工程材料第8章.ppt

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1、第8章工程材料的选用8.18.28.3零件的失效分析典型零件的选材选材的原则、方法和步骤第8章工程材料的选用学习目的本章重点内容通过本章学习，掌握工程材料的选择方法，熟悉典型零件的的材料和加工工艺的选择方法。1.熟悉齿轮类零件的工作条件及性能要求，掌握其材料和加工工艺的选择方法。2.熟悉轴类零件的工作条件及性能要求，掌握其材料和加工工艺的选择方法。3.了解箱座类零件的选材方法。8.1.18.1零件的失效分析8.1.1失效的概念第8章失效的概念零件的失效分析8.11机械零件丧失正常的工作能力称为失效。具体表现为：①完全破坏不能工作；②虽然能工作但达不到预定的

2、功能或不能保证工作精度；③损坏不严重但继续工作不安全。上述情况中任何一种发生，都认为零件已失效。例如，齿轮在工作过程中磨损而不能正常啮合及传递动力；主轴在工作过程中变形失去精度等均属于失效。8.1.28.1.2零件的失效形式第8章零件的失效形式21.过量变形失效过量变形失效是指零件变形量超过允许范围而造成的失效。过量变形失效主要有过量弹性变形、过量塑性变形、蠕变变形而造成的失效。2.断裂失效断裂失效是指零件完全断裂而无法工作的失效。断裂形式主要有塑性断裂、脆性断裂、疲劳断裂、蠕变断裂等。3.表面损伤失效零件在工作中，因机械或化学作用，使其表面损伤而造成的失

3、效。表面损伤失效主要有表面磨损失效、表面腐蚀失效、表面疲劳失效(疲劳点蚀)。8.1.38.1.3零件失效的原因第8章零件失效的原因31.设计因素零件的结构、形状和尺寸设计不合理，存在尖角、尖锐缺口和过小的过渡圆角等缺陷。2.材料因素材料的成分与设计要求不符，选用的材料质量差，内部含有气孔、杂质元素、夹杂物或不良组织等各种冶金缺陷，使得零件达不到应有的性能指标；混料或错料。3.加工工艺因素零件在加工过程中，工艺方法、工艺参数不正确等。如零件在机械加工过程中，表面粗糙度值过大、刀痕纹路较深或磨削时产生较高的残余应力或裂纹；铸件中有气孔、疏松、夹杂甚至裂纹；锻造

4、温度过高产生的过热、过烧，温度过低因材料塑性下降而产生的开裂；钢中含硫量过多，出现的热脆；锻造流线分布不合理等都会造成零件的失效。4.安装使用因素机器在装配和安装过程中，由于装配过紧、过松，在使用过程中，操作、维护、保养不当或违规使用。8.1.3零件失效的原因第8章48.2.18.2选材的原则、方法和步骤8.2.1选材的原则第8章选材的原则选材的原则、方法和步骤8.251.充分考虑材料的使用性在进行零件选材时，应根据零件的工作条件和失效形式确定材料应具有的主要性能指标。零件的工作条件主要指：(1)受力情况：包括受力形式(拉伸、压缩、弯曲、扭转等)、载荷性质

5、(静载、循环变载、冲击、载荷分布等)、受摩擦情况等；(2)工作环境：如工作温度、环境介质的性质，是否有腐蚀性等；8.2.1选材的原则第8章6(3)特殊性能要求：如导电、导热、密度、外观、色泽等。2.必须兼顾材料的工艺性工艺性是指材料能否保证顺利地加工制造成零件。3.注重材料的经济性经济性：加工成零件后价格便宜，成本低廉。零件的总成本包括材料本身价格、加工费、管理费、运输费和安装费等。碳钢、铸铁价格较低，加工方便，在满足使用性能前提下，应优先选用。低合金高强度结构钢价格低于合金钢，有色金属、铬镍不锈钢、高速工具钢价格高，应尽量少用。生产中，应尽量使用简单设备

6、、减少加工工序数量、采用少切削或无切削加工等措施，以降低加工费用。8.2.28.2.2选材的方法和步骤第8章选材的方法和步骤71.选材的方法(1)以综合力学性能为主时的选材承受冲击力和循环载荷的零件，如连杆、锤杆、锻模等，其性能要求主要是综合力学性能要好，根据零件的受力和尺寸大小，常选用中碳钢或中碳合金钢，并进行调质或正火处理。(2)以疲劳强度为主时的选材疲劳破坏是零件在交变应力作用下最常见的破坏形式，如发动机曲轴、齿轮、弹簧及滚动轴承等零件的失效，大多数是由疲劳破坏引起的。这类零件的选材，应主要考虑疲劳强度。8.2.2选材的方法和步骤第8章8(3)以磨损

7、为主时的选材①磨损较大，受力较小的零件和各种量具，如钻套、顶尖等，可选用高碳钢或高碳合金钢进行淬火和低温回火；②受磨损和交变应力的零件，应选用能进行表面淬火或渗碳、渗氮等的钢材。例如机床中重要的齿轮和主轴，应选用中碳钢或中碳合金钢，经正火或调质后再进行表面淬火，获得较好的综合力学性能；③对于承受大冲击力和要求耐磨性高的汽车、拖拉机变速齿轮，应选用低碳钢经渗碳后淬火、低温回火；④要求硬度、耐磨性更高以及热处理变形小的精密零件，如高精度磨床主轴及镗床主轴等，常选用氮化用钢进行渗氮处理。8.2.2选材的方法和步骤第8章92.选材的步骤(1)分析零件的工作条件及失

8、效形式，确定零件的性能要求(使用性能和工艺性能)。(2)对同类零件