1.任务内容
如图9-8所示为载货汽车变速箱齿轮，该齿轮在工作中受一定的冲击，负载较重，轮齿表面要求耐磨。其热处理技术条件是：轮齿表层碳的质量分数wC＝0.80%～1.05%，齿面硬度为58～63 HRC，齿心部硬度为33～45 HRC，要求心部强度Rm≥1000 MPa，冲击韧度ak≥95 J/cm2。试从如下提供的材料中选择制造该齿轮的合适钢种，并制定其加工工艺路线。
材料：45、40Cr、20CrMnTi、38CrMoAl、HT200。
图9-8 载货汽车变速箱齿轮
2.任务准备
（1）根据任务内容对汽车变速箱齿轮的工作环境和工作原理进行深入了解，做好知识准备。
（2）掌握常用金属材料及相关性能指标。
（3）熟悉金属材料热处理工艺。
3.训练目的
（1）通过本项目知识的学习，了解到材料的选择要有全局观，从成本、工艺性能、使用要求等各个方面进行分析判断，合理选材。
（2）根据所选材料确定正确的热处理工艺。
4.训练过程
（1）读懂图纸，分析零件工作条件和技术要求。
（2）根据材料选择原则和相关要求确定零件的性能要求。
（3）根据零件的特征选择相应的金属材料。
（4）制定加工工艺路线，分析热处理目的。
（5）撰写实训报告。
项目小结
（1）选材的原则首先是要满足使用性能要求，然后再考虑工艺性和经济性。
（2）机械零件常见的失效形式有变形、断裂、磨损和蚀损四种。造成零部件失效的原因很多，主要有设计、选材、加工工艺、装配使用等因素。
（3）齿轮的工作条件不同，所用的材料及热处理方法也有所不同。重要用途的齿轮都采用锻钢制作，直径较大、形状复杂的齿轮毛坯采用铸钢制作；一些轻载、低速、不受冲击、精度要求不高的齿轮，用铸铁制造；在仪器、仪表工业中及某些接触腐蚀介质中工作的轻载荷齿轮，常用耐腐蚀、耐磨的有色金属材料来制造；对于受力不大或无润滑条件下工作的齿轮，可选用塑料制造。
（4）轴类零件选材时，应分析受力情况并确定热处理工序。以刚度为主要性能要求、轻载的非重要轴，可以用碳钢或球墨铸铁来制造；对于轴颈有较高耐磨性要求的轴，则须选用中碳钢并进行表面淬火，对于高精度、高尺寸稳定性及高耐磨性的轴，则常选用渗氮钢，并进行调质及渗氮处理。对于受弯曲、扭转的轴，一般选用中碳钢。
（5）箱体类零件主要要求具有较好的刚度和减振性以及良好的抗拉强度。对受力不大，且受静压力、不受冲击的箱体类零件常选用灰铸铁；对受力较大，要求高的抗拉强度和高韧性（或在高温高压下工作）的选用铸钢；对受力不大，要求轻且热导性好的小型箱体件，可选用铝合金铸造；对受力小，要求轻且耐热性好的零件，选用工程塑料等。
思考与练习
一、名词解释(www.xing528.com)
失效、磨损失效、断裂失效、蚀损
二、判断题
1.过量变形包括过量弹性变形、过量塑性变形和蠕变等。 （ ）
2.零件的失效形式是单一的，不能从一种形式转变为另一种形式。 （ ）
3.选择化工设备材料时，只要耐腐蚀材料就行，无须考虑环境介质和使用条件。 （ ）
4.熔盐加热炉中的盐炉电极和所处理的金属发生的腐蚀属于电化学腐蚀。 （ ）
5.在高温空气中，铁和铝生成完整的氧化膜的过程就是电化学腐蚀。 （ ）
6.热处理时，冷却速度不够、表面脱碳、淬火变形和开裂等可导致零件产生失效。 （ ）
7.毛坯有铸件、锻件、焊件、冲压件、型材、粉末冶金件、工程塑料件等。 （ ）
8.对于轧钢机、大型锻压机等重型机械的机身常，选用灰铸铁制造。 （ ）
三、简答题
1.常见的零件失效形式有哪几种？
2.零件失效的原因是什么？
3.选材的原则有哪些？
4.分析下列要求能否达到，为什么?
（1）图样上用45钢制造直径为20 mm的轴类零件，表面硬度要求为50～55 HRC，产品升级后，此轴类零件直径增加到40 mm，为达到原表面硬度，改用40Cr钢制造。
（2）制造小直径的零件（如连杆螺栓），原经调质处理时采用了中碳钢，现拟改用低碳合金钢经淬火后使用。
（3）原刀具形状简单，要求耐磨，选用T12A钢制造，硬度为60～62 HRC，现改用T8A钢制造。
（4）汽车、拖拉机齿轮原选用20CrMnTi经渗碳淬火、低温回火后使用，现改用40Cr钢经调质、高频感应淬火后使用。
（5）要求低碳钢不经化学热处理，只经淬火，得到高硬度58～60 HRC。
5.指出下列工件应采用所给材料中的哪一种，并选定其热处理工艺方法。
工件：铰刀、汽车变速箱齿轮、受力不大的精密丝杠、冷冲裁模。
材料：20CrMo、Cr12MoV、T12、W18Cr4V。
项目9答案
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