典型结构选材与结构分析讲解材料
机械零件的选材
机械零件的选材在机械零件的设计与制造过程中，如何合理地选择材料是一项十分重要的工作。
机械零件的设计不单是结构设计，还应包括材料和工艺的设计，故从事机械设计与制造的工程技术人员，必须掌握各种材料的特性，会正确选择和使用，并能初步分析机器及零件使用过程中出现的各种材料问题。
1、工程材料的强化方式：固溶强化、加工硬化、细化组织强化、第二相强化、相变强化、复合强化。
2、工程材料的韧化途径：细化晶粒、调整化学成分、形变热处理、低碳马氏体强韧化。
一、选材的基本原则＊满足机件的使用性能要求＊较好的加工工艺性＊较好的经济性1、材料的使用性能应能满足使用要求使用性能与选材材料的使用性能是选材时考虑的最主要根据——首先要准确地判断零件所要求的主要使用性能。
（1）从工作条件及失效形式的分析提出使用性能要求①承受载荷的类型及大小——如承受持久作用的静载荷，对弹性或塑性变形的抗力是最主要的使用性能；承受交变载荷，则疲劳抗力是重要的使用性能。
②工作环境——温度、介质的性质等③特殊要求的性能——电、热、磁、比重、外观等失效分析为正确选材提供了重要依据，其目的是找出零件损坏的原因。
如失效分析证明零件损坏确系选材不当所致，则可通过选择合适的材料来防止失效。
（2）从使用性能要求提出机械、物理、化学等性能要求使用性能要求→可测的实验室性能指标→初选一般根据设计手册的数据选材，应注意：﹡材料的性能与加工、处理条件有密切的关系。
﹡材料的性能与加工处理时试样毛坯的尺寸有很大关系。
﹡材料的化学成分、加工处理的工艺参数、性能都有一个允许的波动范围只要零件的尺寸、处理条件与手册所给的相同，按手册性能选材是偏安全的手册一般给出：σs 、σb 、δ、ψ、ak目前工程上往往用硬度来作为零件的质量检验标准（简单、非破坏性、硬度与其他性能之间有大致固定的关系），此时还须对处理工艺（主要是热处理工艺）作出明确规定。
2、材料的工艺性应满足加工要求材料的工艺性能，即加工成零件的难易程度，自然是选材时必须考虑的重要问题。
现代文阅读之文思有路,遵路识真,精准分析思路结构
任务一文思有路，遵路识真，精准分析思路结构全国著名特级教师李卫东如是说：阅读散文就要缕析作者情感流淌的脉绪，体会新鲜的命意和意境。
[走进任务]“文章思有路，遵路识斯真。
”能够精准分析散文思路结构，既是散文阅读的关键能力，又是高考散文思路结构考查的重要内容。
分析散文思路结构，就是要弄清散文的线索，材料安排的顺序和特点，弄清段落、层次、开头结尾、过渡照应等问题。
为此，复习就是要强化对散文思路结构的把握能力，顺利地解答线索、构思、句段作用三种主要题型。
一、思路结构文章结构是文章内容的组合形式，文章思路是对文章内容的设计安排；结构是思路的外在形式，思路是结构的内在脉络。
所以，思路与结构是一个整体中的两个侧面。
分析文章结构是把握文章内在脉络的手段，分析文章思路是把握文章外在结构的基础。
1．结构类型分类特点思路静赏式定点定景，多方写景；联想深化景点概述——景点静赏——景点2.结构关系文章内部结构关系有三种：3．行文构思技巧以小见大以平凡细微的事物反映重大、深刻的主题，为读者提供广阔的想象空间，获得生动的情趣和丰富的联想。
开门见山、卒章显志叙事：直接切入场景，引人入胜。
议论：直接表明观点，让读者一目了然。
在全篇结尾点明文章的主旨或作者的思想感情。
4.如何梳理行文思路(1)寻找关键词句。
画出各段落中的中心句、首括句、尾结句，在文章结构上起过渡、连续作用的词语、句子、段落，以及画龙点睛的句子，再将关键词句串联起来，从而把握文章的思路脉络。
(2)捕捉文中体现时间、空间、人物、事件、感情的语句，从而把握文章的思路脉络。
(3)逐段归纳要点，把各段要点合并起来思考，不仅能把握文意，还能找出文章的思路脉络。
(4)依据文体特征来理清思路结构。
不同形式的散文，其行文思路是不同的。
请见下表：类别行文思路写景状物散文引出写作对象→状景咏物，时空拓展→穿插其他景物，对比反衬→由自然之物作拟人化延伸议论→抒情议论，升华主旨叙事散文写作缘起→写人记事→穿插场景、细节→抒发情感，总结感悟议论散文对现实的事、物有触动(触发点)→类似事情相近或相反联想议论(联系点)→点出道理(感悟点)→结合现实，议论升华(升华点)依据上述文体思路，也可以较快地理清文章的思路脉络。
常见结构材料简介PPT课件
脱氧方法：Ｆ——沸腾钢；Ｚ——；b——半镇静钢 质量等级：Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ
wc＝0.06-0.38%
常用热处理：一般不热处理，直接使用。
主要牌号及应用
牌号
Q195
Q215
Q235
Q255
Q275
主要 应用 举例
受载荷较小的 铆钉、短轴、
钢丝、开口销、 拉杆、垫圈、
钉子、拉杆、 渗碳件、焊
焊接件
接件
9SiCr, CrWMn, GCr15, T10A,
T12A
说明：含碳量用千分数表示，wc>1.0%时不标注。高速钢不标注含碳量。
-
17
工具钢金相
高速钢 铸态
T7 经球化退火
-
18
特殊性能钢
超高强度钢
耐磨钢
易削钢
耐热钢
耐蚀钢
性 • 高强度； 能 • 合适的塑性； 要 • 高疲劳强度；
• 承受严 重冲击和 摩擦。
分类： •按成分
低碳钢
中碳钢
低碳钢
普通质量钢
优质钢
高级优质钢
wc0.25% wc＝0.25- wc>0.60% 0.60%
wS0.050% wP0.045%
wS0.035% wP0.035%
wS0.020% wP0.030%
•按用途
碳素结构钢 优质碳素结构钢 碳素工具钢 铸造碳钢
-
4
碳素结构钢
牌号：Ｑ２３５-Ｂ·b
工作温度低于250 弹簧，工作温度低
C耐热弹簧
于300 C耐热弹簧
500 C下工作 弹簧、锅炉安 全阀用弹簧
-
14
滚动轴承钢
成分特点：
• 高含碳量（wc=0.90~1.10%）； • 添加Cr （wCr=0.50~1.65%）提高 淬透性，细化碳化物。
海洋柔性管道结构形式及设计选材分析
8福建建设科技2019.No.2■建筑材料海洋柔性管道结构形式及设计选材分析胡建春傅建楠（中国市政工程华北设计研究总院有限公司天津300384）［摘要］随着海洋油气勘探开发的发展，柔性管道由于其自身优势应用越来越广泛。
但国内柔性管道技术与世界先进水平之间还存在较大的差距。
本文主要介绍了柔性管道的结构形式及各结构层的功能，并对各结构层在材料选择方面需要考虑的问题进行了相关分析，针对不同环境提出选材建议，以期为柔性管道的设计提供技术参考。
［关键词］柔性管道；材料选择；老化；腐蚀Structure Style and Material Selection Analysis for Offshore Flexible PipesAbstract ：Along with the development of the offshore oil and gas exploration and production ，more and more flexible pipes have been used in the offshore oil and gas industry because of its advantages．But there is a large technological gap between home and abroad．Aimed at providing some technical reference for flexible pipe material selection ，this paper elaborates on the structure style and function of the flexi-ble pipes and analyses the problem the structural layers need to be considered in aspect of material selection．Key words ：Flexible pipe ，Material selection ，Aging ，Corrosion 作者简介：胡建春（1984－），工程师，硕士研究生，主要从事天然气管道设计方面的工作。
固体颗粒输送泵的选材及结构特点
固体颗粒输送泵的选材及结构特点摘要:从选材和结构特点两方面介绍固体颗粒输送泵的主要特点及需要注意的关键问题,并介绍杂质泵的典型结构。
关键词:杂质泵耐磨蚀选材结构输送含有固体颗粒或杂质的液体的泵,通常被称为杂质泵。
这种泵广泛应用于冶金、矿山、煤炭、电力、化工、轻工、食品、污水处理等工业。
近年来,随着科学技术的发展,用离心泵输送含各种固态物质的介质的技术得到迅速发展,输送固液两相流体的离心泵的应用领域和需求量也不断扩大。
杂质泵的壳体、叶轮非常容易被磨损,过流零件的损坏主要是由于输送介质中固体颗粒的磨损,或者由于介质的磨蚀性、腐蚀性共同引起的。
因此,针对输送含有固体颗粒或杂质的液体这一工况的使用要求,必须解决好杂质泵的选材问题,以及结构设计的合理性,从而降低泵的磨损,延长泵的使用寿命。
针对输送含固体颗粒或杂质这一领域的市场需求,近年来,泵行业涌现出各种类型的杂质泵,用以解决输送磨蚀性强的介质的技术难题,这些泵在诸多工业领域起着重要作用。
下面主要从选材及结构两方面,简要介绍一下杂质泵的主要特点。
1 选材针对输送含固体颗粒或杂质的液体的工况,泵的主要过流部件的损耗机理为液-固双相流协同作用的腐蚀-磨蚀,因此,泵在选材时需要同时兼顾耐腐蚀、耐磨蚀两方面要求。
为了降低介质对过流部件的磨蚀,泵的过流部位的零件必须选择硬度较高的耐磨材质,例如可以选择高铬合金铸铁Cr30、Cr34,或双相钢2205、2507、2605。
同时,过流零件的对磨位置还要通过相应的表面硬化处理方法,提高磨损区域的硬度,从而获得良好的耐磨性能,使泵的使用寿命大大延长。
2 结构特点考虑到磨损和轴承等的可靠性,杂质泵一般选较低转速。
为了防止泵内流道被固体颗粒堵塞,泵体采用较宽的流道,叶轮的叶片数较少(通常在2～8片之间),并尽量采用开式叶轮,若用闭式叶轮,叶轮内流道宽度要大。
为防止固体颗粒进入轴封,在密封腔处堆积,叶轮背面增加背叶片,同时,轴封处注入比密封腔压力高的清洁液作为封液,并要求轴封结构可靠。
机械工程材料第6章典型零件选材
表6.1
工作条件 ①与滚动轴承配合 ②轻、中载荷，转速低 ③精度要求不高 ④稍有冲击
表6.1 机床主轴工作条件、用材及热处理
材料 45 主要热处理 正火或调质 硬度 220~250 HBS 使用实例 一般简式机床
①与滚动轴承配合 ②轻、中载荷，转速略高 ③精度要求不太高 ①与滑动轴承配合 ②有冲击载荷 ①与滚动轴承配合 ②中等载荷，转速较高 ③精度要求较高 ④冲击与疲劳较小 ①与滑动轴承配合 ②中等载荷，转速较高 ③精度要求很高 ①与滑动轴承配合 ②中等载荷，心部强度不高，转 速高 ③精度要求不高 ④有一定冲击和疲劳 ①与滑动轴承配合 ②重载荷，转速高 ③有较大冲击和疲劳载荷
2、轴类零件选材及加工工艺路线确定步骤
1）看懂零件图 了解和分析零件的形状、大小与特征； 2）分析其工作条件、性能要求和热处理要求； 3）确定材料及热处理工艺 根据用途，选择合适的材料和强 化工艺； 4）确定零件的加工工艺路线 制造轴类零件常采用锻造、切 削加工、热处理（预先热处理及最终热处理）等工艺，其中 切削加工和热处理工艺是制造轴类零件必不可少的。台阶尺 寸变化不大的非重要轴，可选用与轴的尺寸相当的圆棒料直 接切削加工而成，然后进行热处理，不必经过锻造加工。
右图为“解放”牌载重汽车变速箱变速 齿轮。该齿轮将发动机动力传递到后轮， 并起倒车的作用，工作时承载、磨损及 冲击负荷均较大。要求齿轮表面有较高 的耐磨性和疲劳强度，心部有较高的强 度(σb > 1 000 MPa)及韧性(αk＞60 J／ cm2)。 选材及加工工艺路线有以下两种方式。
“解放”牌载重汽车变速箱变速齿轮选材及加工工艺路线
2）汽车半轴： 汽车半轴是一个传递扭矩的重要 部，工作时承受冲击、弯曲疲 劳和扭转应力的作用，要求材 料有足够的抗弯强度、疲劳强 度和较好的韧性。
写作：如何突出中心(教案)
1.教学重点
-确定明确的中心思想：指导学生如何在写作前明确自己的观点和立场，使文章具有灵魂和核心。
-举例：以《背影》为例，讲解作者如何围绕“父爱”这一中心思想进行选材、组织和表达。
-选择合适的材料支撑中心：教授学生如何从生活中筛选、提炼具有代表性的材料，有力地支撑文章中心。
-举例：分析《白杨礼赞》中，作者如何选择白杨树作为象征，展现中华民族的精神风貌。
-合理安排文章结构：教育学生掌握文章的开头、发展、高潮、结尾等部分，使文章条理清晰、层次分明。
-举例：通过分析本单元课文的篇章结构，让学生学会如何布局谋篇，使文章内容紧凑、有序。
-运用修辞手法、描写方法等强化中心表达：训练学生运用各种写作技巧，使文章更具表现力和感染力。
-举例：解析课文中运用的比喻、拟人、排比等修辞手法，以及细腻的描写方法，如何让文章的中心思想更加突出。
2.提升学生的审美鉴赏能力：指导学生从课文中感悟美好情感，品味精彩语言，培养高雅的审美情趣。
3.增强学生的文化理解与传承：引导学生关注课文中所体现的提高学生的表达能力：培养学生运用恰当的写作技巧，清晰、生动地表达自己的观点和情感，提升写作水平。
5.培养学生的合作与交流能力：鼓励学生在小组讨论、分享心得的过程中，倾听他人意见，学会与人沟通、协作。
3.重点难点解析：在讲授过程中，我会特别强调确定中心思想、选择支撑材料、合理安排文章结构以及运用修辞手法等四个重点。对于难点部分，我会通过举例和比较来帮助大家理解。
（三）实践活动（用时10分钟）
1.分组讨论：学生们将分成若干小组，每组讨论一个与文章中心思想相关的实际问题。
2.实验操作：为了加深理解，我们将进行一个简单的写作练习。这个练习将演示如何围绕中心思想进行选材、组织结构等。
4学习单元四 认识汽车典型零部件的选材
变形 老化
小组讨论
试分析发动机气缸体的损伤形式及原因。
气缸体与气缸盖的主要损伤形式有裂纹、磨损和变形等。 1．气缸体与气缸盖产生裂纹的原因：1）振动： 2）热裂： 3）冷 裂： 4）镶套：5）装配： 2．气缸体与气缸盖的变形的原因 1）折装不当： 2）曲轴轴承座孔同轴度偏差增大，或是受到整个气缸体变形的影响 ； 3）曲轴轴承座孔处厚薄不均，铸造后残余应力不均衡，在使用中引 起变形。 3．气缸磨损的原因：润滑不良、高温、高压、交变负荷和腐蚀性物 质等原因
二、 失效式
1、 定义
失效模式：失效所表现出的形式。汽车零部件失效方式有磨损、疲劳断裂、变形、 腐蚀及老化等五类。一个零件可能同时存在几种失效模式或失效机理。
2、 零件失效的基本原因
基本 原因 主要内容 应用举例 曲柄连杆机构在承受气体压力过程中，各零件承受扭转、压缩、弯曲载荷及其应力作用；齿轮轮 齿根部所承受的弯曲载荷及表面承受的接触载荷等；绝大多数汽车零件是在动态应力作用下工作 的。 汽车零件在不同的环境介质和不同的工作温度作用下，可能引起腐蚀磨损、磨料磨损以及热应力 引起的热变形、热膨胀、热疲劳等失效，还可能造成材料的脆化，高分子材料的老化等。 轴的台阶处直角过渡、过小的圆角半径、尖锐的棱边等造成应力集中；花键、键槽、油孔、销钉 孔等处，设计时没有考虑到这些形状对截面的削弱和应力集中问题，或位置安排不妥当。 制动蹄片材料热稳定系数不好；产生裂纹、高残余内应力、表面质量不良。
零件的受力状况 工作 条件 工作环境
设计不合理 设计 制造 选材不合理、制造 工艺过程中操作不 合理 使用、维修
使用 维修
汽车超载、润滑不良，频繁低温冷启动；破坏装配位置，改变装配精度。
二、 失效模式
3、汽车零件失效分类：
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一般要求齿轮材料应具有以下性能： ① 高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度； ② 高的齿面硬度和耐磨性； ③ 良好的心部强度和韧性； ④ 较好的工艺性能。 2．齿轮的选材及工艺分析 1）机床齿轮
机床齿轮转速中等，载荷不大，工作平稳无强烈 冲击。一般选用中碳钢。
如C616车床齿轮，可选用45号钢。其工艺路线如下： 下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→高频淬火及回 火→精磨 分析：
10.3 典型结构件选材及工艺分析 一、齿轮类零件
齿轮是机械制造中最常见的传动件之一。 1．齿轮的工作条件、失效形式及性能要求
齿轮的工作条件是：
① 传递扭矩时，齿根部承受较大的交变弯曲应力；
② 换档、启动或啮合不均匀时承受冲击力；
③ 齿啮合时齿面承受滚动、滑动造成的强烈摩擦和交变 接触应力。
④ 齿轮的主要失效形式有：齿根疲劳断裂、齿面局部剥 落和过度磨损。
用45钢制造曲轴的工艺路线： 下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→轴颈表面 淬火、低温回火→精磨
用QT700-2制造曲轴的工艺路线：
熔炼→铸造→高温正火（950℃）→高温回火（560℃） →机械加工→轴颈气分结束！
① 正火处理可使组织均匀化，消除锻造应力，调整硬度， 改善切削加工性能。
② 调质处理可使齿轮具有较高的综合力学性能。
③ 高频感应加热淬火可提高齿轮表面硬度和耐磨性。
④ 回火可采用低温回火或自行回火，以消除淬火应力。
2）汽车、拖拉机齿轮
汽车、拖拉机的工作条件比机床齿轮较恶劣，受力 较大，超载荷和受冲击频繁。一般选用渗碳钢 （20CrMnTi、20CrMnMo等）制造。
2．轴的选材及工艺分析
1） 机床主轴
如C616车床主轴，工作时承受扭转和弯曲应力，载 荷不大，转速中等。可选用45号钢。
具体加工工艺路线：
下料→锻造→正火→粗加工→调质→半精车外圆、钻中心孔 、铣键槽→局部淬火（锥孔及外锥体）→车各空刀槽、粗磨 外圆、滚铣花键→花键高频淬火、回火→精磨（外圆、外锥 体及内锥孔）
如JN—150型载重汽车变速箱中的某一齿轮，可选 用20CrMnTi。
二、轴类零件
1．轴的工作条件、失效形式及性能要求 轴的工作条件是：
① 承受交变扭矩及拉—压载荷； ② 轴颈、花键等部位承受较大的摩擦和磨损； ③ 承受一定的过载和冲击载荷。 轴的失效形式有：断裂、局部过度磨损。 对轴的性能要求有： ① 足够的强度、刚度和一定的韧性； ② 高的疲劳强度； ③ 良好的切削加工性； ④ 良好的耐磨性。
分析： ① 正火处理可消除应力，改善锻造组织。
② 调质处理（整体调质）硬度为200HBS～230HBS，为回 火马氏体组织。目的是使主轴得到高的综合机械性能。 为了更好地发挥调质的效果，故安排在粗加工之后。
③ 因内锥孔和外圆锥面常与卡盘、顶尖相对摩擦，内锥孔 和外圆锥面经盐浴局部淬火和回火后硬度达到45HRC～ 52HRC。
④ 花键部位采用高频感应加热淬火和回火，以保证其耐磨 和精度。
2）内燃机曲轴
内燃机曲轴工作时承受扭转和弯曲及冲击力。要求曲轴 具有高的强度，一定的冲击韧性和弯曲、扭转疲劳强度，在 轴颈处要有高的硬度和耐磨性。
中小功率内燃机曲轴最常用的材料是45钢和球墨铸铁。 高速大功率内燃机曲轴一般采用合金钢，如35CrMo、42CrMo 等。