最新材料的选用幻灯片.ppt

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1、材料的选用表11.1零件失效的模式及其失效机理失效模式失效机理弹性变形失效畸变失效塑性变形失效翘曲畸变失效弹性变形塑性变形弹、塑性变形韧性断裂失效低应力脆性失效断裂失效疲劳断裂失效蠕变断裂失效介质加速断裂失效塑性变形裂纹扩展疲劳蠕变断裂应力腐蚀磨损失效表面损伤失效表面疲劳失效腐蚀失效磨粒磨损、粘着磨损疲劳机理氧化、电化学一、失效形式常见的失效形式有变形失效、断裂失效、表面损失失效及材料的老化失效等。1、变形失效（1）弹性变形失效不恰当的弹性变形量导致失效。防止弹性畸变的主要措施：增加零件截面、采用弹性模量高的材料，防止超载。（2）塑性变形失效外加应力超过零件材料的屈服极限时

2、发生明显的塑性变形(永久变形)。防止零件塑性变形失效的措施：采用屈服强度高的材料，进行合理的热处理，防止超载。4、材料的老化高分子材料在贮存和使用过程中发生变脆、变硬或变软、变粘等现象，从而失去原有性能指标的现象，称为高分子材料的老化。老化是高分子材料不可避免的。二、失效原因造成零部件失效的原因很多，主要有设计、选材、加工、装配使用等因素。1、设计不合理2、选材错误3、加工工艺不当4、装配使用不当三、失效分析1、失效分析的一般程序⑴收集失效零部件的残骸，进行宏观外形与尺寸的观察和测量，拍照留据，确定重点分析的部位。⑵调查零部件的服役条件和失效过程。⑶查阅失效零部件的有关资料

3、，包括零部件的设计、加工、安装、使用维护等方面的资料。⑷试验研究第二节零部件的选材一、选材的基本原则1、使用性能原则材料的使用性能应满足使用要求。使用性能指零件在使用状态下材料应该具有的机械性能、物理性能、化学性能。2、工艺性能原则材料的工艺性能应满足生产工艺的要求。（1）金属材料的工艺性能金属材料加工的工艺路线复杂。加工工艺不仅影响零件的成形，还大大影响其最终性能。金属材料的加工工艺路线（2）高分子材料工艺性能高分子材料的加工工艺比较简单，主要是成形加工，成形加工方法也比较多。高分子材料的切削加工性能较好，与金属基本相同。但由于高分子材料的导热性差，在切削过程中易使工件温

4、度急剧升高，使热塑性塑料变软，使热固性塑料烧焦。高分子材料的加工工艺路线（3）陶瓷材料的工艺性能陶瓷材料加工的工艺路线比较简单，主要工艺是成形，其中包括粉浆成形、压制成形、挤压成形、可塑成形等。陶瓷材料成形后，除了可以用碳化硅或金刚石砂磨加工外，几乎不能进行任何其它加工。陶瓷材料的加工工艺路线3、经济性原则满足使用性能要求的前提下，采用便宜的材料，把总成本降至最低，取得最大的经济效益。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11.2~1.71.4~1.521.7~1.932.1~2.91.6~

5、1.9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1.4~1.52.4~3.75.4~7.213.5~15820132.4~2.9选择材料的基本过程二、典型零部件选材及工艺分析㈠齿轮类零件的选材1、齿轮的工作条件、主要失效形式及对性能的要求。⑴齿轮的工作条件：①啮合齿表面承受较大的既有滚动又有滑动的强烈磨擦和接触疲劳压应力。②传递动力时，轮齿类似于悬臂梁，轮齿根部承受较大的弯曲疲劳应力。③换挡、启动、制动或啮合不均匀时，承受冲击载荷。⑵齿轮的主要失效形式：①断齿：除因过载（主要是冲击载荷过大）产生断齿外，大多数情况下的断齿，是由于传递动力时，在

6、齿根部产生的弯曲疲劳应力造成的。②齿面磨损：由于齿面接触区的磨擦，使齿厚变小、齿隙加大。③接触疲劳；在交变接触应力作用下，齿面产生微裂纹，遂渐剥落，形成麻点。⑶对齿轮材料的性能要求：①高的弯曲疲劳强度；②高的耐磨性和接触疲劳强度；③轮齿心部要有足够的强度和韧性。2、典型齿轮的选材⑴机床齿轮机床变速箱齿轮担负传递动力，改变运动速度和方向的任务。工作条件较好，转速中等，载荷不大，工作平稳无强烈冲击。一般可选中碳钢(45钢)制造，为了提高淬透性，也可选用中碳合金钢(40Cr钢)。机床变速箱齿轮工艺路线为：下料--锻造--正火--粗加工--调质--精加工--高频淬火及低温回火--精

7、磨。（2）汽车、拖拉机齿轮与机床齿轮比较，汽车、拖拉机齿轮工作时受力较大，受冲击频繁，因而对性能的要求较高。这类齿轮通常使用合金渗碳钢（例如：20CrMnTi、20MnVB）制造。其工艺路线为：备料→锻造→正火→机械加工→渗碳→淬火+低温回大→喷丸→磨削→装配。㈡轴类零部件的选材1、轴的工作条件，主要失效形式及对性能的要求。⑴轴的工作条件：①传递扭矩，承受交变扭转载荷作用。同时也往往承受交变弯曲载荷或拉、压载荷的作用。②轴颈承受较大的磨擦。③承受一定的过载或冲击载荷。⑵轴的主要失效形式：①疲劳断裂由于受交变的扭转载