机械零件毛坯的选择与材料的选用

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,工程材料与热加工基础程晓宇,*,工程材料与热加工基础,第十二章零件毛坯的选择与材料的选用,机械工程系,金工教研室,工程材料与热加工基础程晓宇,第十二章零件毛坯的选择与材料的选用,材料选用的一般原则,选材的基本过程与失效分析,典型零件的选材,零件毛坯的选择,工程材料与热加工基础程晓宇,第一节 材料选用的一般原则,1.材料的力学性能:,根据零件的工作条,件、损坏(或失效)形式,选择满足力,学性能的材料。,2.材料的工艺性能:,对零件加工生产有,直接的影响,甚至是决定性的。,3.材料的经济性:,主要是性价比。,工程材料与热加工基础程晓宇,第二节选材的基本过程与失效分析,选择材料的基本过程,零件的失效分析,工程材料与热加工基础程晓宇,材料的相对价格,材,料,相,对,价,格,材,料,相,对,价,格,碳素结构钢,低合金结构钢,优质碳素结构钢,易切削钢,合金结构钢,铬镍合金结构钢,滚动轴承钢,弹簧钢,1,1.21.7,1.41.5,2,1.71.9,3,2.12.9,1.61.9,碳素工具钢,低合金工具钢,高合金工具钢,高速钢,铬不锈钢,铬镍不锈钢,普通黄铜,球墨铸铁,1.41.5,2.43.7,5.47.2,13.515,8,20,13,2.42.9,工程材料与热加工基础程晓宇,一.选择材料的基本过程,工程材料与热加工基础程晓宇,二.零件的失效分析,1.定义:,零件不能正常和安全的工作,即零件失效。,2.原因,结构或形状设计不合理。,材料的选择不合理。,加工工艺不合理。,安装与使用不合理。,工程材料与热加工基础程晓宇,3,.,形式,过量变形失效,过量弹性变形,过量塑性变形,断裂失效,韧性断裂,应力腐蚀断裂,蠕变断裂,疲劳断裂,低应力断裂,脆性断裂,表面损伤失效,磨损,接触疲劳,腐蚀,工程材料与热加工基础程晓宇,第三节 典型零件的选材及工艺分析,机床主轴,汽车半轴,机床齿轮,汽车齿轮,工程材料与热加工基础程晓宇,一.C616 416车床主轴,工程材料与热加工基础程晓宇,一)工作条件:,1.该轴在滚动轴承中运转。,2.承受中等负荷,承受一定的冲击力。,3.转速中等。,二)技术要求:,1.整体调质后硬度应为HB200230,金相组,织为回火索氏体。,2.内锥孔和外圆锥面处硬度为HRC4550,表面35mm内金相组织为回火屈氏体和,少量回火马氏体。,3.花键部分硬度HRC4850,金相组织同上。,工程材料与热加工基础程晓宇,三)选材:,45钢。,四)加工工艺路线:,下料 锻造,正火,粗加工,调质,半精加工 钻中心孔 精车加工,铣键槽,局部淬火,(锥孔及外锥体),粗磨 滚铣花键,花键淬火,精磨,工程材料与热加工基础程晓宇,二.YJ 130汽车半轴,工程材料与热加工基础程晓宇,一)工作条件:,1.该轴在上坡或启动时,承受较大扭矩。,2.承受一定的冲击力和具有较高的抗弯能力。,3.承受反复弯曲疲劳应力。,二)技术要求:,1.杆部硬度HRC3744;盘部外圆硬度HRC,2434;金相组织为回火索氏体和回火屈,氏体。,2.弯曲度:杆中部,1.8mm;盘部跳动,2.0mm。,工程材料与热加工基础程晓宇,三)选材:,40Cr、42CrMo、40CrMnMo。,四)加工工艺路线:,下料 锻造,正火,粗加工,调质,半精加工 精车加工 盘部钻孔,磨花键,工程材料与热加工基础程晓宇,三.C616机床齿轮,一)工作条件:,1.工作负荷不太大。,2.中速运转(610m/s)。,二)技术要求:,1.齿面硬度HRC4550,金相组织为回,火索氏体。,2.齿心部硬度HRC2225,金相组织为,回火马氏体。,工程材料与热加工基础程晓宇,三)选材:,40、45钢。,四)加工工艺路线:,下料 锻造,正火,粗加工,调质,半精加工 精车加工,高频淬火,及低温回火,精磨,工程材料与热加工基础程晓宇,四.JN 150型载重汽车变速箱齿轮,一)工作条件:,1.工作负荷大。,2.高速运转(1015m/s以上)。,3.受冲击频繁,磨损较严重。,二)技术要求:,1.齿面硬度HRC5862,金相组织为回,火马氏体+合金碳化物+残余奥氏体。,2.齿心部硬度HRC3545,金相组织为,回火马氏体(低碳)+铁素体+细珠光体。,工程材料与热加工基础程晓宇,三)选材:,20 CrMnTi 钢。,四)加工工艺路线:,下料 锻造,正火,机械加工,渗碳,淬火 低温回火,喷丸,磨齿,工程材料与热加工基础程晓宇,第四节毛坯制造方法选择的原则,毛坯制造方法选择的指导思想；,毛坯制造方法选择的适用性原则；,毛坯制造方法选择的经济性原则；,毛坯制造方法选择的可行性原则。,工程材料与热加工基础程晓宇,毛坯制造方法的分析与比较,常用材料,铸造毛坯的优缺点及应用；,锻造毛坯的优缺点及应用；,冲压件的优缺点及应用；,工程材料与热加工基础程晓宇,毛坯内在质量的比较,成型方法,组织特征,性能特点,改善方法,铸造,铸态组织，晶粒粗大,较差,增加过冷度，变质处理等,锻造,再结晶组织，有锻造流线,较好,焊接,熔焊,接头组织复杂,不均匀,选择合适焊条、焊丝及热处理等,压焊,接头具有再结晶或加工硬化组织,较好或不均匀,钎焊,接头具有和金铸态组织,不均匀,增加搭接面积，提高承载能力,工程材料与热加工基础程晓宇,毛坯内在成型工艺的比较,成型方法,工艺设计的基本问题,依据,铸造,确定浇铸位置，选择分型面,保证质量,锻造,确定锻造基本工序，确定分模面,简化工艺,焊接,熔焊,确定接头、坡口形式，选择焊条、焊丝或焊剂等,压焊,确定接头形式,钎焊,确定接头形式，选择钎剂等,工程材料与热加工基础程晓宇,毛坯的选择应用举例,工程材料与热加工基础程晓宇,本章小结,工程材料与热加工基础程晓宇,