第十四章 工程材料的选用与发展 §14.1 失效分析 §14.2 选材原则 §14.3 典型零件选材与工艺分析

§14.1 失效分析 一、失效 零件在使用过程中，因零件的外部形状尺寸和内部组织结构发生 二、失效形式 §14.1 失效分析 一、失效 零件在使用过程中，因零件的外部形状尺寸和内部组织结构发生 变化而失去原有的设计功能，使其低效工作或无法工作或提前退役的现象。 二、失效形式

§14.1 失效分析 粘着磨损磨痕 粘着磨损示意图

§14.1 失效分析 磨粒磨损示意图 磨粒磨损磨痕

§14.1 失效分析 三、失效原因

塑料的失效模式： （1）力学失效 （2）热失效 （3）化学失效 （4）环境失效 陶瓷的失效模式：高温下断裂前可能蠕变

四、失效分析的基本步骤与方法 §14.1 失效分析 （一）调查取证 （二）整理分析 （三）断口分析 （四）成分组织性能的分析与测试 §14.1 失效分析 四、失效分析的基本步骤与方法 （一）调查取证 （二）整理分析 （三）断口分析 （四）成分组织性能的分析与测试 （五）综合分析得出结论

§14.1 失效分析 德国高铁惨祸后重建信任 1998年6月3日上午，一辆运载287人的德国城际特快列车（ICE）从德国慕尼黑开往汉堡，在途经小镇艾雪德附近的时候突然脱轨。短短180秒内，时速200公里的火车冲向树丛和桥梁，300吨重的双线路桥被撞得完全坍塌，列车的8节车厢依次相撞在一起，挤得仅剩下一节车厢的长度。事故发生后，秉持着“专业精神”的德国各相关部门，开始了近乎惊人的援救和调查。他们不仅更换了所有车轮，更进行了长达5年的技术调查和法律审判。 1991年6月2日，德国高速铁路在惊叹和赞许中开始运行，最高时速250公里。在通车后的7年时间内，德国高铁保持了零死亡事故记录。 在德铁疏忽的庇护下，死神躲过了所有搜查，与列车上的287人一道，驶向通往毁灭的末路。 第一个发现死神车轮存在的是搭乘这趟列车的约格狄曼。在列车行驶到艾雪德镇以南约6公里的地方时，他突然看到一截巨大的金属条从太太和儿子中间的座椅扶手中弹出，车厢的地板被捅出一个大口。 根据此后的调查，这片金属条是第二节车厢的第三条车轴上一个车轮的外钢圈，因为长时间频繁使用出现了金属疲乏现象，进而造成金属爆裂，而突然爆裂的外钢圈插进了车厢正中约格狄曼的包厢。

§14.1 失效分析 德国高铁惨祸后重建信任

§14.1 失效分析 德国高铁惨祸后重建信任 　 约格狄曼迅速离开车厢去找列车员。然而，就在他和列车员赶回包厢的短短一分钟内，列车驶过转换铁路线路的转辙器，破裂的车轮外钢圈把转辙器上并不牢靠的铁轨勾起，这块铁轨插入车体，并冲破车厢顶，造成车头和此后的车体分离，列车脱轨。 原本在ICE上使用的是德国专有技术的整块钢材切割而成的单毂钢轮，但是由于这种车轮会产生较大的噪音，而且会让车体明显摇晃，德国旅客觉得“摇摇晃晃的餐车太不雅观”，所以德铁才将车轮换成箍着钢条的双毂钢轮，因为其中有橡胶层，可以减少噪音，且使运行更平稳。 　　但这种双毂钢轮的缺点是容易出现金属疲乏现象，进而造成金属断裂。1997年秋天，德国电车公司曾告知德铁，这种车轮会出现问题，应较为频繁地更换车轮，但德铁仅以一句“我们并没有发现金属疲乏”而草草了事。 而最后放过死神车轮的，是德铁负责检查设备的员工。检察院称，他们“本应该能够在对列车例行的检查中发现裂缝”，但因为“没有足够重视车轮异响”，在检查中没有使用超声波检测，而仅用一只手电筒查看。 现场救援和搜寻工作整整持续了3天，而技术调查和法律审判则持续了5年。 　　事故发生后，德国震惊了。德国《明镜》周刊用“德国的泰坦尼克号事件”来形容此次事故。文章称，艾雪德事件标志着德国人对“技术崇拜”的结束。 　　虽然“技术崇拜”有所动摇，但依然秉持着“专业精神”的德国，开始了近乎惊人的援救和调查。时任德国交通部长的马蒂亚斯·魏斯曼在媒体前向德国公众保证：“绝不允许蒙混过关，不允许半点掩饰和含糊，一定清查到底。”

--事故发生6分钟后，接到报警的警车、消防车和救护车抵达现场，德国红十字救援协调中心宣布临近地区进入紧急状态。 §14.1 失效分析 德国高铁惨祸后重建信任 　 --事故发生6分钟后，接到报警的警车、消防车和救护车抵达现场，德国红十字救援协调中心宣布临近地区进入紧急状态。 　　--事发20分钟后，为了确保重伤员能够第一时间被救助转移，德铁宣布停止运营，并于7分钟后停驶所有列车。 　　--事发一个半小时后，所有被找到的重伤者都被转移到附近医院，24架直升机、60名医护工作者和150名救援人员到达现场。现场迅速搭起帐篷，就地诊治轻伤者。 　　--事发后，德国联合信息中心（GAST）和紧急事件信息中心（EPIC）专门开设了统一的人员身份确认和失踪举报电话。电信通信系统也开设了两个专门的波段，供事故救援使用。 　　--事发约两小时后，德国联邦军队的三辆军用坦克及从汉诺威调派的一部40吨重的消防起重机一起挖掘现场残骸，随后开始了挖掘遇难者的工作。 --搜救工作整整持续了三天才结束。约有1900名救援人员参与了现场抢救，其中包括驻扎在附近的英国军队。

§14.1 失效分析 德国高铁惨祸后重建信任 为了保证幸存者的救治，德铁在事发后很快派设了专员，赋予他500万马克的应急资金支配权，用于确保第一时间的救治需求。随后又设立两个捐款账户，并提供了80万马克。除了援助基金外，直至2008年，德铁已支付3200万欧元作为事故补偿金，并预计未来还将支付千万欧元。时任德铁董事会主席的约翰内斯·路德维希走访了许多受难家庭，向受难者表示慰问。 　　现场救援和搜寻工作结束了，而长达5年的技术调查和法律审判才刚刚开始。德国联邦铁路局是监管铁路及其相关基础设施的权威机构。一旦有证据显示铁路公司未能尽责防范危机、保证安全，联邦铁路局作为监管机构将介入调查。在它的组织下，组成了独立调查小组，对事故原因展开全面调查。 事发第二天，德铁降低了全线高速列车的时速，并停运所有同型号列车死神藏身的ICE列车，动摇了德国人对高科技的“技术崇拜”，致使事故发生后，人们一度对高速列车产生了怀疑，乘车人数锐减。 　　“对于ICE的乘客来说，艾雪德事故的确留下了阴影。但是德铁在事发后及时主动公开信息，并花费很长时间去研究改变高速列车车轮的构造方式。我认为德铁在事后处理上的表现令人满意。” 德国柏林工业大学交通研究所主攻铁路研究的教授于尔根·西格曼在接受中国青年报采访时说。 　　艾雪德事发后第二天，德铁降低了全线高速列车的时速，并全面检查安全性，随后按照联邦铁路局的要求，停运所有同型号列车，对其进行超声波安全检测，将59辆同型号列车上所有箍着钢条的双毂钢轮，换成整块钢材切割而成的单毂钢轮。

§14.1 失效分析 德国高铁惨祸后重建信任 　 由于联邦铁路局要求进行全面安全检测，德国实行了紧急列车时刻表，多辆列车被取消，多条线路被缩短，直至事故后一个多月才基本恢复国内铁路运营。德国旅客直至次年11月全部车轮更换完毕后，才重新体验到列车原有的运行状态。 　　尽管德国铁路在橡胶轮胎上具有领先技术，但时至今日，他们仍不敢恢复使用这类轮胎。 　　“对一个铁路公司来说，保证安全是至关重要的第一要务。” 德国联邦铁路局新闻办公室发言人莫里兹·哈克布林克对中国青年报记者说。 　　虽然死神藏身车轮中，但被改变的不仅仅是车轮。1999年，德铁根据对艾雪德事故原因的调查研究，公布了一份新的铁路安全方案。这份安全方案成为此后许多国家开展高速铁路的借鉴宝典。 例如，方案指出，由于在事故中列车撞上桥梁，导致伤亡惨重，所以德铁规定未来新建的铁路要避开隧道和桥梁等设施。 　　另外，在新方案中，德铁规定，要定期对列车进行超声波安全检查，而且至少要有两名工作人员共同检查。 　　此后，德铁对于安全隐患更加慎重。在2008年一次列车事故后，德铁施行了高于以往10倍的检测频率，来找寻可能存在的安全隐患。现在，负责监管的德国联邦铁路局要求所有行程超过3万公里的车轮每周都要接受检查。 　　而在艾雪德事故营救过程中，因为车窗难以被打破而造成了极大的困难。于是，在事故发生几个月后，德铁在ICE列车的每一节车厢都设置了能在紧急情况下敲碎的逃生玻璃车窗，而这种车窗之前只能在大型车厢里见到。

§14.1 失效分析 德国高铁惨祸后重建信任 　 “艾雪德事故原因已从技术和操作层面彻底调查过了。现在的重点是如何防止相同的事故再度发生，并施行更为严格的安全规范。从艾雪德事故中吸取的教训，已被融入到日常规则和安全标准之中了。” 德国联邦铁路局发言人莫里兹·哈克布林克说。 　　在面积近似云南省的德国，速度快、价格适中、安全性高的ICE依然是最常用的出行工具。 　　“乘坐时速好几百公里的列车，我本来也没指望是毫无风险的事。但是坏事发生后，德铁在调查期间公开了多份报告，每天都可以在新闻上看到跟进情况，在法律调查过程中也非常配合。他们公开透明地调查，并很快改进了列车。看到现在的ICE，我觉得很满意，乘坐高速列车很安心。”史提芬说。 虽然“技术崇拜”受到了动摇，但史提芬认为，知错就改、尊重真理的专业精神也是德国自豪的根本。 　　据于尔根·西格曼教授说，事故发生半年之后，乘坐ICE出行的人数开始恢复，此后开始不断增加，甚至超过了事故前的人数。

§14.1 失效分析 德国高铁惨祸后重建信任 　 受损的车体没有被丢弃，它们是调查人员眼中最宝贵的“教材”。距离艾雪德事故已经过去了13年，死神经过的地方，重现的却是生的力量。被死神车轮戳穿的车体，没有随着时间的流逝而远去。列车的前牵引车头由于并无太大受损，在事发后不久重新回到铁轨上，奔跑在德国城市之间。而剩下的车体虽然受损，却并没有被当做废铁一般丢弃。在事发后长达5年的调查和审判期间，供调查机构研究、取证。在相关调查人员眼中，它们是最宝贵的“教材”。 　　2003年审判结束后，除了受损特别严重的车厢被销毁以外，可用车厢再度回到公众视野中。其中，几乎没有受损的第一节车厢保持了1998年事故前的样子，它成为了德国联邦政府技术应急机构的教学样本。 列车的后牵引车头则长期存放在机车修理厂，为其他损坏的车头提供零配件。2007年，后牵引车头与其他两辆损坏的牵引车头被重新组装，成为一个新的牵引车头，再度回到铁轨上奔驰。 　　而在死神走过的铁轨周围，早已种下了101棵樱桃树。据艾雪德事故纪念官方网站的介绍，101棵樱桃树代表着101个逝去的生命，每年6月，鲜红的樱桃果实和繁茂的枝丫相互辉映，象征着事故的受害者彼此扶持，相互照顾。 　　2001年，当地政府在事故现场旁树立起一块长8米、高2.1米的纪念碑，上面刻着101位受难者的名字、出生年月和家乡，以及对事故的介绍。 　　每年6月，既有德国高速列车正式运行的纪念日，也有艾雪德事故的国悼日。此时，樱桃树也开始结果。挂满枝头的樱桃，“守护”着不远处铁轨上一列列飞驰的列车。

§14.2 选材原则 一、使用性能选材原则 二、工艺性能选材原则 三、经济性能选材原则 四、材料的技术经济评价指标

§14.2 选材原则

§14.2 选材原则 一、使用性能选材原则

四、材料的技术经济评价指标 §14.2 选材原则

四、材料的技术经济评价指标 §14.2 选材原则

§14.2 选材原则 四、材料的技术经济评价指标

四、材料的技术经济评价指标 §14.2 选材原则 由表可知：对飞机机身而言，聚氨酯发泡塑料芯材的成本虽低，但却无法满足机身夹层结构的功能要求(主要是力学性能)，此时应选成本虽高、而功能更好的铝蜂窝芯材；冰箱壳体的价值选材结果与之正好相反。高速列车、城市轨道客车的车门夹层结构，其芯材选铝蜂窝和硬质聚氨酯发泡塑料均可，而后者更佳。

节材途径 （1）采用先进制造技术，提高材料利用率。如： 推广近净形铸造工艺，提高铸件精度； 推广精密塑性成形技术，在金属件生产中扩大模锻、精锻件比例（60%以上）； 继续推行集中下料、科学套裁，改进下料工艺和设备，推广各种精密、自动、数控编排的切割技术，推广可控气氛，少、无氧化热处理工艺和锻造用保护气氛加热工艺及其装备，减少金属氧化损失； 采用材料表面处理技术，提高材料表面性能，实现节材降耗； 对于关键基础件（轴承、齿轮、弹簧、液压及气动元件、模具等），扩大采用精炼钢和脱气钢。 （2）扩大应用新材料，改善用材结构，提高用材水平。 （3）提高产品设计水平，充分发挥材料潜力，降低材料消耗。 以轻量化为目标，新设计的经济型数控车床与普通转塔车床相比，采用数控伺服机构后，省去刀箱和溜板箱，零件数目减少2/5。 （4）采用先进的材料防腐蚀技术，提高零件、结构使用寿命。 （5）推广再制造技术的应用，进行废物修复再利用。

§14.3 典型零件选材与工艺分析 一、工程材料的应用概况与评价 二、齿轮类零件选材 三、轴类零件选材 四、刀具选材 五、冷作模具选材

二、齿轮类零件选材 （一）齿轮的工作条件、主要失效形式及性能要求 §14.3 典型零件选材与工艺分析 （一）齿轮的工作条件、主要失效形式及性能要求 1. 工作条件 齿根部承受圈套的交变弯曲应力；齿面啮合并发生相对滑动，承受较大的交变接触应力及强烈的摩擦；因启动、抵挡或啮合不良，齿轮要承受一定的冲击力；有时还有其它特殊条件要求，如耐高、低温要求，耐蚀要求，抗磁性能要求。 2. 主要失效形式 断裂、齿面损伤、齿面腐蚀等。 3. 主要性能要求 （1）齿轮材料应有高的弯曲极限，以防止轮齿的疲劳断裂。 （2）齿轮材料应有足够高的齿面接触疲劳极限和高的硬度、耐磨性，以防止齿面损伤。 （3）齿轮材料应在足够的强韧性，以防冲出过载断裂。

二、齿轮类零件选材 §14.3 典型零件选材与工艺分析

二、齿轮类零件选材 §14.3 典型零件选材与工艺分析 齿轮轮齿的脆性断裂

二、齿轮类零件选材 （二）常用齿轮材料 （1）锻钢 （2）铸钢 （3）铸铁 （4）有色金属，如黄铜、青铜 （5）粉末冶金材料 §14.3 典型零件选材与工艺分析 二、齿轮类零件选材 （二）常用齿轮材料 1. 金属材料 （1）锻钢 （2）铸钢 （3）铸铁 （4）有色金属，如黄铜、青铜 （5）粉末冶金材料 2. 非金属材料，如尼龙、ABS、聚甲醛　

二、齿轮类零件选材 （二）常用齿轮材料 1. 金属材料 （1）锻钢 §14.3 典型零件选材与工艺分析 二、齿轮类零件选材 （二）常用齿轮材料 1. 金属材料 （1）锻钢 ①低碳钢及低碳合金钢 如20、20Cr、20CrMnTi、18Cr2Ni4WA等， 其热处理工艺 一般为：退火或正火 　渗碳后淬火 + 低温回火，可使齿 轮具有表面高硬度、高耐磨性、高的弯曲疲劳极限和接触疲劳极限，心部具 有足够高的强韧性，适合制造高速、大冲击的中载和重载齿轮。

二、齿轮类零件选材 ②中碳钢及中碳合金钢 如Q235、40、45、40Cr、40MnB等，其 §14.3 典型零件选材与工艺分析 二、齿轮类零件选材 ②中碳钢及中碳合金钢 如Q235、40、45、40Cr、40MnB等，其 热处理工艺一般为正火或调质 　表面淬火 + 低温回火，可保证齿 轮表面的硬度、疲劳极限和耐磨性，但齿面硬度不很高，心部韧性也不 够高，其综合力学性能不如低碳渗碳钢，适合制造中低速、无猛烈冲击 的齿轮。 ③ 中碳渗氮钢 如40Cr、35CrMo、38CrMoAlA钢，经调质处理后 进行渗氮，其力学性能优良、变形小，主要用于高精度、高速齿轮。

二、齿轮类零件选材 （2）铸钢 如ZG 270-500、ZG 310-570、ZG 40Cr等，由于力学性能 §14.3 典型零件选材与工艺分析 二、齿轮类零件选材 （2）铸钢 如ZG 270-500、ZG 310-570、ZG 40Cr等，由于力学性能 比锻钢差，使用较少，适用于制造对性能要求不高、低速、尺寸较大、 形状复杂的齿轮。 （3）铸铁 灰铸铁具有优良的减摩性、减振性，工艺性能好且成本 低，但强韧性欠佳，多用于制造一些低速、轻载、不受冲击的非重要齿 轮，如 HT 200、HT 250、HT 350等；球墨铸铁强韧性较好，可采用 QT 600-3、QT 500–7 代替部分铸钢齿轮。

§14.3 典型零件选材与工艺分析 二、齿轮类零件选材 （4）有色金属 在仪器仪表及某些特殊条件下工作的轻载齿轮，在有耐蚀、无磁、防爆等特殊要求，可采用一些耐磨性较好的有色金属材料制造，其中最主要的是铜合金，如 H 62、铝青铜，如 QSn 6.5-0.1、硅青铜，如Q Si 3-1等。 （5）粉末冶金材料

二、齿轮类零件选材 （三）典型齿轮选材实例 §14.3 典型零件选材与工艺分析 §14.3 典型零件选材与工艺分析 二、齿轮类零件选材 （三）典型齿轮选材实例 1. 机床齿轮 机床传动齿轮工作时受力不大，转速中等， 工作较平 稳，无强烈冲击，强度和韧性要求均不高， 一般用中碳钢（如45钢）， 也可选用中碳合金钢（如40Cr、40MnB、40MnVB）制造，经调质后心 部有足够的强韧性，能承受较大的弯曲应力和冲击载荷。 表面采用表面 淬火 + 低温回火，硬度可达52 HRC 左右，提高了耐磨性。

二、齿轮类零件选材 机床齿轮的简明加工工艺路线： §14.3 典型零件选材与工艺分析 §14.3 典型零件选材与工艺分析 二、齿轮类零件选材 机床齿轮的简明加工工艺路线： 下料─锻造─正火─粗加工─调质─精加工─高频淬火 + 低温回火─精磨 机床变速箱齿轮

二、齿轮类零件选材 4. 加工工艺路线: §14.3 典型零件选材与工艺分析 C616机床齿轮 §14.3 典型零件选材与工艺分析 二、齿轮类零件选材 C616机床齿轮 1. 工作条件:（1）工作负荷不太大；（2）中速运转(6～10m/s)。 2. 技术要求: （1）齿面硬度45～50HRC，金相组织为回火索氏体。 （2）齿心部硬度22～25HRC，金相组织为回火马氏体。 3. 选材: 40、45钢。 4. 加工工艺路线: 下料 锻造 正火 粗加工 调质 半精加工 精车加工 高频淬火 及低温回火 精磨

§14.3 典型零件选材与工艺分析 二、齿轮类零件选材

二、齿轮类零件选材 2. 汽车、拖拉机齿轮 §14.3 典型零件选材与工艺分析 系统中的齿轮更是如此，它们受力较大，易过载，起动、制动及变 §14.3 典型零件选材与工艺分析 二、齿轮类零件选材 2. 汽车、拖拉机齿轮 此类动力车辆的齿轮工作条件比机床齿轮恶劣，特别是主传动 系统中的齿轮更是如此，它们受力较大，易过载，起动、制动及变 速时受到频繁的强烈冲击，因此要求这类齿轮材料的耐磨性、疲劳 性能、心部强度和韧性等性能要求都比机床齿轮高。通常选用合金 渗碳钢（20Cr、20CrMnB、20CrMnTi、20CrMnMo），经渗碳淬 火+ 低温回火后使用。

二、齿轮类零件选材 §14.3 典型零件选材与工艺分析 我国多采用 20CrMnTi 制造汽车齿轮，其简明加工工艺路线： §14.3 典型零件选材与工艺分析 二、齿轮类零件选材 我国多采用 20CrMnTi 制造汽车齿轮，其简明加工工艺路线： 下料─锻造─正火─切削加工─渗碳、淬火 + 低温回火─喷丸─磨削加工 汽车后桥齿轮

二、齿轮类零件选材 §14.3 典型零件选材与工艺分析 JN – 150型载重汽车变速箱齿轮 §14.3 典型零件选材与工艺分析 二、齿轮类零件选材 JN – 150型载重汽车变速箱齿轮 1. 工作条件:（1）工作负荷大。（2）高速运转 ( 10～15m/s以上 )。 （3）受冲击频繁,磨损较严重。 2. 技术要求: （1）齿面硬度58～62HRC, 组织为M回+合金K+AR。 （2）齿心部硬度35～45HRC, 组织为M回（低碳）+F+细P。 3. 选材: 20 CrMnTi 钢。 4. 加工工艺路线: 下料 锻造 正火 机械加工 渗碳 淬火 低温回火 喷丸 磨齿

§14.3 典型零件选材与工艺分析 二、齿轮类零件选材

三、轴类零件选材 （一）轴的工作条件主要失效形式与性能要求 §14.3 典型零件选材与工艺分析 §14.3 典型零件选材与工艺分析 （一）轴的工作条件主要失效形式与性能要求 1. 工作条件 受交变的弯曲载荷、扭转载荷或拉—压载荷；轴与轴相对运动表面发生摩擦；因机器开—停、过载等，轴还要承受一定的冲击载荷。 2. 主要失效形式 断裂、磨损、过量变形 3. 主要性能要求 高的疲劳极限；优良的综合力学性能；局部承受摩擦的部分应具有较高的硬度和耐磨性。

三、轴类零件选材 （二）常用轴类零件的材料 1. 锻钢 锻造成形的优质中碳或中碳合金调质钢是轴类材料的主体。 §14.3 典型零件选材与工艺分析 （二）常用轴类零件的材料 1. 锻钢 锻造成形的优质中碳或中碳合金调质钢是轴类材料的主体。 35、40、45、50等碳钢具有较高的综合力学性能且价廉，应用广泛 Q235、Q255、 Q275等普通碳钢用于受力不大或不重要的轴，可进一步 降低成本40Cr、 40MnVB等合金调质钢具有良好的综合力学性能，适用 于制造受力较大、尺寸较大、形状复杂的重要轴。

三、轴类零件选材 §14.3 典型零件选材与工艺分析 （1）对精度要求极高的轴要采用专用氮化钢（如38CrMoAlA）制造中碳 §14.3 典型零件选材与工艺分析 （1）对精度要求极高的轴要采用专用氮化钢（如38CrMoAlA）制造中碳 钢热处理特点是：正火或调质保证轴的综合力学性能（强韧性），然后对 易磨损的相对运动部位进行表面强化处理（表面淬火、渗氮或表面滚压、 形变强化等）。 （2） 当轴受到强烈冲击载荷作用时，宜用低碳钢（如20Cr、20CrMnTi） 渗碳制造。 （3）当轴所受冲击作用较小而相对运动部位要求更高的耐磨性时，宜用高 碳钢（如GCr15、9Mn2V）制造。

三、轴类零件选材 （二）常用轴类零件的材料 2. 铸钢 对形状极复杂、尺寸较大的轴可采用铸钢来制造，如ZG 230 – §14.3 典型零件选材与工艺分析 （二）常用轴类零件的材料 2. 铸钢 对形状极复杂、尺寸较大的轴可采用铸钢来制造，如ZG 230 – 450。 3. 铸铁 因大多数轴很很少以冲击过载而断裂失效，故近几十年来越来 越多地采用球墨铸铁（如QT700-2）和高强度灰铸铁（如HT 350、KTZ 550 –06）来代替钢作轴的材料。

三、轴类零件选材 §14.3 典型零件选材与工艺分析 （三）典型轴选材实例 直结式高速主轴

三、轴类零件选材 §14.3 典型零件选材与工艺分析 C616-416车床主轴简图

三、轴类零件选材 1.工作条件: （1）该轴在滚动轴承中运转。 （2）承受中等负荷，承受一定的冲击力。 （3）转速中等。 2.技术要求: §14.3 典型零件选材与工艺分析 1.工作条件: （1）该轴在滚动轴承中运转。 （2）承受中等负荷，承受一定的冲击力。 （3）转速中等。 2.技术要求: （1）整体调质后硬度应为200～230HB，金相组 织为回火索氏体。 （2）内锥孔和外圆锥面处硬度为HRC45～50， 表面3～5mm内金相组织为回火托氏体和 少量回火马氏体。 （3）花键部分硬度48～50HRC，金相组织同上。

三、轴类零件选材 3.选材: 45钢 4. 加工工艺路线: 下料 锻造 正火 粗加工 调质 半精加工 钻中心孔 精车加工 §14.3 典型零件选材与工艺分析 3.选材: 45钢 4. 加工工艺路线: 下料 锻造 正火 粗加工 调质 半精加工 钻中心孔 精车加工 铣键槽 局部淬火(锥孔及外锥体) 粗磨 滚铣花键 花键淬火 精磨

三、轴类零件选材 §14.3 典型零件选材与工艺分析 （二）YJ – 130汽车半轴

三、轴类零件选材 1.工作条件: （1）该轴在上坡或启动时,承受较大扭矩。 （2）承受一定的冲击力和具有较高的抗弯能力。 §14.3 典型零件选材与工艺分析 1.工作条件: （1）该轴在上坡或启动时,承受较大扭矩。 （2）承受一定的冲击力和具有较高的抗弯能力。 （3）承受反复弯曲疲劳应力。 2.技术要求: （1）杆部硬度HRC37～44；盘部外圆硬度HRC 24～34 ；金相组织为回火索氏体和回火托 氏体。 （2）弯曲度:杆中部<1.8mm；盘部跳动<2.0mm。

三、轴类零件选材 3. 选材:40Cr、42CrMo、40CrMnMo。 4.加工工艺路线: 下料 锻造 正火 粗加工 调质 §14.3 典型零件选材与工艺分析 3. 选材:40Cr、42CrMo、40CrMnMo。 4.加工工艺路线: 下料 锻造 正火 粗加工 调质 半精加工 精车加工 盘部钻孔 磨花键

三、轴类零件选材 轴类零件选材，应注意以下几点： §14.3 典型零件选材与工艺分析 §14.3 典型零件选材与工艺分析 轴类零件选材，应注意以下几点： （1）以刚度为主要要求的、轻载的非重要轴，为降低成本，可选用碳钢、铸铁、甚至普通质量碳钢。 （2）以耐磨性为主要要求的轴，可选碳含量较高的钢（如65Mn、9Mn2V）或低碳钢渗碳制造，对其中精度有极高要求的轴，则应选38CrMoAlA渗氮制造。 （3）主要受弯曲或扭转载荷的轴，其应力分布具有表面较大、心部较小的特点，故无需选淬透性大的钢种，一般为45、40Cr钢即可；而对受拉—压载荷的轴， 特别是当其尺寸较大、形状较复杂时， 则应选用淬透性较高的钢种， 如40CrNiMo。 （4）主要受明显、强烈冲击的轴，宜用低碳钢渗碳制造。

三、轴类零件选材 以机床主轴选材为例： §14.3 典型零件选材与工艺分析 §14.3 典型零件选材与工艺分析 以机床主轴选材为例： （1）车床主轴可选用45钢或40Cr钢，其简明加工工艺路线为： 锻造 → 正火 → 粗加工 → 调质 → 精加工 → 表面淬火及低温回火 → 磨削加工。 （2）若机床主轴的载荷较大，可用40Cr钢制造。当承受较大的冲击载 荷、要求高精度、高尺寸稳定性及高耐磨性时则可选用38CrMoAlA钢经渗氮处理制造。

三、轴类零件选材 §14.3 典型零件选材与工艺分析

四、刀具选材 §14.3 典型零件选材与工艺分析

板锉是用于锉削其他金属的工具。其表面刃部要求有高的硬 四、刀具选材 §14.3 典型零件选材与工艺分析  板锉是用于锉削其他金属的工具。其表面刃部要求有高的硬 度（64～67 HRC）, 柄部要求硬度< 35 HRC。  　

四、刀具选材 T12钢：热轧钢板（带）下料—锻（轧）柄部—球化退火— 机加工（刨、磨和剁齿, 使锉刀成形）—淬火—低温回火。 §14.3 典型零件选材与工艺分析 T12钢：热轧钢板（带）下料—锻（轧）柄部—球化退火— 机加工（刨、磨和剁齿, 使锉刀成形）—淬火—低温回火。 淬火时用融盐加热或在保护气氛炉中加热, 防止表面脱碳和氧化；水冷。锉刀柄部硬度要求较低, 在淬火时先将齿部放在水中冷却, 待柄部颜色变成暗红色时才全部浸入水中。当锉刀冷却到150～200 ℃时, 提出水面。 若锉刀有弯曲变形, 用木锤校直。   　

五、石油化工设备选材 §14.3 典型零件选材与工艺分析