机械零件选材的原则及蘸火液

发布时间:2012-11-30 13:50:34
机械零件的选材是一项十分重要的工作。蘸火液与选材是否恰当,特别是一台机器中关键零件的选材是否恰当,将直接影响到产品的使用性能、使用寿命及制造成本。选材不当,严重的可能导致零件的完全失效。 (1)使用性原则 使用性能是保证零件工作安全可靠、经久耐用的必要条件,因此是蘸火液与选材考虑的最主要依据。蘸火液与选材的首要任务是淮确地判断所要求的主要使用性能,然后根据主要的使用性能指标选择较为合适的材料。对于一般的机械零件和工程构件,则主要以其力学性能作为蘸火液和选材依据;对于一些特殊条件下工作的零件,则必须根据要求考虑到材料的物理性能、和化学性能。 ①以要求较高综合力学性能为主的选材:在机械制造中有相当多的结构零件,在工作时均不同程度地承受着静载荷、动载荷的作用,其失效形式可能为变形失效和断裂失效,所以这类零件蘸火液要求具有较高的强度和较好的塑性与韧性,即良好的综合力学性能。经过蘸火液淬火后,工件可达到上述要求。 ②以疲劳强度为主的选材:疲劳破坏是零件在交变应力作用下最常见的破坏形式,如滚动轴承等零件的失效,大多数是因疲劳破坏引起的。 ③以抗磨损为主的选材:可分为两种情况:一是磨损较大、受力较小的零件,其主要失效形式是磨损,故要求材料蘸火液后具有高的耐磨性,选用高碳钢或高碳合金钢,进行蘸火液淬火和低温回火处理,获得高硬度的回火马氏体和碳化物组织,即能满足耐磨的要求。二是同时受磨损及交变应力作用的零件,主要失效形式是磨损、过量的变形与疲劳断裂,如传动齿轮、凸轮等。为了更准确地了解零件的使用性能,还必须分析零件的失效方式与蘸火液,从而找出对零件失效起主要作用的性能指标。 在对零件的工作条件、蘸火液、失效形式进行全面分析,并根据零件的几何形状和尺寸、工作中所受的载荷及使用寿命,通过力学计算确定出零件应具有的主要力学性能指标及其数值后,即可利用手册选材。 (2)工艺性原则 工艺性原则是指所选用的材料与蘸火液能否保证顺利加工制造成零件。蘸火液淬火工艺性好坏,对零件加工难易程度、生产成本、生产率影响很大。材料的蘸火液工艺性能包括以下内容:
  ①铸造性:如果用铸造成形,最好选择共晶成分或接近共晶成分的蘸火液合金;
  ②锻造性:如果用锻造成形,最好选用组织呈固溶体的蘸火液合金;
  ③焊接性:如果是焊接成形,最适宜的材料是低碳钢或低碳蘸火液合金钢;
  ④切削加工性能:为便于切削加工,可通过热处理来调整其组织和性能,使金属材料硬度控制在170-230HBS之间;
  ⑤热处理蘸火液工艺性能:碳钢淬透性差,强度不是很高,加热时易过热而使晶粒长大,淬火液淬火时也易变形和开裂。
  因此,制造高强度、大截面、形状比较复杂的零件,一般应选用合金钢蘸火液淬火。与使用性能比较也会成为选材的主要零件的切削性能可成它的某些性能并不是最好的。
本文参考《金属工艺基础与实践》一书。
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