1、第十一章工程材料的选用第一节第一节 零件的失效分析零件的失效分析失效失效：零件由于某种原因丧失预定功能的现象。：零件由于某种原因丧失预定功能的现象。失效分析的目的就是找出零件损伤的原因，并提失效分析的目的就是找出零件损伤的原因，并提出相应的改进措施。出相应的改进措施。包括：包括：零件完全破坏，不能继续工作零件完全破坏，不能继续工作 严重损伤，继续工作很不安全严重损伤，继续工作很不安全 虽能安全工作，但已不能满意地起到预定的作用虽能安全工作，但已不能满意地起到预定的作用第一节第一节 零件的失效分析零件的失效分析一、失效的形式一、失效的形式第一节第一节 零件的失效分析零件的失效分析失效分析所需测试
2、的项目：失效分析所需测试的项目：化学分析：检验材料成分与设计要求是否相符。化学分析：检验材料成分与设计要求是否相符。断口分析：显微镜观察断口分析：显微镜观察裂纹的发源地、扩展区裂纹的发源地、扩展区和最终裂纹区的断裂性质。和最终裂纹区的断裂性质。宏观健全性检查：缺陷（缩孔、缩松、气泡、白宏观健全性检查：缺陷（缩孔、缩松、气泡、白点、夹杂物；流线分布、锻造裂纹；氧化、脱碳点、夹杂物；流线分布、锻造裂纹；氧化、脱碳、淬火裂纹等）。、淬火裂纹等）。显微分析：鉴别各种组织缺陷，判断是否正常。显微分析：鉴别各种组织缺陷，判断是否正常。应力分析：检查失效零件的应力分布。应力分析：检查失效零件的应力分布。力学
3、性能测试：测定力学性能指标。力学性能测试：测定力学性能指标。断裂力学分析：断裂韧度的测定断裂力学分析：断裂韧度的测定 第二节第二节 选材的一般原则和步骤选材的一般原则和步骤能否满足必需的使用性能；能否满足必需的使用性能；能否具有良好的工艺性能；能否具有良好的工艺性能；能否实现最低成本。能否实现最低成本。一、选材的一般原则一、选材的一般原则1、使用性能、使用性能 主要是指零件在使用状态下材料应该具有的机械主要是指零件在使用状态下材料应该具有的机械性能、物理性能和化学性能。是选材的主要因素。性能、物理性能和化学性能。是选材的主要因素。使用性能的要求，是在分析零件工作条件和失效形使用性能的要求，是在
4、分析零件工作条件和失效形式的基础上提出来的。式的基础上提出来的。第二节第二节 选材的一般原则和步骤选材的一般原则和步骤第二节第二节 选材的一般原则和步骤选材的一般原则和步骤2、工艺性能、工艺性能 表示材料加工的难易程度。在选材中，同使用性表示材料加工的难易程度。在选材中，同使用性能比较，工艺性能常处于次要地位。能比较，工艺性能常处于次要地位。金属材料：铸造、压力加工、焊接、机械加工、金属材料：铸造、压力加工、焊接、机械加工、热处理等加工方式热处理等加工方式 陶瓷材料：粉末压制烧结成型、磨削加工、热陶瓷材料：粉末压制烧结成型、磨削加工、热处理处理 高分子材料：热压、注塑、热挤等方法成型，高分子材
5、料：热压、注塑、热挤等方法成型，有的再进行切削加工、焊接等加工过程有的再进行切削加工、焊接等加工过程第二节第二节 选材的一般原则和步骤选材的一般原则和步骤3、经济性、经济性 材料的价格：零件材料的价格无疑应该尽量低。材料的价格：零件材料的价格无疑应该尽量低。零件的总成本：与其使用寿命、重量、加工费用零件的总成本：与其使用寿命、重量、加工费用、研究费用、维修费用和材料价格有关。、研究费用、维修费用和材料价格有关。国家的资源：材料来源丰富并顾及我国资源情况国家的资源：材料来源丰富并顾及我国资源情况，尽量选用耗能低的材料，尽量选用耗能低的材料二、选材的一般方法二、选材的一般方法第三节第三节 典型零件
6、选材及工艺分析典型零件选材及工艺分析1机床主轴机床主轴 C620车床主轴及热处理技术条件车床主轴及热处理技术条件 第三节第三节 典型零件选材及工艺分析典型零件选材及工艺分析分析：机床主轴是典型的受扭转分析：机床主轴是典型的受扭转-弯曲复合作用的弯曲复合作用的轴件，它受的应力不大轴件，它受的应力不大(中等载荷中等载荷)，承受的冲击载，承受的冲击载荷也不大，如果使用滑动轴承，轴颈处要求耐磨。荷也不大，如果使用滑动轴承，轴颈处要求耐磨。因此大多采用因此大多采用45钢钢制造，并进行制造，并进行调质调质处理，轴颈处由处理，轴颈处由表表面淬火面淬火来强化。载来强化。载荷较大时则用荷较大时则用40Cr等低合
7、金结构钢来等低合金结构钢来制造。制造。C620机床机床第三节第三节 典型零件选材及工艺分析典型零件选材及工艺分析对对C620车床主轴的选材结果如下：车床主轴的选材结果如下：材料：材料：45钢。钢。热处理：整体调质，轴颈及锥孔表面淬火。热处理：整体调质，轴颈及锥孔表面淬火。性能要求：整体硬度性能要求：整体硬度220240 HBS；轴颈及锥；轴颈及锥孔处硬度孔处硬度52HRC。工艺路线：工艺路线：下料下料锻造锻造正火正火粗加工粗加工调质调质精加工精加工表面淬火表面淬火+低温回火低温回火磨削磨削第三节第三节 典型零件选材及工艺分析典型零件选材及工艺分析130载重车半轴简图载重车半轴简图 2、汽车半轴
8、、汽车半轴第三节第三节 典型零件选材及工艺分析典型零件选材及工艺分析分析：汽车半轴是典型的受扭矩的轴件，但工作分析：汽车半轴是典型的受扭矩的轴件，但工作应力较大，且受相当大的冲击载荷。最大直径达应力较大，且受相当大的冲击载荷。最大直径达50mm左右，用左右，用45钢制造时，即使水淬也只能使表钢制造时，即使水淬也只能使表面淬透深度为面淬透深度为10%半径。半径。为了提高淬透性，并为了提高淬透性，并在油中淬火防止变形在油中淬火防止变形和开裂，中、小型汽和开裂，中、小型汽车的半轴一般用车的半轴一般用40Cr制造，重型车用制造，重型车用40CrMnMo等淬透性等淬透性很高的钢制造。很高的钢制造。汽车半轴汽车半轴第三节第三节 典型零件选材及工艺分析典型零件选材及工艺分析材料：材料：40Cr热处理：整体调质热处理：整体调质性能要求：杆部性能要求：杆部3744HRC；盘部外圆；盘部外圆2434HRC工艺路线：工艺路线：下料下料锻造锻造正火正火机械加工机械加工调质调质盘盘部钻孔部钻孔磨花键磨花键
