金属零件选材的一般原则

二 、 选 材 的 基 本 原 则
１ ． 选 用 材 料 要 满 足零 件 工 作 条件 的要 求
零 件 的 工 作 条 件 是 各 种 各 样 的 ， 如 受 力 状 态 就 有 拉 伸 、压 缩 、 弯 曲、 扭 曲 、剪 切 等 ； 载 荷 性 质 也 有 静 载 、 冲
击 、交 变 的 不 同 ；工 作 温 度 则 有 室 温 、 高 温 、低 温 之 分 ；
３ ． 选 择材 料 时 必 须 重视 材 料 的 经 济 性
性 越 低 。 硅 、 锰 、磷 、硫 等 杂 质 对 钢 的组 织 和 性 能 也 有 一
定 的影 响 ，其 中磷 和 硫 是有 害 的 。
含 碳量 小于 ０ ． ２ ５ ％ 的低 碳 钢 ，强 度 小 而 塑 性 好 ， 可焊 性 好 。这 类 钢 多 数 是 制 成 薄 钢 板 ， 用 来 制 造 各 种 容 器 ，或 用 来 制 造 冲 压 件 和 焊 接 件 ，还 可 用 来 制 造 螺 钉 、 螺 母 、垫 圈
１ ． 铸铁
铸 铁 是 极 其 重 要 的 铸 造 合 金 ，它 大 量 用 于 制 造 机 器 设 备 。铸铁件 通常 占机器 设备总重量 的５ ０ ％以上 。 主 要 用 来 制 造 机 床 床 身 、机 座 、 壳 体 、 导 轨 、衬 套 、 活 塞 环 等 耐 腐
蚀 、耐 热 、 耐磨 等 零 部件 ２ ． 碳 素 钢
定 零 件 的 结 构 和 尺 寸 。 在 制 造 零 件 时 ， 我 们 再 按 照 所 用 的 材 料 制 定 加 工 工 艺方 案 。 因 此 ，在 机 械 零 件 制 造 的选 材 时 ， 我 们 应 主 要 考 虑 零 件 的 工 作 条 件 、材 料 的 工 艺 性 能 和 产 品 的 成 本 ，现 将 常 用 金 属 材 料 及 有关 选 材 的一 些基 本 原 则 分 述 如 下 。
一
环 境 介 质 也 有 酸 的 、碱 的 、 海 水 以 及 使 用 润 滑 剂 等 的 不 同 。从 上 列 的 工 作 条 件 来 看 ， 受 力 状 态 和 载 荷 性 质 是 反 映 机械 性 能 的 ；工 作温 度 和 环 境 介质 则是 属 于 使用 环 境 的 。 材 料 的 力 学 性 能 指 标 是 各 种 各 样 的 ，如 屈 服 极 限 、 强
铁 能满 足 要 求 的就 不 用 铸钢 ； 碳 素 钢 能 满 足 要 求 的 就 不 用
工 性 也 较 好 。 应 用 时 通 常 要 经 过 淬 火 、 回火 等 热 处 理 。这 类 钢 多 用 来 制造 轴 类 、 齿 轮 、丝 杠 、 连 杆 、套 筒 等 ， 其 中
以４ Ｏ 号和 ４ ５ 号 钢 应 用 最 为广 泛 。 含碳 量大于０ ． ６ ％的 中 碳 钢 ，淬 火 后 有 较 高 的 弹 性 ，可
于材 料 的 硬 度 指 标 ， 虽 可 对 强 度 性 能作 出 一 定 量 的估 计 ，
也 可 用 于 零 件 的 设 计 计 算 。测 量 硬 度 的 方 法 比较 简 便 ，在
生产 实 际 中应 用 很 多 。
２ ． 选 择材 料 要 依 据 材料 的工 艺 性 能
碳 素 钢 中 的碳 是 最 重 要 的 成 分 ，其 含 量对 于 钢 的组 织 和 性 能有 极 大 的 影 响 。钢 中 的 碳 量 越 多 ， 则硬 度 越 高 ，塑
零 件 的 生 产 方 法 不 同 ， 会 直 接 影 响 其 质 量 和 生 产 成 本 。 金 属 材 料 的 基 本 加 工 方 法 有 铸 造 、 锻 造 、 冲 压 、 焊 接 、 切 削 加 工 和 热 处 理 等 ，各 种 加 工 工 艺对 材 料 均 有 其 工 艺性 能 要 求 。依 据 所 设 计 零 件 的制 造 方 法 ， 应 选 用 工 艺 性 能优 良的 材料 ， 以便 降 低 制造 成 本 ，减 少废 品 的产 生 。
和 需 要渗 碳 的零 件 等 。 含碳量在０ ． ２ ５ ％ ￣０ ． ６ ％的 中碳 钢 ，强 度 较 高 ，韧 性 和 加
选 择 材 料 既要 价 廉 质 优 ，又 要 立 足 于 国 内资 源 ， 尽 力 采 用 国产 材 料 ，特 别 是 国 内推 广 的 新 材 料 。 一般 而 言 ，铸
、
常 用 金 属 材 料
度 极 限 、疲 劳 极 限 等 反 映 材 料 的 强度 指 标 ； 延 伸 率 、 断面 收 缩 率 等 反 映 材 料 的 塑 性 指 标 ：冲 击 韧 性 、 断 裂 韧 性 等 则
反 映材 料 的韧 性 指标 。 由于 选 材 的 基 本 出发 点是 要 满 足 零 件 的 强 度 要 求 ，所 以 各 种 强 度 指 标 都 直 接 用 于 零 件 断 面尺 寸 的 设 计 计 算 。至
案例 ｌ Ｃ Ａ Ｓ Ｅ Ｓ
Fra Baidu bibliotek
金属零件选材的一般原则
王 建 国
摘 要 ：在 机 械 零 件 设 计 和 制造 过 程 中 ，会 遇 到 如 何 合 理 地 选 用材 料 问题 。 影 响产 品质 量 和 生产 成 本 的 因素很 多 ，其
中材 料 的 选 用是 否恰 当 ，往 往起 着 关键 的 作 用 。本 文 分 析 常 用金 属 材 料 及 有 关 选材 的一 些基 本原 则。
合 金 钢 。 例 如 有 些 曲轴 和 连 杆 ，选 用 球 墨铸 铁 代 替锻 钢 去 生产 ，就 减 小 了切 Ｎ ） Ｊ ｎ 工 量 ， 降低 了成 本 。
关 键 词 ：金 属 材 料 零件 选材 原 则
在 机 器 制 造 中 ， 影 响 产 品 质 量 和 生 产 成 本 的 因 素 很
多 ， 其 中 材 料 的选 用 是 否 恰 当 ，往 往 起 到 关 键 的 作 用 。在 机 械 零 件 设 计 和 制 造 时 ，我 们 先 是 按 照 零 件 工 作 条 件 的 要 求 选 择 材 料 ，然 后 根 据 所 选 材 料 的 力 学 性 能 和 工 艺 性 能 确