《工程材料》》ppt课件

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1、主编：东南大学戴枝荣张远明主讲：张建学时：54工程材料（工程材料及机械制造基础Ⅰ）第十一章材料的选用图机械零件选材的一般步骤选材的一般步骤（见前图）：1.对零件的工作特性和使用条件进行周密的分析，找出主要的失效方式，从而恰当地提出主要抗力指标。2.根据工作条件需要和分析，对该零件的设计制造提出必要的技术条件。3.根据所提出的技术条件要求和工艺性、经济性方面的考虑，对材料进行预选择。材料的预选择通常是凭积累的经验，通过与类似的机器零件的比较和已有实践经验的判断，或者通过各种材料选用手册来进行选择。4.对预选方案材料进行计算，以确定是否

2、能满足工作条件要求。5.材料的二次（或最终）选择。二次选择方案也不一定只是一种方案，也可以是若干种方案。6.通过实验室试验、台架试验和工艺性能试验，最终确定合理的选材方案。7.最后，在中、小型生产的基础上，接受生产考验。以检验选材方案的合理性。第一节选材的一般原则一、材料的使用性能：材料的使用性能：机械性能、物理性能、化学性能原则：在设计零件并进行选材时，应根据零件的工作条件和损坏形式找出所选材料主要机械性能指标，查手册找出适合其性能要求的材料，这是保证零件经久耐用的先决条件。工作条件：受力状态：拉、压、弯、扭、剪载荷性质：静载、冲

3、击载荷、交变载荷工作温度：低温、室温、高温、交变温度环境介质：润滑、腐蚀特殊要求：导电性、导热、磁性、密度各种性能之间的关系：①σb与HB关系低碳钢σb=3.6HB高碳钢σb=3.4HB合金调压钢σb=0.33HB铸铁σb=(HB−40)/6②σ0.2与σb关系普通碳素钢σ0.2≈(0.5～0.55)σb优质碳素钢σ0.2≈0.6σb普通低合金钢σ0.2≈(0.65～0.75)σb合金结构钢σ0.2≈0.7σb③σ-1与σb关系钢(HRC＜40)σ-1≈(0.49±0.13)σb铸铁σ-1≈(0.3～0.5)σb有色金属σ-1≈(0

4、.3～0.4)σb二、材料的工艺性材料的工艺性能：用基本加工方法制造优质零件的难易程度。包括：铸造性能：包括流动性、收缩、偏析、吸气性等。锻造性能：包括可锻性（塑性与变形抗力的综合）、抗氧化性、冷镦性、锻后冷却要求等。焊接性能：包括形成冷裂或热裂的倾向、形成气孔的倾向等。机械加工性：包括光洁度，切削加工性等。热处理工艺性：包括淬透性、变形开裂倾向、过热敏感性、回火脆性倾向、氧化脱碳倾向。三、材料的经济性原则：在满足使用性能的前提下，选用零件材料时还应注意降低零件的总成本。（零件的总成本包括材料本身的价格和与生产有关的其它一切费用）。

5、在金属材料中，碳钢和铸铸铁的价格是比较低廉的，因此在满足零件机械性能的前提下选用碳钢和铸铁（尤其是球墨铸铁），不仅具有较好的加工工艺性能，而且可降低成本。此外，所选钢铁中应尽量少而集中，以便采购和管理。总之，作为一个设计人员，选材时必须从实际出发，全局考虑机械性能、工艺性和经济性等方向问题。第二节零件的失效与选材选材的依据：①综合考虑材料的使用性能、工艺性和经济性；②对零件的失效形式进行全面分析。一、零件的失效分析　所谓失效：是指(1)零件完全破坏，不能继续工作;(2)严重损伤，继续工作很不安全；(3)虽能安全工作，但已不能满意地

6、起到预定的作用。只要发生上述三种情况中的任何一种，都认为零件已经失效。失效分析的目的：就是要找出零件损伤的原因，并提出相应的改进措施。零件失效的类型：如下图零件失效的原因：大体上可分为设计、材料、加工和安装使用四个方面，如下图。失效分析的一般方法：(1)尽量仔细地收集失效零件的残骸，并拍照记录实况,确定重点分析的对象，样品应取自失效的发源部位,或能反映失效的性质或特点的地方。(2)详细记录并整理失效零件的有关资料，如设计情况、实际加工情况及尺寸、使用情况等。根据这些资料全面地从设计、加工、使用各方面进行具体的分析。(3)对所选试样进

7、行宏观(用肉眼或立体显微镜)及微观(用高倍的光学或电子显微镜)断口分析，以及必要的金相剖面分析，确定失效的发源点及失效的方式。(4)对失效样品进行性能测试、组织分析、化学分析和无损探伤，检验材料的性能指标是否合格，组织是否正常，成分是否符合要求，有无内部或表面缺陷等等，全面收集各种必要的数据。(5)断裂力学分析。在某些情况下需要进行断裂力学计算,以便于确定失效的原因及提出改进措施。(6)综合各方面分析资料作出判断，确定失效的具体原因，提出改进措施，写出报告。在失效分析中，有两项最重要的工作。一是收集失效零件的有关资料，这是判断失效原

8、因的重要依据，必要时作断裂力学分析。二是根据宏观及微观的断口分析,确定失效发源地的性质及失效方式。这项工作最重要，因为它除了告诉我们失效的精确地点和应该在该处测定哪些数据外，同时还对可能的失效原因能作出重要指示例如，沿晶断裂应该是材料