机械零件金属材料选择的基本原则

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机械零件的选材

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。

机械材料选择与应用手册

机械材料选择与应用手册

机械材料选择与应用手册一、前言机械材料是机械制造中至关重要的一环,其选择与应用直接影响着机械产品的性能、质量和寿命。

合理的材料选择可以有效提高机械部件的使用寿命和性能,降低成本和能源消耗。

本手册旨在介绍各种常见机械材料的性能特点、选择原则和应用技巧,帮助读者合理选择并应用机械材料,提高机械产品的质量和效益。

二、机械材料概述1. 金属材料:金属材料是机械制造中使用最广泛的材料之一,具有良好的强度、刚度、塑性和导热性能。

常见金属材料包括碳钢、不锈钢、铝合金、铜合金等,适用于不同的机械零部件。

2. 塑料材料:塑料材料具有良好的耐腐蚀性和绝缘性能,重量轻、成本低,适用于制造密封件、隔离件和一些结构件。

常见的塑料材料有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。

3. 复合材料:复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的材料,具有高强度、高刚度、轻量化等特点,适用于制造高性能零部件,如碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等。

三、机械材料的选择原则1. 根据零部件功能和工作环境选择材料。

不同的零部件在工作中承受的载荷、磨损、腐蚀等环境因素不同,需要选择适应其工作环境的材料。

2. 根据机械设计要求选择材料。

根据设计要求确定材料的强度、刚度、密度等指标,选择符合设计要求的材料。

3. 综合考虑成本和性能选择材料。

在保证性能的前提下,尽量选择成本较低的材料,降低生产成本。

四、机械材料的应用技巧1. 合理进行热处理。

对于金属材料,通过合理的热处理可以改善材料的力学性能,提高零部件的使用寿命。

2. 采用表面处理技术。

采用表面处理技术如镀层、喷涂、氮化等可以提高材料的耐腐蚀性和磨损性能。

3. 注意材料的环保性和可再生性。

在材料选择中要考虑材料的环保性和可再生性,选择对环境影响小的材料。

五、结语机械材料的选择与应用是一个复杂而重要的工作,需要综合考虑各种因素并根据实际情况进行合理选择。

本手册介绍了机械材料的基本概念、选择原则和应用技巧,希望可以为读者在机械材料选择与应用过程中提供一些帮助。

《工程材料》第9章 工程材料的选用

《工程材料》第9章 工程材料的选用
产品在使用过程中失去原设计所规定的功能称为效,因此研究零件 的失效形式是进 行选材分析的重要方法。
1.1 机械零件的失效 零件在达到或超过设计的预期寿命后发生的失效,属于正常失效; 在低于设计的预期寿命时发生的失效,属于非正常失效。 所谓失效是指: ① 零件完全破坏,不能继续工作; ② 零件严重损伤,继续工作很不安全; ③ 零件虽能安全工作,但已不能满意地起到预定的作用。 只要发生上述三种情况中的任何一种,都认为零件已经失效。
选择,对容器的安全运行具有十分重大的意义。 制造压力容器广泛使用金属材料,主要是各种钢板,包括碳素结构钢板、
优质碳素结构钢板、锅炉钢板、高压容器用层板、低合金结构钢板、不锈钢板 及不锈钢复合钢板等。 选材时除了从使用性能、工艺性能、经济性等各方面作 全面考虑和合理选择外,还需注意其特殊性。决定压力容器工作条件的主要因 素是压力、温度和介质。其压力可高达1500~ 2500MPa,温度可在-200℃以下和 500℃以上,介质多具有腐蚀性。压力容器的热处理一般有正火、淬火与高温回 火、消除应力退火。对于不锈钢制容器,有时焊后还要求固溶处理或稳定化处 理
其工艺路线是: 下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→高频加热表面淬火→低温回 火→磨削加 工→送验入库
其工艺路线是: 下料→锻造→正火→粗加工及半 精加工→渗碳→淬火及低温回火 →喷丸→磨齿→送验入库
3.2轴类零件选材 轴是机械中的重要零件,一切做回转运动的零件都要装在轴上。轴的工 作条件是:传递转矩,承受交变的扭转应力和交变弯曲应力;轴颈承受较大的摩 擦作用,有时还要承受一定的过载或冲击载荷。根据轴类零件的工作特点可 知,其主要的失效形式有疲劳断裂、 过量变形、磨损。因此,对轴的性能要 求是:良好的综合机械性能,高的疲劳强度,轴颈处具有高的耐磨性。故轴类 零件一般用中碳钢 或 中碳合金调质钢制造,主要有 45Cr、 40Cr、40MnB、 30CrMnSi、38CrMoAl/35CrMo和40CrNiMo等。对于高速重载条件下工作的轴 类零件, 可选用20CrMnTi、20Cr等低碳合金渗碳钢,经渗碳、淬火、低温回 火后使用。

机械设计基础学习机械工程材料的选择与应用

机械设计基础学习机械工程材料的选择与应用

机械设计基础学习机械工程材料的选择与应用机械设计是机械工程学科的核心领域之一,它涉及到机械元件的设计、制造与应用。

而在机械设计的过程中,材料的选择与应用是至关重要的因素之一。

本文将探讨机械设计中常用的工程材料以及它们的特点与应用。

一、金属材料金属材料是机械设计中最常用的材料之一。

常见的金属材料包括钢、铁、铝、铜等。

钢具有高强度、刚性和耐磨性的特点,广泛应用于制造机械零件和结构件。

铝材轻巧、导热性好,常用于制造轻型机械零件和外壳。

铜材具有良好的导电性和导热性,适用于电子元器件的制造。

在选择金属材料时,需要考虑其强度、耐腐蚀性、导电性等特性,以及成本和可加工性等因素。

二、合成材料合成材料是指由两种或两种以上的材料组合而成的材料。

常见的合成材料有复合材料、聚合材料、陶瓷复合材料等。

复合材料由纤维和基质组成,具有高强度、高刚度和低密度的特点,在航空航天、汽车制造等领域得到广泛应用。

聚合材料如塑料、橡胶等具有良好的抗腐蚀性和绝缘性能,常用于制造密封件和电气元件。

陶瓷复合材料具有高温耐磨性和绝缘性能,适用于高温和腐蚀环境下的应用。

三、非金属材料非金属材料包括塑料、橡胶、玻璃等。

塑料具有良好的韧性和绝缘性能,广泛应用于电器、家具等领域。

橡胶具有良好的弹性和耐磨性,适用于制造密封件和减震器等。

玻璃具有透明的特性,适用于制造光学元件和仪器。

四、选材原则在机械设计中,选材的原则是根据机械零件所处的工作环境和工作要求来选择合适的材料。

首先,要考虑材料的强度和刚度,以保证机械零件在工作负荷下不发生变形和破坏。

其次,要考虑材料的耐磨性和耐腐蚀性,以延长机械零件的使用寿命。

同时,还需考虑材料的导热性、导电性和绝缘性能,以满足特定工作要求。

最后,成本和可加工性也是选材的考虑因素之一。

五、材料应用案例1. 在汽车制造领域,使用高强度的钢材制造车身和车架,以提高碰撞安全性能。

2. 在飞机制造领域,使用复合材料制造机翼和机身,以提高飞机的轻量化和燃油效率。

金属材料的选用原则

金属材料的选用原则

金属材料的选用原则材料科学被称之为人类文明的四大支柱之一。

金属材料的选用同其它各类材料一样,是一个比较复杂的问题。

它是各机械产品设计中极为重要的一环。

要生产出高质量的产品,必须从产品的结构设计、选材、冷热工艺、生产成本等方面进行综合考虑。

但对于要赶超世界先进水平的产品来说,能否达到国际水平,关键还在于材料和工艺水平,当然管理水平也是重要一环。

正确、合理选材是保证产品最佳性能、工作寿命、使用安全和经济性的基础。

现就金属材料选用的一般原则做以下介绍:⑴所选用材料必须满足产品零件工作的要求各种机械产品,由于它们的用途、工作条件等的相同,对其共同组成的零部件也自然有著相同的建议,具体表现在受载大小、形式及性质的相同,受力状态、工作温度、环境介质、摩擦条件等的相同。

例如:对于航空用燃气涡轮发动机来说,涡轮叶片是整机中工作环境最恶劣的零件,因此,对燃气涡轮工作叶片来说要求是比较高的,以材料的要求也自然是高的,要求材料能够耐高温、抗腐蚀,并且有高的耐蠕变和疲劳性能,以及在高温下的机械强度等。

因此,通常使用镍基高温合金和钴基合金。

另外,由于航空发动机是多次使用,所选的材料也直接影响到使用寿命。

对于火箭发动机来说,由于它是短时间的一次使用,在选材方面是不同的,只要短时间性能好就可以。

在选材时,应当根据零散件工作条件的相同,具体分析对材料使用性能的相同建议。

通常不说道,机械零件的失灵形式存有以下三种:①脱落失灵,包含塑性脱落、烦躁脱落、塑性脱落、高形变脱落、介质快速脱落;②过量变形失灵,主要包含过量的弹性变形和塑形变形失灵;③表面受损的失灵,例如磨损、锈蚀、表面烦躁失灵等。

⑵所选材料必须满足产品零件工艺性能的要求材料工艺性能的优劣,对零件加工的深浅程度、生产效率和生产成本等方面都起至着十分关键的促进作用。

金属材料的基本加工方法包括:切削加工、压力加工、铸造、焊接和热处理等。

焊接加工(包含车、铣、滚、搓、扣等)性能:通常通过焊接抗力大小、零件表面粗糙度、工件确定的深浅及焊接刀具磨损程度去来衡量其优劣。

机械加工中的金属材料选择

机械加工中的金属材料选择

机械加工中的金属材料选择机械加工是制造业领域里必不可少的重要工艺环节,而金属材料则是机械加工过程中最主要的原材料之一。

在机械加工的过程中,选用合适的金属材料显得尤为重要。

不同的金属材料具有不同的性质和特点,适用于不同的加工场景。

在这篇文章中,我将详细探讨机械加工中的金属材料选择。

一、金属材料分类金属材料可以分为各种不同的种类,常见的有以下几类:1. 钢材:钢是碳和铁的合金。

根据碳的含量,钢可以分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。

钢材具有高强度、刚性好的优点,适用于大多数机械加工场景。

2. 铝合金:铝合金是铝和其他元素合成的金属材料。

铝合金具有轻质、耐腐蚀、导热性好等优点,适用于航空、汽车等相关领域的加工。

3. 铜材:铜是常见的金属元素之一,铜材具有良好的导电性和导热性,可用于电子元件、机械零件等方面的加工。

4. 钛材:钛材有着较高的强度、抗腐蚀性和化学惰性等特点,因此广泛应用于医疗、航空、航天等领域的加工。

5. 镁合金:镁合金具有质轻、高强度、热传导性好等特点,多应用于航空、汽车、电子等领域。

二、选择合适的金属材料在机械加工的过程中,选用合适的金属材料可以大大提高加工的效率和质量。

在选择合适的金属材料时,需要考虑以下因素:1. 应力和应变:机械加工中加工要素的应力和应变是非常重要的指标。

一般情况下,应选用应力和应变较小的材料进行加工。

2. 强度和硬度:强度和硬度是金属材料的两个最重要的参数,这也是机械加工中最优先考虑的第一点。

在不同类型的机械加工中,需要选用适当强度和硬度的金属材料。

3. 导电性和导热性:导电性和导热性是不同金属之间的重要区别之一。

在不同的机械加工场景中,需要选用合适导电性和导热性的材料。

4. 耐腐蚀性:在机械加工中,很多应用场景需要选用耐蚀性好的金属材料,以保证加工产物的同一性和稳定性。

三、金属材料的应用领域不同的金属材料有着不同的应用领域。

在机械加工中,不同的金属材料会有不同的应用场景。

机械零件选材

机械零件选材
1、铸造性能:要求高的流动性,小的体积 收缩性、疏松、缩孔偏析和吸气性倾向。共 晶成分的合金铸造性能良好。
2、压力加工性能:包括冷、热压力加工, 要求高的塑性和低的变形抗力及可热加工的 温度范围、抗氧化性和加热、冷却要求等。 变形铝合金、铜合金、低碳钢的压力加工性 能好,高碳钢较差,铸铁则不能锻造。 3、焊接性能:焊缝处形成冷裂或热裂及形 成气孔的倾向。 钢含碳量愈高,焊接性愈差,故可以 把钢中含碳量的多少作为判断钢材焊接性的 主要依据。低碳钢的焊接性能好,高碳钢及 铸铁的焊接性能差。
该工艺路线中正火的作用是细化均匀 组织,消除锻造应力,改善切削加工性; 渗碳的作用是提高齿轮表面含碳量 (0.8%~1.05%);淬火的作用是获得一 定深度的淬硬层(0.8~1.3mm),提高齿 面耐磨性和接触疲劳强度;低温回火的作 用是消除淬火应力,防止磨削裂纹,提高 冲击抗力。
2、轴类零件
用途:支承传动零件并传递运动和动力。 工作条件:承受交变弯曲应力和扭转应力,有时也
受冲击载荷作用,轴颈和锥孔表面受摩擦。 材料:载荷和转速不高时选45钢;承受较 大载荷的车床主轴选40Cr;等。 工艺路线: 备料 锻造 正火 机械粗加工 调质 机械精加工 轴颈部位表面淬 火+低温回火 磨削
正火:消除锻造应力,调整硬度便于
选材:低速内燃机曲轴用正火态的45钢或
球墨铸铁;中速曲轴用调质态的45钢或中 碳合金钢(40Cr)或球墨铸铁;高速曲轴 用高强度合金钢(35CrMo、42CrMo) 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 球墨铸铁制造曲轴工艺路线: 熔炼→铸造→高温正火→高温回火→机械加 工→轴颈气体渗氮
切削加工,改善锻造组织,为调质做 准备。 调质:获得高的综合力学性能,提高 疲劳强度和抗冲击能力。 轴颈部位表面淬火+低温回火:使轴颈 部位获得高硬度和高耐磨性。

机械设计中的材料选择原则

机械设计中的材料选择原则

机械设计中的材料选择原则在机械设计领域,材料选择是保证产品性能和功能的关键因素之一。

不同材料具有不同的物理、化学和力学特性,因此在设计过程中,合理选择材料是确保产品稳定性和可靠性的重要步骤。

一、机械材料的分类机械材料主要分为金属材料和非金属材料两大类。

金属材料包括钢铁、铜、铝、镁等,其具有良好的导热性、导电性和可塑性。

非金属材料则包括塑料、复合材料、陶瓷等,具有较低的密度和化学稳定性。

二、机械材料选择的原则1. 功能需求:首先要考虑的是产品的功能需求。

根据零件在设计中的作用和要求,选择具有相应性能的材料。

例如,在承载部件中,应选择具有较高强度和硬度的材料,而在密封件中则应选择具有良好密封性的材料。

2. 环境因素:考虑使用环境对材料的影响。

机械零件在不同的工作环境中可能面临不同的温度、湿度、腐蚀等因素,因此材料的抗腐蚀性、耐热性和耐候性等特性需要与环境要求相匹配。

3. 成本效益:在材料选择中也需要考虑成本效益。

不同材料的成本差异很大,因此应在满足产品需求的前提下,选择较为经济合理的材料。

4. 生产工艺性能:材料的生产工艺性能也是需要考虑的因素之一。

例如,某些特殊材料可能需要特殊的加工方法或设备,这将对生产成本和周期产生影响。

5. 可靠性和耐久性:在机械设计中,可靠性和耐久性是至关重要的。

因此,在材料选择过程中,应考虑材料的疲劳寿命、抗氧化能力以及强度稳定性等因素。

6. 配合要求:考虑到零件之间的配合要求,材料的摩擦系数、磨损率、粘合性等特性也需要纳入考虑范围。

三、不同应用场景下的材料选择1. 强度要求较高的零件:对于需要承受较大载荷的零件,如传动齿轮、曲轴等,常选用高强度的合金钢或铝合金。

2. 耐磨损零件:对于需要具备耐磨损性能的零件,如轴承和齿轮,常采用表面硬化处理或选择硬度较高的材料,如工具钢、铁素体不锈钢等。

3. 密封件:在设计密封件时,要选择密封性能好的材料,如橡胶、PVC、尼龙等。

4. 高温工况下的材料选择:对于在高温工况下需要使用的零件,如燃气涡轮机叶片等,可选择高温合金或陶瓷材料。

机械材料的选用

机械材料的选用

机械材料的选用1、材料选择的根据材料的种类繁多,而且性质互异,因此无论铁金属和非铁金属材料,或者随后即将讨论的非金属材料自然都有不同的应用场合。

一项产品在选用材料时,会因使用场合(例如:强度的要求、环境的因素、成本的考虑等)而不同,而各种材料由于结构的不同,也有其适当的用途,因此如何使材料的应用能适材适所,就是材料选用的最大准则。

本章将提出材料选择的几个重要考虑因素,并举实例具体说明。

(一)材料的规格要符合使用的需求选择材料最基本的考虑,就在满足产品的特性及要求,例如﹕抗拉强度、切削性、耐蚀性等。

许多材料似乎都可以满足使用的需求,但是如果选择具有正字标记或符合国家标准的材料,例如:我国的CNS 日本的JIS 美国的ASTM、SAE、AISI、UNS 德国的DIN 等,由于其化学成分及机械性质都经过试验,有一定的保证,因此质量将更有保障。

(二)材料的价格要合理价格是选择材料的另一个重要因素。

因为优秀的材料如果价格高昂,产品的成本势必提高,竞争力就会降低。

因此如果材料不是唯一的选择,那么价格合理的同级材料或以开发新产品替代都是不错的解决方案。

(三)材料的质量要一致产品如果是单一的就不必考虑一致性的问题,但是如果是属于大量生产的东西,材料的供应就必须稳定而且质量一定才行,否则因产品不良造成退货或是赔偿,无论是金钱及信誉的损失可能都将难以弥补,因此在选择材料供应之初,材料质量的一致和来源的稳定性也是重要的考虑因素。

2、钢铁材料的选用以上提到的是材料选用的原则。

而钢铁材料由于在机械上使用广泛,因此必须针对其特性考虑。

钢铁材料的选用,常遭遇的还有三个问题:(一)使用碳钢或合金钢(二)局部或全部淬火(三)用铸造品或锻造品。

碳钢的价钱便宜,但合金钢易于淬火、硬化深度大、抗回火软化佳。

承受的负荷则关系局部或全部淬火,负荷大的零件以全部淬火为宜,表面淬火则可承受耐疲劳及磨耗的场合。

锻造与铸造在制造一直是竞争不止,传统的铸造品虽可以制造复杂或有内孔的零件,但被认为偏析、气孔、韧性差,锻造品则较强韧,但铸造技术及材料的进步,己可以达到均质、强韧,加以铸造有一次成型的优点,因此目前铸件占较有利的趋势。

机械零件的常用材料及其选择原则

机械零件的常用材料及其选择原则

机械零件的常用材料及其选择原则1.铸铁与钢是以它们含碳量的高低来区分的,一般含碳量高于_______者为铸铁,低于此值为钢。

(1)2% (2)2.5% (3)3%(4)3.52.灰铸铁和钢相比较,_______不能作为灰铸铁的优点。

(1)价格便宜(2)抗压强度较高(3)抗磨性和减磨性好(4)承受冲击载荷能力强(5)铸造性较好(6)吸震性强3.铸铁中的_______,起强度接近于45号钢,并有良好的耐磨性,现已广泛用来代替钢材,铸造发动机中的曲轴、铁轨、齿轮、蜗轮等零件。

(1)可锻铸铁(2)优质铸铁(3)球墨铸铁(4)耐热铸铁4.灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、低碳钢、中碳钢这五种材料中,有_______可以进行铸造。

(1)一种(2)两种(3)三种(4)四种5.下列材料牌号中,灰铸铁是_______。

(1)ZG25 (2)QT40-10 (3)HT20-40 (4)ZH62 (5)ZL1026.金属材料的牌号为HT20-40,其中20表示材料的_______。

(1)抗弯(2)抗拉(3)抗压(4)屈服7.金属材料的牌号为HT25-47,其中47表示该材料的_______。

(1)抗拉强度(2)屈服强度(3)抗弯强度(4)延伸率8.普通碳钢及优质碳钢通常以_______的形式,供应用户制造机械零件。

(1)块状原料(2)型材(3)钢锭9.碳素结构钢的含碳量在_______以上的,称为高碳钢。

(1)(0.25-0.5)% (2)(0.55-0.7)% (3)(0.8-0.95)% (4)0.95%10.碳素结构钢中,中碳钢的含碳量通常为_______。

(1)(0.1-0.3)% (2)(0.3-0.5)% (3)(0.5-0.7)% (4)(0.7-0.9)%11.碳素结构钢的含碳量低于_______时为低碳钢。

(1)0.25% (2)0.5% (3)0.6% (4)0.7%12.碳素结构钢的含碳量越高,则_______。

机械零件选用材料的原则

机械零件选用材料的原则

机械零件常用的材料有:钢、铸铁、有色金属和非金属材料。

选用时主要考虑:使用要求;工艺要求和经济要求。

选取材料时应满足:
一、使用要求
1.根据零件承受载荷情况和工作条件选取;
一般情况下均选用碳素钢;45#调质处理;如:轴,齿轮;
承受冲击载荷,要求耐磨或结构要求紧凑时;采用低碳钢合金钢渗碳淬火,20Cr、18CrMnTi、20CrMo;例如:齿轮轴;
载荷比较稳定时可选铸铁;如:HT250、机床,箱体,床身,结构形状复杂的低速大齿轮,大带轮,蜗轮芯,凸轮轴,曲轴。

在高温下工作的零件选耐磨热材料;
在腐蚀介质中工作的零件选耐腐蚀材料,不锈钢,铜铝合金。

2.受尺寸重量限制时;
一般情况下采用碳素钢锻造毛坯;
要求尺寸及重量及小时可采用高强度合金钢;
零件尺寸重量较大时且结构复杂时采用铸造毛坯,可选:铸铁(批量)、铸钢(单件)或板材冲压后焊接。

二、工艺要求
选材料时要考虑材料的工艺性
铸造:流动性好
锻造:还原性、热脆性
机加工:易切削性
热处理:可淬性、淬火变形、淬造能力
三、经济性要求
材料价格:
铸铁1、钢2、合金8~10、普通钢1、优质钢1.5~1.8、合金钢1.7~2.5、轴承钢3、工具钢3~20、耐热钢5
材料加工费用:重量大,加工量大
材料利用率:
四、材料供应情况
尽量使用本单位和市场容易购买到的材料。

机械零件的常用材料及其选择-金属材料

机械零件的常用材料及其选择-金属材料
1.5 机械零件的常用材料及其选择
机械制造中最常用的材料是钢和铸铁,其次是有色金属合金。非金属材料如塑料、橡胶等 。
一、金属材料
常用金 属材料 铸铁 ----含碳量>2% 钢 ----含碳量≤ 2% 铜合金 铁碳合金
1.铸铁:灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁等。
特点:良好的液态流动性,可铸造成形状复杂的零件。 较好的减震性、耐磨性、切削性(指灰铸铁)、成本 低廉。 应用:应用范围广。其中灰铸铁最广、球墨铸铁次之。 2.钢:结构钢、工具钢、特殊钢(不锈钢、耐热钢、
价格便宜且供应充分
表9-价格
1 1.5~1.8 1.7~2.5 3 3~20 5 0.85 1.7 8~10 国防科大潘存云教授研制


热轧圆刚
铸 件
景德镇陶瓷学院专用
碳素结构钢Q235 (φ 33~42) 优质碳素钢 (φ 29~50) 合金结构钢(φ 29~50) 滚动轴承钢(φ 29~50) 合金工具钢(φ 29~50) 4Cr9Si2耐热钢(φ 29~50) 灰铸铁铸件 碳素钢铸件 铜合金、铝合金铸件
耐酸钢等)、碳素结构钢、合金结构钢、铸钢等。
景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制
特点:与铸铁相比,钢具有高的强度、韧性和塑性。 可用热处理方法改善其力学性能和加工性能。
零件毛坯获取方法:锻造、冲压、焊接、铸造等。 应用:应用范围极其广泛。 选用原则: 我国资源丰富 优选碳素钢,其次是硅、锰、硼、钒类合金钢。
3.铜合金 种类 青铜 -含锡青铜、不含锡青铜 黄铜 -铜锌合金,并含有少量的锰、铝、镍 轴承合金(巴氏合金)
特点:具有良好的塑性和液态流动性。青铜合金还具 有良好的减摩性和抗腐蚀性。
零件毛坯获取方法:辗压、铸造。 应用:应用范围广泛。

机械工程材料合理选用的基本原则

机械工程材料合理选用的基本原则

3. 将零件使用性能转化为材料的使用性能指标
(1)根据力学性能选材应充分考虑的几点
•④硬度值在设计中的作用 由于硬度值的测定方法既简便又不破坏零件,并且在 确定条件下与某些力学性能有大致的固定关系,所以在设计和实际生产过程中,往 往用硬度值作为控制材料性能和质量检验标准。但应明确,它也有很大的局限性。 例如,硬度对材料的组织不够敏感,经不同处理的材料可获得相同的硬度值,而其 它力学性能却相差很大,因而不能确保零件的使用安全。所以,设计中在给出硬度 值的同时,还必须对处理工艺(主要是热处理工艺)作出明确的规定。
7.1.2 必须兼顾材料的工艺性能原则
( Technological properties fundamentals must be taken care of the needs )
•所谓材料的工艺性能,即指材料加工成零件的难易程度,它也应是选材时 必须考虑的重要问题。选用工艺性能良好的材料,是确保产品质量、提高 加工效率、降低工艺成本的重要条件之一。它包括材料(零件)的加工工艺 路线和材料的工艺性能两个方面。
• 7Байду номын сангаас1.2 必须兼顾材料的工艺性能原则 ( Technological
properties fundamentals must be taken care of the needs )
• 7.1.3 注重选材的经济性原则 ( Considering economic
fundamentals of materials selection to be important )
第7章 机械工程材料的合 • 单击此处编辑母版文本样式 理选用 • 第二级
Rational Selection and Application of • 第三级 Mechanical Engineering Materials • 第四级 • 第五级

机械零件的常用材料及选用原则

机械零件的常用材料及选用原则

一. 机械零件常用材料:
机械零件常用材料主要有黑色金属﹑有色金属﹑非金属材料和各种复合材料四大类.其中以黑色金属中的钢﹑铸铁;及有色金属中的铜合金﹑铝合金最为常用;其次是非金属材料中的高分子材料﹑陶瓷材料和复合材料.有关知识在金属工艺学及工程材料学等;分别介绍.
二. 机械零件材料的选用原则:
在机械设计中合理地选择材料是一个很重要的问题.选择零件的材料主要应考虑三方面的问题;即使用要求﹑工艺要求和经济性要求.
1.使用要求:满足使用要求是选择零件材料的最基本原则.使用要求一般包括:1零件的工作和受载情况;2对零件尺寸和重要的限制;3零件的重要程度.
在考虑使用要求时要抓住主要问题;兼顾一切.一般地讲;减轻重量是机械设计的主要要求之一.若零件尺寸取决於强度;且尺寸和重量又受到某些限制时;应选用强度较高的材料.在滑动摩擦下工作的零件应选用减摩性能好的材料或耐磨材料.在高温下工作的零件应选用耐热材料;在腐蚀介质中工作的零件应选用耐蚀材料.
2.工艺要求:所谓工艺要求;是指所选用材料的冷﹑热加工性能好.比如同是箱体零件采用铸件还是焊接件;要看生产批量大小.大批量宜用铸件;小批量宜用焊接件.如果是铸造毛坯应选用流动性好的材料;若是焊接件应选用焊性好的材料.
选择材料还必须考虑材料热处理的工艺性.
由於一般零件都必须经切削加工;所以选择材料还要考虑其切削性能易断屑﹑表面光滑﹑刀具磨损小等
3.经济性要求:经济性首先体现在材料的相对价格上;在满足上述两方面选材原则基础上;应尽可能选择价格低廉的材料.其次对经济性不能只从材料价格上考虑;其加工制造费用;使用维护费用都应考虑在内.总之;经济性要综合考虑.。

产品设计中的材料选择

产品设计中的材料选择

产品设计中的材料选择1. 引言在产品设计过程中,材料选择是一个至关重要的决策。

选择合适的材料可以直接影响产品的性能、质量和成本。

本文将介绍产品设计中材料选择的重要性,并提供一些常用的材料选择原则和方法。

2. 材料选择原则在进行材料选择时,需要考虑以下几个原则:2.1 功能性原则首先,需要确保所选材料能够满足产品的功能需求。

例如,如果设计一个耐高温的电子设备,就需要选择具有良好耐热性能的材料。

2.2 可加工性原则其次,考虑所选材料的可加工性。

不同材料具有不同的加工特点和难易程度。

在确定最终材料时,需要考虑到生产过程中可能遇到的加工难题,并确保所选材料可以顺利加工。

2.3 成本效益原则除了功能性和可加工性,还需要考虑成本效益。

不同材料价格差异较大,因此在决策时应综合考虑成本与质量之间的平衡。

2.4 可持续性原则随着可持续发展的重要性日益凸显,材料的可持续性也成为材料选择的一个重要考虑因素。

选择可回收、可再利用或可降解的材料,有助于减少对环境的负面影响。

3. 材料选择方法在进行材料选择时,可以采用以下方法:3.1 材料数据库利用材料数据库可以查找和比较不同材料的性能数据、加工特点和价格等信息。

一些常见的材料数据库包括MatWeb、Granta MI等。

3.2 材料筛选矩阵制定一个包含关键指标的材料筛选矩阵,根据产品需求对各种材料进行评估和比较。

关键指标可以包括强度、硬度、耐腐蚀性等。

3.3 原型测试通过制作原型并进行测试,可以评估不同材料在实际使用中的性能差异。

根据测试结果选择最适合产品需求的材料。

3.4 参考成功案例参考相似产品或行业中成功案例所使用的材料,了解其优点和适用范围,并考虑是否适合自己的产品设计。

4. 常用材料选择以下是一些常用的材料选择:4.1 金属材料金属材料具有良好的强度和导电性能,常用于制造机械零件、电子设备外壳等。

常见的金属材料包括铁、铝、铜等。

4.2 塑料材料塑料材料具有轻质、耐腐蚀和成本低等优点,被广泛应用于各个领域。

机械设计中金属材料的选择及运用分析

机械设计中金属材料的选择及运用分析

机械设计中金属材料的选择及运用分析杭州利珀科技有限公司摘要:金属材料在机械设计中起着重要作用。

本文首先介绍了金属材料的特性和分类,包括普通结构钢、特殊合金钢、铸铁、有色金属和稀有金属。

接着阐述了金属材料选择的主要考虑因素,如力学性能、导热性、导电性和使用环境。

最后,以结构零件、轴承、冲压零件和焊接结构为例,展示了金属材料在不同领域的运用。

综合分析了金属材料的选择和应用对于机械设计的重要性,以期为工程师在机械设计中合理选择金属材料提供参考。

关键词:机械设计;金属材料;选择及运用;分析引言随着现代工业的迅速发展,机械设计在产品制造中扮演着举足轻重的角色。

而在机械设计过程中,材料的选择和运用是至关重要的。

不同的材料具有不同的特性和适用范围,而金属材料因其优异的力学性能、导热性能、电导性能和加工性能,在机械设计中得到了广泛的应用。

本文将围绕金属材料在机械设计中的选择和运用展开分析。

一、金属材料的特性和分类金属材料是一类具有金属元素为基础的材料,其特征主要表现在晶体结构、导电性、导热性、塑性和强度等方面。

晶体结构决定了金属的一些特性,比如硬度、韧性和延展性。

金属材料具有良好的导电性和导热性,是制造电子器件和热传导元件的理想选择。

此外,金属材料通常具有较高的强度和塑性,可满足机械零件的要求。

金属材料可以分为普通结构钢、特殊合金钢、铸铁、有色金属和稀有金属等几大类。

普通结构钢主要由碳和少量合金元素构成,广泛应用于一般机械零件。

特殊合金钢含有多种合金元素,具有高强度、高硬度、耐高温等特性,适用于高强度零件的制造。

铸铁主要用于铸造零件,有着良好的流动性和铸造性。

有色金属包括铜、铝、镁、钛等,通常用于制造轻质零件和电器零件。

稀有金属具有较高的价格和特殊性能,常用于特殊领域,如航空航天和核工业。

二、金属材料选择的考虑因素在机械设计过程中,选择适合的金属材料是至关重要的。

不同的应用场景和零件要求会影响金属材料的选择。

以下是一些金属材料选择的主要考虑因素:(一)力学性能力学性能是在选择金属材料时首要考虑的因素。

选用铸件原则

选用铸件原则

选用铸件原则选用铸件的原则主要包括以下几点:1.材料性能:根据铸件的用途和性能要求,选择具有相应力学性能、耐磨性、耐腐蚀性等性能的铸造材料。

例如,铸铁具有良好的耐磨性和抗震性能,适用于轴承、齿轮等零件;铸钢具有较高的强度和韧性,适用于重型机械零件等。

2.工艺性能:选择具有良好铸造性能的材料,以便于顺利浇注、凝固和清理。

例如,铝合金具有良好的流动性,适用于生产复杂结构的铸件;铜合金具有较高的导热性和导电性,适用于生产电气、电子行业的零件。

3.成本效益:在满足性能要求的前提下,选择成本较低的材料。

铸件成本主要由原材料成本、生产成本(包括模具、能耗等)和质量控制成本组成。

因此,在选材时需要综合考虑成本效益,以降低整体成本。

4.环境友好:选用绿色、环保的铸造材料,减少对环境的影响。

例如,采用废旧金属再生铸造材料,降低资源消耗和环境污染。

5.创新性:关注新材料、新工艺的发展,积极应用于铸件生产。

例如,高强度钢、轻质合金、复合材料等,可以提高铸件的性能和降低重量。

6.加工性能:考虑铸件的加工难度和成本,选择具有良好加工性能的材料。

例如,铸铁件的加工性能较差,但铸钢件、铝合金件等具有较好的加工性能。

7.市场供应:选择市场上较为成熟和供应稳定的铸造材料,以确保原材料的供应和质量。

8.技术支持:选择具有良好技术支持的材料和供应商,以便在生产过程中遇到问题时得到及时解决。

9.互换性:对于需要更换的零件,选择具有较高互换性的材料和设计,以提高生产效率和降低成本。

10.法规要求:根据国家和地区的法规要求,选择符合环保、能耗等要求的铸造材料。


综上所述,选用铸件原则主要包括材料性能、工艺性能、成本效益、环境友好、创新性、加工性能、市场供应、技术支持、互换性和法规要求等方面。

在实际生产中,需要根据具体情况综合考虑这些因素,选用合适的铸造材料。

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