箱座类零件是机械中的重要零件之一，其结构一般较为复杂，工作条件相差很大。主轴箱、变速箱、进给箱和阀体等通常受力不大，要求有较高的刚度和密封性； 工作台和导轨等要求有较高的耐磨性； 以承压为主的机身、底座等要求有较好的刚性和减振性； 有些机身、支架往往同时承受拉、压和弯曲应力，甚至还承受冲击力，故要求有较好的综合力学性能。

（1） 对受力较大，要求强度、韧性高，甚至能在高温下正常工作的箱体件，如汽轮机机壳，应采用铸钢。铸钢件应进行完全退火或正火，以消除粗晶组织和铸造应力。

（2） 对受力较大，但形状简单、生产数量少的箱座件，可采用钢板焊接而成。

（3） 对受力不大，且主要承受静载荷、不受冲击的箱座件，可选用灰铸铁，如在工作中与其他零件有相对运动，且有摩擦、磨损产生，则应选用珠光体基体灰铸铁。铸铁件一般应进行去应力退火。

（4） 对受力不大、要求自重轻或导热好的箱座件，可选用铸造铝合金。铝合金件应根据成分不同，进行退火或固溶热处理、时效处理。

（5） 对受力小，要求自重轻、工作条件好的箱座体，可选用工程塑料。

任务回顾

（ 1） 从模具的裂纹源附近提取样品，用仪器进行模具材料的化学成分分析，结果见表8-8。

表8-8　化学成分分析结果

与标准规定的化学成分相比，模具的化学成分V 含量低于标准含量的下限成分，而Si含量处于标准含量的上限。

（2） 模具的断裂失效部位形貌如图8 -7 所示，模具型腔未发现热磨损痕迹，没有明显塑性变形发生，未发现龟裂，也未发现加工刀痕的痕迹。失效模具呈现两条相交的宏观裂纹，呈“T” 字形，其中一条横向贯穿模具。根据裂纹的位置和方向，可以判断横穿整个模具的较长的一条裂纹最先形成，阻止了较短一条裂纹向前扩展，故较长的为主裂纹，较短的为次裂纹。

图8-7　模具的断裂失效部位形貌

（3） 对失效模具切割、取样，进行金相制样，用4%硝酸酒精腐蚀后观察其显微组织如图8 -8 所示，从图中可以看出失效模具钢中存在块状的不均匀组织。(www.daowen.com)

图8-8　失效模具的显微组织

任务实施

汽车曲轴热锻模具所用H13 钢化学成分与标准中规定的合金元素含量相比，其裂纹源附近的V 含量偏低，而Si 含量偏高。无论是锻后退回态，还是最终热处理态的模具钢中都存在带状组织和块状组织，这表明该模具钢中的化学成分和显微组织不均匀，致使模具的力学性能尤其是冲击韧度降低，是造成模具早期失效的主要原因。

刃具的选材

工模具在切削加工工业中应用非常广泛，它主要指各种刃具、模具和量具等。下面主要介绍常用刃具的选材。

一、刃具的工作条件

刃具主要指车刀、铣刀、钻头、锯条、丝锥、板牙等工具，它的任务就是切削。刃具在切削过程中受到被切削材料的强烈挤压，刃部受到很大的弯曲应力，某些刃具（如钻头、铰刀） 还会受到较大的扭转应力作用。刃部与切屑之间相对摩擦，产生高温，切削速度越大，温度越高，有时可达500 ℃～600 ℃。一般冲击作用较小，但机用刃具往往承受较大的冲击与振动。

二、刃具的失效形式

刃具主要的失效形式是磨损、断裂、刃部软化。由于磨损增加了切削抗力，降低切削零件表面质量，也由于刃部形状变化，因此被加工零件的形状和尺寸精度降低； 又由于刃部温度升高，若刃具材料的红硬性低或高温性能不足，则刃部硬度显著下降，刃具丧失切削加工能力。

三、刃具材料的性能要求

根据上述工作条件和失效形式，要求刃具具有高的硬度（一般为62 HRC 以上） 和耐磨性，还要求有高的热硬性。为了承受切削力、冲击和振动，刃具材料必须有足够的强度、韧性和塑性，以免刃部在冲击、振动载荷作用下突然发生折断或剥落。还要求刃具材料有高的淬透性，可采用较低的冷速淬火，以防止刃具变形和开裂。

四、常用刃具材料

制造刃具的材料通常有碳素工具钢、低合金刃具钢、高速钢、硬质合金和陶瓷。碳素工具钢价格较低，但淬透性差。简单、低速的受用刃具，如手锯锯条、锉刀、木工用刨刀、凿子等对热硬性和强韧性要求不高，它的主要的使用性能是高的硬度和耐磨性，故可用碳素工具钢（如T8、T10、T12 钢） 制造。低速切削、形状较复杂的刃具，如丝锥、板牙、拉刀等，可用低合金刃具钢9SiCr、CrWMn 制造。因钢中加入Cr、W、Mn 等元素，使钢的淬透性和耐磨性大大提高，热硬性和韧性也有所改善，可在小于300 ℃的温度下使用。

高速切削使用的刃具选用高速钢（W18Cr4V 钢、W6Mo5Cr4V2 钢等） 来制造。高速钢具有高硬度、高耐磨性、高的热硬性、好的强韧性和高的淬透性的特点，因此，在刃具制造中被广泛使用，用来制造车刀、铣刀、钻头和其他复杂、精密的刃具。高速钢的硬度为62 ～68 HRC，切削温度可达500 ℃～550 ℃，价格较贵。