金属工艺学第11章课件.ppt

1、1了解金属材料选用的一般原则和步骤；了解典型零件的工作条件和性能要求。2能够结合生产实际，对零件材料及其工艺路线进行合理选择。1111.1.1金属材料选用的原则与步骤金属材料选用的原则与步骤11.1.1金属材料选用的一般原则应满足零件的使用性能要求。应满足零件的使用性能要求。321材料的工艺性能应满足加工要求。材料的工艺性能应满足加工要求。根据材料的经济性选材。根据材料的经济性选材。（2）通过分析或试验，结合同类零件失效分析的结果，找出零件在实际使用中的主要和次要的失效抗力指标，以此作为选材的依据。（1）在分析零件的服役条件、形状尺寸与应力状态后，确定零件的技术条件。1111.1.1金属材料选

2、用的原则与步骤金属材料选用的原则与步骤11.1.2金属材料选用的一般步骤和方法（4）审核所选材料的生产经济性。（3）根据力学计算，确定零件应具有的主要力学性能指标，通过比较选择合适的材料，然后综合考虑所选材料是否满足失效抗力指标和工艺性能的要求，以及在保证实现先进工艺和现代生产组织方面的可能性。1111.1.1金属材料选用的原则与步骤金属材料选用的原则与步骤11.1.2金属材料选用的一般步骤和方法（5）试验、投产。1111.1.1金属材料选用的原则与步骤金属材料选用的原则与步骤11.1.2金属材料选用的一般步骤和方法（3 3）以综合力学性能为主进行选材以综合力学性能为主进行选材以疲劳强度为主进

3、行选材以疲劳强度为主进行选材以耐磨性为主进行选材以耐磨性为主进行选材（2 2）（1 1）1111.1.1金属材料选用的原则与步骤金属材料选用的原则与步骤11.1.2金属材料选用的一般步骤和方法811.2.1轴类零件1111.2 2典型零件选材实例典型零件选材实例 转轴在工作时承受弯 曲和扭转应力的复合作用，心 轴只承受弯曲应力，传动轴主要承 受扭转应力。此外，轴还会受到一定 程度的过载和冲击。911.2.1轴类零件1111.2 2典型零件选材实例典型零件选材实例（1）断裂，大多是疲劳断裂。）断裂，大多是疲劳断裂。（2）轴的相对运动表面的过度磨损。）轴的相对运动表面的过度磨损。（3）发生过量扭转

4、或弯曲变形（弹性的和塑性的）发生过量扭转或弯曲变形（弹性的和塑性的）。（4）有时还可能发生腐蚀失效。）有时还可能发生腐蚀失效。1011.2.1轴类零件1111.2 2典型零件选材实例典型零件选材实例 （1 1）具有高的强度，具有高的强度，足够的刚度及良好足够的刚度及良好的韧性，以防止断的韧性，以防止断裂及过量变形。裂及过量变形。（2 2）具有高的疲劳强具有高的疲劳强度，防止疲劳断裂度，防止疲劳断裂。1111.2.1轴类零件1111.2 2典型零件选材实例典型零件选材实例 （3 3）在相对运动的摩在相对运动的摩擦部位，如轴颈、擦部位，如轴颈、花键等处，应具有花键等处，应具有较高的硬度和耐磨较高的

5、硬度和耐磨性性。（4 4）具有一定的淬透具有一定的淬透性，保证轴的淬硬性，保证轴的淬硬层深度为半径的层深度为半径的1/21/3。1211.2.1轴类零件1111.2 2典型零件选材实例典型零件选材实例（1）轻载、低速，不重要的轴，可选用Q235、Q255、Q275等碳素结构钢，这类钢通常不进行热处理。1311.2.1轴类零件1111.2 2典型零件选材实例典型零件选材实例（2）受中等载荷而且精度要求一般的轴类零件，常用优质碳素结构钢，如35、40、45、50钢，其中45钢应用最多。为改善其力学性能，一般要进行正火或调质处理。要求轴颈等处耐磨时，还可进行表面淬火和低温回火。1411.2.1轴类零

6、件1111.2 2典型零件选材实例典型零件选材实例（3）受较大载荷或要求精度高的轴以及处于强烈摩擦或高、低温等恶劣条件下工作的轴，应选用合金钢。根据合金钢的种类及轴的性能应采用调质、表面淬火、渗碳、氮化、淬火、低温回火等热处理，以充分发挥合金钢的潜力。1511.2.1轴类零件1111.2 2典型零件选材实例典型零件选材实例1 1）机床主轴）机床主轴 载荷较大时，选用40Cr钢制造。机床主轴的工艺路线为：下料锻造正火粗加工调质半精加工局部表面淬火、低温回火精磨。1611.2.1轴类零件1111.2 2典型零件选材实例典型零件选材实例2 2）内燃机曲轴）内燃机曲轴 低速内燃机曲轴用正火的45钢或球

7、墨铸铁制造；中速内燃机曲轴选用调质45钢或球墨铸铁、调质中碳低合金钢。内燃机曲轴工艺路线为：下料锻造正火粗加工调质半精加工轴颈表面淬火、低温回火精磨。目前常采用球墨铸铁来代替45钢制造曲轴，其工艺路线一般为：铸造正火、高温回火机加工轴颈表面淬火、低温回火精磨。1711.2.2齿轮1111.2 2典型零件选材实例典型零件选材实例 齿根承受最大的交变 弯曲应力，并有应力集中存 在，在启动、换档或啮合不均匀 时还承受冲击和过载；齿面承受脉 动接触压应力和滚动、滑动摩擦。1811.2.2齿轮1111.2 2典型零件选材实例典型零件选材实例（1 1）轮齿折断轮齿折断（2 2）表面疲劳表面疲劳剥落剥落（3

8、 3）齿面磨损齿面磨损（4 4）齿面胶合齿面胶合（5 5）齿面塑性齿面塑性变形变形11.2.2齿轮1111.2 2典型零件选材实例典型零件选材实例良好的切削加工性，淬火变形要小。具有高的抗弯曲强度，适当的心部硬度和韧性。具有高的接触疲劳强度，高的表面硬度和耐磨性。（1 1）（2 2）（3 3）11.2.2齿轮1111.2 2典型零件选材实例典型零件选材实例1 1）钢材齿轮）钢材齿轮 （1）轻载、低速或中速、冲击力小、精度较低的一般齿轮，选用中碳钢如：Q255、Q275、40钢、45钢、50钢、50Mn等钢制造，常用正火或调质等热处理制成软齿面齿轮，正火硬度为160200HBW；调质硬度一般为2

9、00280HBW，不超过350HBW。11.2.2齿轮1111.2 2典型零件选材实例典型零件选材实例 （2）中载、中速、承受一定冲击载荷、运动较为平稳的齿轮，选用合金调质钢，如：45Mn、40Cr、42SiMn等钢，也可采用淬透性好的调质钢。11.2.2齿轮1111.2 2典型零件选材实例典型零件选材实例 （3）重载、高速或中速，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、20CrMnTi、20CrNi3、18Cr2Ni4WA、40Cr、30CrMnTi等钢。11.2.2齿轮1111.2 2典型零件选材实例典型零件选材实例 （4）精密传动齿轮或磨齿有困难的硬齿面齿轮

10、（如内齿轮）主要要求精度高，热处理变形小，宜采用渗氮钢，如：35CrMo、38CrMoAIA等钢。11.2.2齿轮1111.2 2典型零件选材实例典型零件选材实例2 2）铸钢齿轮）铸钢齿轮 某些尺寸较大（如直径大于400mm）、形状复杂并受一定冲击的齿轮，难以锻造成形，需要采用铸钢。常用的碳素铸钢为ZG35、ZG45、ZG55等钢，载荷较大的采用合金铸钢，如：ZG40Cr、ZG35CrMo、ZG42MnSi等钢。11.2.2齿轮1111.2 2典型零件选材实例典型零件选材实例3 3）铸铁齿轮）铸铁齿轮 一般开式传动齿轮较多应用灰铸铁制造。灰铸铁组织中的石墨能起润滑作用，减摩性较好，不易胶合，而

11、且切削加工性能好，成本低；其缺点是抗弯强度低，性脆，不耐冲击。它只是用于制造一些轻载、低速、不受冲击并且精度要求低的齿轮。11.2.2齿轮1111.2 2典型零件选材实例典型零件选材实例4 4）有色金属材料齿轮）有色金属材料齿轮 在仪表中或接触腐蚀介质的轻载齿轮，常用一些抗蚀、耐磨的非铁金属型材制造，常用的有黄铜、铝青铜、硅青铜、锡青铜，硬铝和超硬铝可制作质量小的齿轮。11.2.2齿轮1111.2 2典型零件选材实例典型零件选材实例5 5）工程塑料齿轮）工程塑料齿轮 在仪表、小型机械中的轻载、无润滑条件下工作的小齿轮，可以选用工程塑料制造，常用的有尼龙、聚碳酸酯、夹布层压热固性树脂等。工程塑料具有密度小、摩擦系数小、减振、工作噪声小的优点；其缺点是强度低，工作温度不高。所以它不能用做较大载荷的齿轮。2811.2.2齿轮1111.2 2典型零件选材实例典型零件选材实例1）机床齿轮 一般选用40或45钢制造。机床齿轮的加工工艺路线为：下料锻造正火粗加工调质半精加工高频感应加热表面淬火、低温回火精磨。2911.2.2齿轮1111.2 2典型零件选材实例典型零件选材实例2）汽车、拖拉机齿轮 选用合金渗碳钢如：20CrMnTi、20CrMnMo、20MnVB等钢较适宜。汽车、拖拉机齿轮的加工工艺路线为：下料锻造正火机加工渗碳淬火、低温回火喷丸精磨。