文档介绍：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。
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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。
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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——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。
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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、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。
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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
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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。
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4、淬火、回火
(1)整体零件:——工艺路线如下
下料→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