汽车材料教学课件作者邹玉清第4章.ppt

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1、第四章　典型汽车零件的选材４.１　选材方法与步骤４.２　典型汽车零件的选材举例４.３　汽车主要零部件材料的选用返回４.１　选材方法与步骤４.１　选材方法与步骤４.１.１　根据材料的使用性能选材４.１.１.１　分析零件的工作条件，确定使用性能工作条件分析包括（１）零件的受力情况，如载荷类型（静载、交变载荷、冲击载荷等）、载荷形式（拉伸、压缩、扭转、剪切、弯曲等）、载荷大小及分布情况（均匀分布或有较大的局部应力集中）等。（２）零件的工作环境，如温度和介质。（３）零件的特殊性能要求，如电性能、磁性能、热性能、密度、颜色等。在工作条件分析基础上确定零件的使用性能。例如静载时，材料对弹

2、性或塑性变形的抗力主要是使用性能；交变载荷时，疲劳抗力是主要使用性能。下一页返回４.１　选材方法与步骤４.１.１.２　进行失效分析，确定零件的主要使用性能所有零件都应当具有在一定的载荷、温度、介质等作用下保持几何形状和尺寸，实现规定的机械运动，传递力和能等的能力。零件失去设计要求的效能即失效。根据零件承受载荷的类型和外界条件及失效的特点，可将失效分为３大类，即过量变形失效、断裂失效和表面损伤失效。过量变形失效是因为零件变形量超过了允许范围，包括过量弹性变形失效和过量塑性变形失效。如炮筒微量塑性变形就会使炮弹偏离设计目标。断裂失效使零件完全破坏，不能继续工作，包括塑性断裂、疲劳

3、断裂、蠕变断裂、低应力脆性断裂等。表面损伤失效是由表面磨损、腐蚀、疲劳等造成的。失效分析的基本步骤是：（１）收集失效零件的残骸并拍照记录失效实况，找出失效的发源部位或能反映失效的性质或特点的地方，然后在该部位取样。上一页下一页返回４.１　选材方法与步骤（２）详细查询、记录、整理失效零件的有关资料，如设计图样、实际加工工艺过程及尺寸、使用情况等，对失效零件从设计、加工、使用各方面进行全面分析。（３）对所选试样进行宏观（用肉眼或立体显微镜）及微观（用高倍的光学或电子显微镜）的断口分析，以及必要的金相剖面分析，确定失效的发源点及失效方式。（４）对所选试样进行成分、组织和性能的分析与

4、测试，包括检验材料成分是否符合要求，分析失效零件上的腐蚀产物、磨屑的成分，检验材料有无内部或表面裂纹和缺陷，材料的组织是否正常，测定与失效方式有关的各项性能指标，并与设计时所依据的性能指标数值做比较。（５）综合各方面资料，判断并确定失效的具体原因，提出改进措施上一页下一页返回４.１　选材方法与步骤４.１.１.３　根据零件使用性能要求提出对材料性能（力学性能、物理性能和化学性能）的要求这一过程是要把零件的使用性能要求，通过分析、计算转化成某些可测量的实验室性能指标和具体数值，再按这些性能指标数据查找手册中各类材料的性能数据和大致应用范围进行选材。对于非常规力学性能，如断裂韧度及

5、腐蚀介质中的力学性能等，通过模拟试验取得数据，或从有关专门资料上查到相应数据进行选材。除了根据力学性能选材之外，对于在高温和腐蚀介质中工作的零件还要求材料具有优良的化学稳定性，即抗氧化性和耐腐蚀性。此外，有些零件还要求具有特殊性能，如电性能（导电性或绝缘性）、磁性能（顺磁、逆磁、铁磁、软磁、硬磁等）、热性能（导热性、热膨胀性等）和密度小等。这时就应根据材料的物理性能和化学性能进行选材。上一页下一页返回４.１　选材方法与步骤４.１.２　根据材料的工艺性能选材材料的工艺性能按工艺方法的不同，可被分为铸造性、压力加工性（锻造和冲压）、冷弯性、焊接性、切削加工性、热处理性等。所选材料

6、应具有好的工艺性能，即工艺简单，加工成型容易，能源消耗少，材料利用率高，产品质量好（变形小，尺寸精度高，表面光洁，组织均匀致密）等。上一页下一页返回４.１　选材方法与步骤４.１.３　根据材料的经济性选材在满足使用性能的前提下，应首选价格便宜、能使生产零件的总成本降低的材料。有时选用性能好的材料，虽然其价格较贵，但由于零件自重减轻、寿命延长、维修费用减少，反而是经济的。例如汽车用钢板，若将低碳优质碳素结构钢改为低碳低合金结构钢，虽然提高了钢的成本，但由于钢的强度提高，厚度可以减薄，用材总量、油耗、维修费等都减少，寿命提高，所以反而降低了总成本。此外，选材时还应尽量选用资源、生产

7、和供应丰富的材料。上一页返回４.２　典型汽车零件的选材举例４.２.１　汽车齿轮的选材４.２.１.１　汽车齿轮的工作条件、失效形式及性能要求汽车齿轮主要起传递扭矩、变速或改变传力方向的作用。其工作条件为：（１）传递扭矩时齿根部承受较大的交变弯曲应力。（２）齿啮合时齿面承受较大的接触压应力并受到强烈的摩擦和磨损（３）换挡、启动、制动或啮合不均匀时承受一定冲击力。齿轮的失效方式主要是齿的折断（包括疲劳断裂和冲击过载断裂）和齿面损伤（包括接触疲劳麻点剥落和过度磨损）。下一页返回４.２　典型汽车零件的选材举例根据