1、選材的動機選材的動機 開發(fā)新產(chǎn)品、產(chǎn)品的改進和更新?lián)Q代。開發(fā)新產(chǎn)品、產(chǎn)品的改進和更新?lián)Q代。選材原則選材原則使用使用 、工藝性能、工藝性能經(jīng)濟性經(jīng)濟性環(huán)境與資源原則環(huán)境與資源原則第十章第十章 船機主要零件的材料和熱處理船機主要零件的材料和熱處理一、材料的使用性能一、材料的使用性能 首要原則首要原則.零件的工作條件和失效形式零件的工作條件和失效形式 零件失效類型零件失效類型 變形變形 彈、塑性變形。彈、塑性變形。 斷裂斷裂 脆、塑性，疲勞斷裂。脆、塑性，疲勞斷裂。 表面損傷表面損傷 磨損、腐蝕等。磨損、腐蝕等。 零件零件工作條件工作條件常見失效形式常見失效形式性能要求性能要求應(yīng)力應(yīng)力種類種類載荷載

2、荷性質(zhì)性質(zhì)受載受載狀態(tài)狀態(tài)螺栓螺栓拉、剪拉、剪靜載靜載-過量變形，斷裂過量變形，斷裂強度，塑性強度，塑性傳動軸傳動軸彎、扭彎、扭循環(huán)循環(huán)沖擊沖擊軸頸軸頸摩擦摩擦疲勞斷裂，疲勞斷裂，過量變形，軸頸磨損過量變形，軸頸磨損綜合力學(xué)性能綜合力學(xué)性能傳動齒輪傳動齒輪壓、彎壓、彎循環(huán)循環(huán)沖擊沖擊摩擦摩擦振動振動斷齒，磨損，斷齒，磨損，疲勞斷裂，接觸疲勞疲勞斷裂，接觸疲勞表面高硬度及疲勞表面高硬度及疲勞極限，心部強度及韌性極限，心部強度及韌性彈簧彈簧扭、彎扭、彎交變交變沖擊沖擊振動振動彈性失穩(wěn)，彈性失穩(wěn)，疲勞破壞疲勞破壞彈性極限，彈性極限，屈強比，疲勞極限屈強比，疲勞極限零件失效的原因零件失效的原因 設(shè)計、

3、材料、加工、安裝和使用。設(shè)計、材料、加工、安裝和使用。.工作環(huán)境工作環(huán)境 溫度，介質(zhì)（如腐蝕，摩擦）。溫度，介質(zhì)（如腐蝕，摩擦）。.特殊功能要求特殊功能要求 導(dǎo)電性、磁性、熱膨脹性、比重、外觀等。導(dǎo)電性、磁性、熱膨脹性、比重、外觀等。.性能要求的指標化性能要求的指標化 如強硬度、塑韌性等的具體數(shù)值。如強硬度、塑韌性等的具體數(shù)值。手冊數(shù)據(jù)、經(jīng)驗公式的局限性手冊數(shù)據(jù)、經(jīng)驗公式的局限性 力學(xué)性能與零件尺寸有關(guān)力學(xué)性能與零件尺寸有關(guān)40鋼不同尺寸毛坯的力學(xué)性能鋼不同尺寸毛坯的力學(xué)性能 熱處理條件熱處理條件毛坯尺寸毛坯尺寸/ /mmmmb / MPa/ %AKU / J850淬火淬火5800161203

4、07501580500回火回火5070015561006001340二、工藝性能二、工藝性能 鑄、鍛、焊、機加工、熱處理鑄、鍛、焊、機加工、熱處理零件的加工工藝路線零件的加工工藝路線一般零件一般零件 毛坯毛坯 正火或退火正火或退火 切削加工切削加工軸、齒輪軸、齒輪 等等毛坯毛坯 預(yù)先熱處理（正火、退火）預(yù)先熱處理（正火、退火） 粗加工粗加工 最終熱處理（淬火最終熱處理（淬火回火，時效，滲回火，時效，滲C等）等）精加工精加工精密絲杠精密絲杠毛坯毛坯 預(yù)先熱處理預(yù)先熱處理 粗加工粗加工 最終熱處理最終熱處理 半精加工半精加工時效（或時效（或 N化）化） 精加工精加工 時效時效三、經(jīng)濟性三、經(jīng)濟性

5、根本原則根本原則.產(chǎn)品成本分析產(chǎn)品成本分析基本材料的成本（價格、利用率）基本材料的成本（價格、利用率） 占總成本的占總成本的3070%制造（加工）成本制造（加工）成本 約占零件成本的約占零件成本的30%加工成本加工成本 = 工具與設(shè)備費用工具與設(shè)備費用 + 每件產(chǎn)品成本每件產(chǎn)品成本 生產(chǎn)批量生產(chǎn)批量四、環(huán)境與資源原則四、環(huán)境與資源原則 貫穿材料生產(chǎn)、使用、廢棄的全過程貫穿材料生產(chǎn)、使用、廢棄的全過程.減少材料使用量、延長零件壽命、材料再利用。減少材料使用量、延長零件壽命、材料再利用。重要金屬的世界儲量重要金屬的世界儲量 .環(huán)境污染小環(huán)境污染小廢氣排放少廢氣排放少材料回收及降解材料回收及降解 儲

6、量（儲量（10106t）可用年數(shù)可用年數(shù)再生率再生率(%)(%)Fe110610931.7Al11703516.9Cu3082440.9Zn1231821.2Mo5.436Ag0.21441.0Cr775112Ti14751 典型零件的選材與工藝典型零件的選材與工藝一、曲軸的工作條件和對材料的要求一、曲軸的工作條件和對材料的要求1、曲軸的工作條件、曲軸的工作條件 受交變載荷、彎矩和扭矩的作用，在橫截面變化處存在較大的應(yīng)力集中。受交變載荷、彎矩和扭矩的作用，在橫截面變化處存在較大的應(yīng)力集中。2、對曲軸材料的要求、對曲軸材料的要求 具有良好的綜合機械性能；足夠的疲勞強度；優(yōu)良的耐磨性。具有良好的綜

7、合機械性能；足夠的疲勞強度；優(yōu)良的耐磨性。主軸頸主軸頸中碳鋼（中碳鋼（30、40、45等）等）曲柄曲柄鑄鋼（鑄鋼（ZG270-450、ZG310-570、ZG25MnV等）等）第一節(jié)第一節(jié) 曲軸曲軸二、曲軸的材料和熱處理二、曲軸的材料和熱處理1、曲軸的材料、曲軸的材料1）船用大型低速柴油機的半組合式曲軸）船用大型低速柴油機的半組合式曲軸2）船用中、高速柴油機的整體式曲軸）船用中、高速柴油機的整體式曲軸中碳鋼：中碳鋼： 35、40、45調(diào)質(zhì)鋼：調(diào)質(zhì)鋼：35CrMo、40Cr等等球墨鑄鐵：球墨鑄鐵：QT600-03等等2、曲軸毛坯的生產(chǎn)、曲軸毛坯的生產(chǎn)大、中型整體式曲軸大、中型整體式曲軸自由鍛；自

8、由鍛；大型半組合式曲軸大型半組合式曲軸主軸頸用鍛鋼；曲柄用鍛鋼或鑄鋼（液壓套合工藝）；主軸頸用鍛鋼；曲柄用鍛鋼或鑄鋼（液壓套合工藝）；小型曲軸小型曲軸模鍛；模鍛；球墨鑄鐵曲軸球墨鑄鐵曲軸鑄造成型。鑄造成型。4、曲軸軸頸的表面強化處理、曲軸軸頸的表面強化處理 目的：提高耐磨性和疲勞強度。目的：提高耐磨性和疲勞強度。1）表面熱處理（氮化）表面熱處理（氮化）2）噴丸、滾壓強化。）噴丸、滾壓強化。3、曲軸的熱處理、曲軸的熱處理 原則：為了得到綜合機械性能，曲軸的組織必須為原則：為了得到綜合機械性能，曲軸的組織必須為S或或S。 1）碳素鋼曲軸鍛件）碳素鋼曲軸鍛件正火（代替調(diào)質(zhì)），獲得正火（代替調(diào)質(zhì)），獲

9、得S。 2）合金鋼曲軸鍛件）合金鋼曲軸鍛件調(diào)質(zhì)，獲得調(diào)質(zhì)，獲得S。 3）鑄鋼曲柄）鑄鋼曲柄正火。正火。 4）球墨鑄鐵曲柄）球墨鑄鐵曲柄正火。正火。第二節(jié)第二節(jié) 連桿連桿十字頭式連桿十字頭式連桿無十字頭式連桿無十字頭式連桿1、連桿的材料、連桿的材料船用大型中、低速柴油機船用大型中、低速柴油機中碳鋼（中碳鋼（35、40、45） 調(diào)質(zhì)鋼（調(diào)質(zhì)鋼（40Cr、35CrMo等）等）高速大功率柴油機高速大功率柴油機合金調(diào)質(zhì)鋼（合金調(diào)質(zhì)鋼（40Cr、35CrMo、42CrMo等）等）一、連桿的工作條件和對材料的要求一、連桿的工作條件和對材料的要求 1、連桿的工作條件：承受周期性變化的氣體力、慣性力作用，、連桿

10、的工作條件：承受周期性變化的氣體力、慣性力作用， 使連桿內(nèi)部產(chǎn)生很大的交變拉、壓應(yīng)力和彎曲應(yīng)力。使連桿內(nèi)部產(chǎn)生很大的交變拉、壓應(yīng)力和彎曲應(yīng)力。2、對連桿材料的要求：疲勞強度高，綜合機械性能好。、對連桿材料的要求：疲勞強度高，綜合機械性能好。二、連桿的材料和熱處理二、連桿的材料和熱處理2、連桿的熱處理、連桿的熱處理1）船用大型低速機）船用大型低速機正火（選用中碳鋼，如正火（選用中碳鋼，如40、45等）等）2）中、高速柴油機）中、高速柴油機調(diào)質(zhì)（選用合金調(diào)質(zhì)鋼，如調(diào)質(zhì)（選用合金調(diào)質(zhì)鋼，如40Cr、35CrMo等）等）3、連桿毛坯鍛造成型的方法、連桿毛坯鍛造成型的方法模鍛和自由鍛模鍛和自由鍛第三節(jié)第

11、三節(jié) 氣缸套氣缸套二沖程柴油機氣缸套二沖程柴油機氣缸套四沖程柴油機氣缸套四沖程柴油機氣缸套 氣缸套的內(nèi)圓表面受到高溫、高壓燃氣的作用、氣缸套的內(nèi)圓表面受到高溫、高壓燃氣的作用、 活塞組件的強烈摩擦和燃氣的腐蝕；活塞組件的強烈摩擦和燃氣的腐蝕； 氣缸套的外表面受到冷卻水的腐蝕和穴蝕；氣缸套的外表面受到冷卻水的腐蝕和穴蝕； 另外，還有內(nèi)、外溫差引起的熱應(yīng)力。另外，還有內(nèi)、外溫差引起的熱應(yīng)力。2、對氣缸套材料的要求、對氣缸套材料的要求 二、氣缸套材料及表面熱處理二、氣缸套材料及表面熱處理1、氣缸套材料、氣缸套材料1）大型低速柴油機和一般中、高速柴油機）大型低速柴油機和一般中、高速柴油機灰鑄鐵（灰鑄鐵

12、（HT250、HT300等）等）合金鑄鐵（高磷鑄鐵、釩鈦鑄鐵）合金鑄鐵（高磷鑄鐵、釩鈦鑄鐵）1 1、氣缸套的工作條件、氣缸套的工作條件具有較高的強度、剛度，以及良好的耐磨性、耐蝕性和導(dǎo)熱性。具有較高的強度、剛度，以及良好的耐磨性、耐蝕性和導(dǎo)熱性。一、氣缸套的工作條件及對材料的要求一、氣缸套的工作條件及對材料的要求球墨鑄鐵（球墨鑄鐵（QT600-03等）等）合金鑄鐵（硼鑄鐵）合金鑄鐵（硼鑄鐵）3、氣缸套的生產(chǎn)工藝、氣缸套的生產(chǎn)工藝 大、中型柴油機，單件小批量大、中型柴油機，單件小批量砂型鑄造。砂型鑄造。 中、小型柴油機成批生產(chǎn)中、小型柴油機成批生產(chǎn)離心鑄造。離心鑄造。2）中、高速強載柴油機）中、

13、高速強載柴油機2、氣缸套表面處理、氣缸套表面處理1）表面熱處理）表面熱處理表面淬火、氮化。表面淬火、氮化。2）表面處理）表面處理松孔鍍鉻（耐磨、耐蝕、摩擦系數(shù)小、硬度高）松孔鍍鉻（耐磨、耐蝕、摩擦系數(shù)小、硬度高）注意；鍍鉻缸套和鍍鉻活塞環(huán)不能配合使用，否則易產(chǎn)生拉缸事故。注意；鍍鉻缸套和鍍鉻活塞環(huán)不能配合使用，否則易產(chǎn)生拉缸事故。第四節(jié)第四節(jié) 活塞活塞 筒形活塞筒形活塞十字頭式活塞十字頭式活塞一、活塞的工作條件及對材料的要求一、活塞的工作條件及對材料的要求1、活塞的工作條件、活塞的工作條件 足夠的強度、硬度，較高的疲勞強度和高溫性能；足夠的強度、硬度，較高的疲勞強度和高溫性能； 優(yōu)良的導(dǎo)熱性和

14、較小的膨脹系數(shù)；優(yōu)良的導(dǎo)熱性和較小的膨脹系數(shù)； 耐磨性和耐蝕性好，比重?。▽Ω咚俨裼蜋C尤其重要）。耐磨性和耐蝕性好，比重?。▽Ω咚俨裼蜋C尤其重要）。二、活塞材料及熱處理二、活塞材料及熱處理1、活塞材料、活塞材料1）船用中、低速柴油機）船用中、低速柴油機裙部：灰鑄鐵（裙部：灰鑄鐵（HT250、HT300）組合式活塞：組合式活塞：頭部：鑄鋼（頭部：鑄鋼（ZG320-450、ZG25CrMo）直接受到高溫高壓燃氣的和往復(fù)慣性力的作用，因此活塞承受很高的熱直接受到高溫高壓燃氣的和往復(fù)慣性力的作用，因此活塞承受很高的熱應(yīng)力和機械應(yīng)力；應(yīng)力和機械應(yīng)力；同時，活塞在往復(fù)運動中還存在摩擦和撞擊（潤滑不良時更為

15、嚴重）。同時，活塞在往復(fù)運動中還存在摩擦和撞擊（潤滑不良時更為嚴重）。2、對活塞材料的要求、對活塞材料的要求整體式活塞：整體式活塞：灰鑄鐵、球墨鑄鐵灰鑄鐵、球墨鑄鐵2）中、高速柴油機）中、高速柴油機鑄造鋁合金（鑄造鋁合金（ZL108、ZL110） 3）高速強載柴油機）高速強載柴油機鍛鋁合金（鍛鋁合金（LD8、LD10、LD11等）等）2、活塞的熱處理、活塞的熱處理 1）鑄鐵活塞）鑄鐵活塞 一般采用退火。一般采用退火。2）鑄鋼活塞（頭部）鑄鋼活塞（頭部）采用采用正火正火（碳素鋼）或（碳素鋼）或調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)（合金鋼）。（合金鋼）。3）鋁合金活塞）鋁合金活塞采用淬火采用淬火+時效處理時效處理3、活塞的生

16、產(chǎn)工藝、活塞的生產(chǎn)工藝 整體式鑄鐵活塞整體式鑄鐵活塞砂型鑄造或金屬型鑄造；砂型鑄造或金屬型鑄造； 整體式鑄鋁合金活塞整體式鑄鋁合金活塞金屬模離心鑄造；金屬模離心鑄造； 鍛鋁活塞鍛鋁活塞模鍛。模鍛。第五節(jié)第五節(jié) 活塞銷活塞銷活塞銷是筒形活塞式柴油機中活塞和連桿之間的連接件，活塞銷是筒形活塞式柴油機中活塞和連桿之間的連接件，支承連桿小端并與其保持一定的相對運動。支承連桿小端并與其保持一定的相對運動。一、活塞銷的工作條件及對材料的要求一、活塞銷的工作條件及對材料的要求1、活塞銷的工作條件、活塞銷的工作條件 受到氣體力和活塞往復(fù)慣性力周期性強烈沖擊和彎曲作用，受到氣體力和活塞往復(fù)慣性力周期性強烈沖擊和

17、彎曲作用， 并在連桿小端軸承邊緣和活塞銷座之間承受剪切作用；并在連桿小端軸承邊緣和活塞銷座之間承受剪切作用； 活塞銷與連桿小端有相對運動，其表面存在較大的摩擦和磨損。活塞銷與連桿小端有相對運動，其表面存在較大的摩擦和磨損。2、對活塞銷材料的要求、對活塞銷材料的要求 足夠的強度、剛度和沖擊韌性，較高的疲勞強度，足夠的強度、剛度和沖擊韌性，較高的疲勞強度， 表面具有較高的硬度和耐磨性能。表面具有較高的硬度和耐磨性能。表面：回火馬氏體表面：回火馬氏體二、活塞銷的材料和熱處理二、活塞銷的材料和熱處理 1、活塞銷的材料、活塞銷的材料 2 2、活塞銷的熱處理、活塞銷的熱處理 1 1）熱處理工藝）熱處理工藝

18、滲碳滲碳+ +淬火淬火+ +低溫回火低溫回火 低碳鋼低碳鋼F+PF+P（原來組織）（原來組織）合金滲碳鋼合金滲碳鋼MM低低+F+F心部：心部：低碳鋼（低碳鋼（15、20滲碳處理）滲碳處理）合金滲碳鋼合金滲碳鋼15Cr、20Cr、20CrMnTi等等2 2）熱處理后的組織）熱處理后的組織第六節(jié)第六節(jié) 活塞環(huán)活塞環(huán)一、活塞環(huán)的工作條件及對材料的要求一、活塞環(huán)的工作條件及對材料的要求筒形活塞筒形活塞十字頭式活塞十字頭式活塞1、活塞環(huán)的工作條件、活塞環(huán)的工作條件2、對活塞環(huán)材料的要求、對活塞環(huán)材料的要求 活塞環(huán)還在活塞環(huán)槽中有上下往復(fù)、回轉(zhuǎn)和扭轉(zhuǎn)等運動，活塞環(huán)還在活塞環(huán)槽中有上下往復(fù)、回轉(zhuǎn)和扭轉(zhuǎn)等運動

19、， 工作條件極為惡劣工作條件極為惡劣。 受到高溫、高壓燃氣的作用，同時因隨活塞組件在氣缸中作往復(fù)運動，受到高溫、高壓燃氣的作用，同時因隨活塞組件在氣缸中作往復(fù)運動，其外圓表面產(chǎn)生強烈的摩擦和磨損；其外圓表面產(chǎn)生強烈的摩擦和磨損； 足夠的強度和一定的硬度（低速機足夠的強度和一定的硬度（低速機HB180220，高速機，高速機HB190230）；）；良好的耐磨性和磨合性（一般要求活塞環(huán)的硬度比氣缸套高良好的耐磨性和磨合性（一般要求活塞環(huán)的硬度比氣缸套高HB1020）；）；良好的耐熱性、導(dǎo)熱性、抗蝕性。良好的耐熱性、導(dǎo)熱性、抗蝕性。二、活塞環(huán)的材料二、活塞環(huán)的材料1 1、各類型柴油機普遍采用、各類型柴

20、油機普遍采用鑄鐵（孕育鑄鐵、球墨鑄鐵、合金鑄鐵）鑄鐵（孕育鑄鐵、球墨鑄鐵、合金鑄鐵）2、有些高速大功率柴油機采用、有些高速大功率柴油機采用鋼制刮油環(huán)。（耐熱鋼）鋼制刮油環(huán)。（耐熱鋼）三、活塞環(huán)的表面處理三、活塞環(huán)的表面處理1、主要方法、主要方法鍍鉻：鍍鉻：提高耐磨性能。提高耐磨性能。噴鉬：噴鉬：提高耐磨性、抗拉缸性、耐熱性，提高耐磨性、抗拉缸性、耐熱性， 減少摩擦系數(shù)和改善表面的儲油性。減少摩擦系數(shù)和改善表面的儲油性。2、其它強化方法：噴涂陶瓷、滲硫、激光熱處理等、其它強化方法：噴涂陶瓷、滲硫、激光熱處理等第七節(jié)第七節(jié) 氣閥氣閥 氣閥是柴油機配氣機構(gòu)中的主要零件。氣閥是柴油機配氣機構(gòu)中的主要零

21、件。一、氣閥的工作條件及對材料的要求一、氣閥的工作條件及對材料的要求1、氣閥的工作條件、氣閥的工作條件頭部直接與高溫高壓燃氣接觸，承受較高的熱負荷，頭部直接與高溫高壓燃氣接觸，承受較高的熱負荷，并受高溫廢氣的腐蝕；并受高溫廢氣的腐蝕；同時氣閥和閥座受高壓燃氣的交變載荷；同時氣閥和閥座受高壓燃氣的交變載荷；氣閥關(guān)閉時有撞擊；氣閥關(guān)閉時有撞擊；閥桿與導(dǎo)套之間的相對運動產(chǎn)生磨損。閥桿與導(dǎo)套之間的相對運動產(chǎn)生磨損。 具有較高的高溫強度和高溫抗腐蝕性能；具有較高的高溫強度和高溫抗腐蝕性能； 具有較高的耐磨性、抗沖擊性；具有較高的耐磨性、抗沖擊性； 熱膨脹系數(shù)小、導(dǎo)熱性好熱膨脹系數(shù)小、導(dǎo)熱性好2、對氣閥材

22、料的要求、對氣閥材料的要求二、氣閥材料及熱處理二、氣閥材料及熱處理 1、氣閥材料、氣閥材料 1）進氣閥）進氣閥合金調(diào)質(zhì)鋼（合金調(diào)質(zhì)鋼（40Cr、35CrMo、40CrNi等）或等）或 氣閥鋼（氣閥鋼（4Cr9Si2） 2）排氣閥）排氣閥氣閥鋼（氣閥鋼（4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo) 奧氏體型耐熱鋼（奧氏體型耐熱鋼（1Cr18Ni9A） 2、氣閥鋼的熱處理、氣閥鋼的熱處理 合金調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼淬火淬火+高溫回火（調(diào)質(zhì)）。高溫回火（調(diào)質(zhì)）。 氣閥鋼氣閥鋼先退火（消除鍛造毛坯中的部分先退火（消除鍛造毛坯中的部分M組織），再調(diào)質(zhì)。組織），再調(diào)質(zhì)。 局部熱處理：在閥桿的頂端和閥盤（氣閥的工作面）

23、處需表面熱處理。局部熱處理：在閥桿的頂端和閥盤（氣閥的工作面）處需表面熱處理。第八節(jié)第八節(jié) 精密偶件精密偶件 精密偶件是柴油機燃油系統(tǒng)中的重要組件，它們分別是精密偶件是柴油機燃油系統(tǒng)中的重要組件，它們分別是高壓油高壓油泵中的柱塞泵中的柱塞-套筒組件、出油閥套筒組件、出油閥-閥座組件和噴油器中的針閥閥座組件和噴油器中的針閥-針閥針閥體體組件。組件。一、精密偶件的工作條件及對材料的要求一、精密偶件的工作條件及對材料的要求1、精密偶件的工作條件、精密偶件的工作條件 工作面受到嚴重的摩擦和磨損，并受到高壓燃油的腐蝕和沖擊作用。工作面受到嚴重的摩擦和磨損，并受到高壓燃油的腐蝕和沖擊作用。2、對精密偶件材

24、料的要求、對精密偶件材料的要求 足夠的強度和硬度（足夠的強度和硬度（HRC60以上），較高的耐磨性、熱硬性、以上），較高的耐磨性、熱硬性、 疲勞強度和沖擊韌性，偶件材料的線膨脹系數(shù)相同，且金相組織穩(wěn)定。疲勞強度和沖擊韌性，偶件材料的線膨脹系數(shù)相同，且金相組織穩(wěn)定。1)GCr15淬火淬火+冷處理冷處理+低溫回火；低溫回火；2)CrWMn淬火淬火+冷處理冷處理+低溫回火；低溫回火；3)W18Cr4V淬火淬火+回火（回火（560三次）三次）4)38CrMoAlA調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)+氮化氮化常用材料有：滾動軸承鋼（常用材料有：滾動軸承鋼（GCr15GCr15） 低合金工具鋼（低合金工具鋼（CrWMnCrWMn）

25、 高速鋼（高速鋼（W18Cr4VW18Cr4V） 氮化鋼（氮化鋼（38CrMoAlA38CrMoAlA）等。）等。二、精密偶件的材料和熱處理二、精密偶件的材料和熱處理1 1、材料、材料2、熱處理、熱處理第九節(jié)第九節(jié) 其他重要零部件的材料及熱處理其他重要零部件的材料及熱處理船用柴油機上的主軸承船用柴油機上的主軸承曲柄銷軸承（連桿大端軸承）曲柄銷軸承（連桿大端軸承）連桿小端軸承（十字頭軸承或活塞銷軸承）連桿小端軸承（十字頭軸承或活塞銷軸承）推力軸承、推進軸系的中間軸承、尾軸承（螺旋槳軸承）推力軸承、推進軸系的中間軸承、尾軸承（螺旋槳軸承）一、滑動軸承一、滑動軸承錫基巴氏合金、鉛青銅軸瓦的瓦殼錫基巴

26、氏合金、鉛青銅軸瓦的瓦殼鋁基軸承合金的軸瓦的瓦殼鋁基軸承合金的軸瓦的瓦殼低碳鋼（低碳鋼（0505、0808、1010、1515、2020）低碳鋼（低碳鋼（1010、1515、2020等）等）鑄鋼（鑄鋼（ZG230-450ZG230-450等）等）鑄造青銅鑄造青銅1 1、兩半式厚壁和薄壁軸瓦、兩半式厚壁和薄壁軸瓦1) 1) 瓦殼材料瓦殼材料2) 2) 軸承合金材料軸承合金材料錫基巴氏合金（錫基巴氏合金（ZChSnSb11-6ZChSnSb11-6）鉛青銅（鉛青銅（ZCuPb30ZCuPb30）2020高錫鋁合金高錫鋁合金2 2、整體襯套式軸承（軸套）、整體襯套式軸承（軸套）1 1）瓦殼材料）瓦殼

27、材料鑄造錫青銅（鑄造錫青銅（ZCuSn10P1ZCuSn10P1）低碳鋼（低碳鋼（1010、1515、2020）2 2）軸承合金材料）軸承合金材料錫基巴氏合金、鉛青銅錫基巴氏合金、鉛青銅1 1、重要螺栓的工作條件、重要螺栓的工作條件受力很復(fù)雜，有拉力、慣性力、沖擊力和振動等受力很復(fù)雜，有拉力、慣性力、沖擊力和振動等 周期性的作用。周期性的作用。2 2、對材料的要求、對材料的要求足夠的強度和疲勞強度，適當(dāng)?shù)挠捕?；足夠的強度和疲勞強度，適當(dāng)?shù)挠捕龋?良好的塑性、韌性和切削加工性；良好的塑性、韌性和切削加工性； 高的淬透性、耐蝕性和低的缺口敏感性等。高的淬透性、耐蝕性和低的缺口敏感性等。3 3、材料

28、的選擇、材料的選擇中碳鋼（中碳鋼（4040、4545） 調(diào)質(zhì)鋼（調(diào)質(zhì)鋼（40Cr40Cr、35CrMoA35CrMoA、40CrNi40CrNi等）等）4 4、熱處理、熱處理調(diào)質(zhì)（中碳鋼可用正火代替調(diào)質(zhì)）調(diào)質(zhì)（中碳鋼可用正火代替調(diào)質(zhì)）二、重要螺栓二、重要螺栓氣缸蓋螺栓、組合式活塞的連接螺栓、連桿螺栓等氣缸蓋螺栓、組合式活塞的連接螺栓、連桿螺栓等注意：一般中、高速柴油機多采用合金調(diào)質(zhì)鋼，大型低速機多用中碳鋼。注意：一般中、高速柴油機多采用合金調(diào)質(zhì)鋼，大型低速機多用中碳鋼。三、渦輪機葉片三、渦輪機葉片1 1、渦輪機葉片的工作條件、渦輪機葉片的工作條件 在高溫下承受很高的應(yīng)力和高溫燃氣強烈的腐蝕。在

29、高溫下承受很高的應(yīng)力和高溫燃氣強烈的腐蝕。2 2、對葉片材料的要求、對葉片材料的要求 在高溫、高應(yīng)力和強烈腐蝕條件下具有較高的強度、疲勞強度、在高溫、高應(yīng)力和強烈腐蝕條件下具有較高的強度、疲勞強度、 沖擊韌性、蠕變極限以及一定的塑性；沖擊韌性、蠕變極限以及一定的塑性； 較高的耐蝕性和良好的工藝性能。較高的耐蝕性和良好的工藝性能。3 3、葉片的材料、葉片的材料 馬氏體不銹鋼（馬氏體不銹鋼（1Cr131Cr13、2Cr132Cr13） 耐熱鋼（耐熱鋼（4Cr14Ni14W2Mo4Cr14Ni14W2Mo）四、螺旋槳四、螺旋槳1 1、工作條件、工作條件2 2、對螺旋槳材料的要求、對螺旋槳材料的要求

30、3 3、螺旋槳的材料、螺旋槳的材料 1 1）錳黃銅（）錳黃銅（ZCuZn41Mn3Fe1ZCuZn41Mn3Fe1）和鋁黃銅（）和鋁黃銅（ZCuZn34Al5Mn2Fe2ZCuZn34Al5Mn2Fe2） 適于大型海船和軍艦的螺旋槳，適于大型海船和軍艦的螺旋槳， 但不適于高速船的螺旋槳（抗穴蝕性能差）。但不適于高速船的螺旋槳（抗穴蝕性能差）。 在水下工作時，受到主機的巨大扭矩和水流的動力作用；在水下工作時，受到主機的巨大扭矩和水流的動力作用； 還受到海水或河水的沖刷和腐蝕。還受到海水或河水的沖刷和腐蝕。具有高的強度、塑性和沖擊韌性；具有高的強度、塑性和沖擊韌性；良好的抗穴蝕和抗電化學(xué)腐蝕的能力

31、；良好的抗穴蝕和抗電化學(xué)腐蝕的能力；良好的鑄造性能和機械加工性能。良好的鑄造性能和機械加工性能。2 2）鋁青銅（）鋁青銅（ZCuAl12Mn8Fe3Ni2ZCuAl12Mn8Fe3Ni2、ZCuAl14Mn8Fe3Ni2ZCuAl14Mn8Fe3Ni2）廣泛用于大型高速海船和艦船螺旋槳（抗穴蝕性能好）。廣泛用于大型高速海船和艦船螺旋槳（抗穴蝕性能好）。3 3）鑄鐵（）鑄鐵（HT200HT200、HT250HT250或球墨鑄鐵）或球墨鑄鐵）可用于主機功率小，航速低的內(nèi)河船舶螺旋槳?？捎糜谥鳈C功率小，航速低的內(nèi)河船舶螺旋槳。4 4）鑄鋼（）鑄鋼（ZG230-450ZG230-450、ZG200-4

32、00ZG200-400）特種船舶亦可采用不銹鋼（如特種船舶亦可采用不銹鋼（如1Cr18Ni91Cr18Ni9）制作螺旋槳）制作螺旋槳5 5）非金屬材料（塑料、復(fù)合材料）非金屬材料（塑料、復(fù)合材料）常用于冰區(qū)和內(nèi)河航行船舶的螺旋槳。常用于冰區(qū)和內(nèi)河航行船舶的螺旋槳。主要用于小船的螺旋槳。主要用于小船的螺旋槳。5.2 典型零件的選材與工藝典型零件的選材與工藝一、齒輪選材一、齒輪選材性能要求性能要求 齒面硬度（決定齒面硬度（決定彎曲、接觸疲勞強度彎曲、接觸疲勞強度，耐磨性耐磨性）強度，韌性。強度，韌性。 選材選材調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼 調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì) + 表面淬火表面淬火 + 低溫回火低溫回火 滲滲C鋼鋼 硬度、韌

33、性高。硬度、韌性高。實例實例 載重汽車變速箱齒輪載重汽車變速箱齒輪性能指標性能指標 b1000MPa，aKU250J ，齒面硬度齒面硬度HRC55 。選材選材 20CrMnTi，b 1080MPa ， aKU2 55J，齒面齒面HRC5863 。最終熱處理工藝最終熱處理工藝 930滲滲C + 預(yù)冷預(yù)冷830油淬油淬 + 200回火回火最終組織最終組織 心部：回火心部：回火M + F齒面：回火齒面：回火M + 碳化物碳化物 + A 工藝路線工藝路線 鍛造鍛造正火正火機加工機加工滲滲C、淬火低溫回火淬火低溫回火噴丸噴丸磨削磨削二、機床主軸選材二、機床主軸選材性能要求性能要求 強度、塑韌性，疲勞強度

34、，軸頸耐磨性。強度、塑韌性，疲勞強度，軸頸耐磨性。普通車床（輕載）主軸普通車床（輕載）主軸 45鋼調(diào)質(zhì)或正火，軸頸高頻表面淬火。鋼調(diào)質(zhì)或正火，軸頸高頻表面淬火。銑床（中載）主軸銑床（中載）主軸 40Cr等調(diào)質(zhì)，軸頸高頻表面淬火。等調(diào)質(zhì)，軸頸高頻表面淬火。組合機床（重載）主軸組合機床（重載）主軸 20CrMnTi ，經(jīng)滲經(jīng)滲C、淬火、回火處理。淬火、回火處理。精密鏜床（高精度）主軸精密鏜床（高精度）主軸 38CrMoAl ，調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì) + N化化 + 時效。時效。實例實例 C620 車床主軸，綜合機械性能一般；大端軸頸等部位耐磨性高。車床主軸，綜合機械性能一般；大端軸頸等部位耐磨性高。 性能指標性

35、能指標 硬度硬度220250HB，軸頸軸頸52HRC 。選材選材 45鋼鋼熱處理工藝熱處理工藝 830水淬水淬 + 500回火回火 + 軸頸高頻淬火軸頸高頻淬火 + 200回火回火最終組織最終組織 心部：回火心部：回火S軸頸表面：回火軸頸表面：回火M 工藝路線工藝路線 鍛造鍛造正火正火粗加工粗加工調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)精加工精加工表面淬火低溫回火表面淬火低溫回火磨削磨削三、內(nèi)燃機曲軸選材三、內(nèi)燃機曲軸選材性能要求性能要求 強度，韌性，彎曲、扭轉(zhuǎn)疲勞強度和剛度，軸頸耐磨性。強度，韌性，彎曲、扭轉(zhuǎn)疲勞強度和剛度，軸頸耐磨性。選材選材 調(diào)質(zhì)鋼（韌性高）、球墨鑄鐵。調(diào)質(zhì)鋼（韌性高）、球墨鑄鐵。實例實例 175A型農(nóng)

36、用柴油機曲軸型農(nóng)用柴油機曲軸性能指標性能指標 b750MPa，整體硬度整體硬度240260HBS，軸頸表面硬度軸頸表面硬度625HV (HRC55), 2%, aKU150kJ/m2。選材選材 QT700-2熱處理工藝熱處理工藝 880920正火正火 + 500600回火回火 + 軸頸軸頸 N化化最終組織最終組織 P + G + 少量少量F 工藝路線工藝路線 鑄造鑄造高溫正火高溫正火高溫回火高溫回火機加工機加工軸頸軸頸 N化化小結(jié)小結(jié)重點要求重點要求在一定的工況條件下，典型零件的選材及制定熱處理工藝的方法。在一定的工況條件下，典型零件的選材及制定熱處理工藝的方法。一般要求一般要求 1. 1.

37、選材原則選材原則 材料的使用性能、工藝性能和經(jīng)濟性。材料的使用性能、工藝性能和經(jīng)濟性。 2. 2. 典型零件的加工工藝路線。典型零件的加工工藝路線。 3. 3. 零件失效的概念。零件失效的概念。本章是本課程的綜合及實際應(yīng)用本章是本課程的綜合及實際應(yīng)用材料的選用材料的選用 1. 欲做下列零件：小彈簧、高速軸承、螺釘、手鋸條、齒輪，試為其各選一材欲做下列零件：小彈簧、高速軸承、螺釘、手鋸條、齒輪，試為其各選一材料（待選材料：料（待選材料： ZChPb16-16-2、Q195、45、65Mn、T10 ）。）。2. 某汽車變速箱齒輪，要求某汽車變速箱齒輪，要求b1080MPa，aKU255J，齒面硬度

38、齒面硬度HRC58 ，試選一試選一材料，制定最終熱處理工藝，指出最終組織。材料，制定最終熱處理工藝，指出最終組織。3. 某某連桿螺栓連桿螺栓，要求，要求b950MPa , s700MPa，aKU2 45J ，試選一材料，制定試選一材料，制定最終熱處理工藝，指出最終組織。最終熱處理工藝，指出最終組織。（第（第2、3題的待選材料：題的待選材料： H70 、 20CrMnTi 、 T10 、 GCr15 、 60Si2Mn 、45 、Q390 、 2Cr13 、 LC4 、40Cr 、 Cr12MoV ）滲滲C鋼鋼的牌號（摘自的牌號（摘自GB/T3077-1999）（滲滲C C: 930，回火：回火

39、：200 ）p172主主 要要 化化 學(xué)學(xué) 成成 分分, %預(yù)備處理預(yù)備處理淬火淬火, CMnCr，Ni0.170.240.170.240.500.801.301.600.701.00 880 800水水, 油油880水水, 油油0.170.230.170.230.901.200.801.100.901.201.001.30 850 油油880 870 油油鋼號鋼號20Cr20MnV20CrMn20CrMnTi淬淬透透性性低低中中高高18Cr2Ni4WA20Cr2Ni4A0.130.190.170.23W0.81.20.300.601.351.654.04.51.251.653.253.75950 850空空 880 780油油機械性能機械性能 bMPa s sM