項目3任務3.1材料牌號認知任務3.2零件材料的應用與性能分析任務3.3確定減速器軸的材料任務3.4材料識別任務3.1材料牌號認知【布置任務】說明減速器中各零件材料牌號的含義【咨詢】1、收集減速器的裝配動畫和裝配圖2、工程材料種類及其牌號表的文件資料3、各種牌號的含義的文件資料任務3.1材料牌號認知【計劃】1、辨認減速器動畫中各零件的名稱（結合裝配圖）2、抄寫裝配圖中各材料牌號對應的零件3、學習工程材料的分類4、學習每類材料的牌號代表的含義。5、解釋第2步的各牌號含義6、列寫出減速器零件中沒出現的材料的牌號并解釋7、任搜集一臺機器或者部件，解釋其各零件材料的牌號含義任務3.1材料牌號認知【決策】1、制定計劃：組長帶領小組成員討論任務和計劃，結合各自成員的特點分配任務，制定出本組的任務實施計劃。（填寫計劃表）2、討論計劃組長組織組員進行討論計劃初稿，形成討論稿。3、決策計劃組長根據討論稿修改計劃，形成定稿，在組內公布，明確各自的任務。（并上交該計劃電子版給課代表）任務3.1材料牌號認知【實施】一、辨認減速器動畫中各零件的名稱。二、抄寫裝配圖中各材料牌號對應的零件。三、學習工程材料的分類。分工學習【實施】三、學習工程材料的分類【實施】三、學習工程材料的分類鑄鐵灰口鑄鐵可鍛鑄鐵球墨鑄鐵蠕墨鑄鐵工程材料—金屬材料—黑色金屬【實施】三、學習工程材料的分類工程材料—金屬材料—有色金屬有色金屬鋁及其合金銅及其合金鈦及其合金鎂及其合金軸承合金粉末冶金【實施】三、學習工程材料的分類工程材料—非金屬材料任務3.1材料牌號認知【實施】四、學習每類材料的牌號代表的含義在第三步的各個分類圖中每類材料的后面填寫牌號含義鑄鐵灰口鑄鐵可鍛鑄鐵球墨鑄鐵蠕墨鑄鐵HT加數字表示：HT表示灰鐵的拼音，數字表示直徑30mm試棒的最小抗拉強度值任務3.1材料牌號認知【實施】五、解釋第2步的各牌號含義在第2步的牌號后面填寫含義表示以上零件的材料是：直徑30mm試棒的最小抗拉強度值是200MPa的灰口鑄鐵HT200：1箱座，6箱蓋，24、29、34、37軸承端蓋任務3.1材料牌號認知【實施】1、利用課后時間根據各自的分工完成任務。2、組長組織檢查各任務完成情況，小組交流學習。3、組長組織準備發布演示制做，形成定稿。任務3.1材料牌號認知【評價】課堂進行評價。1、評價時間：第一次課討論1-5項子任務；6、7項子任務留做作業。2、評價方法：1）現場打分分數采用百分制（60-90）各組考評員打分（演示班組不參與）；教師打分2）其他班組同學提問或點評。任務3.2材料的應用與性能分析【布置任務】

說明減速器中各零件的功能和對材料的要求，分析材料的各種性能并列舉應用實例【咨詢】1、收集減速器的裝配動畫和裝配圖2、工程材料性能的文件資料3、各類材料應用的文件資料任務3.2材料的應用與性能分析【計劃】1、分析減速器各零件的功能與作用2、分析實現零件功能利用的材料何種性能3、學習力學性能指標的規定4、學習材料的其他性能5、分析連桿部件的各零件材料的性能任務3.2材料的應用與性能分析【實施】一、分析減速器各零件的功能與作用序號零件名稱材料安裝位置與作用8、27窺視孔蓋、擋油環Q215A8號在箱蓋的上中部，27號在高速軸沿軸向的齒輪和軸承之間3螺栓Q235A用螺紋連接的各零件之間21鍵Q275A用于聯接齒輪和低速軸，使其周向固定以傳遞扭矩23調整墊片08F在軸承端蓋和箱座之間，用于調整軸承間隙14銷35用于箱蓋和箱體的聯接和定位。22、30齒輪、軸45減速器內部，齒輪用于傳動，軸用于支撐17墊圈65Mn在螺母與箱蓋之間，用于防松1、6、24箱座、箱體、軸承端蓋HT200作為機構的固定件，用于支撐。27油封耐油橡膠在兩軸輸出端與端蓋孔之間，起密封作用7墊片石棉橡膠在窺視孔蓋與座之間起密封作用20油圈工業用革在放油螺塞與箱座之間，用于密封圖任務3.2材料的應用與性能分析【實施】二、分析零件的功能利用材料何種性能1、軸、齒輪、銷、鍵軸：支撐零件的功能要求其應具備一定的強度；因較長，故需要具備一定剛度；因其上的傳動零件有轉速和扭矩，有沖擊，故需要有沖擊韌性；為降低成本，材料還需具備良好的加工性能。齒輪：耐沖擊和振動，足夠的強度、剛度，耐磨。銷：因為需要定位，故需要有一定的硬度和耐磨性；因用于聯接，故需要有一定的強度。鍵：承受齒輪和軸給其側面的擠壓和中間平面的剪切作用，故需有足夠的強度。任務3.2材料的應用與性能分析【實施】二、分析零件的功能利用材料何種性能2、螺栓、窺視孔蓋、擋油環、調整墊片這四種零件的要求強度、硬度，但比上一組零件的要求要低些。3、墊圈防止螺母松動，因此需要有彈性和韌性

4、箱座、箱體、軸承端蓋

這組零件共同點是固定不動，需承受壓力，故材料應具備一定的抗壓能力。

任務3.2材料的應用與性能分析【實施】二、分析零件的功能利用材料何種性能5、油封、墊片、油圈這組材料需要較高的彈性。其中，27油封還需具備耐油作用，因減速器內齒輪潤滑油及軸承的潤滑油會甩到此處；7墊片側重密封作用；20油圈密封、耐油、一定硬度，對彈性要求不如前兩種零件高。總結材料的性能

強度、硬度、彈性塑性、沖擊韌性、疲勞強度皮帶力學性能

其他性能

剛度、耐磨性、耐熱性等還有？在材料表中找任務3.2材料的應用與性能分析【實施】三、學習材料的力學性能查表3.1-3、4、5的力學性能指標表示1、強度strength和塑性

plasticity通過拉伸試驗測得大小。金屬抵抗永久變形（塑性變形）和斷裂

的能力。定義

表示

用應力（壓強）表示檢測

抗拉、抗壓、抗剪、抗彎、抗扭。（承載的不同）種類

指標

屈服強度σs、抗拉強度σb任務3.2材料的應用與性能分析【實施】三、學習材料的力學性能查表3.1-3、4、5的力學性能指標表示1、強度strength和塑性

plasticity通過拉伸試驗測得大小。金屬產生永久變形（塑性變形）的能力定義

表示

用相對變形量表示檢測

指標

斷面伸長率A、斷面收縮率Z任務3.2材料的應用與性能分析【實施】三、學習材料的力學性能1、強度strength和塑性plasticity檢測

標點L0

標距d0（1）材料類型：

低碳鋼：

灰鑄鐵：2．標準試件：塑性材料的典型代表；脆性材料的典型代表；（2）標準試件：標距：用于測試的等截面部分長度；尺寸符合國標的試件；低碳鋼拉伸試驗現象：屈服：頸縮：斷裂：tmax引起拉伸試驗1）低碳鋼拉伸實驗曲線OPDLPePpPsPb線彈性階段屈服階段強化階段縮頸斷裂階段屈服極限：強度極限：延伸率：斷面收縮率：彈性極限和比例極限PP,Pe塑性指標：強度指標：aE=tga低碳鋼拉伸應力應變曲線D(ss下)(se)BC(ss上)A(sp)E(sb)gaEy=tgas(MPa)200400e0.10.2O低碳鋼壓縮應力應變曲線2）低碳鋼拉伸、壓縮的應力與應變曲線seOsbL灰鑄鐵的拉伸曲線sby灰鑄鐵的壓縮曲線aa=45o~55o剪應力引起斷裂3）鑄鐵拉伸、壓縮的應力與應變曲線σb是其強度的唯一指標σb+表示抗拉強度σb-表示抗壓強度σb-=（4~5）σb+123OseA0.2%Ss0.24102030e(%)0100200300400500600700800900s(MPa)4）其它塑性材料拉伸應力應變曲線1-錳釩鋼2-硬鋁3-鋁合金4-Q235塑性材料和脆性材料力學性能比較塑性材料脆性材料斷裂前有很大塑性變形斷裂前變形很小抗壓能力與抗拉能力相近抗壓能力遠大于抗拉能力延伸率δ

>5%練習：填寫P97表3.2-4可承受沖擊載荷，適合于鍛壓和冷加工適合于做基礎構件或外殼塑性和脆性會因制造方法工藝條件而變作業：P98習題2延伸率δ

<5%任務3.2材料的應用與性能分析【實施】三、學習材料的力學性能查表3.1-3、4、5的力學性能指標表示2、硬度Hardness通過硬度試驗測得大小。材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力。

定義

表示

多種方法表示檢測

布氏、洛氏、維氏。（根據檢測方法不同）種類

指標

各種實驗方法的硬度值任務3.2材料的應用與性能分析【實施】三、學習材料的力學性能2、硬度Hardness硬度試驗檢測

1）布氏硬度FD工件壓頭：鋼球或硬質合金d任務3.2材料的應用與性能分析【實施】三、學習材料的力學性能2、硬度Hardness檢測

1）布氏硬度BrinellHardnessFD工件壓頭：鋼球或硬質合金d說明：1、壓頭為淬火鋼球用

HBS

表示，數值∠450

用于測量有色金屬、退火或正火鋼件、灰鑄鐵材料。2、壓頭為硬質合金用HBW表示，數值450—650生產中一般不用HBW來測量材料的硬度。3、表示法：數字在前、字母在后。如200HBS

I50HBS～175HBS；

標注時不要寫成HBS=200，或HBS=150～175，或500HBS

，不要出現單位；數值差不要超過30。4、不宜測量薄件、成品件。因壓痕大。S—steel（鋼）任務3.2材料的應用與性能分析【實施】三、學習材料的力學性能2、硬度Hardness檢測

1）布氏硬度金屬類型布氏硬度范圍（HB）試件厚度（mm）P與D的關系鋼球直徑D（mm）負載P（Kg力）載荷保持時間（秒）黑色金屬140-4506-34-2＜2P=30D210.05.02.53000750187.510＜140＞66-3＜2P=10D210.05.02.5100025062.510有色金屬＞1306-34-2＜2P=30D210.05.02.53000750187.53036-1309-36-3＜3P=10D210.05.02.5100025062.5308-35＞66-3＜2P=2.5D210.05.02.525062.515.660表1布氏硬度試驗規范任務3.2材料的應用與性能分析【實施】三、學習材料的力學性能2、硬度Hardness檢測

2）洛氏硬度RockwellHardness硬度試驗任務3.2材料的應用與性能分析【實施】三、學習材料的力學性能2、硬度Hardness檢測

2）洛氏硬度RockwellHardness說明：1、數字在前、字母在后，如45HRC；35HRC～38HRC2、HRC適用范圍數值20～70；小于或大于這個范圍均為標注錯誤！如17HRC；75HRC；HRC=15～19等。

3、在圖紙標注時注意數值差應≯5，否則為標注錯誤。

4、適用于測量硬度較高的材料，如淬火鋼件；測量成品件或半成品件。因壓痕較小。壓頭直徑1.587mm。注：GB/T230—91規定有九種表示硬度方法，常見的有A、B、C三種，見表3.2-2任務3.2材料的應用與性能分析【實施】三、學習材料的力學性能2、硬度Hardness檢測

3）維氏硬度RockwellHardness硬度試驗練習：習題1作業：分析3種硬度表示的應用任務3.2材料的應用與性能分析【實施】三、學習材料的力學性能3、沖擊韌性和疲勞強度定義

抵抗沖擊載荷而不破壞的能力

通過沖擊試驗測得大小。檢測

指標

沖擊韌度αK

表示J/cm2說明：韌性值與溫度有關；在20℃左右可不顯脆性，溫度降低后韌性值減小，易脆斷。如：碳鋼—20℃以下，易發生脆斷。此時的溫度稱——脆性轉變溫度。注：沖擊能量小時，取決于材料的強度；沖擊能量大時，取決于材料塑性。Impacthardnessandfatiguestrength任務3.2材料的應用與性能分析【實施】三、學習材料的力學性能3、沖擊韌性和疲勞強度定義

抵抗交變應力作用下產生疲勞破壞的能力

通過疲勞試驗測得大小。檢測

指標

持久極限σ-1對稱循環的應用作用Impacthardnessandfatiguestrength隨時間而作周期性改變的應力稱為交變應力。1、定義2、產生原因外載荷交替變化構件上的點位置的變化

交變應力

應力循環中最小應力與最大應力之比，可用來表示交變應力的變化的特點稱為交變應力的循環特征。以r表示。3、變化規律和分類應力循環應力每重復變化一次的過程平均應力

和

應力幅度應力循環特征

交變應力

（1）對稱循環交變應力

當r=-1的交變應力稱為對稱循環交變應力。

（2）非對稱循環交變應力當r≠－1的交變應力稱為非對稱循環交變應力。

（3）脈動循環交變應力

當r=0的交變應力稱為脈動循環交變應力。分類按應力循環特征分

交變應力

疲勞破壞1定義在交變應力作用下出現的破壞（1）抵抗斷裂的極限應力低。（2）斷口處有明顯兩個區域。（3）材料的破壞呈脆性斷裂。2特點

持久極限1定義當應力循環中的最大應力值低于某一極限值時，試件經無限多次應力循環也不斷裂拉壓2表示符號彎曲扭轉當r=-1時材料、變形均相同最低

持久極限3數值確定試驗次循環對應的應力值

持久極限4影響持久極限的主要因素：（1）由構件外形引起的應力集中的影響

持久極限4影響持久極限的主要因素：（2）構件尺寸大小的影響

持久極限4影響持久極限的主要因素：（3）表面加工的影響任務3.2材料的應用與性能分析【實施】三、學習材料的力學性能練習：填寫表3.2-4作業：1、分析3種硬度表示的應用2、發動機連桿大頭螺釘工作時受到的最大、最小拉力、螺紋內徑分別是求：平均應力、應力幅度、循環特征項目3任務3.1材料牌號認知任務3.2零件材料的應用與性能分析任務3.3

確定減速器軸的材料任務3.4材料識別任務3.3確定減速器軸的材料【布置任務】作為減速器生產廠家的技術員，你接到設計一級直齒圓柱齒輪減速器高速軸材料的任務【咨詢】1、收集軸類材料資料2、熱處理的文件資料3、軸類材料選擇的文件資料4、其他零件的材料選擇資料任務3.3確定減速器軸的材料精度分析材料分析結構分析任務3.3確定減速器軸的材料【計劃】1、了解零件選材的基本原則和方法2、分析軸的工作條件，提出軸的關鍵性能要求。3、搜集同類產品的用材情況，列出分析對照表。4、學習熱處理方法。5、選擇軸的材料牌號，并確定熱處理方法。6、擴展：學習常用零件的材料及熱處理方法任務3.3確定減速器軸的材料【實施】一、了解零件選材的基本原則和方法1、基本原則列舉分析材料牌號表中各材料的工藝性能和經濟性能如：在鋼的分類表中，鑄鋼的鑄造性能好；但不可以焊接，20鍛造性能優于65；Q235比45經濟；查牌號表的硬度值對比切削加工性能；任務3.3確定減速器軸的材料【實施】一、了解零件選材的基本原則和方法2、方法分析減速器各零件屬于何種形式的選材，如何選擇如：兩根軸，屬于綜合力學性能為主的選材，齒輪、彈簧墊圈屬于以疲勞強度為主的。任務3.3確定減速器軸的材料【實施】二、分析軸的工作條件，提出軸的關鍵性能要求在軸的裝配圖中指出工作條件和性能要求任務3.3確定減速器軸的材料【實施】三、搜集軸的用材情況，列出分析對照表分析下面各種情況的軸的選材轉動副中的銷軸；帶動帶式傳輸機的減速器的軸（小功率電機）；帶動破碎機的減速器的軸（中功率電機）；發動機的曲軸；發動機的凸輪軸；任務3.3確定減速器軸的材料【實施】四、學習熱處理方法對比表3.3-1中的45的兩種熱處理方法的力學性能1、認識熱處理工藝種類普通和表面熱處理任務3.3確定減速器軸的材料【實施】四、學習熱處理方法2、普通熱處理四把火普通和表面熱處理任務3.3確定減速器軸的材料【實施】四、學習熱處理方法1）退火退火是將金屬制件加熱到高于或低于這種金屬的臨界溫度，經保溫一定時間，隨后在爐中或埋入導熱性較差的介質中緩慢冷卻，以獲得接近平衡狀態組織的一種熱處理工藝。退火的目的：

a.降低硬度，以利于切削加工；

b.細化晶粒，改善組織，提高機械性能；

c.消除內應力，為下一道熱處理作好準備；

d.提高金屬材料的塑性、韌性，便于進行冷沖壓或冷拉拔加工。退火的缺點：占用設備；生產率低。2、普通熱處理任務3.3確定減速器軸的材料【實施】四、學習熱處理方法2）正火正火是將金屬制件加熱到高于或低于這種金屬的臨界溫度，經保溫一定時間，隨后在空氣中冷卻，以獲得更細組織的一種熱處理工藝。正火的作用與退火相似，與退火不同之處是：

a.正火是在空氣中冷卻，冷卻速度快，所獲得的組織更細。

b.正火后的強度、硬度較退火后的稍高，而塑性、韌性則稍低。

c.不占用設備；生產率高。2、普通熱處理任務3.3確定減速器軸的材料【實施】四、學習熱處理方法3）淬火淬火是將金屬制件加熱到這種金屬的臨界溫度以上30～50℃，經保溫一定時間，隨后在水或油中快速冷卻，以獲得高硬度組織的一種熱處理工藝。淬火的目的：提高金屬材料的強度和硬度，增加耐磨性，并在回火后獲得高強度和一定韌性相配合的性能。2、普通熱處理任務3.3確定減速器軸的材料【實施】四、學習熱處理方法2、普通熱處理4）回火回火是把淬火后的金屬制件重新加熱到某一溫度，保溫一段時間，然后置于空氣或油中冷卻的熱處理工藝。回火的目的：為了消除淬火時因冷卻過快而產生的內應力，降低金屬材料的淬性，使它具有一定的韌性。根據加熱溫度的不同，回火可分為低溫回火、中溫回火和高溫回火。任務3.3確定減速器軸的材料【實施】四、學習熱處理方法2、普通熱處理4）回火

（1）低溫回火：回火溫度為150～250℃。低溫回火能消除一定的內應力，適當地降低鋼的脆性，提高韌性，同時工件仍保持高硬度、高耐磨性，應用于各種量具和刃具。（2）中溫回火：回火溫度為350～500℃。中溫回火可大大減小鋼的內應力，提高了彈性、韌性，但硬度有所降低，應用于彈簧和熱鍛模等。（3）高溫回火：回火溫度為500～650℃。高溫回火可以消除內應力，硬度有顯著的下降，可獲得具有強度、塑性、韌性等綜合機械性能，應用于齒輪、連桿、曲軸等。任務3.3確定減速器軸的材料【實施】四、學習熱處理方法2、普通熱處理5）調質

淬火后再經高溫回火的熱處理工藝，稱為調質處理。一般要求具有較高綜合機械性能的重要結構零件，都要經過調質處理。

任務3.3確定減速器軸的材料【實施】四、學習熱處理方法3、表面熱處理surfaceheat--treatment1）表面淬火概念：將工件快速加熱，表面達到淬火溫度立即淬火（噴水），表面層獲得M，而心部保持了原有的韌性、塑性且達到表面耐磨的工藝。應用：齒輪、凸輪、套筒、頂桿等，WC=0.4%—0.5%較好。方法：按加熱方式不同，分為：感應加熱和火焰加熱任務3.3確定減速器軸的材料【實施】四、學習熱處理方法3、表面熱處理1）表面淬火方法：感應加熱高頻加熱：200KHZ—300KHZ

；0.3—2.5mm,小件；軸；齒輪中頻加熱：1KHZ—10KHZ；2—10mm；較大件，凸輪，曲軸工頻加熱：50HZ；硬度層10—20mm；應用大件特點：a、生產率高，加熱速度快；b、淬火后晶粒細、硬度高；c、加熱不氧化、不脫碳、不變形；d、有較高疲勞強度；e、缺點是設備投資大。應用大批量生產小件，齒輪等。任務3.3確定減速器軸的材料【實施】四、學習熱處理方法3、表面熱處理1）表面淬火方法：火焰加熱——用乙炔—氧氣混合氣體燃燒的火焰。特點：操作簡單，效率低；表面層2—6mm，工作表面嚴重氧化，質量難以控制。應用單件、小批生產。任務3.3確定減速器軸的材料【實施】四、學習熱處理方法3、表面熱處理2）表面化學處理Thermo—chemicaltreatment概念：是將金屬或合金工件置于一定溫度的活性介質中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表面，改變化學成分、組織和性能的熱處理工藝。任務3.3確定減速器軸的材料【實施】四、學習熱處理方法3、表面熱處理2）表面化學處理Thermo—chemicaltreatment工藝方法（1）滲碳：向工件表面深入碳原子過程，↑WC，滲碳層0.5-2mm.（1）目的：提高耐磨性；此時心部有良好的韌性；“外強里韌”。（2）應用：低碳鋼，低合金鋼。（3）方法：氣體滲碳，固體滲碳。（4）熱處理：滲碳、淬火+低溫回火。任務3.3確定減速器軸的材料【實施】四、學習熱處理方法3、表面熱處理2）表面化學處理Thermo—chemicaltreatment（2）氮化：

向工件表面滲入活性氮原子—形成硬度極高的合金氮化物。（1）目的：提高硬度、耐磨性，提高疲勞強度，耐蝕性。（2）應用：含較高合金元素的鋼，V、W、AI、Mo、Cu等（3）方法：離子滲氮——氨氣4、熱處理新技術練習：習題2、4、6、7作業：列表分析各類材料的熱處理方法任務3.3確定減速器軸的材料【實施】四、學習熱處理方法5、熱處理工藝1）標注設計者根據零件的性能要求，在圖紙上標明材料的牌號，并相應的熱處理條件，作為熱處理操作及檢驗的依據，一般來講，在圖紙上用硬度作為熱處理條件。如：高碳鋼一般在56HRC以上，58HRC~62HRC；差≯5。中碳鋼：56HRC以下，34HRC~37HRC等。布氏硬度標注時：差≯30；如220HBS~250HBS；180HBS~200HBS等。另：寫上相應的調質，