1、第11章工程材料選擇，第一零件的失敗第二零件的材料選擇，第一零件的失敗，第二，第一零件的失敗，第一，失敗概念所謂失敗元件是指在使用過程中由于大小、外觀或材料的構(gòu)造和性能等變化而失去預(yù)定功能的現(xiàn)象。零件的故障會導(dǎo)致加工精度、煤氣管道泄漏、飛機故障等損失。分析零件的故障原因，研究故障機制，提出故障預(yù)防措施，是非常重要的。3，2，失敗形態(tài)零件的一般失敗形態(tài)是變形失敗、破壞失敗、表面損傷失敗和材料老化失敗。1 .變形失敗(1)彈性變形失敗某些細長軸、構(gòu)件或薄壁圓柱零部件由外力引起彈性變形，彈性變形過多會導(dǎo)致零部件失去有效的工作能力。例如，鏜床的鏜桿在工作中發(fā)生過度的彈性變形，不僅會震動鏜床，還會降低零

2、件加工精度，軸與軸承配合不正常，從而導(dǎo)致彎曲塑性變形或破損。原因：主要是零部件剛度不足導(dǎo)致彈性變形失敗的原因。預(yù)防：為了防止彈性變形失敗，必須選擇彈性系數(shù)大的材料。4，1。變形失敗(2)當塑料變形失敗零部件承受超過材料屈服強度的靜態(tài)載荷時，將生成塑料變形。塑料變形可能會更改零部件之間的相對位置，從而導(dǎo)致整個機器無法正常工作，從而使其失效。例如，壓力容器的緊固螺栓擰得太緊或過載會導(dǎo)致螺栓因塑性伸長而降低預(yù)緊，從而導(dǎo)致配合面松弛，從而導(dǎo)致螺栓失敗。5，2。斷裂斷裂破壞是零件破壞的主要形式，根據(jù)斷裂原因可以分為兩種。(1)韌性斷裂失效材料斷裂之前發(fā)生的宏觀塑性變形或吸收的能量大的斷裂稱為韌性斷裂。工

3、程中使用的金屬材料的韌性破壞大部分是固件巢，如圖所示。固件是中空的形成、生長和連接導(dǎo)致韌性斷裂的原因。6，(2)易碎的斷裂失效材料沒有塑性變形或塑性變形不小(12500 kW)，需要高高溫強度，必須使用珍珠巖耐熱鋼。一般為25 CrMoVA或27 Cr2MoVA鋼、15 CrMo或17 CrMoV鋼的低電壓主軸。對要求更高工作溫度和更高高溫強度的主軸，可采用珠光體耐熱鋼20 CrMoWV(540)或鐵基耐熱合金Crl4Ni26MoTi(650)、Cr14Ni35MoWTiAl(680)制造。39、渦輪主軸工藝路線：第一正火可以消除鍛造內(nèi)部應(yīng)力；氫氣去除處理的目的是防止氫氣在鍛件中擴散，產(chǎn)生白點

4、。第二次正火是為了精煉組織，提高高溫強度。高溫回火旨在消除正火引起的內(nèi)部應(yīng)力，使合金元素更合理(v，Ti充分進入碳化物，Mo充分溶解于鐵氧體)，進一步提高高溫強度。40，內(nèi)燃機曲軸，曲軸是內(nèi)燃機的脊椎，工作時受到交變扭轉(zhuǎn)、彎曲載荷及振動和沖擊的作用。根據(jù)內(nèi)燃機的速度，可以選擇不同的材料。一般低速內(nèi)燃機曲軸選擇正火狀態(tài)的45鋼或球鐵。中速內(nèi)燃機曲軸使用了淬火回火狀態(tài)的45鋼、淬火狀態(tài)的碳合金鋼(如40Cr)或球鐵。高速內(nèi)燃機曲軸選擇較高強度等級(如42CrMo)的合金鋼。41、內(nèi)燃機曲軸的工藝路線為：每個熱處理工藝與機床主軸的工作方式相同。近年來，用球鐵代替45鋼制造曲軸，其過程如下：鑄造質(zhì)量是

5、球鐵的核心。首先要保證鑄鐵的球質(zhì)量良好，沒有鑄造缺陷，再次用共冷火提高組織的珠光體含量，精煉珠光體，提高強度、硬度和耐磨性。高溫回火的目的是消除定火引起的內(nèi)部應(yīng)力。示例1水平車床主軸箱三重滑動齒輪。操作過程中，通過撥動主軸箱外手柄，齒輪在軸上滑動，利用與其他齒數(shù)的齒輪嚙合，可以獲得不同的速度，操作速度更快。熱處理技術(shù)條件為齒表面硬度50 55hrc，齒芯硬度20 25hrc，總強度 b=780 800mpa，整體韌性AK=40 60jcm 2。從15，45，T12，20Cr，40Cr，20CrMnTi，1Cr18Ni9Ti，W18Cr4V中選擇合適的鋼，并開發(fā)加工工藝以分析每個步驟的熱處理目的

6、。42，圖1水平車床主軸的滑動齒輪簡圖，分析普通車床主軸箱滑動齒輪主傳動系統(tǒng)中傳遞功率和改變速度的齒輪。齒輪的力不大，在變速滑動過程中與嚙合齒輪發(fā)生碰撞，但沖擊不大，旋轉(zhuǎn)過程穩(wěn)定。根據(jù)問題要求，1，齒表面硬度僅需要50 5055HRC，因此不需要使用滲碳和其他化學熱處理，完全強度，韌性可通過淬火和回火獲得。因此，淬火性適當?shù)恼{(diào)質(zhì)鋼可以通過淬火回火、高頻感應(yīng)加熱淬火和低溫回火滿足要求。2、較厚的齒輪，為了提高淬透性，可以用合金淬火回火鋼、油淬火淬火大部分截面，同時最大限度地減少淬火變形量，回火后基本滿足性能要求。因此，在給定的鋼種中選擇40Cr鋼更合適。43，加工工藝路線，沖裁鍛齒精鍛精火粗加工

7、調(diào)質(zhì)高頻感應(yīng)淬火低溫回火磨削熱處理目的？熱處理后的組織？44，示例2擱板主軸如圖所示。該軸以彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力工作，但應(yīng)力和沖擊不大，運行平穩(wěn)，運行條件更好。主軸大端內(nèi)錐孔，外錐操作經(jīng)常需要頂、卡盤相對摩擦；花鍵部分相對于齒輪滑動或碰撞。主軸在滾動軸承上工作。主軸熱處理技術(shù)條件：主軸整體調(diào)質(zhì)，硬度220 250HBS；內(nèi)錐孔和外圓錐部分淬火，硬度45 50hrc花鍵部分高頻感應(yīng)淬火，硬度為48 53hrc。選擇適合制造主軸的鋼，開發(fā)加工工藝。35、45、T 12、20Cr、40Cr、20CrMnTi、38CrMoAl、1Cr18Ni9Ti、W18Cr4V。45，46，47，分析和材料選擇根據(jù)上述工作條件分析，主軸具有良好的綜合機械性能，花鍵(經(jīng)常摩擦和碰撞)和大端內(nèi)錐孔，外圓錐(經(jīng)常安裝和摩擦和碰撞)零件都需要高硬度和耐磨性。車床主軸屬于中速度、輕負載、滾動軸承中工作的主軸。45鋼淬火性不如合金調(diào)