第十章典型机械零件的选材.ppt

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1、第十章典型机械零件的选材10.1齿轮类零件的选材10.1.1齿轮的工作条件与性能要求1.工作条件：1）齿根承受很大的交变弯曲应力；2）齿部承受一定的冲击载荷；3）齿面相互滚动，承受很大的接触应力，并发生强烈摩擦。2.失效形式：1）断齿；2）齿面接触疲劳损坏；3）齿面磨损；4）齿面塑性变形；3.性能要求：1）高的接触疲劳强度、高的表面硬度、足够的抗弯强度等。10.1.2齿轮材料选择主要依据：齿轮的传动方式、载荷性质的大小、传动速度、精度要求、淬透性及齿面硬化要求等。1.轻载，低、中速，冲击力小，精度要求低。选用中碳钢制造，

2、调质硬度一般为200~280HBW。2.中载，中速、受一定冲击载荷、运动较平稳。选用中碳钢或合金调质钢，最终热处理+高频或中频淬火+低温回火，硬度可达50~55HRC。3.重载，中、高速，且受较大冲击载荷。选用合金渗碳钢，渗碳淬火+低温回火后，硬度58~63HRC。10.1.3典型齿轮选材及加工工序安排举例1.机床齿轮：CM6032机床材料：45钢。热处理：正火，840~860℃调质，硬度160~217HBW；高频淬火+120~200℃低温回火，硬度50~55HRC。加工工艺路线：锻造→正火→粗加工→调质→半精加工→高频

3、淬火及低温回火→精磨。正火：消除锻造应力，调整硬度以利加工；调质：具有较高的综合力学性能；高频淬火：提高表面硬度和耐磨性，增强抗疲劳破坏能力；低温回火：消除淬火应力。2.汽车、拖拉机齿轮材料：20CrMnTi热处理：表层wC=0.8~1.05%，渗碳层深度为0.8~1.3mm，齿面硬度58~62HRC，心部硬度37~42HRC。加工工艺路线：锻造→正火→粗加工、半精加工→渗碳淬火+低温回火。热处理方法：正火，950~970℃空冷，硬度179~217HRW；渗碳，920~940℃，保温4~6h，预冷至830~850℃油淬，

4、低温回火180±10℃，保温2h。10.2轴类零件的选材10.2.1轴的工作条件与性能要求1.工作条件：交变应力，轴颈承受较大的摩擦，一定的过载或冲击。2.性能要求：综合力学性能；高的疲劳强度；相对运动部位应具有高的硬度等。10.2.2轴类零件材料选择1.轻载、低速，不重要的轴：可选碳素结构钢，不进行热处理；2.中等载荷或要求精度不高：中碳优质碳钢。调质+表面淬火+低温回火；3.较大载荷或要求精度高：合金钢。10.2.3典型轴类零件的选材及加工工艺路线1.机床主轴：CA6140车床材料：45钢热处理技术路线：整体调质，硬

5、度220~250HBW；C面及Φ90mm×80mm段外圆表面淬火，硬度52HRC、锥度硬度48HRC。加工工艺路线：锻造→正火→粗加工→调质→半精加工→表面淬火+低温回火→磨削加工。正火：改善组织，调整硬度以利加工；调质：得到综合力学性能；表面淬火+低温回火：提高硬度，增加耐磨性。2.汽车半轴材料：40Cr热处理技术条件：正火，187~241HBW，调质，杆部37~42HBW，盘部外圆24~34HRW。加工工艺路线：锻造→正火→机加工→调质→盘部钻孔→精加工。正火的目的是调整硬度，以利加工；改善锻造组织，为调质作准备。调

6、质的目的是使半轴具有高的综合力学性能。10.3箱体类零件的选材及工艺机床床身、床头箱、变速箱、进给箱、溜板箱、内燃机缸体等。10.3.1箱体类零件的工作条件、失效形式和性能要求（1）具有足够的强度和刚度。（2）对精度要求高的机器的箱体，要求有较好的减震性。（3）对于有相对运动的表面要求有足够的硬度和耐磨性。（4）具有良好的工艺性，如铸造性能或焊接性能。10.3.2箱体类零件的选材1.灰铸铁（HT150、HT200、HT250）：受力不大，且主要承受静力而不受冲击的箱体（床身、变速箱等）。2.铸钢（ZG250-450、ZG

7、270-500）：受力较大、形状较复杂的箱体（汽轮机的机壳）。3.铝合金（铸造铝合金）：受力不大、要求重量轻的箱体（飞机发动机箱体）。课堂讨论题：1.有一Φ10mm的杆类零件，受中等交变拉压载荷作用，要求零件沿截面性能均匀一致，供选材料有Q345（16Mn）、45、40Cr、T12。要求：（1）选择合适的材料；（2）编制简明工艺路线；（3）说明各热处理工序的作用；（4）指出最终金相组织。课堂讨论题：2.请为下列机械零件、构件选择合适的材料，并安排主要的热处理工艺（如果需要进行热处理），并简述理由。（1）汽车板簧（45、6

8、0Si2Mn、2A01）（2）机床床身（Q235、T10A、HT200）（3）受冲击载荷的齿轮（40MnB、20CrMnTi、KTZ450-06)（4）桥梁结构（Q345、40、3Cr13）（5）滑动轴承（GCr15、ZSnSb11Cu6、耐磨铸铁）（6）曲轴（9SiCr、Cr12MoV、50CrMoA）（7）螺栓（