机械工程材料合理选用的基本原则详解.ppt

第7章 机械工程材料的合理选用 Rational Selection and Application of Mechanical Engineering Materials 主要问题提示(Key questions and clues) 1.您能分析与说明机械工程材料合理选用的基本原则吗？ 2.气轮机叶片常见的失效形式有哪些？叶片材料的选择主要取决于什么，请结合材料的选择说明之。 3.如何进行齿轮、轴类这两类典型零件的合理选材分析呢？您能正确制定其加工工艺路线及相应的热处理工艺吗？从比较这两类典型零件的选材特点，可以得出何种结论呢？ 4.您熟悉金属材料常见的三种加工工艺路线吗？ 学习重点与方法提示（Hints for the main points and methods to be studied） 本章是该课程教学的第4个重点，它实际上是前述各章知识内容的综合应用，也是学习本课程的落脚点——即初步做到能正确、合理地选用工程材料，安排其加工工艺路线的能力。 因此，本章教学的重点为机械零件合理选材的基本原则与典型零件（齿轮和轴类）选材综合分析的思路与方法。 本章学习方法提示：紧紧把握贯串材料科学的主线索（材料的成分－组织结构－加工工艺－失效分析－性能－应用），综合运用前述各章知识内容，熟记合理选材的基本原则； 以典型机械零件（齿轮、轴类）选材分析为例，初步学会综合分析问题、解决问题的思路与方法。 有条件情况下，请结合工厂调查研究，尝试分析一种典型机械零件（如车刀，某汽车发动机曲轴等）的合理选材与正确制定其加工工艺路线。 7.1 机械工程材料合理选用的基本原则Fundamentals of Rational Selection and application for Mechanical Engineering Materials 7.1.1 充分考虑材料的使用性能原则(Fully considering usability fundamentals of engineering materials ) 7.1.2 必须兼顾材料的工艺性能原则 ( Technological properties fundamentals must be taken care of the needs ) 7.1.3 注重选材的经济性原则 ( Considering economic fundamentals of materials selection to be important ) 7.1.4 走可持续发展之路，选择生态环境材料（绿色材料）（ Insisting on a continuous developmental way and selecting ecological ecomaterials ） 7.1.1 充分考虑材料的使用性能原则(Fully considering usability fundamentals of engineering materials ) 零件的使用性能是保证工作时安全可靠、经久耐用的必要条件。在大多数情况下是选材时首要考虑的问题，而一般机械零件使用时又主要考虑其中力学性能。其基本思路如图0.1所示,主要考虑以下使用性能指标。 1. 分析零件的工作条件，初步确定零件的使用性能指标 零件工作条件的分析包括以下三方面内容。 （1）零件的受力情况(即载荷形式、类型、大小和分布等) 要判明是受拉伸、压缩、扭转、剪切或弯曲载荷中的哪一种；是静、动还是交变载荷;载荷的大小及分布状况（均匀分布或有较大的局部应力集中）等。 （2）零件的工作环境 主要指温度和环境介质的性质，是否有腐蚀性等。 （3）零件特殊性能要求 如电、磁、热等及密度、外观、色泽等，都要加以分析、对比。 在上述工作条件分析基础上确定零件的使用性能。例如静载时，材料对弹性或塑性变形抗力是主要使用性能;交变载荷时，疲劳抗力是主要使用性能等。但上述分析带有一定预估主观性，难免会对零件实际工作条件下的某些因素估计不足，甚至由于人为忽略某些因素而产生一定偏差，为此还须进行失效分析。 7.1.1 充分考虑材料的使用性能原则(Fully considering usability fundamentals of engineering materials ) 2. 对零件进行失效分析，最终确定其主要的使用性能指标 失效分析的目的就是要找出产生失效的主导因素，为较准确地确定零件主要使用性能提供经过实践检验的可靠依据。例如，长期以来，人们认为发动机曲轴的主要使用性能是高的冲击抗力和耐磨性，必须选用45钢。而失效分析结果表明，曲轴的失效方式主要是疲劳断裂，其主要使用性能应是疲劳抗力。所以，以疲劳强度为主要失效抗力指标来设计、制造