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1、1-1,课题五 零件选材 及热处理工艺分析,1-2,教 学 重 点,典型零件的选材和热处理工艺分析。,教 学 难 点,本课题重点与难点,零件材料的选用和热处理工艺分析。,1-3,1）断裂失效断裂失效是指零件完全断裂而无法工作的失效。 2）过量变形失效过量变形失效是指零件的变形量超过了允许的范围。 3）表面损伤失效表面损伤失效是指零件在工作中，因机械和化学作用，使其表面损伤而造成的失效。一个零件的失效可能有几种形式，也可以是相互组合而成的联合失效形式，但只有一种起决定性作用。,3.6.1 零件的失效分析,1、零件的失效形式,1-4,1）设计原因对零件的工作条件估计错误，安全系数过小、计算错误等，
2、零件的结构形状、尺寸等设计不合理。 2）选材问题选择材料错误，容易造成所选材料的性能不能满足使用要求；所选材料质量不合格等原因引起零件的失效。 3）加工工艺不当采用的工艺方法、工艺参数、技术措施不正确，可能产生铸造缺陷、锻造缺陷、焊接缺陷、切削加工缺陷和热处理缺陷。 4）安装使用不正确 机械在装配、安装过程中不按技术要求，使用过程中不按规程操作、保养、维修，超载使用等。,3.6.1 零件的失效分析,2、零件的失效原因,1-5,1）使用性能包括力学性能、物理性能和化学性能，对于一般的机械零件主要是力学性能。 （1）基本原则分析零件的工作条件、常见的失效形式，并通过力学计算确定零件应具有的主要力学
3、性能，作为选材的依据。 （2）应注意的问题 (1)综合考虑材料强度、塑性、韧性的合理配合。 (2)合理地选定硬度值。 (3)选用材料的力学性能判据数值时应注意的几个问题。,3.6.2 选材的原则、方法和步骤,1、选材的基本原则,1-6,2）工艺性工艺性能是指零件在各种加工过程中所表现出来的性能。决定了所选材料能否顺利加工制造成所需的零件。 1）铸造性能 2）锻压性能 3）焊接性能 4）切削加工性 5）热处理工艺性 3）经济性经济性是指所选材料加工成零件后的成本高低。主要包括：材料费用、加工费用、管理费用、运输费、安装费、维修保养费用等,3.6.2 选材的原则、方法和步骤,1-7,1）按力学性能
4、选材的基本方法 1）以综合力学性能为主时的选材主要失效形式是过量变形，一般可选用中碳钢或中碳合金钢，采用调质处理或正火处理。2）以疲劳强度为主时的选材主要失效形式是疲劳破坏，对承载较大的零件选用淬透性要求较高的材料。调质钢进行表面淬火、渗碳钢进行渗碳淬火、氮化钢进行氮化以及喷丸、滚压等处理。 3）以磨损为主时的选材,3.6.2 选材的原则、方法和步骤,2、选材的方法和步骤,1-8,2）选材的基本步骤,3.6.2 选材的原则、方法和步骤,1）分析零件的工作条件、失效形式，确定零件的性能。 2）对同类产品进行调研，分析选材的合理性。 3）找出关键的性能要求，确定零件应具有的力学性能判据或理化性能指
5、标。 4）选择合适的材料，确定热处理方法或其他强化方法。 5）通过试验，检验所选材料及热处理方法能否达到各项性能要求。,1-9,1）齿轮的作用 传递扭矩、调节速度、改变运动方向。 2）工作条件 （1）齿根受很大交变弯曲应力作用、齿面受较大接触应力并有强烈的摩擦和磨损。 （2）承受一定的冲击载荷。 3）失效形式 轮齿折断、齿面磨损、齿面剥落、齿面点蚀、过载断裂等。 4）力学性能要求 （1）高的弯曲疲劳强度 （2）齿面应具有高的接触疲劳强度、高的硬度和耐磨性 （3）齿轮心部应具有良好的综合力学性能或较好的强韧性,3.6.3典型零件的选材及热处理工艺分析,1、齿轮类零件,1-10,1）轴类零件的作用
6、 支承传动零件、传递运动和动力。 2）工作条件 （1）承受较大的交变弯曲应力、扭转应力 （2）轴颈和花键部位承受较大的摩擦 （3）一定的冲击载荷 3）失效形式 疲劳断裂、过量的弯曲变形和扭转变形、过量磨损。 4）力学性能要求 （1）良好的综合力学性能 （2）轴颈等部位应具有高的硬度和良好的耐磨性 （3）高的疲劳强度,3.6.3典型零件的选材及热处理工艺分析,2、轴类零件,1-11,1）丝锥和板牙的作用加工内螺纹，板牙的作用是加工外螺纹。 2）工作条件柄部和心部承受较大的扭转应力，齿刃部承受较大的摩擦和磨损，高速切削时齿刃部还要承受较高的工作温度。 3）失效形式磨损和扭断。 4）力学性能要求 齿刃部应具有高硬度（5964HRC）和高耐磨性，一定的热硬性（视切削速度而定）；柄部和心部应具有足够的强度和韧性，硬度为3545HRC。,3.6.3典型零件的选材及热处理工艺分析,3、丝锥和板牙,1-12,5）丝锥和板牙的常用材料及热处理 （1）手用丝锥和板牙 热硬性不作要求，选用T10A 和T12A钢制造，并经淬火和低温回火。 （2）机用丝锥和板牙 要求有较高的热硬性，可选用9SiCr、9Mn2V、CrWMn钢或W18Cr4V钢制造，并经适当的热处理。,3.6.3典型零件的选材及热处理工艺分析,
