较大的交变弯曲应力； ② 齿面啮合并发生相对滑动与滚动，承受较大的交变接触应力及强烈的摩擦； ③ 启动、换档或啮合不良，齿轮承受一定的冲击力； ④ 有时有其它特殊条件要求，如耐高、低温要求，耐蚀要求，抗磁性要求等。;2）主要失效形式 ① 断裂——包括交变弯曲应力引起的轮齿疲劳断裂和冲击过载导致的崩齿与开裂； ② 齿面损伤——包括交变接触应力引起的表面接触疲劳（麻点剥落）和强烈摩擦导致的齿面过度磨损； ③ 其它特殊失效，如腐蚀介质引起的齿面腐蚀现象。;3）主要性能要求 ① 高的弯曲??劳强度，防止轮齿的疲劳断裂。 ② 足够高的齿面接触疲劳极限和高的硬度、耐磨性，以防齿面损伤。 ③ 足够的齿心部强韧性，以防冲击过载断裂。 ;一、齿轮类零件选材（2、常用材料）;②中碳钢表面淬火齿轮：工作速度、载荷及受冲击的程度应低于低碳钢渗碳淬火齿轮。40、45钢可用作低中速、轻中载、小冲击的齿轮，依据具体工作条件不同，可在正火、调质、表面淬火状态下使用；40Cr、40MnB合金钢的综合力学性能优于40、45碳钢，可用做相对重要的齿轮，多在表面淬火状态使用。 ③中碳氮化钢：40Cr、35CrMo、38CrMoAl钢，经调质处理后再表面渗氮处理，力学性能优良、变形微小，主要用做高精度、高速齿轮。;（2）铸钢 铸钢 齿 轮 的 力 学 性 能 比 锻钢差，较少使用，但对某些尺寸大(＞Ф500mm)、形状复杂的齿轮，采用铸钢较为合理。常用铸钢牌号有ZG270—500、ZG310—570、ZG40Cr等。铸钢齿轮加工后一般也是进行表面淬火＋低温回火处理，但对性能要求不高、低速齿轮，也可在调质状态下使用。;（3）铸铁 灰铸铁齿轮具有优良的减摩性、减振性，工艺性能好且成本低，其主要缺点是强韧性欠佳，故多用于制作低速、轻载、不受冲击的非重要齿轮。常用牌号有HT200、HT250、HT350等；由于球墨铸铁的强韧性较好，故采用QT600-3、QT500-7代替部分铸钢齿轮的趋势越来越大。铸铁齿轮的热处理方法类似于铸钢齿轮。;一、齿轮类零件选材（3、典型齿轮选材）; 机床齿轮的简明加工工艺路线： 下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→表面淬火＋低温回火→精磨 正火可使锻造组织均匀化、便于切削加工、可作为表面淬火前的预备组织、并保证齿心的强韧性。 调质处理可使齿轮具有较高的综合力学性能，改善齿心的强韧性进而使齿轮能承受较大的弯曲载荷和冲击载荷。 表面淬火可提高齿轮表面的硬度，耐磨性和疲劳性能。低温回火的作用主要是消除淬火应力。 ; 2）汽车齿轮 工作条件恶劣，特别是主传动系统中的齿轮；受力较大，易过载，变速时受到频繁的强烈冲击；对材料的耐磨性、疲劳性能、心部强韧性的要求高，采用中碳钢表面淬火已难满足使用的需要； 通常选用合金渗碳钢(20Cr、20MnVB、20CrMnTi、20CrMnMo)制造，经渗碳淬火＋低温回火处理后，齿面硬度可达58～62HRC，心部硬度30～45HRC。对飞机、坦克等特别重要齿轮，则可采用高淬透性渗碳钢（如18Cr2Ni4WA）来制造。; 采用20CrMnTi制造汽车齿轮，简明工艺路线为： 下料→锻造→正火→切削加工→渗碳 →淬火＋低温回火→喷丸→磨削加工 渗碳淬火处理可使齿面具有高硬度、高耐磨性和高的疲劳性能，而心部保持良好的强韧性；喷丸作为进一步强化手段，可使齿面硬度提高1～3HRC，增加表层残余压应力，进而提高疲劳极限。 ;二、轴类零件选材（1、概述）;二、轴类零件选材（2、常用材料）; 2）铸钢 形状复杂、尺寸较大的轴，可采用铸钢来制造，如ZG230-450。铸钢轴比锻钢轴的综合力学性能(主要是韧性)要低。 3）铸铁 由于大多数轴很少以冲击过载而断裂的形式失效，故近几十年来愈来愈多地采用球墨铸铁(如QT700-2)和高强度灰铸铁(HT350)来代替钢作为轴(尤其是曲轴)的材料。铸铁轴的刚度和耐磨性不低，且具有缺口敏感性低、减振减摩、切削加工性好且生产成本低等优点，选材时值得重视。;轴类零件选材时应注意以下几点： ① 以刚度为主、轻载、非重要轴，为降低成本，可选用碳钢(如45钢)、铸铁(如QT700-2)、甚至普通质量碳钢(如Q275)制造。 ② 以