选材与工艺摘要.ppt

* * 机械零件的 选材与工艺 机械零件的失效 概念 任何零件均具有一定的设计功能与使用寿命，当其在使用过程中，因零件的外部形状尺寸和内部组织结构发生变化而失去原有的设计功能（力学性能、物化性能），使其低效工作或无法工作或提前退役的现象即称为失效。 机械零件的失效 失效的形式 过量变形、断裂、表面损伤、裂纹、物理性能降级等 失效的原因及其分析 设计、材料、加工、安装与使用维护等 机械零件选材的一般原则 使用性能 工艺性能 经济性能 资源环保与再生（可持续）利用 齿轮零件的选材与工艺 1、低碳钢及低合金钢20、20Cr、20CrMnTi：表面高硬度和高耐磨性、高弯曲疲劳极限和接触疲劳极限、心部具有足够的强韧性，适合于高速、大冲击的中载和重载齿轮； 2、中碳及中碳合金钢Q275、40、45、40Cr、40MnB：表面硬度、心部强韧性略低； 3、中碳渗氮钢35CrMo、38CrMoAl；铸铁、有色金属、粉末冶金材料、有机材料等 轴类零件的选材与工艺 1、钢：优质中碳钢或合金调质钢 40、45（最常见）、50：具有较高的综合机械性能且价格低廉； 普通碳钢Q235、Q255、Q275：受力不大或不重要，降低成本； 40Cr、40MnVB：尺寸较大、受力较大、形状复杂；精度要求极高：38CrMoAl； 合金渗碳钢20Cr、20CrMnTi：强烈冲击载荷； 2、铸铁：球墨铸铁、高强度灰口铸铁，很少以冲击载荷造成断裂时使用。 齿轮选材 性能要求：齿面硬度（决定弯曲、接触疲劳强度，耐磨性），强度，韧性。 选材 　调质钢：调质 + 表面淬火 + 低温回火 　渗C钢：硬度、韧性高。 实例：载重汽车变速箱齿轮 性能指标：σb1000MPa，aKU≥50J ，齿面硬度≥HRC55 。 选材：20CrMnTi，σb 1080MPa ， aKU≥ 55J，齿面HRC≥58~63 。 最终热处理工艺：930℃渗C + 预冷830℃油淬 + 200℃回火 最终组织：心部：回火M + F 　 　齿面：回火M + 碳化物 + A 工艺路线：锻造→正火→机加工→渗C、淬火＋低温回火→喷丸→磨削 机床主轴选材 性能要求：强度、塑韧性，疲劳强度，轴颈耐磨性。 普通车床（轻载）主轴：45钢调质或正火，轴颈高频表面淬火。 铣床（中载）主轴 ：40Cr等调质，轴颈高频表面淬火。 组合机床（重载）主轴：20CrMnTi ，经渗C、淬火、回火处理。 精密镗床（高精度）主轴：38CrMoAl ，调质 + N化 + 时效 实例：C620 车床主轴 综合机械性能一般；大端轴颈等部位耐磨性高。 性能指标：硬度220～250HB，轴颈52HRC 。 选材：45钢 热处理工艺：830℃水淬 + 500℃回火 + 轴颈高频淬火 + 200℃回火 最终组织：心部：回火S　　 轴颈表面：回火M 工艺路线：锻造→正火→粗加工→调质→精加工→表面淬火＋低温回火→磨削 内燃机曲轴选材 性能要求：强度，韧性，弯曲、扭转疲劳强度和刚度，轴颈耐磨性。 选材：调质钢（韧性高）、球墨铸铁。 实例：175A型农用柴油机曲轴 性能指标：σb750MPa，整体硬度240～260HBS，轴颈表面硬度≥625HV (HRC55), δ≥2%, aKU≥150kJ/m2。 选材：QT700-2 热处理工艺 ：880~920℃正火 + 500～600℃回火 + 轴颈 N化 最终组织：P + G + 少量F 工艺路线：铸造→高温正火→高温回火→机加工→轴颈 N化