第四篇材料的应用1. 1.本篇内容(1)(1)掌握零件的主要失效形式和失效分析方法；(2)(2)熟悉选材的基本原则和选材的步骤；(3)(3)典型零件的选材分析、加工工艺路线的制定;(4)(4)常用材料的实际应用2. 2.本篇重点典型典型零件的选材分析、加工工艺路线的制定3. 3.本篇学时计划4学时4. 4.本篇作业P50, 5. 6. 9. 10. 12 （二、五）第四篇材料的应用第^一章第一章机器零件的失效与选材 1-1零件的失效一、 一、 失效(failure)的概念：失效是指：①零件完全破坏，不能继续工作%1 严重损伤，继续工作不安全%1 虽能安全工作，但不能满意地起到预期的作用二、 二、 失效的形式：根据性质分为：变形、断裂和表面损伤三大类型具体细分有以下几种：1、 1、塑性变形2、 2、弹性失稳 失效前，有尺寸变化、明显征兆、失效可以预防3、 3、蠕变断裂4、 4、磨损5、 5、快速断裂 断裂突然发生、带来严重的后果6、 6、疲劳断裂7、 7、应力腐蚀断裂三、 三、 失效的原因：1、 1、设计不合理：(1 ) ( 1 ) 零件尺寸和几何结构不正确(2) (2)对零件工作条件估计错误。
3) (3)对环境的恶劣程度估计不足，忽略或低估了温度、 介质因素2、 2、选材错误：(1) (1)选用材料的性能不能满足工作条件的要求2) (2) 选材所根据的性能指标、不能反映材料对实际失 效形式的拉力3) (3)所选材料冶金质量太差3、3、加工工艺不当1)(1)裂纹冷加工：表面光洁度太低，存在较深刀痕、磨削(2)(2)热加工：过烧、过热和带状组织3)(3)热处理：工序的遗漏、淬火泠却速度不够、表面脱碳淬火变形，开裂等4、4、安装使用不良：(1) (1)安装时配合过紧，过松，对中不好，固定不紧等2) (2) 使用维护不良，不按工艺规程操作四、 四、 失效分析的方法： 分析的步骤：1、 1、收集失效零件信息收集失效零件的残体，观测并记录损坏的部位、尺寸变化和断口宏观特征; 收集表面剥落物和腐蚀物，必要时照相留据2、 2、了解失效过程分解零件的工作环境和失效经过、观察相邻零件的损坏情况、判断损坏的顺 序3、 3、审查零件资料审查有关零件的设计、材料、加工、安装、使用、维护等方面资料4、 4、试验试验研究，取得数据1)(1 )化学分析2)(2)断口分析3)(3)宏观健全性检查4)(4)显微分析。
5)(5)应力分析6)(6)机械性能测试7)(7)断裂力学分析5、5、结果分析综合以上各种资料，判断失效原因，提出改进措施，写出报告 材料的选择 1-2材料的选择一、 选材的基本原则：1. 满足使用性能要求使用性能主要指零件在使用状态下材料应具有的机械性能物理性能和化学 性能2. 良好的工艺性工艺性能包括：铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能及切削加工性 能等3. 合理的经济性：在满足使用性能的前提下，要考虑材料的经济性二、 选材的内容选材指选择材料的成份，组织状态，冶金质量等同时必须考虑相应的热处理方法、以满足使用性能的要求三、三、选材的步骤：1. 分析零件的工作条件：(1) .应力情况(2) .载荷性质(3) •使用温度(4) .环境介质(5) .摩擦条件应力种类、丸小分布静载落，冲击载落，还是循环载落高温、常温、低温还是交变温度有无腐蚀气氛、是否潮湿是干摩擦，还是润滑摩擦弹性失稳2、分析失效形式：过量塑变快速断裂疲劳、蠕变、腐损、应力腐蚀3、确定零件应具有的主要机械性能指标、所需要的物理化学性能4、选择材料根据以上三方面分析，确定材料牌号 1-3热处理方案的选择一、 一、 选择热处理方案的依据二、 二、 热处理方案的选择三、 三、 热理技术条件的标注，四、 四、 工艺路线安排P286第二章 典型零件选材及工艺路线分析 2-1齿轮选材一、 齿轮的工作条件、失效形式及其对材料性能的要求二、 齿轮类材料的选材三、 典型齿轮选材举例 2-2轴类零件选材一、 轴类零件的工作条件二、 轴类零件的失效方式三、 轴类零件的性能要求四、 轴类零件材料及选材方法五、 典型轴的选材2-3弹簧选材 2-4刃具选材第三章工程材料的应用 汽车用材一辆汽车由上万个零部件组装而成，而上万个零部件又是由各种不同材料制成的。
以我 国中型载货汽车用材为例，钢材约占64%,铸铁约占21%,有色金屑约占1%,非金属材 料约占14%可见，汽车用材以金属材料为主，塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料也占有一 定的比例一、 汽车主要结构汽车主要结构可分为四部分：⑴发动机提供动力，由缸体、缸盖、活塞、连杆、曲轴及配气、燃料供给、润滑、冷却等系统组 成2）底盘包括传动系（离合器、变速箱、后桥等）、行驶系（车架、乍轮等）、转向系（方向盘、转 向蜗杆等）和制动系（油泵或气泵、刹车片等）⑶车身驾驶室、货箱等4）电气设备电源、启动、点火、照明、信号、控制等图10-1为汽车发动机和传动系示意图表10-1和表10-2分别为汽车发动机和底盘 主要零件的用材情况下面就汽车典型零件的用材作简要说明二、 汽车用材料1.汽车用金属材料2 •汽车用塑料3.汽车用橡胶4 •汽车用陶瓷材料。