机械工程材料七章.pptVIP

第七章 机械零件的失效与选材;第二节 典型零件的选材及工艺路线设计;疲劳断裂、齿面磨损、齿面接触疲劳破坏 、过载断裂 （3）齿轮用材性能要求 1）高的弯曲疲劳强度 2）高的接触疲劳强度和耐磨性 3）齿轮心部要有足够的强度和韧性 2. 齿轮零件的选材 3. 典型齿轮选材举例 （1）机床齿轮 （2）汽车齿轮 ;（1）钢制齿轮 轻载，低、中速，冲击力小，精度要求较低的一般齿轮，选用中碳钢（如Q375\40\45\50\50Mn等）制造，常用正火或调质等处理制成软齿轮齿轮，正火硬度为160-200HBW，调质硬度一般为200-280HBW。这类齿轮硬度适中，齿轮加工可在热处理后进行。主要用于标准系统减速箱齿轮，以及冶金机械、重型机械和机床中的一些次要齿轮。;（1）钢制齿轮 中载、中速、受一定冲击载荷、运动较为平稳的齿轮，选用中碳钢或合金调质钢（如45、50Mn、40Cr、42SiMn等）制造，其最终热处理采用高频或中频淬火及低温回火，制成硬面齿轮，齿轮部保持原正火或调质状态，具有较好的韧性。大多数机床齿轮属于这种类型。;（1）钢制齿轮 重载，中、高速，且受较大冲击载荷的齿轮，选用低碳合金渗碳钢或碳氮共渗钢（如20Cr、20MnB、20CrMnTi、30CrMnTi等）制造。其热处理是渗碳、淬火低温回火，因淬透性高，齿轮心部有较高的强韧性。这种齿轮的表面耐磨性、抗接触疲劳强度、抗弯强度及心部的抗冲击能力都高于表面淬火齿轮，但热处理变形较大，在精度要求较高时应安排磨削加工，主要用于汽车、拖拉机变速和后桥中的齿轮;（1）钢制齿轮 精密传动齿轮或磨齿轮有困难的硬度齿面齿轮，要求精度高、热变形小，宜采用氮化钢（35CrMo、38CrMoAl等）制造。热处理采用调质及氮化。其缺点是硬化层薄，不耐冲击，不适用于重载齿轮，多用于载荷平稳的精密传动齿轮或磨齿困难的内齿轮。;（1）铸钢齿轮 某些尺寸较大（直径大于400mm）、形状复杂并受一定冲击的齿轮，其毛坯用锻造难以加工时需要采用铸钢。 （2）其它齿轮 灰铸铁可用于制造开式传动齿轮，常用的牌号有HT200、HT250、HT300等。只适用于制造一些轻载、低速、不受冲击的齿轮。 对仪表齿轮或接触腐蚀介质的轻载齿轮，常用抗???、耐磨的有色金属型材制造 在轻载、无润滑条件下工作的小型齿轮，可以选用工程塑料制造。 ;二、轴类零件的选材 1. 轴的工作条件、失效形式及性能要求 （1）一般轴的工作条件 1）传递一定的扭矩，承受一定的交变弯矩和拉、压载荷。 2）轴颈承受较大的摩擦 3）承受一定的冲击载荷 （2）主要失效形式 1）疲劳断裂 长期受扭转和弯曲交变载荷作用 2）断裂失效 大载荷或冲击载荷作用 3）磨损失效 轴颈或花键处过度磨损 （3）对轴用材料性能要求 1）良好的综合力学性能 2）高的疲劳强度 3）良好的耐磨性;2. 轴类零件的选材 轻载、低速，不重要的轴（如心轴、联轴节、拉杆、螺栓等）可选用Q235、Q275等碳素结构钢材制造。这类钢通常不进行热处理。 当受中等载荷且转速精度要求不高、冲击与循环载荷较小的轴类零件（如曲轴、连杆、机床主轴等）常选用中碳优质碳素结构钢，并经调质或正火处理。为了提高轴表面的耐磨性，还可进行表面淬火及低温回火。 ;2. 轴类零件的选材 承受中等载荷、中等转速、精度要求较高、有低的冲击和交变载荷的轴类零件，可选用低淬性合金调质钢。性能要求更高一些的可选用中或高淬透性合金调质钢。为了提高轴表面的耐磨性，还可进行表面淬火及低温回火。 要求高精度、高尺寸稳定性及高耐磨性的轴，如镗床主轴，常选用氮化钢，进行调质和氮化处理 当强度摩擦，并承受较大冲击和交变载荷作用时，可采用合金渗碳钢制造。;三、弹簧类零件的选材 1. 弹簧的工作条件、失效形式及性能要求 （1）工作条件 1）弹簧在外力作用下，压缩、拉伸、扭转时材料将承受弯曲应力 或扭转应力。 2）缓冲、减震或复原用的弹簧，承受交变应力和冲击载荷的作用 3）某些弹簧受到腐蚀介质和高温的作用 （2）主要失效形式 1）塑性变形 2）疲劳断裂 3）快速脆性断裂 4）在腐蚀介质中使用的弹簧易产生应力腐蚀断裂失效；高温下使 用的弹簧易出现蠕变和应力松弛，产生永久变形。;（3）对弹簧用材性能要求 1）高的弹性极限和屈强比（σs/σb） 2）高的疲劳强度 3）好的材质和表面质量 4）某些弹簧需要良好的耐蚀性和耐热性 2. 弹簧零件的选材 弹簧种类很多，载荷大小相差悬殊，使用条件和环境个不相同。 在实际生产中多选用弹性极限高的金属材料来制造。 3. 典型弹簧选材举例 （1）汽车板簧 （2）火车螺旋弹簧 ;（1）汽车板簧 汽车板簧用于减震和缓冲，承受很大的交变应力和冲击载荷， 需要高的屈服强度和疲劳强度。中重