文档介绍：工程材料及机械制造基础
主讲教师-高丽
第九章工程材料的选用及机械零件毛坯的选择
一. 失效概念:
指零部件在使用过程中,由于尺寸、形状或材料的组织与性能等的变化而失去预定功能的现象。
机件的失效
二、机械零件的失效形式
三、失效的原因
(1)设计不当
主要是指零件的强度设计不足,或结构工艺性不当。
(2)选材不合理
对零件的失效形式判断错误,所选材料不能满足使用要求;
选材依据的性能指标不能反映材料对实际失效形式的抗力,错选材料;
材料冶金质量差,热处理技术要求不合格。
(3)加工不当
零件加工工艺不正确可能造成种种缺陷。
(4)安装使用不当
四、失效分析方法
实验研究的步骤:
(1)对失效零件进行观察,测量并记录损坏位置、尺寸变化和断口的宏观特征。
(2)了解零件的工作环境和失效经过,观察相邻零件的损坏情况,判断损坏顺序收集有关零件设计、材料、加工、安装、使用和维修等方面的资料。
(3)根据需要选择以下项目进行试验:
①化学分析
②断口分析
③金相分析
④机械性能测试
⑤断裂力学分析
⑥应力分析
1、选材的原则
(1)满足零件使用性能的要求,防止失效事故的出现。
①必须考虑材料和机件服役的实际情况。
②考虑钢材的尺寸效应。
③综合考虑材料强度、塑性、韧性的合理配合。
(2)满足零件的工艺性能的要求,提高成品率。
(3)满足经济性要求,用最低的成本获取最大的经济
效益。
2、零件选材的步骤
①通过分析零件的工作条件、形状尺寸与应力状态后,确定零
件的技术条件。
②通过分析或试验,结合同类零件失效分析的结果,确定零件
在实际使用中主要的和次要的失效抗力指标,以此作为选材
的依据。
③通过力学计算,确定零件应具有的主要力学性能指标,正确
选择材料。
④决定热处理方法,并提出所选材料在供应状态下的技术要求。
⑤审核所选材料的生产经济性(包括热处理的生产成本等)。
⑥试验、投产。
材料的工艺性能
铸造性能: 主要指流动性、收缩性、偏析倾向、吸气性等.
接近共晶成分的
合金铸造性能最好。
锻造性能:
焊接性能:
主要指焊缝区形成裂纹及气孔的能力。
含碳量和合金元素含量↑, 焊接性能↓
材料的塑性高,变形抗力小,
则锻造性能好。
切削加工性: 主要指允许的切削速度、切削抗力的大小、
零件加工后的表面粗糙度、断屑能力及***的耐用度。
钢的硬度为170~230HB时, 其切削性能最佳。
在选用预先热处理时, 低碳钢应采用正火; 中碳钢应采
用正火或退火; 高碳钢应采用球化退火。
热处理工艺性: 主要指淬透性,变形开裂倾向,过热敏
感性及氧化脱碳倾向等.
合金钢的热处理工艺性比碳钢好。
材料的工艺性能