《轮机主要零件的材料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《轮机主要零件的材料（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第九章轮机主要零件的材料第一节 机械零件材料的选用原则考点1:概述工程上常用的材料主要有：金属材料、高分子材料、陶瓷材料和复合材料等，它们各有其特点。金属材料具有良好的力学性能、工艺性能，主要用来制造重要的结构零件和工程构件；高分子材料强度、弹性模量、疲劳抗力、韧性等较低，但它密度小，减振性良好，耐腐蚀性好，弹性变形能力强，常用于制造轻载传动齿轮、耐腐蚀的化工设备与零件和密封元件等；瓷材料质地硬而脆，但耐高温和耐腐蚀性良好，用于制造耐高温、耐腐蚀、耐磨的零件；新型的复合材料，具有优异的性能，但价格昂贵，主要用于航天工业上的一些重要构件。在众多的可选材料中，如何选择一个能充分发挥材料潜能的适宜材
2、料，一般是在满足零件使用性能要求的前提下，再考虑材料的工艺性能和总的经济性，并要充分重视、保障环境不被污染，符合可持续发展要求。1. 关于零件材料的选用原则的叙述，正确的是 0I 根据工况确定对零件的性能要求；U.根据性能要求初选相应的材料； 川.可对初选的材料进行热处理调配所需的性能。a. i +nb. i +mC.n +md.i +n +m2. 零件选材时应考虑 oI .材料的使用性能；U.材料的工艺性能；川.材料的经济性。a.i +nB. n +mc. i +md. i +n +m3. 所谓合理选材，叙述正确的是 。I. 以满足使用性能为前提；u.最大限度地发挥材料的潜力；川.力求所花的
3、 总费用最低。A. I +uB. n +mc. i +md. i +n +m考点 2：使用性能原则使用性能主要是指零件在使用状态下材料应该具有的机械性能、物理性能和 化学性能。对大量机器零件和工程构件，则主要是机械性能。对一些特殊条件下 工作的零件，则必须根据要求考虑到材料的物理、化学性能。材料的使用性能应 满足使用要求。设计零件进行选材时，主要根据零件的工作条件，提出合理的性 能指标。1 .零件工作条件分析- 静一个零件的使用性能指标是在充分分析了零件的服役条件和失效形式后提出 的。零件的服役条件包括：受力状况 - 拉伸、压缩、弯曲、扭转；载荷性质 载、冲击载荷、循环载荷；工作温度 - 常温
4、、低温、高温；环境介质 - 有无腐蚀C.结构钢介质或润滑剂的存在；特殊性能要求 -导电性、导热性、导磁性、密度、膨胀等。 2 .常用力学性能指标在选材中的应用常用的力学性能指标是强度、硬度、塑性、韧性等。选材时经常要问的一个问题是：强度能否满足抵抗服役载荷的应力。其主要 判据就是强度，屈服强度对于成形工序估计所需外力或考虑单个过载的影响时， 都是重要的指标。硬度对估计材料的磨损抗力和钢的大致强度都很有用，它最广泛的应用是作 为热处理的质量保证。塑性也是材料选择中的重要因素， 如某种金属拉伸时具有一定的最小伸长值， 则它在服役中将不会发生脆性断裂失效。 较高的塑性可对零件起到过载保护作用， 使零
5、件成形更为容易。冲击韧性的实质是表征在冲击载荷和复杂应力状态下材料的塑性，它对材料 组织缺陷和温度更为敏感， 是判断材料脆断的一个重要指标 。以性能指标作为判据选择材料时，应充分考虑试验条件与实际工作条件的差 别；热处理工艺改变组织后对性能指标的影响；形状尺寸效应等带来实际情况与 实验数据之间的偏差。所以应对手册数据进行适当修正，用零件做模拟试验后，提供更可靠的选材 保证。1. 受力零件，宜选用材料。A. 铸铁B. 工具钢D.低碳钢2. 船用柴油机连杆螺栓一般选用 的材料， 齿轮零件可选用 的材料。A. 高强度/高硬度B. 高硬度/高强度C. 淬透性高/淬透性低D. 淬透性低/淬透性高3. 在
6、工程设计中，对易发生脆性断裂的重要零构件，应按 进行设计。A. 屈服强度B. 抗拉强度C. 断裂韧性D. 冲击韧性考点 3：工艺性能材料工艺性能的好坏，对零件加工的难易程度、生产效率高低、生产成本大 小等起着重要作用，同使用性能相比，工艺性能处于次要地位，但在特殊情况下， 工艺性能也可能成为选材的主要依据。高分子材料、陶瓷材料的工艺路线较简单，而金属材料的工艺路线较复杂，但适应性能很好，常用的加工方法有铸造、压力加工、焊接、切削加工等。金属材料加工的工艺路线远较高分子材料和陶瓷材料复杂，而且变化多，不 仅影响零件的成形，还大大影响其最终性能。（1）性能要求不高的一般金属材料选材的工艺路线毛坯I
7、正火或退火I切削加工I零件（2）性能要求较高的金属零件选材的工艺路线毛坯I预先热处理（正火、退火）1粗加工I最终热处理（淬火、回火、固溶、时效或渗碳处理等精加工t零件（3）性能要求较高的精密金属零件选材的工艺路线毛坯i预先热处理（正火、退火）i粗加工i最终热处理（淬火、回火、固溶、时效或渗碳处理等）i半精加工i稳定化处理或氮化i精加工i稳定化处理 i零件这类零件除了要求有较高的使用性能外，还要有很高的尺寸精度和表面光洁度。从工艺性能出发，若是铸件，成分接近共晶点的合金铸造性能最好，常用的铸造合金中铸造铝合金和铜合金最好，铸铁次之，铸钢最差。锻件或冲压件，最好是纯金属或单相固溶体合金，铝和铜压力
8、加工性良好；低碳钢比高碳钢好；而 碳钢比合金钢好。对于焊接结构，碳和合金元素含量越高，焊接性能越差，低碳 钢焊接性能良好；中、高碳钢和合金钢较差。切削加工性主要取决于加工表面质 量，切屑排除难易程度和刀具磨损大小，钢铁材料硬度控制在170230HB空间便于切削。通过热处理可改善钢铁材料的切削加工性能。机械零件最终使用性能很大程度上取决于热处理工艺，通常碳钢加热时易过热，造成晶粒粗大，淬火时易变形幵裂，因此制造高强度、大截面形状复杂的零件，应选用合金钢。1. 形状比较复杂 尤其是有 复杂内腔 的零件，宜选用 材料。A. 铸铁B. 工具钢D.特殊性能钢2. 焊接结构，宜选用 材料。A. 铸铁B.
9、工具钢C. 结构钢D. 低碳钢3. 模具 宜选用材料。A. 铸铁B. 工具钢C. 结构钢D. 低碳钢第二节轮机工程主要零件材料的选用及其热处理方法考点1 :曲轴1 .曲轴的工作条件和对材料的性能要求曲轴是柴油机的重要工作零件之一，结构复杂，重量大、造价高。曲轴的作 用是汇集和输出柴油机各缸所做的功。(1) 曲轴的工作条件曲轴在工作中受交变载荷、弯曲和扭矩的作用，由于曲轴的结构很复杂，所 以在横截面变化处，如轴颈与曲柄连接处有较大的应力集中。(2) 对曲轴的性能要求 具有良好的综合机械性能，即较高的强度、硬度与良好的塑性、韧性； 具有足够的疲劳强度; 具有优良的耐磨性。2 曲轴的材料及热处理（
10、1）曲轴的材料船用大型低速柴油机大多采用半组合式曲轴，主轴颈常采用中碳优质碳素结构钢30、40、45号钢，曲柄常选用铸钢，如 ZG270-450、ZG310-570和ZG25Mn等;船用中高速柴油机采用整体式曲轴，采用中碳优质碳素结构钢或合金调质钢，或选用球墨铸铁QT600-03、QT700-02等。曲轴毛坯的制造方法依曲轴的尺寸、材料和生产批量而定。生产批量较大的 小型曲轴采用模锻；大、中型整体式曲轴采用自由锻；大型半组合式曲轴生产数 量较少，曲柄和主轴颈可选用铸钢或锻钢毛坯，机械加工后采用红套工艺或液压 套合工艺连接成整体曲轴。球墨铸铁曲轴则以铸造成型。（2）曲轴的热处理曲轴的性能要求是通
11、过热处理来满足的，为了使曲轴具有综合机械性能，曲轴材料的组织必须为S或为S。常见的热处理有以下几种形式： 碳钢曲轴锻件应进行正火处理，粗加工后退火处理； 合金钢曲轴锻件先进行退火处理，粗加工后进行调质处理，对轴颈表面要求硬度高的，可采用表面淬火或氮化处理； 铸钢曲柄需进行两次正火处理和低温退火处理，或高温扩散退火+正火处 理回火处理。 球墨铸铁曲轴进行正火处理，粗加工后退火处理，硬度为HB22A229。轴颈表面要求硬度高时，进行高频淬火。一般来说，碳钢曲轴由于淬透性差采用最终正火来代替调质，还可以消除组织缺陷和改善切削加工性能，合金钢的主要采用调质来获得回火索氏体满足综合 机械性能的要求。（3
12、）曲轴轴颈的表面强化处理曲轴轴颈的表面强化处理可使曲轴的耐磨性和疲劳强度大大提高。主要采用 的方法有： 氮化处理，常用气体氮化、气体软氮化、离子氮化等； 喷丸、滚压强化，可提高曲轴疲劳强度。1. 曲轴、中间轴和汽轮机转子迪常选用。A. 20CrB. 40CrNiC. 2Cr13D. GCr152. 船舶柴油机曲轴常选用材料，然后进行调质处理或正火处理。A. 中碳钢B. 可锻铸铁C. 咼碳钢D. 普通灰口铸铁3. 关于曲轴的选材，下列叙述不正确的是 oA. 对于碳钢曲轴锻件，为使其综合机械性能好，应进行正火B. 对于合金钢曲轴锻件，应进行调质处理C. 对于球墨铸铁曲轴，应进行正火D. 对于铸钢曲
13、柄，应进行调质处理4. 船舶柴油机曲轴常选用 。A. 低碳钢B. 中碳钢C. 咼碳钢D. 普通低合金钢5. 柴油机曲轴可选用 。A. 低碳钢B. 咼碳钢C. 合金调质钢D. 滚珠轴承钢6. 柴油机曲轴一般采用先淬火再 。A. 低温回火B. 中温回火C. 高温回火D. 回火7. 为了提咼柴油机曲轴、连杆综合机械性能，一般先进行淬火，然后立即进行 。A. 高温回火B. 中温回火C. 低温回火D. 等温回火8. 对于碳钢曲轴锻件为使其综合机械性能好，应进行A. 退火B. 正火C. 调质处理D. 淬火+低温回火9. 对于合金钢曲轴锻件为使其综合机械性能好，应进行 。A. 完全退火B. 低温退火C. 正
14、火D. 调质处理10. 对于 球墨铸铁曲轴 为使其综合机械性能好，应进行 。A. 退火B. 低温退火C. 正火D. 调质处理11. 船用大型低速柴油机曲轴大多采用半组合式，其主轴颈常选用 A. 优质碳素工具钢B. 优质碳素结构钢C. 灰口铸铁D. 合金铸铁12. 45 号钢曲轴锻造毛坯进行 正火处理 是为了 。A. 代替退火处理B. 代替调质处理C. 降低硬度便于加工D. 改善组织13. 低速柴油机曲轴如采用碳钢锻件制造，须进行正火处理，粗加工后退火处理，其目的是 。A. 代替调质处理，消除加工应力B. 消除网状渗碳体，降低硬度C. 消除过热缺陷，消除加工硬化D. 提高硬度，防止变形和幵裂14
15、. 可用于生产曲轴的材料是 。I. 45或40Cr; n. QT700-02;川.ZG270-500。a.i +nB.n +mc. i +md. I +n +m15. 船用柴油机曲轴常用的材料有 。I. 灰口铸铁；n.球墨铸铁；川.可锻铸铁；w.中碳钢；v.合金渗碳钢; w.合金调质钢。A. n +m +vB. I +VC. n +w +wD. I +w考点 2：连杆1.连杆的工作条件连杆是柴油机的重要工作零件。连杆的作用是把活塞与曲轴连接起来，把作用于活塞上的气体力和惯性力传递给曲轴，从而将活塞的往复运动变成曲轴的回转运动。连杆分为无十字头式和十字头式两种。无十字头式连杆用于四冲程中、高速筒形活塞式柴油机中；十字头式连杆用
