汽车应用材料 第一章
4、环境与资源原则
—— 贯穿材料生产、使用、废弃的全过程 １)减少材料使 用量、延长零 件寿命、材料 再利用。 ２)环境污染小 废气排放少 材料回收及降解
重要金属的世界储量
储量（106t） Fe Al Cu Zn Mo Ag Cr Ti 1×106 1170 308 123 5.4 0.2 775 147 可用年数 109 35 24 18 36 14 112 51 41.0 再生率(%) 31.7 16.9 40.9 21.2
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三、汽车零件的选材
选材方法与步骤
1）周密分析零件的工作特性和使用条件。找出主要损坏 形式，提出主要抗力指标，如表1-6所示。 2)根据零件的工作条件，提出必要的设计制造技术条件。 3）根据所提出的技术条件、要求，结合考虑工艺性、经 济性，对材料进行预选择.(可以通过与相类似机器零 件的比较和已有的实践经验的判断，或者通过各种材 料选用手册来进行选择).
提高轮齿抗折断能力的措施之一： 对轮齿进行表面处理以提高齿面硬 度。
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齿轮常见的失效形式:
2.齿面磨损：灰尘、砂粒、金属微粒等落入轮齿间，会使齿 面间产生摩擦磨损。严重时会因齿面减薄过多而折断。磨损 是开式传动的主要失效形式。
主要措施：采用闭式传动；提高齿面硬度；降低齿面粗糙 度；采用清洁的润滑油。 汽车应用材料 第一章
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图1-12
零件的一般选材步骤
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第四章 零件材料的选用
学习目标: 认识零件失效形式，掌握选材的一般 原则和方法，典型零件的选材分析 学习内容: 1. 零件的失效形式 2 . 零件的选材原则
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一.零件的失效形式
失效的概念: 零件由于某种原因而丧失原设计所规定的功能。 完全破坏 严重损坏 未达功能要求（安全工作）
包括
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一.零件的失效形式
(一)零件常见的失效形式
过量变形失效——弹变、塑变、蠕变
断裂失效——过载断裂，疲劳断裂
表面损伤失效——磨损，点蚀、胶合
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齿轮常见的失效形式:
1.轮齿折断 ：轮齿象一个悬臂梁，受载后齿根部 产生的 弯曲应力最大。当该应力值超过材料的弯曲疲劳极限时， 齿根处产生疲劳裂纹，并不断扩展成轮齿折断。
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1. 材料的使用性能 —— 首要原则
１)零件的工作条件和失效形式 零件失效的原因 —— 设计、材料、加工、安装和使用。
工作条件 零件 螺栓 传动轴 传动齿轮 弹簧 应力 种类 拉、剪 弯、扭 压、弯 扭、弯 载荷 性质 静载 循环 冲击 循环 冲击 交变 冲击 受载 状态 -轴颈 摩擦 摩擦 振动 振动 常见失效形式 过量变形，断裂 疲劳断裂，过量变 形，轴颈磨损 断齿，磨损， 疲劳断裂，接触疲 劳 弹性失稳， 疲劳破坏 性能要求 强度，塑性 综合力学性能 表面高硬度及疲劳极 限，心部强度及韧性 弹性极限，屈强比 ，疲劳极限
3.齿面点蚀：轮齿工作面某一固定点 受到近似脉动的变应力作用，由于疲 劳而产生的麻点状剥蚀损伤的现象。 点蚀是闭式传动常见的失效形式。开 始齿轮由于磨损很少出现点蚀。点蚀 首先出现在节线附近。
主要措施：提高齿面硬度；降低齿面粗糙度；增大润滑 油粘度；采用合理变位。 汽车应用材料 第一章
齿轮常见的失效形式:
１)产品成本分析
基本材料的成本（价格、利用率）—— 占总成本的30~70% 美元 / t 材 料 美元 / t 材料 制造（加工）成本 —— 约占零件成本的30% 26,000,000 900,000,000 铂 工业金刚石
19,100,000 硼―环氧树脂复合材料 金 加工成本 = 工具与设备费用 + 每件产品成本 × 生产批量 钨 钛合金 黄铜（型材） 铝合金（型材） 低碳钢（型材） 铸铁 硬质合金 26,000 10,190～12,720 1650～2336 2000～2440 440～480 260 66,000 碳纤维复材料 玻璃纤维复合材料 尼龙66 环氧树脂 天然橡胶 氧化铝 玻璃 330,000 200,000 2400～3300 3289 1650 1430 1100-1760 1500
4.齿面胶合：高速重载传动中，齿面间压力大，瞬时温度高， 润滑油模被破坏，齿面间会发生粘接在一起的现象，在轮齿 表面沿滑动方向出现条状伤痕，称为胶合。
防止胶合的措施：提高齿面硬度；降低齿面粗糙度；增大 润滑油粘度；限制油温。 汽车应用材料 第一章
齿轮常见的失效形式
5.塑性变形：重载且摩擦力很大时，齿面较软的轮齿表面就 会沿摩擦力方向产生塑性变形。 主动齿轮齿面所受摩 擦力背离节线，齿面 在节线附近下凹；从 动齿轮齿面所受摩擦 力指向节线，齿面在 节线附近上凸。
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三、汽车零件的选材
选材方法与步骤:
4)预选方案材料进行计算，以确定是否能满足上述工 作条件要求。 5)二次（或最终）选择。选择方案可以是若干种方案。 6)通过实验室试验、台架试验和工艺性能试验，最终 确定合理选材方案。 7)最后，在中试生产的基础上，接受生产考验，以检 验选材的合理与否。
措施：提高齿面硬度；增大润滑油粘度。
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一.零件的失效形式
(二)失效原因
1.设计不合理 2.选材不合理 3.加工工艺不当 4.安装使用不正确
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二.
选材原则
选材的动机 —— 开发新产品、产品的改进和 更新换代。 选材原则——使用性能
工艺性能
经济性
环境与资源原则
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２)工作环境 —— 温度，介质（如腐蚀，摩擦）。 ３)特殊功能要求 —— 导电性、磁性、热膨胀性、比重、外观 等。 ４)性能要求的指标化 —— 如强硬度、塑韧性等的具体数值。 手册数据、经验公式的局限性 —— 力学性能与零件尺寸有 关 40钢不同尺寸毛坯的力学性能
热处理条件 毛坯尺寸/mm 5 850淬火 30 50 500回火 750 700 15 15 80 56 σ b / MPa 800 δ / % 16 AKU / J 120
100
600
13
40
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2、工艺性能 —— 铸、锻、焊、机加工、热处理
零件的加工工艺路线 一般零件 —— 毛坯 → 正火或退火 → 切削加工 轴、齿轮等——毛坯 → 预先热处理（正火、退火）→ 粗加工→ 最终热处理（淬火＋回火，时效，渗C等）→ 精加工
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3、经济性 —— 根本原则