机械零件的常用材料特性及应用
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選用
考慮成本時(S45C) 考慮韌性時(SCM440/SK2) 考耐磨性時(SKS3/SKD11/SKH61)
2.铝合金：防锈铝、硬铝 、超硬铝、锻铝、型材等。
特点： 防锈铝(抗蚀性、压力加工性与焊接性能好，但强度较 低) 硬铝（力学性能高 ） 超硬铝（硬度强度最高） 锻铝(锻造性能好.耐热性能好) 型材(铝型材比别的常用金属密度小，质量轻)
凸轮用材料
要求: 耐磨性/充分硬度/良好吸震性/易加工性/ 易熱處理性
選用
鑄鐵FC(考慮成本時,低中速、小負載時) 高周波淬火處理材料(S45C/42CrMo) 滲碳淬火處理材料(SCM415) 氮化處理材料(42CrMo/SCr440)
滑動用材料
要求: 耐磨性/充分硬度/易加工性/易熱處理性/ 導熱性
3.铜合金 青铜 -含锡青铜、不含锡青铜
种类 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。
二、非金属材料
1. 橡胶 橡胶富于弹性，能吸收较多的冲击能量。 常用作联轴器或减震器的弹性元件、带传动的胶带等。 硬橡胶可用于制造用水润滑的轴承衬。
耐气候性，耐腐蚀，绝缘性良好，综合性能超过聚苯乙 烯(PS)
• 缺点：质脆，易溶于有机溶剂，如作透光材料，其表面 硬度稍低，容易擦毛、划伤。缺口冲击强度底，易产生 应力开裂，
• 用途：减摩零件传动零件管件、骨架、外壳仪器仪表外 壳
常用塑胶材料-POM
• 成分：聚甲醛（俗称赛钢） • 优点：有优异的机械性能，尤其是弹性模量很高，刚性
2. 塑料
塑料的比重小，易于制成形状复杂的零件，而且各种 不同塑料具有不同的特点，如耐蚀性、绝热性、绝缘 性、减摩性、摩擦系数大等，所以近年来在机械制造 中其应用日益广泛。 3.其它非金属材料：皮革、木材、纸板、棉、丝等。 选材因素： 设计机械零件时，选择合适的材料是一项复杂的技术经济问题设计者应根据零件的用
途、工作条件和材料的物理、化学、机械和工艺性能以及经济因素等进行全面考虑。
用途、工作条件、物理、化学、机械工艺性能、经济性。
零件材料 各种材料的化学成分和力学性能可在相关国标、行标 和机械设计手册中查得。
以功能來分: 依其機械、電氣、熱學及其他性質功能來分。
1 )泛用塑膠： 通常以美觀及低功能使用要求，為訴求重點。 如：PE 、 PVC 、 PMMA、ABS
2 )工程塑膠： 常用以取代鋁、鐵等金屬鑄造及高功能要求的 精密零件上。如：POM 、 PBT 、 NYLON﹑PC
3 )高級工程塑膠： 運用於特別要求之電子精密零件。 如：LCP 、 PES 、 PEEK 、 PEI
常用塑胶材料-PMMA
• 成分：苯乙烯改性聚甲基丙烯酸甲酯 • 优点：透明性极好,机械强度较高,有一定的耐热,耐寒和
和表面硬度都很高，其他塑料所不能比拟的。冲击强度 及耐疲劳强度都十分突出，为所有塑料之冠。具有卓越 的耐磨性和自润滑性，仅次于尼龙。耐有机溶剂。 • 缺点：收缩率大，热稳定性差，易分解老化。 • 用途：可代替大部分有色金属、汽车、机床、仪表内件、 轴承、紧固件、齿轮、弹簧片、管道、运输带配件、电 水煲、泵壳、沥水器、水龙头等.
•降低成本，就近取材； •考虑材料生产、供应情况； •选材少而集中，便于采购和管理
3. 不同用途下的選材
外部構造用材料 轴用材料 齿轮用材料 凸轮用材料 滑动用材料
外部構造用材料
要求: 經濟性/充分強度/耐蝕性/耐疲勞性/耐衝 擊性/良好吸震性/易加工性
選用
铸铁FC(考慮成本時用,另吸震性最佳) A3(用途最廣之一般經濟材料) S45C(較A3性能略佳,价格略高) SUS304(最佳耐蝕性,但昂貴,難加工)
wenku.baidu.com金属 材料
机械工 程材料
黑色金属 有色金属
铸铁 钢 合金钢 铝合金 铜合金 其他有色合金
无机非金属材料 陶瓷
非金属 材料
有机材料
塑料 橡胶 合成纤维
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.钢：结构钢、工具钢、特殊钢(不锈钢、耐热钢、 耐酸钢等)、碳素结构钢、合金结构钢、铸钢等。
表面处理：
鍍Cr
高硬度,耐磨性,耐蝕性 鋼/銅及合金
鍍Ni
耐蝕性,穩定性
鋼/銅及合金
鍍Zn
防腐性,不脫落
銅
發藍
防蝕性
鋼
染黑
防蝕性
鋼
陽極處理 防蝕性,防氧化
鋁
2.选材原则——材料的经济性
总成本 = 材料本身价格 + 加工费 + 其他（运费、 安装费等）
从实际出发，全面考虑机械性能、工艺性能、 生产成本。
轴用材料
要求: 充分強度/耐磨性/耐疲勞性/充分硬度/充 分橈度
選用
一般用軸材料(A3/S10C/S45C) 強力用軸材料(SNCM240(价高)/42CrMo)
齿轮用材料
要求: 充分強度/耐磨性/充分硬度/耐衝擊性/易 加工性
選用
高周波淬火處理材料(S45C/42CrMo) 滲碳淬火處理材料(42CrMo) 氮化處理材料(42CrMo)
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。
选用原则： 优选碳素钢(A3.S45C)，其次是硅、锰、硼、钒类合
金钢,特殊硬度可以选合金工具钢（Cr12).
金属热处理方式
热处理方式：退火、正火、淬火和回火四种基本工艺，俗称金 属热处理的“四把火”。 1.退火：是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不 同的保温时间，然后进行缓慢冷却，目的是使金属内部组织达 到 或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为 进一步淬火作组织准备。 2.正火：是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效 果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削 性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。 3.淬火：是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水 溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。 (S45C可以达到42-50HRC, Cr12可以达到52-60HRC) 4.回火：是为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而 低于 710℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这 种工艺称为回火
考慮成本時(S45C) 考慮韌性時(SCM440/SK2) 考耐磨性時(SKS3/SKD11/SKH61)
2.铝合金：防锈铝、硬铝 、超硬铝、锻铝、型材等。
特点： 防锈铝(抗蚀性、压力加工性与焊接性能好，但强度较 低) 硬铝（力学性能高 ） 超硬铝（硬度强度最高） 锻铝(锻造性能好.耐热性能好) 型材(铝型材比别的常用金属密度小，质量轻)
凸轮用材料
要求: 耐磨性/充分硬度/良好吸震性/易加工性/ 易熱處理性
選用
鑄鐵FC(考慮成本時,低中速、小負載時) 高周波淬火處理材料(S45C/42CrMo) 滲碳淬火處理材料(SCM415) 氮化處理材料(42CrMo/SCr440)
滑動用材料
要求: 耐磨性/充分硬度/易加工性/易熱處理性/ 導熱性
3.铜合金 青铜 -含锡青铜、不含锡青铜
种类 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。
二、非金属材料
1. 橡胶 橡胶富于弹性，能吸收较多的冲击能量。 常用作联轴器或减震器的弹性元件、带传动的胶带等。 硬橡胶可用于制造用水润滑的轴承衬。
耐气候性，耐腐蚀，绝缘性良好，综合性能超过聚苯乙 烯(PS)
• 缺点：质脆，易溶于有机溶剂，如作透光材料，其表面 硬度稍低，容易擦毛、划伤。缺口冲击强度底，易产生 应力开裂，
• 用途：减摩零件传动零件管件、骨架、外壳仪器仪表外 壳
常用塑胶材料-POM
• 成分：聚甲醛（俗称赛钢） • 优点：有优异的机械性能，尤其是弹性模量很高，刚性
2. 塑料
塑料的比重小，易于制成形状复杂的零件，而且各种 不同塑料具有不同的特点，如耐蚀性、绝热性、绝缘 性、减摩性、摩擦系数大等，所以近年来在机械制造 中其应用日益广泛。 3.其它非金属材料：皮革、木材、纸板、棉、丝等。 选材因素： 设计机械零件时，选择合适的材料是一项复杂的技术经济问题设计者应根据零件的用
途、工作条件和材料的物理、化学、机械和工艺性能以及经济因素等进行全面考虑。
用途、工作条件、物理、化学、机械工艺性能、经济性。
零件材料 各种材料的化学成分和力学性能可在相关国标、行标 和机械设计手册中查得。
以功能來分: 依其機械、電氣、熱學及其他性質功能來分。
1 )泛用塑膠： 通常以美觀及低功能使用要求，為訴求重點。 如：PE 、 PVC 、 PMMA、ABS
2 )工程塑膠： 常用以取代鋁、鐵等金屬鑄造及高功能要求的 精密零件上。如：POM 、 PBT 、 NYLON﹑PC
3 )高級工程塑膠： 運用於特別要求之電子精密零件。 如：LCP 、 PES 、 PEEK 、 PEI
常用塑胶材料-PMMA
• 成分：苯乙烯改性聚甲基丙烯酸甲酯 • 优点：透明性极好,机械强度较高,有一定的耐热,耐寒和
和表面硬度都很高，其他塑料所不能比拟的。冲击强度 及耐疲劳强度都十分突出，为所有塑料之冠。具有卓越 的耐磨性和自润滑性，仅次于尼龙。耐有机溶剂。 • 缺点：收缩率大，热稳定性差，易分解老化。 • 用途：可代替大部分有色金属、汽车、机床、仪表内件、 轴承、紧固件、齿轮、弹簧片、管道、运输带配件、电 水煲、泵壳、沥水器、水龙头等.
•降低成本，就近取材； •考虑材料生产、供应情况； •选材少而集中，便于采购和管理
3. 不同用途下的選材
外部構造用材料 轴用材料 齿轮用材料 凸轮用材料 滑动用材料
外部構造用材料
要求: 經濟性/充分強度/耐蝕性/耐疲勞性/耐衝 擊性/良好吸震性/易加工性
選用
铸铁FC(考慮成本時用,另吸震性最佳) A3(用途最廣之一般經濟材料) S45C(較A3性能略佳,价格略高) SUS304(最佳耐蝕性,但昂貴,難加工)
wenku.baidu.com金属 材料
机械工 程材料
黑色金属 有色金属
铸铁 钢 合金钢 铝合金 铜合金 其他有色合金
无机非金属材料 陶瓷
非金属 材料
有机材料
塑料 橡胶 合成纤维
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.钢：结构钢、工具钢、特殊钢(不锈钢、耐热钢、 耐酸钢等)、碳素结构钢、合金结构钢、铸钢等。
表面处理：
鍍Cr
高硬度,耐磨性,耐蝕性 鋼/銅及合金
鍍Ni
耐蝕性,穩定性
鋼/銅及合金
鍍Zn
防腐性,不脫落
銅
發藍
防蝕性
鋼
染黑
防蝕性
鋼
陽極處理 防蝕性,防氧化
鋁
2.选材原则——材料的经济性
总成本 = 材料本身价格 + 加工费 + 其他（运费、 安装费等）
从实际出发，全面考虑机械性能、工艺性能、 生产成本。
轴用材料
要求: 充分強度/耐磨性/耐疲勞性/充分硬度/充 分橈度
選用
一般用軸材料(A3/S10C/S45C) 強力用軸材料(SNCM240(价高)/42CrMo)
齿轮用材料
要求: 充分強度/耐磨性/充分硬度/耐衝擊性/易 加工性
選用
高周波淬火處理材料(S45C/42CrMo) 滲碳淬火處理材料(42CrMo) 氮化處理材料(42CrMo)
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。
选用原则： 优选碳素钢(A3.S45C)，其次是硅、锰、硼、钒类合
金钢,特殊硬度可以选合金工具钢（Cr12).
金属热处理方式
热处理方式：退火、正火、淬火和回火四种基本工艺，俗称金 属热处理的“四把火”。 1.退火：是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不 同的保温时间，然后进行缓慢冷却，目的是使金属内部组织达 到 或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为 进一步淬火作组织准备。 2.正火：是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效 果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削 性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。 3.淬火：是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水 溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。 (S45C可以达到42-50HRC, Cr12可以达到52-60HRC) 4.回火：是为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而 低于 710℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这 种工艺称为回火