第十章船机主要零件的材料和热处理。

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01规则大管轮考试大纲

1.3.9.2 液力传动的基本类型、液力变矩器
3
考试大纲和液力偶合器的工作特点
8201
适用对象
1.3.9.3 液力传动的特点及主要用途
1.4 金属材料及其工艺
1.4.1 金属材料的性能
1.4.1.1 金属材料的机械性能
1.4.1.2 金属材料工艺及其性能（冷加工工
艺、铸造工艺锻造工艺、焊接工艺）
8201
◎ ◎ ◎
○ ◎ ◎ ●
● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●
● ◎
适用对象
6
考试大纲
8201
适用对象
2.2.5.3 十字头销的磨损测量和裂纹检查，
十字头销的修理
●
2.2.5.4 活塞杆与活塞杆填料箱的检修
●
2.2.6 气缸
2.2.6.1 气缸的作用和工作条件
2.2.6.2 气缸的要求和材料
1.6.1.2 柴油机零件的化学腐蚀
1.6.1.3 防止化学腐蚀的措施
◎
1.6.2 电化学腐蚀及其防护
1.6.2.1 电化学腐蚀原理和腐蚀电池的种
类
1.6.2.2 船上常见的电化学腐蚀
◎
1.6.2.3 防止电化学腐蚀的措施
●
1.6.3 穴蚀
1.6.3.1 穴蚀的定义、特征及其机理
1.6.3.2 气缸套穴蚀的机理及防止气缸套
1.2.3.4 材料的挤压强度：材料在挤压时的 ◎
截面设计、许用载荷
1.2.4 扭转
1.2.4.1 轴的内力与应力的主要特征、分布
规律
◎
1.2.4.2 轴的变形与应变
◎
1.2.4.3 轴的刚度：实心轴、空心轴
◎
1.2.4.4 轴的强度：实心轴、空心轴

《轮机工程基础》课程标准

《轮机工程基础》课程标准一、课程信息二、课程性质与作用《轮机工程基础》是轮机工程技术专业的技术基础课程，属必修课。

其知识点是海船船员三管轮适任考试课程《船舶主推进动力装置》和《船舶辅机》的组成部分。

采用模块化教学，采用翻转课堂教学模式。

《轮机工程基础》的学习，有助于工程素质的培养，有助于提高专业分析能力，为后续专业课程《船舶柴油机》、《船舶辅机》等的学习奠定必要的理论基础。

表3列出了本课程对接的工作岗位及应培养的岗位能力。

表2 课程功能定位分析三、课程任务通过本门课程的学习，能使学生进一步理解和践行社会主义核心价值观，增强对国家海洋强国战略的使命感和认同感，树立民族复兴的责任感，培育精益求精的工匠精神。

根据岗位能力确定本课程目标是使学生掌握必需的轮机工程基础知识，达到STCW78/10公约和中华人民共和国海事局关于海船船员二/三管轮提出的与本课程有关的适任标准，提高职业发展能力，为成为船舶管理级轮机员打下基础。

四、课程目标1）素质目标（1）培养学生的空间想象能力和抽象思维能力。

（2）具有热爱科学、实事求是、独立思考的素养；具有创新意识和创新精神。

（3）具有诚实守信，认真负责；积极向上的职业精神和职业道德意识。

（4）树立科学发展观，注重生态环保；执行行业标准和法规，注重技术安全和劳动保护。

（5）与其他成员形成良好人际关系，善于团队协作。

（6）从学生的学习中进行思政教育，培养家国情怀。

把“立德树人”作为教育的根本任务的一种综合教育理念。

通过保质保量完成作业教育学生对待科学要严谨，有理有据。

用生活的事例引导学生思考做人做事的态度，做什么事都要严谨认真，促进行为思政教育。

树立民族复兴的责任感，能为国家的海洋强国和航运强国战略尽到自己的职责；培育爱岗敬业、精益求精的工匠精神；2）知识目标：（1）掌握的静力学基本知识与基本公理。

（2）了解材料力学的基本知识，掌握拉伸曲线，掌握轴向拉压和剪切应力与应变计算，掌握虎克定律；（3）了解应力集中的危害和措施，了解机械振动基本知识，掌握机械振动中轮机中的危害及采取措施；（4）掌握常见机构与和通用机械的组成、特点及应用；（5）掌握金属材料的性能、塑性变形、铁碳合金相图的组成与应用，掌握常用碳钢、合金钢、铸铁和有色金属的牌号、成分、热处理、特点及应用，了解非金属材料在轮机中的应用，掌握轮机工程常见材料；（6）掌握机械制图基本知识、掌握基本体和组合体的读图、画图的基本知识，掌握轮机常用的立体投影图和展开图，掌握标准件、零件图和装配图知识；（7）掌握轮机常用量仪和仪表的工作原理、特点和使用要点；了解轮机常用单位换算。

13章船机主要零件的材料和热处理习题

13轮机主要金属零件的材料和热处理1、D关于零件材料的选用原则的叙述，正确的是_____。

A．根据工况确定对零件的性能要求B．根据性能要求初选相应的材料C．可对初选的材料进行热处理调配所需的性能D．A+B+C2、D 零件选材时应考虑_____。

A．材料的使用性能B．材料的工艺性能C．材料的经济性D．A+B+C3、D所谓合理选材叙述正确的是A．以满足使用性能为前提B．最大限度地发挥材料的潜力C．力求所花的总费用最低D．A+B+C4、A船舶柴油机曲轴常选用_____材料，然后进行调质处理或正火处理。

A．中碳钢B．可锻铸铁C．高碳钢D．普通灰口铸铁5、A 为了提高柴油机连杆综合机械性能，一般先进行淬火，然后立即进行_____。

A．高温回火B．中温回火C．低温回火D．回火6、D 柴油机气缸套的材料通常是_____。

A．zG2700一500 B．QT600一02 C．KTH350一10 D．HT3007、A关于柴油机活塞环的叙述，不正确的是_____。

A．主要采用的材料是可锻铸铁B．活塞环的硬度应比气缸套的硬度高10—20HBC．可采用高磷耐磨铸铁D．可采用表面强化工艺改善表面性质8、A用45钢生产的贯穿螺栓，其关键热处理是_____。

A．正火B．淬火+低回C．淬火+高D．退火9、D 连杆螺栓应选用材料_____。

A．1Crl3 B．CrWMn C．20 D．35CrMo10、A 螺旋桨常用的材料是_____。

A．特殊锰黄铜B．铅青铜C．铸铁D．碳钢11、B 气阀弹簧常采用的热处理工艺为_____。

A．淬火后高温回火B．淬火后中温回火C．淬火后低温回火D．正火12、D关于曲轴的选材，下列叙述不正确的是_____。

A．对于碳钢曲轴锻件，为使其综合机械性能好，应进行正火B．对于合金钢曲轴锻件。

应进行调质处理C．对于球墨铸铁曲轴。

应进行正火D．对于铸钢曲柄．应进行调质处理13、D可用于生产曲轴的材料是_____。

船舶材料基础概要

二、金属的实际晶体结构（一）单晶体和多晶体晶体内部的晶格位向完全一致的晶体称为单晶体。金属的单晶体只能靠特殊的方法制得（单晶硅、单晶锗等）。实际使用的金属材料都是由许多晶格位向不同的微小晶体组成的：每个小晶体都相当于是一个单晶体，晶体内部的晶格位向是一致的；小晶体之间的位向却不相同。这种外形呈多面体颗粒状的小晶体称为晶粒。晶粒与晶粒之间的界面称为晶界。由许多晶粒组成的晶体称为多晶体。
•积S0之比。
S0 - S 1 ψ = ——-—× 100%
S0
• (2)伸长率: 是指试样拉断后的标距伸长量Δ L 与原始标距L 0之比。
δ=
l 1 - l0 ——-—×
l0
100%
δ或ψ数值越大，则材料的塑性越好。任何零件都需要一定塑性。防止
过载断裂；塑性变形可以缓解应力集中、削减应力峰值。除常温试验之外，还有金属材料高温拉伸试验方法（GB/T4338—95）和
Fs：试样屈服时所承受的拉伸力（N）
S0 ：试样原始横截面积（mm）
屈服点是具有屈服现象的材料特有的强度指标，大多数合金都没有屈服现象，屈服强度以σ0.2 表示。
屈服强度( 塑性变形量为0.2%，微量塑性变形)
F0.2
= σ0.2
试样产生0.2%残余塑性变形时的载荷(N)
( M Pa )
S0
四、疲劳极限( fatigue strength )
表示材料经无数次交变载荷作用而不致引起断裂的最大应力值（或当应力低于某值时，应力循环到无数次也不会发生疲劳断裂，此应力值）称为材料的疲劳极限。
通常在对称应力循环条件下的纯弯曲疲劳极限用σ-1表示。
钢材的循环次数一般取 N = 107 有色金属的循环次数一般取 N = 108

船舶基本设备零件

∙船舶∙主机装置艉轴密封:在业内叫尾轴,尾轴一端连接螺旋桨,另一头连接齿轮箱或者连轴节再与发动机相连.大型船舶尾轴是安装在两个轴承上的.一个叫尾轴承,也就是船体与水接触的部分.另外一个叫前轴承,是与机舱相接的.而前后两个轴承之间是尾轴舱,基本上是密闭的.但不会有任何气压或者什么.船体的密封是依靠安装在前后轴承旁边的密封环实现的,密封环是一圈密闭的橡胶环,套在轴上.一般前后轴承都有几道密封环.而两个密封环之间是用油填充的,这个油是一个从一定高度的油柜下来的.也就是重力油柜,它可以平衡水的压力.而且油可以润滑密封环,减少橡胶环的磨损速度.实际上业内称为尾密封和前密封.如果尾密封漏水了,水压力进入两道密封环之间,引起重力油柜的油位升高,监测报警系统会报警,船员就知道尾密封出问题了.而前密封与机舱相连,很少存在进水问题,但如果前密封环损坏了,密封油漏出,引起重力油柜的油位下降,监控系统报警,船员就知道前密封出问题了.增压器舵机:舵机概述舵机是船舶上的一种大甲板机械。

舵机的大小由外舾装按照船级社的规范决定，选型时主要考虑扭矩大小。

船用舵机类型船用舵机目前多用电液式，即液压设备由电动设备进行遥控操作。

有两种类型：一种是往复柱塞式舵机，其原理是通过高低压油的转换而作工产生直线运动，并通过舵柄转换成旋转运动。

另一种是转叶式舵机，其原理是高低压油直接作用于转子，体积小而高效，但成本较高。

舵机的差别这两类舵机的差别：往复柱塞式舵机以上舵承来承重舵系，下舵承来定位，舵柄的压入量仅几毫米；而转叶式舵机不需要上舵承，由舵机直接承重，但是在舵机平台需要考虑水密性，舵柄的压入量需几十毫米。

往复柱塞式舵机对尺寸的要求较大。

往复柱塞式舵机可以向一舷偏转不到40o，转叶式舵机可达70 o。

液压系统作用是高、低压转换，将压力损失转化为机械运动。

包括1.高压泵组（提供压力油）2.控制、操作设备3.执行机构（油马达，油缸柱塞等）。

遥控模型舵机舵机是遥控模型控制动作的动力来源，不同类型的遥控模型所需的舵机种类也随之不同。

船舶的主要设备配件

船舶的主要设备配件一艘营运的船舶必须安装有各种各样的设备。

通过这些设备的应用来完成船舶的航行、靠离泊、装卸货物等生产作业，并保证船舶和人员的安全。

船舶的主要设备有动力设备、操纵设备、装卸设备和安全设备等。

船舶动力设备船舶必须配置一整套符合规范要求的动力装置和辅助设备后，才能在水上航行。

这些动力装置包括有船舶主动力装置、辅助动力装置、蒸汽锅炉、制冷和空调装置、压缩空气装置、船用泵和管路系统、造水装置和自动化系统等。

这此机电动力设备主要集中于机舱，专门管理这些设备的技术部门是轮机部。

1、主动力装置船舶主动力装置又称“主机”，它是船舶的心脏，是船舶动力设备中最重要的部分，主要包括：（1）船舶主机能够产生船舶推进动力的发动机的一种俗称，包括为主机服务的各种泵和换热器、管系等。

目前商船的主机是以船舶柴油机为主，其次是汽轮机。

（2）传动装置把主机的功率传递给推进器的设备，除了传递动力，同时还可起减速、减震作用，小船还可利用传动设备来改换推进器的旋转方向。

传动设备因主机型式不同而略有差异，总的来说由减速器、离合器、偶合器、联轴器、推力轴承和船舶轴等组成。

（3）轴系和推进器船舶推进器中以螺旋桨应用最为广泛，大多采用固定螺距或可调螺距的螺旋桨推进器；船舶轴系是将主机发出的功率传递给螺旋桨的装置。

船舶主机通过传动装置和轴系带动螺旋桨旋转产生推力，克服船体阻力使船舶前进或后退。

2、辅助动力装置船舶辅助动力装置又称“辅机”，是指船上的发电机，它为船舶在正常情况和应急情况提供电能。

由发动机组、配电盘等机电设备构成了船舶电站。

（1）发电机组原动力主要是由柴油机提供，基于船舶安全可靠和维护管理简便的考虑，大型的船舶配置有不少于两台同一型号的柴油发电机，根据需要可多部同时发电。

为了节能，航行中，有的船舶可利用主机的传动轴来带动发电机发电（轴带发电机）或利用主排出气的余热产生低压蒸汽来推动汽轮发电机组发电等。

（2）配电盘它进行电的分配、控制、输送、变压、变流以保证各电力拖动设备及全船生活、照明、信号及通讯等的需要。

船机制造工艺学汇总

止口锥面和顶针孔多刀半自动车床
9 精车外圆、车环槽倒角及顶部
止口锥面和顶针孔多刀半自动车床
10 车头部圆锥面
止口锥面和顶针孔车床
11 精车活塞销孔，刮销座开档平面F，止口内圆、端面和销孔专用卧式镗床
12 钻环槽油孔，钻销孔处定位孔，外圆和底面
专Байду номын сангаас多轴钻床
13 铣顶部四个缺口
外圆、销孔、底面
对中、高速柴油机公差带为H7 低速柴油机为H8 对于十字头式柴油机为H8。
上配合凸肩面C的公差带为f9 下配合凸肩面C为f7
3. 内孔的圆度和圆柱度
缸径 >75～150
圆度和圆柱度 0.013
>150～300
0.020
>300～450
0.025
缸径 >450～600 >600～750 >750～900
第二节、气缸套制造
气缸套的材料:灰铸铁、合金铸铁（铜铬合金铸铁、镍铬合金铸铁、矾钛合金铸铁）还可以采用球墨铸铁、高磷铸铁和含硼铸铁等。
中、高速强载柴油机
合金铸铁含硼合金铸铁
大型低速柴油机和一般中、高速柴油机
球墨铸铁高磷铸铁矾钛合金铸铁
：选用、高磷铸铁、矾钛合金铸铁。
1．位置精度
(1)安装面C对内孔轴线的径向圆跳动公差
气缸套外圆表面的严重“穴蚀”往往是影响柴油机工作可靠和寿命的重要困素。
强化工艺
松孔镀铬表面淬火氮化镶嵌碳化硅
第三节、活塞制造一、活塞的材料和毛坯
灰铸铁：用于中、低速柴油机。铝合金：用于中、高速柴油机，减轻重量、增加热传导。中、高速大功率柴油机采用组合式活塞：头部常采用25钢、30Mo钢和不锈耐热钢制造；裙部则采用铝合金或铸铁。

船舶电气设备的材料与工艺研究

船舶电气设备的材料与工艺研究船舶电气设备是船舶运行中至关重要的组成部分，其性能和可靠性直接影响着船舶的安全航行和运营效率。

而电气设备的质量和性能在很大程度上取决于所使用的材料和制造工艺。

本文将对船舶电气设备中常用的材料以及相关工艺进行深入探讨。

一、船舶电气设备的材料1、导电材料在船舶电气设备中，导电材料的选择至关重要。

铜和铝是最常见的导电材料。

铜具有良好的导电性、导热性和延展性，但其价格相对较高。

铝的导电性略逊于铜，但价格较低，重量也更轻，因此在一些对重量要求较高的场合，如船舶的输电线路中，常使用铝作为导电材料。

对于一些特殊的电气设备，如高精度的传感器和控制器，可能会使用银或金等贵重金属来确保卓越的导电性能。

此外，超导材料的研究也在不断推进，尽管目前在船舶电气设备中的应用还相对有限，但未来可能会带来重大突破。

2、绝缘材料绝缘材料用于防止电流泄漏和短路，保障电气设备的正常运行和人员安全。

常见的绝缘材料包括橡胶、塑料、陶瓷和云母等。

橡胶具有良好的弹性和柔韧性，常用于电缆的绝缘层和插头插座的护套。

塑料如聚乙烯、聚氯乙烯等具有成本低、加工方便等优点，广泛应用于电气设备的外壳和布线管道。

陶瓷具有优异的耐高温和绝缘性能，常用于高压电气设备的绝缘子。

云母则因其良好的绝缘性能和耐高温性能，常用于电机和变压器的绕组绝缘。

3、磁性材料磁性材料在变压器、电机和电感等设备中起着关键作用。

硅钢是常用的磁性材料之一，具有高磁导率和低磁滞损耗的特点，能够提高电磁转换效率，降低能量损耗。

近年来，非晶态磁性材料和纳米晶磁性材料的发展也为船舶电气设备的性能提升带来了新的机遇。

这些新型磁性材料具有更低的损耗和更高的饱和磁感应强度，有助于减小设备的体积和重量，提高效率。

4、防护材料船舶运行的环境较为恶劣，电气设备需要具备良好的防护性能。

防护材料包括防腐涂料、防水密封材料和抗冲击材料等。

防腐涂料用于防止电气设备受到海水、盐雾等的腐蚀。

防水密封材料用于确保设备在潮湿环境中的正常运行，防止水分进入设备内部。

ch10船机主要零件的材料和热处理

➢二良、好材的料抗腐蚀性
1、铸铁（HT250等；合金铸铁） 2、钢制刮油环——高速大功率
三、热处理：镀铬；喷钼
第十章船机主要零件的材料和热处理轮机机械基础
第七节气阀
一、工作条件和性能要求 1、工作条件：➢ 承受较高热负荷
➢ 排气阀受到高温废气的冲刷与腐蚀 ➢ 受到高压燃气的交变载荷作用，关阀有撞击磨损，阀杆与
45Cr、35CrMo等合金钢
2、高速：40Cr、35CrMo、 42CrMo等合金钢
三、热处理
1、低速——正火 2、中、高速：中碳钢机主要零件的材料和热处理轮机机械基础
第三节气缸套
一、工作条件和性能要求
1、工作条件 ➢ 内表面：高温高压燃气；强烈摩擦；燃气腐蚀 ➢ 外表面：冷却水的冷却和腐蚀、穴蚀；热应力 2、要求 ➢ 较高强度、刚度 ➢ 良好的耐磨性、耐蚀性和导热性
第十章船机主要零件的材料和热处理轮机机械基础
第一节曲轴
一、工作条件
受交变载荷、弯矩和扭矩的作用；横截面变化处有较大的集中应力。
对曲轴的性能要求：
1、良好的综合机械性能 2、足够的疲劳强度 3、优良的耐磨性
二、材料
1、低速柴油机：主轴颈：中碳优质碳素结构钢（30、40、45号钢）曲柄：铸钢（ZG270-450、ZG310-570、ZG25MnV等）
2、要求：➢ 足够的强度和硬度
➢ 较高的耐磨性和热硬性 ➢ 较高的疲劳强度和冲击韧性 ➢ 线膨胀系数相同，金相组织稳定
轮机机械基础
第十章船机主要零件的材料和热处理
二、材料:
➢ 滚动轴承钢GCr15 ➢ 低合金工具钢CrWMn ➢ 氮化钢38CrMoAlA ➢ 高速钢W18Cr4V
三、热处理

船舶柴油机结构和主要零部件

船舶柴油机结构和主要零部件船舶柴油机（轮机）模块⼆柴油机的结构和主要零部件重点：柴油机各主要部件的作⽤、⼯作条件、⼯作原理及结构特点，各部件的常见故障及原因，管理注意事项。

难点：燃烧室部件承受的机械负荷、热负荷及分析，缸套、活塞、连杆、⼗字头、曲轴、活塞杆填料涵及活塞冷却机构的结构，曲柄排列与发⽕顺序。

缸盖燃烧室部件缸套活塞组件主要零部件连杆曲柄连杆机构曲轴主轴承主要固定件：机架、机座、贯穿螺栓单元⼀燃烧室部件⼀、燃烧室部件承受的负荷1．机械负荷机械负荷指受⼒部件承受⽓体⼒、安装预紧⼒、惯性⼒等的强烈程度。

主要以⽓体⼒和惯性⼒为主。

柴油机的机械负荷有两个特点：⼀是周期交变；⼆是具有冲击性。

1）安装应⼒：安装应⼒与预紧⼒成正⽐。

因此，安装⽓缸盖时不应过分紧固，否则会使⽓缸套、⽓缸盖发⽣损伤。

另外，将缸套凸肩加⾼，可使缸套安装应⼒⼤⼤减⼩。

2）⽓体⼒：⽓体⼒是周期变化的，其最⼤值为最⾼爆炸压⼒，变化频率与转速有关，因⽽由⽓体⼒产⽣的机械应⼒也称⾼频应⼒。

由⽓体⼒产⽣的机械应⼒具有以下特点：⽓缸盖、活塞：触⽕⾯为压应⼒，冷却⾯为拉应⼒。

缸套：径向：触⽕⾯为压应⼒最⼤，冷却⾯为零。

切向：触⽕⾯为拉应⼒最⼤，冷却⾯为拉应⼒最⼩。

机械应⼒与部件壁厚成反⽐，即壁厚δ愈⼤，机械应⼒愈⼩。

3）惯性⼒：活塞组件在缸内作往复变速运动，产⽣往复惯性⼒；曲轴作回转运动产⽣离⼼惯性⼒。

其⼤⼩与部件质量和曲轴转速的平⽅成正⽐。

由惯性⼒产⽣机械应⼒也是⼀种⾼频应⼒。

2．热负荷1）热负荷是指柴油机的燃烧室部件承受温度、热流量及热应⼒的强烈程度。

2）热负荷的表⽰⽅法（1）热流密度（2）温度场（3）热应⼒3）热负荷过⾼对柴油机的危害：（1）使材料的机械性能降低，承载能⼒下降；（2）使受热部件膨胀、变形，改变了原来正常⼯作间隙；（3）使润滑表⾯的滑油迅速变质、结焦、蒸发乃⾄被烧掉；（4）使受热部件（如活塞顶）受热⾯被烧蚀；（5）使受热部件承受的热应⼒过⼤，产⽣疲劳破坏等。

船机制造工艺学

工序比较集中，专用夹具少，多采用划线和直接找正装夹。
五、筒形活塞加工主要工序分析 1. 活塞外圆表面的粗加工
毛坯为金属硬模浇铸时：内腔形状精度较高，采用活塞内表面作为定位基准，进行外圆表面的粗车。
对于中、大尺寸活塞，需先在活塞顶部打出顶针孔，粗车外圆时，用顶针支承
2．活塞外圆表面的精加工
（1）裙部椭圆形（或近似椭圆形）活塞外圆表面的加工方法： a、裙部椭圆形由两个偏心的半圆形表面构成，
3.车削活塞头部产生锥度（即用普通车床车锥度方法）。
磨削活塞的椭圆形、锥形和外圆表面：磨削椭圆：利用偏心装置使活塞轴线相对于磨床头架主轴回转轴线有一个偏心距，从而磨削出椭圆形。
磨削活塞的锥形：磨削前应先使磨床上工作台相对下工作台旋转一个角度，固定后便可磨出要求的锥度。
3．活塞环槽的加工活塞环槽：大批生产时采用成组切刀进行加工
2．淬硬、氮化气缸套 1）高频淬火这种气缸套的耐磨性可提高一倍以上，对抵抗腐蚀磨损具有良好的效果，但更易出现拉缸。 2）电火花淬火将滚轮与工件接触，形成接触电阻，当低电压（2-4V），大电流（1000-1200A）通过时，在工件与滚轮的接触点上形成局部的高温,随着滚轮的移动，加热点便随之自行冷却（也可用液体助冷），从而达到汽缸套工作表面的淬火处理。
精车环槽、精车外圆、车圆锥面、车裙部、精磨外圆用止口处锥面和顶部顶针孔定位。其他各表面加工都用止口和下端面定位。
止口
大批生产，其加工的显著特点是：
（1）加工工序的划分可以分得更细致，（2）更多地采用专用设备和夹具，（3）由于采用了专用夹具，可免除划线工序和节省装夹时间。
单件小批量生产条件，其加工的显著特点是：
高速强载大功率柴油机曲轴合金钢 35CrMoA、18CrNiMoA、18CrNiWA

第十章船机主要零件的材料和热处理

三、活塞环的表面处理
1、主要方法
镀铬：提高耐磨性能。喷钼：提高耐磨性、抗拉缸性、耐热性，减少摩擦系数和改善表面的储油性。
2、其它强化方法：喷涂陶瓷、渗硫、激光热处理等
第七节气阀
气阀是柴油机配气机构中的主要零件。一、气阀的工作条件及对材料的要求 1、气阀的工作条件头部直接与高温高压燃气接触，承受较高的热负荷，并受高温废气的腐蚀；同时气阀和阀座受高压燃气的交变载荷；气阀关闭时有撞击；阀杆与导套之间的相对运动产生磨损。 2、对气阀材料的要求具有较高的高温强度和高温抗腐蚀性能；具有较高的耐磨性、抗冲击性；热膨胀系数小、导热性好
工作条件零件应力种类拉、剪弯、扭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性能要求
螺栓传动轴
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
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
传动齿轮弹簧
压、弯扭、弯
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
铸钢（ZG230-450等）
铸造青铜铝基轴承合金的轴瓦的瓦壳——低碳钢（05、08、10、15、20）

轮机主要零件的材料

第九章轮机主要零件的材料第一节机械零件材料的选用原则考点1：概述工程上常用的材料主要有：金属材料、高分子材料、陶瓷材料和复合材料等，它们各有其特点。

金属材料具有良好的力学性能、工艺性能，主要用来制造重要的结构零件和工程构件；高分子材料强度、弹性模量、疲劳抗力、韧性等较低，但它密度小，减振性良好，耐腐蚀性好，弹性变形能力强，常用于制造轻载传动齿轮、耐腐蚀的化工设备与零件和密封元件等；瓷材料质地硬而脆，但耐高温和耐腐蚀性良好，用于制造耐高温、耐腐蚀、耐磨的零件；新型的复合材料，具有优异的性能，但价格昂贵，主要用于航天工业上的一些重要构件。

在众多的可选材料中，如何选择一个能充分发挥材料潜能的适宜材料，一般是在满足零件使用性能要求的前提下，再考虑材料的工艺性能和总的经济性，并要充分重视、保障环境不被污染，符合可持续发展要求。

1.关于零件材料的选用原则的叙述，正确的是________。

Ⅰ．根据工况确定对零件的性能要求；Ⅱ．根据性能要求初选相应的材料；Ⅲ．可对初选的材料进行热处理调配所需的性能。

A．Ⅰ+ⅡB．Ⅰ+ⅢC．Ⅱ+ⅢD．Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ2.零件选材时应考虑________。

Ⅰ．材料的使用性能；Ⅱ．材料的工艺性能；Ⅲ．材料的经济性。

A．Ⅰ+ⅡB．Ⅱ+ⅢC．Ⅰ+ⅢD．Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ3.所谓合理选材，叙述正确的是________。

Ⅰ．以满足使用性能为前提；Ⅱ．最大限度地发挥材料的潜力；Ⅲ．力求所花的总费用最低。

A．Ⅰ+ⅡB．Ⅱ+ⅢC．Ⅰ+ⅢD．Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ考点2：使用性能原则使用性能主要是指零件在使用状态下材料应该具有的机械性能、物理性能和化学性能。

对大量机器零件和工程构件，则主要是机械性能。

对一些特殊条件下工作的零件，则必须根据要求考虑到材料的物理、化学性能。

材料的使用性能应满足使用要求。

设计零件进行选材时，主要根据零件的工作条件，提出合理的性能指标。

1．零件工作条件分析一个零件的使用性能指标是在充分分析了零件的服役条件和失效形式后提出的。

常用材料(补充)

第十章船机主要零件的材料及热处理第一节曲轴一、曲轴的工作条件和对材料的性能要求曲轴的作用是汇集和输出柴油机各缸所作的功1. 曲轴的工作条件⑴交变载荷、弯矩和扭矩的作用⑵有较大的应力集中(在横载面变化处，如轴颈与曲柄连接处)2. 对曲轴的性能要求(1)具有良好的综合机械性能(2)具有足够的疲劳强度;(3)具有优良的耐磨性。

二、曲轴的材料及热处理1.曲轴的材科⑴船用大型低速柴油机(大多采用半组合式曲轴)：主轴颈-----中碳优质碳素结构钢30、40、45号钢，曲柄-----选用铸钢，如ZG270-450、ZG310-570和ZG25MnV等;⑵船用中高速柴油机(采用整体式曲轴)：中碳优质碳素结构钢或合金调质钢，或选用球墨铸铁QT600-03、QT700-02等。

2·曲轴的热处理曲轴材料的组织必需为S′或为S(1)碳钢曲轴锻件：正火+粗加工+退火处理;(2)合金钢曲轴锻件：退火+粗加工+调质处理(+表面淬火或氮化);(3)铸钢曲柄：两次正火处理+低温退火处理，或高温扩散退火+正火+回火(4)球墨铸铁曲轴：正火，轴颈表面高频淬火☆碳钢曲轴由于淬透性差采用最终正火来代替调质，消除组织缺陷和改善切削加工性能☆合金钢的主要采用调质来获得回火索氏体满足综合机械性能的要求国产各类柴油机的材料及热处理如表10-1。

3.曲轴轴颈的表面强化处理使曲轴的耐磨性和疲劳强度大大提高。

主要采用的方法有:(1)氮化处理：常用气体氮化、气体软氮化、离子氮化等;(2)喷丸、滚压强化第二节连杆一、连杆的工作条件连杆的作用：是把活塞与曲轴连接起来，把作用于活塞上的气体力和惯性力传递给曲轴，从而将活塞的往复运动变成曲轴的回转运动。

连杆内部有很大的交变拉、压应力和弯曲应力;连杆大、小端受到摩擦与磨损。

二、连杆的材料和热处理1. 连杆材料⑴船用大型低、中速柴油机连杆：35、40、45号碳钢和45Cr、35CrMo等合金钢;⑵高速大功率柴油机：4OCr、35CrMo、42CrMo、l8Cr2Ni4WA等合金钢。

第十章钢的热处理工艺

，苛性钠(NaOH)水溶液浓度
15．淬火内应力主要包括
和
两种。
1
16．淬火时，钢件中的内应力超过钢的
强度时，便会引起钢件的
变形；超过钢的
强度时，钢件便会发生裂纹。
17．热应力的大小主要与冷却速度造成零件截面上的
，截面温差
，产生的热应力愈大。
有关，冷却速度
18．热处理变形主要是指工件在热处理时所产生的几何形状的。
A．HB、σb减小，δ、αk增加 C．HB、σb增加，δ、αk增加 20.某钢的淬透性为J45/15，其含义是
B．HB、σb减小，δ、αk减小 D．HB、σb增加，δ、αk减小。
A 15 钢的硬度为 40HRC
B．40 钢的硬度为 15HRC
C 该钢离试样末端 15mm 处硬度为 40HRC ,D 该钢离试样末端 40mm 处硬度为 15HRC
C 单液淬火，分级淬火 D．分级淬火，等温淬火
14.退火碳钢随w(C)增加，其室温相组成的变化是
A．Fe3C量不断增加 B．Fe3C量不断减少
C Fe3C量不变化
D．Fe3C量先减少后增加
15.要求某钢件淬硬层深度为 0．6mm时，应选用的感应加热设备是
A．工频设备 B 超音频设备 C 中频设备 D 高频设备
是D0 水>D0 油。 (
)
(三)选择题
1．钢经调质处理后所获得的组织是
。
A．淬火马氏体 B．回火索氏体
3
C 回火屈氏体 D 索氏体
2．淬火钢产生时效硬化的原因是
。
A．在室温或小于 100℃的温度下，碳原子向晶格中的缺陷偏聚从而使该处碳浓度升高，使马氏体的晶格畸变加大的结果。
B．时效时析出高硬度碳化物的结果

第十章轮机主要零件的材料及热处理

第一节曲轴
一曲轴的工作条件和对材料的要求
1 工作条件：承受交变载荷、弯矩、扭矩作用，还承受摩擦和磨损。 2 对材料的要求：良好的综合机械性能，即较高的强度、硬度和良好的塑性、冲击韧性；足够的疲劳强度；优良的耐磨性
二曲轴的材料和热处理
1 材料：
1）大型低速机：半组合式
主轴颈---中碳优质碳素结构钢，如40、45钢
W18Cr4V：油淬+三次以上的回火
第九节其他重要零部件的材料和热处理
一滑动轴承：已前述，略
二重要螺栓：气缸盖螺栓、连杆螺栓、组合式活塞的连接螺栓、贯穿螺栓等。选用：中碳钢或中碳合金钢
热处理：调质处理或正火处理
三涡轮机叶片：1Cr13、4Cr14Ni14W2Mo
四螺旋桨：黄铜、青铜、铸铁、铸钢、尼龙、玻璃钢等
2 对材料的要求：足够的强度、刚度，表面有较高的硬度和耐磨性，足够的冲击韧性，较高的疲劳强度。
二材料和热处理
船用柴油机：低碳钢---渗碳+淬火+低温回火
合金渗碳钢---渗碳+淬火+低温回火
强载柴油机：合金渗碳钢---渗碳+淬火+低温回火
第六节活塞环一工作条件和对材料的要求
1 工作条件：受到高温燃气的作用；在气缸内作往复运动的同时，还在环槽内作往复、回转、扭曲运动，环的外圆表面和上下端面受到剧烈的摩擦磨损。
第二节连杆
一工作条件和对材料的要求
1 工作条件：因承受周期变化的气体力和惯性力，内部产生交变的拉压应力和弯曲应力，受到摩擦和磨损。
2 对材料的要求：良好的综合机械性能，即较高的强度和疲劳强度，较高的冲击韧性和足够的刚度。

船体及螺旋桨的材料

①13%Cr和18%Cr钢
13%Cr钢是最早用于螺旋桨的马氏体型不锈钢 , 名义成分为13Cr21Ni21Mo。这种钢在海水中有良好的耐蚀性,在0℃的海水中不会产生间隙腐蚀和点蚀,非常适用于冰区航行的船舶螺旋桨,北欧各国和前苏联已大量采用此钢。但是,这种不锈钢在含中性盐类的海水中使用耐蚀性不佳,有产生间隙腐蚀和点蚀的倾向。此外,这种钢铸件必须进行固熔热处理,给整体铸造螺旋桨的生产带来困难。 18%Cr钢属于铁素体型不锈钢 ,在退火状态下使用。由于其强度不高,尤其是腐蚀疲劳强度较低, 这是使用中的致命缺点。
④玻璃纤维增强塑料
即玻璃钢，40年代玻璃钢开始用于造船。 (1) 优点： l 比重小、耐腐蚀性好、 l 表面光滑。可减小阻力、增加航速，具有良好的抗磁、隔音、电绝缘性能、不反射雷达波等特点，被广泛地用于小型船舶，尤其是各类军用和民用快艇。 (2) 缺点：弹性模量较小，刚性不足，船体变形较大，不适合造尺度较大的船舶。
(1)牺牲阳极保护技术
牺牲阳极阴极保护技术是通过在船体外表面安装充当阳极的被牺牲掉的金属块，以保护作为阴极的船体钢板不被腐蚀。牺牲阳极阴极保护是船舶浸水部分最有效的、应用广泛的方法之一，所采用的阳极材料电化学性能的好坏是牺牲阳极阴极保护水平的技术关键。目前，船体使用的牺牲阳极有锌—铝—镉三元合金(称为三元锌牺牲阳极)、高效铝合金阳极、铁合金阳极等。
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锰黄铜(ZHAI 67-5-2-2)和锰铝青铜(ZQAI 12-8-3-2), 其中锰铝青铜的综合性能比锰黄铜和铝锰黄铜优异。。后续发展的更多型号不锈钢材料，对螺旋桨整体性能得到很大提高。并且，人们也没有停止对轮船螺旋桨用更新材料和性能的探索。
①镍铝青铜