山东建筑大学《工程材料热处理》——九课时 材料的选用.ppt

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1、第7章材料的选用（掌握内容）第一节选材的一般原则、方法与步骤一、失效：1、概念：指零件在使用过程中，由于某种原因不能工作或虽能继续工作但已失去应有功能的现象，称为该零件失效。2、失效形式：三种（1）断裂失效；（2）过量变形失效；（3）表面损伤失效。3、失效原因（1）设计方面；（2）选材方面；（3）加工工艺是否合理；（4）安装如何；（5）操作规程。二、选材原则：1、使用原则：从零件工作环境、工作条件，考虑材料的力学性能、物理性能、化学性能，满足使用要求。2、工艺性能（1）铸造性能；流动性、收缩性来衡量。铸铁中，灰铸铁好。（2）锻造性能；塑性变形抗力衡量。低碳

2、钢性能优于高碳钢。（3）焊接性；铝、铜合金焊接性差，铸铁基本不能焊，钢材可焊。（4）切削加工性；硬度是否在170HBW—230HBW内，高速钢、耐热钢差。（5）热处理工艺；淬透性，淬火是否变形、开裂。合金钢好于碳钢。一定按工艺要求操作，如加热温度高或低的问题。3、经济性考虑材料的价格、成本。如：材料本身价格，碳钢低于合金钢低于有色金属；加工费用——设备简单、工序少、少切削加工，提高经济效益。在大量生产中，设备寿命、加工质量等，合金钢比碳钢更经济。三、选材方法1、以综合力学性能为主时的选材如：结构零件：轴、杆、套类，承受动、静载荷作用。选：中碳钢，中碳合金钢

3、——调质处理。2、以疲劳强度为主时选材如：曲轴，齿轮，弹簧，滚动轴承等承受交变载荷。通过热处理工艺提高性能；合理的零件结构；正确加工方法；减少应力集中。选中碳钢——调质或淬火+中温回火；高碳钢——淬火+低温回火；3、以磨损为主时的选材两种情况（1）磨损较大，受力较小——选高碳钢或高合金钢——淬火+低回。（2）磨损同时受较大冲击力作用——选低碳钢或低碳合金钢——渗碳、淬火+低回。一般称“外硬而里韧”；如冷冲模，挫、锯；汽车变速齿轮。四、选材步骤1、分析零件工作条件，提出关键性能要求；2、同类产品的用材情况比较，进行调查研究；3、确定零件应具有的力学性能指标；

4、4、初步选出所用材料的牌号，确定热处理方法，进行强化。5、对关键性零件投产前应先在实验室试验，是否达到各项指标；必要时，还进行破坏性试验，检验材料性能。第二节热处理技术条件的标注及工序安排一、热处理技术条件设计者根据零件的性能要求，在图纸上标明材料的牌号，并相应的热处理条件，作为热处理操作及检验的依据，一般来讲，在图纸上用硬度作为热处理条件。如：高碳钢一般在56HRC以上，58HRC~62HRC；差≯5。中碳钢：56HRC以下，34HRC~37HRC等。布氏硬度标注时：差≯30；如180HBW~200HBW等。另：写上相应的调质，淬火，回火，高频淬火等。渗

5、碳零件还标注渗碳层深度、渗碳淬火回火的硬度和渗碳部位等。表面淬火应标注淬硬部位。二、热处理工序位置安排二、热处理工序位置安排1、退火（完全退火、球化退火、去应力退火）——在毛坯生产（铸造，锻造，焊接）之后，便于毛坯切削加工。其加工工艺路线如下：毛坯生产（铸造，锻造，焊接）→退火→切削加工2、正火——在毛坯生产（铸造，锻造，焊接）之后，便于毛坯切削加工。毛坯生产（铸造，锻造，焊接）→正火→切削加工3、调质主要提高综合力学性能；粗加工之后，半精加工或精加工之前。下料→锻造→正火（退火）→粗加工→调质→精加工。4、淬火、回火（1）整体零件：——工艺路线如下下料→

6、锻造→正火（或退火）→粗加工（半精加工）→淬火+高温（或低温）回火→磨削加工。（2）表面淬火（感应加热表面淬火零件）：在调质之后；下料→锻造→正火（或退火）→粗加工→调质→半精加工→表面淬火+低温回火→磨削加工。5、渗碳，氮化工序——目的大大提高表面硬度、耐磨性。特别是受冲击件，如P206汽车齿轮；材料20CrMnTi补充：热处理零件的结构工艺性：1、避免尖角、棱角；——防过烧，应力；2、避免厚薄悬殊的截面——防变形；裂纹；3、要尽量对称结构——防止加热、冷却变形第三节典型零件的选材与工艺路线分析一、齿轮1、工作条件（1）整体受冲击力；（2）齿面受接触压力

7、；（3）齿根弯曲力；（4）表面磨损。2、工作要求（1）表面有足够的硬度、耐磨性；（2）心部有足够的强度、韧性；（3）弯曲疲劳强度要高。3、选材依据（1）低速、轻载荷齿轮——如机床中不重要的齿轮。选：中碳钢45钢或40Cr钢——正火处理；低速中等、较大载荷，选：45或40Cr——调质处理。重载：选45、40Cr——调质—高频表面淬火处理。（2）中速：圆周速度6~10m/s一般载荷下：选45钢、40Cr——调质、高频表面淬火处理。比如：一般机床中的变速齿轮等。重载荷下：选20Cr、20CrMnTi经渗碳、淬火处理。比如：拖拉机驱动齿轮等。（3）、高速、重载荷、

8、较大冲击：选低碳合金钢；如：20CrMnTi;20Mn2B——渗碳