【正文】 材料塑性好，則彎曲半徑可小些。坯料越厚、內(nèi)彎曲半徑 r越小，則壓縮及拉伸應(yīng)力越大，越容易彎裂。彎曲時材料內(nèi)側(cè)受壓，而外側(cè)受拉。 ? ③拉深系數(shù)過小 ? m值過小時，板料的變形程度加大，拉深件直壁部分承受的拉力也加大，當(dāng)超出其承載能力時，即會被拉斷。 ? ②凸凹模間隙不合理 ? 拉深模的凸凹模間隙一般取 Z＝ (～ )S。凸模圓角半徑Rp＝ (～ 1)Rd。產(chǎn)生破裂的原因主要有以下幾點(diǎn)： ? ①凸凹模圓角半徑設(shè)計不合理 ? 拉深模的工作部分不能設(shè)計成鋒利的刃口，必須做成一定的圓角。 m越小，表明拉深件直徑越小，變形程度越大，坯料 ? 拉深件成形過程中最常見的質(zhì)量問題是破裂 (圖 1013)和起皺 (圖 1014)。拉深件的法蘭部分，切向受壓應(yīng)力作用，厚度有所增大。零件直壁由坯料外徑 D減去內(nèi)徑 d的環(huán)形部分所形成，主要受拉力作用，厚度有所減小。其變形過程為：把直徑是 D的平板坯料放在凹模上，在凸模作用下，板料通過塑性變形，被拉入凸模和凹模的間隙中，形成空心零件。 成形工序 ? 成形工序是使坯料的一部分相對于另一部分產(chǎn)生位移而不破裂的工序，如拉深、彎曲、翻邊、脹形等。 ? (1)沖裁變形過程 ? (2)凸凹模間隙 凸凹模間隙不僅嚴(yán)重影響沖裁件的斷面質(zhì)量，而且影響模具壽命、卸料力、推件力、沖裁力和沖裁件的尺寸精度。 ? 板料沖壓的基本工序可分為分離工序和成形工序兩大類。剪床的用途是將板料切成一定寬度的條料，供沖壓用。 ? 板料沖壓的特點(diǎn)：生產(chǎn)率高，操作簡單，工藝過程易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動化；沖壓件質(zhì)量好，尺寸精度高，互換性好；可沖制形狀復(fù)雜的零件，材料利用率高，廢品率低；沖模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，材料和制造成本高，只有在大批量生產(chǎn)的條件下，才能顯示出它的優(yōu)越性。水壓機(jī)施加的壓力可達(dá) 800～ 12023噸，所鍛鋼錠的重量由 1噸到 300噸，廣泛用于碳素鋼、合金鋼、高合金鋼及特殊鋼等大型鍛件的單件小批生產(chǎn)中。 ? 水壓機(jī)的缺點(diǎn)是設(shè)備龐大，并需一套供水系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)，造價較高。從而避免了對地基及建筑物的震動，工作環(huán)境噪音小，也比較安全。 ? 空氣錘的特點(diǎn)是：錘頭速度可達(dá)到 7～ 8m／ s，不需要輔助設(shè)備，操作方便，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，錘擊能力有限，廣泛應(yīng)用于中小型鍛件的生產(chǎn)。鍛錘產(chǎn)生沖擊力，液壓機(jī)產(chǎn)生靜壓力使金屬變形。 ? ③自由鍛是靠人工操作來控制鍛件的形狀和尺寸，所以鍛件的精度差，鍛造生產(chǎn)率低，勞動強(qiáng)度較大。如萬噸模鍛水壓機(jī)只能模鍛幾百公斤重的鍛件，而萬噸自由鍛水壓機(jī)卻可鍛造重達(dá)百噸以上的大型鍛件。 ? 自由鍛造具有以下三個特點(diǎn)：自由鍛造具有以下三個特點(diǎn)： ? ①自由鍛使用工具簡單，通用性強(qiáng)，靈活性大，因此適合單件小批鍛件的生產(chǎn)。 ? 根據(jù)鍛造設(shè)備類型不同，自由鍛可分為鍛錘自由鍛和水壓機(jī)自由鍛二種。 ? 塑性加工的產(chǎn)品主要有原材料、毛坯和零件三大類。對薄壁件應(yīng)遵循同時凝固的原則。 ?鑄鋼所用型砂須有良好的透氣性、耐火性、強(qiáng)度和退讓性。 鑄鋼的鑄造工藝特點(diǎn) ?熔點(diǎn)高（約 1500℃ ）、流動性差、收縮率高（達(dá)到 2％）。 鑄鋼件 ?鑄鋼分為鑄造碳鋼和鑄造合金鋼； ?鑄鋼的特點(diǎn)：綜合力學(xué)性能高于各類鑄鐵，不僅強(qiáng)度高，且有優(yōu)良的塑性和韌性，焊接性好； ?缺點(diǎn)：晶粒粗大、組織不均勻，常存在一些殘余應(yīng)力，需進(jìn)行熱處理。 特點(diǎn)：流動性好，可以澆鑄出復(fù)雜鑄件和薄壁鑄件。 特點(diǎn)：收縮大，流動性差。 2）球墨鑄鐵 球化處理見圖 10－ 32所示。 特種鑄造 ?熔模鑄造； ?金屬型鑄造； ?壓力鑄造； ?離心鑄造。 砂型鑄造工藝過程簡介 ?造型； ?熔煉和澆注； ?落砂與清理。 砂型鑄造 ?砂型鑄造的生產(chǎn)過程及其特點(diǎn) 砂型鑄造的生產(chǎn)工藝流程見書圖10－ 14。 ?鑄件的裂紋及防止： 熱裂－凝固后期高溫下形成的，主要是由于收縮受到機(jī)械阻礙作用而形成的。 鑄造應(yīng)力及鑄件的變形、裂紋 ?熱應(yīng)力；機(jī)械應(yīng)力； ?鑄件的變形及其防止： 變形－－鑄件厚的部分受拉應(yīng)力，薄的部分受壓應(yīng)力，內(nèi)應(yīng)力超過合金的屈服極限時，鑄件就會產(chǎn)生變形。 ?縮松：多分布于鑄件的軸線區(qū)域、內(nèi)澆口附近甚至厚大鑄件的整個斷面，它分布面廣，難于控制。 影響收縮的因素 ?合金成分； ?澆注溫度； ?鑄件結(jié)構(gòu)和鑄型 鑄件中的縮松和縮孔 ?縮孔：存在于鑄件上部或最后凝固的部位，縮孔的外形特征：多呈倒錐形，內(nèi)表面不光滑。 ?合金的流動性： 影響合金流動性的因素（成分、物理性 質(zhì)、溫度、雜質(zhì)和氣體）； ?充型能力的影響因素： 鑄型條件；鑄型的發(fā)氣；鑄型溫度；鑄件結(jié)構(gòu)。 第 10章 鑄造 前言 ?鑄造的概念； ?鑄造的特點(diǎn)； ?鑄造的缺點(diǎn)。 典型零件按使用性能分析 零件 工作條件 常見失效形式 性能要求 應(yīng)力 種類 載荷 性質(zhì) 受載 狀態(tài) 螺栓 拉、 剪 靜載 過量變形，斷裂 強(qiáng)度，塑性 傳動軸 彎、 扭 循環(huán) 沖擊 軸頸 摩擦 疲勞斷裂，過量變形 ，軸頸磨損 綜合力學(xué)性能 傳動齒輪 壓、彎 循環(huán) 沖擊 摩擦 振動 斷齒，磨損， 疲勞斷裂，接觸疲勞 表面高硬度及疲勞極限 ，心部強(qiáng)度及韌性 彈簧 扭、 彎 交變 沖擊 振動 彈性失穩(wěn)， 疲勞破壞 彈性極限，屈強(qiáng)比 ，疲勞極限 按力學(xué)性能選材需注意的問題 ? 材料性能與零件性能的關(guān)系； ? 力學(xué)性能指標(biāo)在選材中的應(yīng)用意義； ? 材料強(qiáng)度與塑性、韌性的合理配合； ? 注意提高零件的結(jié)構(gòu)效率。 選材的一般原則 ? 使用性能； ? 工藝性能； ? 經(jīng)濟(jì)性能。 失效的形式 變形失效 彈性變形 塑性變形 蠕變變形 斷裂失效 韌性斷裂 脆性斷裂 低應(yīng)力斷裂 疲勞斷裂 蠕變斷裂 介質(zhì)加速斷裂 表面損傷失效 磨損 腐蝕 表面接觸疲勞 物理性能降級 電、磁、熱等性能衰減 失效的主要原因 設(shè)計 設(shè)計思想有誤 工作條件分析錯誤 結(jié)構(gòu)外形不合理 材質(zhì) 選材不當(dāng) 材質(zhì)低劣（冶金缺陷） 加工 各種冷、熱加工缺陷 使用 安裝不良、維護(hù)不善、操 作不當(dāng)、過載使用 失效分析的工具 ? 肉眼及光學(xué)顯微鏡（ OM）； ? 掃描電子顯微鏡（ SEM）； ? 透射電子顯微鏡（ TEM）； ? X射線熒光鏡； ? X射線衍射及立體顯微鏡。當(dāng)其在使用過程中，因零件的外部形狀尺寸和內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而失去原有的設(shè)計功能，使其低效工作或無法工作或提前退役的現(xiàn)象稱為失效。 用途： 履帶、鐵道岔道 第 9章 機(jī)械零件失效分析及選材 ? 機(jī)械零件的失效分析； ? 選材的一般原則； ? 選材的實(shí)際過程。 不銹鋼的成分、熱處理、性能 鋼號 主 要 化 學(xué) 成 分 , % 淬火 ℃ 回火 ℃ C Cr Ni Ti 類 別 機(jī)械性能 ? ?b MPa ?s MPa ?5 % HRC HB 1Cr13 ? 12~ 14 950~ 1000水 ,油 700~ 750 4Cr13 ~ 12~ 14 1050~ 1100 油 200~ 300 M型 540 345 680 400 25 4 159 50 1Cr17 ? 16~ 18 780~ 850 正火 0Cr18Ni9 ? 17~ 19 8~ 12 1010~ 1150 水 F型 A型 AF型 450 205 520 205 22 40 183 187 1Cr18Ni9Ti ? 17~ 19 9~ 12 ? ~ 920~ 1150 水 520 205 40 187 1Cr21Ni5Ti ~ 20~ 22 ~ ? ~ 950~ 1100水 ,空 600 350 20 ２ . 耐熱鋼 抗氧化性： 金屬在高溫下的抗氧化能力 熱強(qiáng)性： 熱強(qiáng)性是指鋼在高溫下的強(qiáng)度 用途： 鍋爐、燃?xì)廨啓C(jī)等 類 別 鋼號 主 要 化 學(xué) 成 分 , % 淬火 ℃ 回火 ℃ C Cr Ni Ti M型 1Cr13 ? 12~ 14 950~ 1000油 700~ 750 1Cr11MoV ~ 10~ Mo ~ 1050~ 1100空 720~ 740 A型 1Cr18Ni9Ti ? 17~ 19 8~ 11 ? ~ 920~ 1150 水 機(jī)械性能 ? ?b MPa ?s MPa 540 345 490 685 520 205 ?5 % 20 40 HB 159 159 187 ３ . 耐磨鋼 ZGMn13 熱處理 ： 1000℃ ～ 1100℃ ，保溫，水冷 →A，硬度低，韌性高。 M 型 —— 如 1Cr13 用于汽輪機(jī)葉片； 3Cr13 做手術(shù)器具及刀具。 加入 Cr 、 Al等，生成致密的表面氧化膜 。 1． 不銹鋼 2． 耐熱鋼 3． 耐磨鋼 特殊性能鋼 1. 不銹鋼 鋼的抗腐蝕措施 形成單相組織。 穩(wěn)定，消除內(nèi)應(yīng)力。 高精度量具 —— GCr1 CrWMn 等。 最終熱處理 —— 淬火 + 高溫回火 最終組織 —— 回火 T 或 回火 S 3．量 具用鋼 —— 卡尺、千分尺、塞規(guī)等 性能 —— 高的硬度和耐磨性、良好的尺寸穩(wěn)定性。 應(yīng)用 中小型模具 —— 5CrMnMo 等。 （２）熱模具鋼 —— 熱鍛、熱擠壓、壓鑄模等。 。 最終組織 （右圖）：回火 M + 粒狀碳化物 + 少量 A 39。 淬火 ， 1280 ℃ —— 增加 A、 M中合金含量，提高熱硬性。 高淬透性 —— 尺寸不大時可空冷淬火， Cr 等元素提高淬透性。 板牙 絲錐 （３）高速鋼 成分 —— w(C) = ~ % ，合金元素＞ 10 % 。 鋼號 主要化學(xué)成分， w / % 熱處理及性能 C Mn Si Cr 淬火 ℃ 回火 ℃ 回火后 HRC 9SiCr ~ ~ ~ ~ 860~ 880油 180~ 200 60~62 CrWMn ~ ~ ~ ~ 820~ 840油 140~ 160 62~65 （摘自 GB/T1299－ 2023） 熱處理 —— 球化退火 （ + 機(jī)加工） + 淬火 + 低溫回火 最終組織 —— 回火 M + 合金碳化物 + 少量 A 39。 足夠的韌性 —— 以承受沖擊載荷 （２）低合金刃具鋼 成分 —— w(C) = ~ % ，合金元素＜ 5 % 。 1． 合金刃具鋼 2． 合金模具鋼 3． 量具用鋼 合金工具鋼 1． 合金刃具鋼 （１）性能要求 高硬度 —— 機(jī)加工刀具 HRC＞ 60 高耐磨性 —— 刀具壽命和生產(chǎn)率 ↑ 組織 要求 —— 硬而細(xì)小的碳化物，均勻分布在強(qiáng)而韌的鋼基體中。 熱處理 球化退火 + 淬火 + 低溫回火 冷處理，時效（ 120～ 140℃,10 ～ 20h）：穩(wěn)定尺寸，去應(yīng)力。 性能 —— 高接觸疲勞強(qiáng)度、高硬度和耐磨性，韌性、淬透性好。 鋼號 主 要 成 分 , % 淬火 油 ℃ 回火 ℃ 機(jī)械性能 ? C Mn Si, Cr ?b MPa ?s MPa ?10 % ak kJ/m2 65 ~ ~ ~ 840 油 500 1000 800 9 450 85 ~ ~ ~ 820 油 480 1150 1000 6 600 65