【正文】 國(guó)常用的是 HRA、 HRB、 HRC三種，試驗(yàn)條件及應(yīng)用范圍見表 12。 在硬度和強(qiáng)度之間，存在著一定的換算關(guān)系，如表 13所示。 對(duì)于兩種不同的沖擊荷載，分別采用了 沖擊韌度 和 多沖抗力 兩個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量材料的沖擊性能。 沖擊試驗(yàn) 的原理如下圖所示。且 Ak = G (Hh) （ J） 式中， G為擺錘產(chǎn)生的重力（ N）。cm2） 根據(jù)試樣缺口形式的不同， U型缺口試樣測(cè)得的沖擊韌度用 aku表示， V型缺口測(cè)得的沖擊韌度用 akv 表示。圖 19所示為落錘式多次沖擊彎曲試驗(yàn)示意圖，將材料制成標(biāo)準(zhǔn)試樣放在試驗(yàn)機(jī)上，使之受到錘頭的小能量（＜ 1500J)＝多次沖擊。 材料沖擊韌性與溫度有關(guān) 。 疲勞失效 原因分析 :由于材料表面或內(nèi)部存在有劃痕、尖角、夾雜等 缺陷 ，這些有缺陷部位的局部應(yīng)力大于屈服點(diǎn)，會(huì)產(chǎn)生局部變形 引起微裂紋 ，成為疲勞源，隨著應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的增加，微裂紋逐漸 擴(kuò)展 ，使零件承載的橫截面大大減少，以至于不能承受荷載而突然 斷裂 。 ： 測(cè)定材料的疲勞強(qiáng)度。 :材料抵抗裂紋擴(kuò)展斷裂的能力 。當(dāng)材料受外力作用時(shí)，這些裂紋的尖端附近便出現(xiàn)應(yīng)力集中，形成一個(gè)裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng)，可能產(chǎn)生失穩(wěn)而擴(kuò)展，導(dǎo)致機(jī)件斷裂。 1．材料的物理性能 菜單 化學(xué)性能 :是指材料抵抗周圍介質(zhì)侵蝕的能力。 對(duì)于非金屬材料，還存在著 化學(xué)穩(wěn)定性、抗老化能力和耐熱性差 等問題。包括 : 菜單 ? 失效的概念 : 零件由于某種原因而喪失原設(shè)計(jì)所規(guī)定的功能。當(dāng)該應(yīng)力值超過材料的彎曲疲勞極限時(shí)，齒根處產(chǎn)生疲勞裂紋，并不斷擴(kuò)展使輪齒斷裂。 提高輪齒抗折斷能力的措施之一： 對(duì)輪齒進(jìn)行表面處理以提高齒面硬度 。嚴(yán)重時(shí)會(huì)因齒面減薄過多而折斷。 主要措施：采用閉式傳動(dòng)；提高齒面硬度；降低齒面粗糙度；采用清潔的潤(rùn)滑油。點(diǎn)蝕是閉式傳動(dòng)常見的失效形式。點(diǎn)蝕首先出現(xiàn)在節(jié)線附近。 4）齒面膠合： 高速重載傳動(dòng)中，齒面間壓力大，瞬時(shí)溫度高，潤(rùn)滑油模被破壞，齒面間會(huì)發(fā)生黏接在一起的現(xiàn)象，在輪齒表面沿滑動(dòng)方向出現(xiàn)條狀傷痕，稱為膠合。 5）塑性變形： 重載且摩擦力很大時(shí)，齒面較軟的輪齒表面就會(huì)沿摩擦力方向產(chǎn)生塑性變形。 主動(dòng)齒輪齒面所受摩擦力背離節(jié)線，齒面在節(jié)線附近下凹；從動(dòng)齒輪齒面所受摩擦力指向節(jié)線，齒面在節(jié)線附近上凸。 選材原則 —— 使用性能 工藝性能 經(jīng)濟(jì)性 環(huán)境與資源原則 （一）材料的使用性能 —— 首要原則 １ )零件的工作條件和失效形式 零件 工作條件 常見失效形式 性能要求 應(yīng)力 種類 荷載 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(dòng)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(dòng)齒輪 壓、彎 循環(huán) 沖擊 摩擦 振動(dòng) 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(dòng) 彈性失穩(wěn)， 疲勞破壞 彈性極限，屈強(qiáng)比 ，疲勞極限 零件失效的原因 —— 設(shè)計(jì)、材料、加工、安裝和使用 。 ３ )特殊功能要求 —— 導(dǎo)電性、磁性、熱膨脹性、比重、外觀等。 手冊(cè)數(shù)據(jù)、經(jīng)驗(yàn)公式的局限性 —— 力學(xué)性能與零件尺寸有關(guān) 40鋼不同尺寸毛坯的力學(xué)性能 熱處理?xiàng)l件 毛坯尺寸 /mm σ b / MPa δ / % AKU / J 850淬火 5 800 16 120 30 750 15 80 500回火 50 700 15 56 100 600 13 40 （二）工藝性能 —— 鑄、鍛、焊、機(jī)加工、熱處理 零件的加工工藝路線 一般零件 —— 毛坯 → 正火或退火 → 切削加工 軸、齒輪等 —— 毛坯 → 預(yù)先熱處理（正火、退火） → 粗加工 → 最終熱處理（淬火＋回火，時(shí)效，滲 C等） →精加工 （三）經(jīng)濟(jì)性 —— 根本原則 １ )產(chǎn)品成本分析 材 料 美元 / t 材 料 美元 / t 鉑 26,000,000 工業(yè)金剛石 900,000,000 金 19,100,000 硼 ― 環(huán)氧樹脂復(fù)合材料 330,000 鎢 26,000 碳纖維復(fù)材料 200,000 鈦合金 10,190～ 12,720 玻璃纖維復(fù)合材料 2400～ 3300 黃銅（型材） 1650～ 2336 尼龍 66 3289 鋁合金（型材） 2023～ 2440 環(huán)氧樹脂 1650 低碳鋼（型材） 440～ 480 天然橡膠 1430 鑄鐵 260 氧化鋁 11001760 硬質(zhì)合金 66,000 玻璃 1500 （四）環(huán)境與資源原則 １ )減少材料使用量、延長(zhǎng)零件壽命、材料再利用。找出主要損壞形式，提出主要抗力指標(biāo)，如表 16所示。 3）根據(jù)所提出的技術(shù)條件、要求，結(jié)合考慮工藝性、經(jīng)濟(jì)性，對(duì)材料進(jìn)行預(yù)選擇 .(可以通過與相類似機(jī)器零件的比較和已有的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的判斷，或者通過各種材料選用手冊(cè)來(lái)進(jìn)行選擇 )。 5)二次（或最終）選擇。 6)通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、臺(tái)架試驗(yàn)和工藝性能試驗(yàn)，最終確定合理選材方案。 選材方法與步驟 : 圖 112 零件的一般選材步驟 1 典型汽車零件的選材 2 金屬材料在汽車上的應(yīng)用 八、金屬材料在汽車上的應(yīng)用 菜單 1）汽車齒輪的選材 （ 1）汽車齒輪的工作條件 （ 2）汽車齒輪的主要失效形式 1 典型汽車零件的選材 （ 3）對(duì)汽車齒輪的性能要求 1）高的彎曲疲勞強(qiáng)度； 2）高的接觸疲勞強(qiáng)度、耐磨性； 3) 較高的強(qiáng)度和沖擊韌性； 4) 較好的熱處理性能，熱處理變形小。滲碳、淬火、回火后，還可采用噴丸處理，增大表面應(yīng)力，有利于提高疲勞強(qiáng)度，并清除氧化皮。而且，應(yīng)力分布極不均勻；曲軸頸與軸承還發(fā)生滑動(dòng)摩擦。 （ 3）對(duì)曲軸的性能要求： 1）高的強(qiáng)度； 2）一定的沖擊韌度； 3）足夠的彎曲、扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度； 4）足夠的剛度；軸徑表面有高的硬度和耐磨性。鑄造曲軸主要由鑄鋼、球墨鑄鐵、珠光體可鍛鑄鐵及合金鑄鐵等制造，如 ZG230450、 QT600QT700 KTZ450 KTZ5004等。汽車板簧的主要失效形式為剛度不足引起的過度變形或疲勞斷裂。 （ 2）典型板簧選材 汽車板簧一般選用彈性高的合金彈簧鋼來(lái)制造，如 65Mn、 65Si2Mn鋼等。 （ 3）工藝路線 熱軋鋼板沖裁下料 → 壓力成型 → 淬火