第六章  材料的选用

一、机械零件的实效分析

1。概述

失效基本因素:设计因素，制造因素，装配调试因素，材质因素，运转维修因素

失效模式及其机理：畸变失效，断裂失效，表面损伤失效

2。机械零件失效形式及分析

（1·）畸变失效：不能承受规定的载荷，不能起到规定的作用，与其他零件云装发生干扰

弹性畸变失效（刚度问题）  主要因素：形状，尺寸，温度，载荷大小

塑性畸变失效（热处理不良）

翘曲畸变失效：产生复杂规律的而变形而最终形成翘曲的外形

（2）断裂失效

韧性断裂，脆性断裂，韧性-脆性断裂

（3）表面损伤失效

磨损失效：粘着磨损，表面疲劳磨损，冲刷磨损

腐蚀失效：化学腐蚀和电化学腐蚀  均匀腐蚀，点腐蚀，晶向腐蚀

二、机械零件选材原则

1。使用性能原则

（1）受力状况：载荷类型，载荷大小，载荷的形式及特点

（2）环境状况：温度特性，介质情况

（3）特殊要求：导电性，磁性，热膨胀，密度，外观

2。工业性原则

表示材料加工的难易程度，使用性能比工艺性能重要，在某些特殊情况下 另论

工艺路线分为三类：

一般零件：毛培---正火或退火--切削加工--零件

性能要求高的零件：粗加工，热处理，精加工

精密零件：热处理，粗加工，半精加工，热处理，稳定化处理或氧化，精加工，稳定化处理，零件

3。经济性原则

材料的经济性是选材的根本原则：材料的价格，零件的总成本

三、典型失效形式的选材分析

1。弹性失效

由于过大的弹性变形引起的，在固定的外力作用下，弹性应变的大小取决于两个因素：几何尺寸；弹性模量

从选材的角度出发，为了防止零件的弹性变形失效，可虑用弹性模量高的材料

金刚石与各种碳化物，膨化物陶瓷的弹性模量高，其次是氧化物，高分子材料弹性模量最低

2。过量塑性变形的选材分析

零件中的工作应力超过了屈服强度的结果

许用应力一般小于材料屈服强度的应力值

塑性变形失效发生取决于领奖截面的大小，安全系数的数值以及材料的屈服强度

零件应选用屈服强度高的材料

3。快速断裂的选材分析

零件在载荷单调增加，超过一定临界值后迅速发生的断裂失效

两类：塑性断裂，低应力脆断

4。其他失效形式的选材

疲劳失效：疲劳抗力的指标主要是纯弯疲劳强度

蠕变失效：高温下长期载荷引起的，熔点越高，蠕变越难

磨损失效：受机械力的作用接触表面之间磨损造成的，材料的耐磨性决定磨损程度

四、典型零件的选材与工艺路线

1。齿轮选材

（1）齿轮的工作条件：传递扭矩，换挡、启动齿部承受一定冲击载荷

（2）齿轮的失效形式：疲劳断裂，齿面磨损齿面接触疲劳破坏，过载断裂

（3）性能要求：高的弯曲疲劳强度，较好的热处理工艺性能，高的接触疲劳强度和耐磨性

（4）典型齿轮选材---汽车齿轮