机械零件的常用材料及选用原则
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。
机械零件常用材料
附录A 机械零件的常用材料 机械零件的常用材料分为金属和非金属两大类。
其中，金属材料应用最广，非金属材料以其独特的性能也日益显示出广阔的应用前景。
金属材料包括黑色金属（钢、铸铁）和有色金属，前者应用最多。
此外，近年来复合材料的研究与开发，也已成为材料科学的一个新方向。
下面简要介绍机械零件的常用材料及其应用。
A.1 钢钢的品种多，性能好，是机械零件最常用的材料。
A.1.1 碳素钢碳素钢的性能主要取决于含碳量，即碳的质量百分含量。
含碳量越高，钢的强度越高，塑性越低。
由于碳素钢生产批量大，价格低，供应充足，一般的机械零件应优先选用。
碳素钢分为碳素结构钢（GB/T 700—1988）和优质碳素结构钢（GB/T 699—1988）。
前者主要用于受力不大而且基本上是承受静载荷的零件，其中以Q235、Q255较为常用。
这类钢只保证机械强度，不保证化学成分，故不能进行热处理。
优质碳素结构钢含磷、硫等杂质较少，其性能优于碳素结构钢，而且能同时保证钢的机械性能和化学成分，可以进行热处理，故常用于受力较大，且受变载荷或冲击载荷作用的零件。
优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，代表钢中碳的平均含量。
如45钢，其平均含量碳为0.45%。
对于含锰量较高的优质碳素结构钢，其牌号还要在含碳量数字之后加注符号“Mn”，如40Mn等。
平均含碳量低于0.25%的钢称为低碳钢，其强度极限和屈服点低，而塑性好，适用于冲压、焊接加工；平均含碳量在0.25%～0.60%之间的钢称为中碳钢，中碳钢既有较高的强度，又有一定的塑性和韧性，综合力学性能较好，常用来制造螺栓、螺母、齿轮、键、轴等零件；平均含碳量高于0.60%的钢称为高碳钢，它具有很高的强度和弹性，是弹簧、钢丝绳等零件的常用材料。
A.1.2 合金钢为了改善钢的性能，根据不同要求加入一种或几种合金元素而形成的钢称为合金钢。
不同的合金元素，使钢获得不同的性能。
如铬能提高硬度、高温强度和耐腐蚀性；镍能提高强度而不降低韧性；锰能提高强度、韧性和耐磨性；硅可提高弹性极限和耐磨性，但降低韧性。
机械行业常用的20种材料及其特性
以下是机械行业常用的20种材料及其特性：1. 碳钢：- 特性：强度高、硬度适中、耐磨性好，易于加工和焊接。
- 应用：机械零件、结构件等。
2. 不锈钢：- 特性：耐腐蚀性好、强度高、抗氧化性强。
- 应用：食品加工设备、化工设备、船舶零件等。
3. 铝合金：- 特性：密度低、强度高、良好的导热性和导电性。
- 应用：航空航天、汽车、电子设备等。
4. 铜：- 特性：良好的导电性和导热性，耐腐蚀性好。
- 应用：电子器件、导线、换热器等。
5. 钛合金：- 特性：密度低、强度高、耐腐蚀性强。
- 应用：航空航天、医疗器械、化工设备等。
6. 镍合金：- 特性：耐腐蚀性好、高温强度高。
- 应用：化工设备、航空发动机、核电站设备等。
7. 铸铁：- 特性：强度高、耐磨性好、抗冲击性强。
- 应用：机床床身、发动机缸体、管道件等。
8. 锻钢：- 特性：强度高、韧性好、耐磨性较好。
- 应用：汽车曲轴、锻造件、工具等。
9. 塑料：- 特性：良好的绝缘性、耐腐蚀性、低密度。
- 应用：工程塑料件、密封件、电器外壳等。
10. 聚酰亚胺（PI）：- 特性：高温稳定性、优异的耐化学性、强度高。
- 应用：航空航天、电子设备、汽车零部件等。
11. 聚四氟乙烯（PTFE）：- 特性：优异的耐磨性、低摩擦系数、优良的绝缘性。
- 应用：密封件、轴承、阀门等。
12. 聚氨酯（PU）：- 特性：耐磨性好、强度高、耐油性好。
- 应用：密封件、刮板、橡胶轮等。
13. 聚甲醛（POM）：- 特性：强度高、硬度高、耐磨性好。
- 应用：齿轮、轴承、零件等。
14. 高速钢：- 特性：耐高温、耐磨性好、切削性能优异。
- 应用：刀具、冲头、铣刀等。
15. 钻石：- 特性：硬度极高、耐磨性好、导热性好。
- 应用：切割工具、磨料、金刚石刀具等。
16. 合成蓝宝石：- 特性：透明度好、硬度高、耐腐蚀性强。
- 应用：光学器件、观察窗、手表表盘等。
17. 硅胶：- 特性：柔软、耐高温、优良的绝缘性。
机械零件的失效与选材原则10969
弹性失稳， 疲劳破坏，
断裂
磨损 脆断
综合机械性能强度 、韧性、局部表面
耐磨性
心部强度、韧性表 面高强度
及疲劳极限 耐磨性
弹性极限， 屈强比， 疲劳极限
硬度，足够的 强度，韧性
8.3.2 工艺性能原则
材料的工艺性能应满足生产工艺的要求。
一、高分子材料零件选材的工艺性能原则
两个接触面作滚动或滚动滑动复合磨擦时 ，在交变接触压应力作用下，使材料表面疲 劳而产生材料损失的现象称为表面疲劳磨损 。
六、腐蚀磨损
腐蚀磨损是金属在摩擦过程中，同时与周 围介质发生化学或电化学反应，产生表层金 属的损失或迁移现象。
老师提示 采用耐磨性高的材料，进行合理的
表面强化处理，改变材料的组织结构 ，适度提高硬度。
●材质内部缺陷、毛坯加工(铸锻焊)工艺或 冷热加工(特别是热处理)工艺过程产生的材料 内部缺陷导致失效。
五、运转维修因素
●不正确的运转工况参数(载荷、速度等 )导致零件失效。
●忽视维修，未进行定期大、中、小检 修
●润滑条件未保证, 润滑剂和润滑方法不 合适
老师提示 在影响失效的基本因素中，特 别要强调人的因素，即注意人的素质条件 的影响。
失效导致严重事故
失效因素
一、设计因素
为了保证产品质量，必须精心设计，精心施 工。
根据零件工作条件、可能发生的失效模式， 提出技术指标，确定合适的材质、尺寸、结构 ，提出必要的技术文件。
如设计有误, 则机械设备或零件将不能使用 或过早失效。
二、制造(工艺)因素
工艺缺陷是零件失效的重要因素。 ●零件在铸造过程中产生的疏松、夹渣； ●锻造过程中产生的夹层、冷热裂纹； ●焊接过程中未焊透、偏析、冷热裂纹； ●机加工过程的尺寸公差和表面粗糙度不合 适； ●热处理产生的缺陷，如淬裂、硬度不足、 回火脆性； ●精加工磨削中的磨削裂纹等。
机械制造常用材料选择原则
机械制造常用材料选择原则摘要：机械制造行业在我国经济发展中起着重要的作用。
机械零部件的材料选择是影响机械产品质量、性能、寿命的一个关键因素。
因此，制造商在选择材料时，必须遵循一定的原则，以确保机械零件与机器设备的可靠性和性能的一致性。
关键词：机械制造；常用材料；材料选择。
当今，机械制造已成为现代工业生产的重要组成部分，是现代工业生产的关键性产业之一，在制造机器、设备、零部件和工具时，材料的选择尤为重要，机械制造材料的选择对提高机器和设备的性能和寿命等都有非常大的影响。
本文将介绍机械制造中常用的材料种类和如何选择机械制造材料的原则。
一、机械制造中常用的材料类型在机械制造中，材料种类比较繁多，但大多可以归为以下几大类：（1）钢材。
钢材是机械制造中应用最广泛的材料。
钢材具有高强度、高韧性、易加工和成本较低等优点。
钢材根据其成分、用途不同，可以分为碳钢、合金钢、不锈钢、特殊钢等。
（2）铸铁。
铸铁是指用铁、钢或其他金属作为主要成分的合金。
铸铁的耐磨性、抗压性以及很好的防腐蚀性能使其在机械制造领域广泛应用。
铸铁可以分为灰口铸铁、球墨铸铁和白口铸铁三大类。
（3）有色金属。
以铜、铝、镁、钛等为代表的有色金属因具有良好的导电性、导热性、可加工性和高耐腐蚀性等特性，被广泛应用于机械制造中的各个领域。
（4）塑料。
塑料材料是机械制造中最常见的工程塑料之一。
相对于金属材料，塑料具有很多优点，比如质量轻、成本低、绝缘性好、抗腐蚀性好等。
塑料的应用范围广泛，包括体积小的机械零件、自行车、电视机、电子电路等。
它是一种高效且低成本的选择，也具有较高的强度和刚性，也适用于大量生产规模下的零部件制造，如家电、电子产品、医疗设备、建筑材料等。
（5）合成材料。
为了满足对于材料轻质化、高强度、高刚性的要求，合成材料应运而生。
其中最常用的合成材料是复合材料，由纤维增强材料和树脂或金属基体材料组成。
复合材料具有极高的强度和轻质化特性，适用于需要高质量和高效率的领域，如航空和航天技术、体育设备、汽车和能源等。
机械工程材料第6章典型零件选材
表6.1
工作条件 ①与滚动轴承配合 ②轻、中载荷，转速低 ③精度要求不高 ④稍有冲击
表6.1 机床主轴工作条件、用材及热处理
材料 45 主要热处理 正火或调质 硬度 220~250 HBS 使用实例 一般简式机床
①与滚动轴承配合 ②轻、中载荷，转速略高 ③精度要求不太高 ①与滑动轴承配合 ②有冲击载荷 ①与滚动轴承配合 ②中等载荷，转速较高 ③精度要求较高 ④冲击与疲劳较小 ①与滑动轴承配合 ②中等载荷，转速较高 ③精度要求很高 ①与滑动轴承配合 ②中等载荷，心部强度不高，转 速高 ③精度要求不高 ④有一定冲击和疲劳 ①与滑动轴承配合 ②重载荷，转速高 ③有较大冲击和疲劳载荷
2、轴类零件选材及加工工艺路线确定步骤
1）看懂零件图 了解和分析零件的形状、大小与特征； 2）分析其工作条件、性能要求和热处理要求； 3）确定材料及热处理工艺 根据用途，选择合适的材料和强 化工艺； 4）确定零件的加工工艺路线 制造轴类零件常采用锻造、切 削加工、热处理（预先热处理及最终热处理）等工艺，其中 切削加工和热处理工艺是制造轴类零件必不可少的。台阶尺 寸变化不大的非重要轴，可选用与轴的尺寸相当的圆棒料直 接切削加工而成，然后进行热处理，不必经过锻造加工。
右图为“解放”牌载重汽车变速箱变速 齿轮。该齿轮将发动机动力传递到后轮， 并起倒车的作用，工作时承载、磨损及 冲击负荷均较大。要求齿轮表面有较高 的耐磨性和疲劳强度，心部有较高的强 度(σb > 1 000 MPa)及韧性(αk＞60 J／ cm2)。 选材及加工工艺路线有以下两种方式。
“解放”牌载重汽车变速箱变速齿轮选材及加工工艺路线
2）汽车半轴： 汽车半轴是一个传递扭矩的重要 部，工作时承受冲击、弯曲疲 劳和扭转应力的作用，要求材 料有足够的抗弯强度、疲劳强 度和较好的韧性。
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。
机械常用材料
机械常用材料机械常用材料主要包括金属材料和非金属材料两大类。
下面将依次介绍几种常见的机械材料。
1. 碳钢：碳钢是一种常用的金属材料，具有良好的机械性能和可加工性。
根据碳含量的不同，碳钢可以分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
低碳钢具有良好的可焊性和可塑性，适用于制作一些需要韧性的零件；中碳钢具有较高的强度和硬度，在制作一些需要更高强度的零件时常被选用；高碳钢具有很高的强度和硬度，适用于制作刀具等要求尖锐切削的零件。
2. 不锈钢：不锈钢是一种耐腐蚀的金属材料，具有良好的韧性、耐高温性和耐磨性。
不锈钢的主要成分是铁、铬和镍，可以根据其成分的不同分为多种不锈钢材料，如奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和铁素体不锈钢等。
不锈钢广泛用于制作机械零件、容器和管道等，在食品、化工、医药等领域得到广泛应用。
3. 铝合金：铝合金是一种轻质的金属材料，密度小于钢和铜，但具有较高的强度和良好的耐腐蚀性。
铝合金具有良好的导热性和导电性，易于加工和成型，广泛应用于航空、汽车、电子等领域。
根据不同的添加元素和成分比例，铝合金可以分为多种类型，如硬铝合金、超高强度铝合金和铸造铝合金等。
4. 聚合物材料：聚合物材料是一种非金属材料，通常具有轻质、耐腐蚀、绝缘性和可塑性等特点。
聚合物材料可以分为热塑性和热固性两种类型。
热塑性聚合物具有较好的可塑性，可通过加热软化后再次成型；热固性聚合物在加热后会发生硬化反应，成型后无法再次熔化。
聚合物材料广泛应用于制作塑料零件、橡胶制品、绝缘材料等，是现代机械制造中不可或缺的材料之一。
除了上述几种常见的机械材料外，还有很多其他常用材料，如黄铜、铜、钛合金、复合材料等，具体选择材料需要根据不同的工程需求和使用环境进行综合考虑。
不同的材料具有不同的优点和适用范围，合理选择材料可以提高机械零件的性能和寿命。
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。
机械设计中的材料选择
机械设计中的材料选择在机械设计中，材料选择是一个至关重要的环节。
选择合适的材料可以确保机械设备的性能、可靠性和寿命，同时还能影响到成本和制造难度。
本文将讨论机械设计中的材料选择，包括材料性能的考虑因素和常用的机械材料。
一、材料性能的考虑因素在进行材料选择时，需要综合考虑以下因素：1. 强度和刚度：机械设备在使用过程中需要承受各种载荷，因此材料的强度和刚度是非常重要的指标。
较高的强度和刚度可以确保设备的稳定性和耐久性。
2. 密度和重量：机械设备通常需要移动和运输，因此材料的密度和重量也是需要考虑的。
选择较轻的材料可以减轻设备的重量，提高设备的便携性和能源效率。
3. 耐腐蚀性：在某些特殊环境下，机械设备需要具备一定的耐腐蚀性。
对于接触腐蚀性液体或气体的部件，选用具有良好抗腐蚀性能的材料是必要的。
4. 导热性和导电性：对于需要传递热量或电流的部件，需要选用具有良好导热性和导电性的材料，以确保设备的正常工作。
5. 加工性能：材料的加工性能会影响到零部件的制造难度和成本。
选择易于加工的材料可以降低制造成本，并提升零部件的精度和质量。
二、常用的机械材料根据不同的应用需求，机械设计中常用的材料包括：1. 钢材：钢材具有优异的强度、刚度和耐腐蚀性，广泛应用于各种机械设备中。
根据具体用途和要求，可选择碳钢、合金钢、不锈钢等不同类型的钢材。
2. 铝合金：铝合金具有较低的密度和良好的导热性，广泛应用于航空航天、汽车和电子设备等领域。
常见的铝合金有6061、7075等。
3. 铜材：铜具有良好的导热性和导电性，同时具备较高的强度和抗腐蚀性。
广泛应用于电气设备、导线、换热器等领域。
4. 塑料：塑料具有较低的密度、良好的绝缘性和耐腐蚀性，被广泛应用于机械设备中的密封件、隔离件和保护件等。
5. 复合材料：复合材料由两种或多种不同类型的材料组成，结合了各种材料的优点。
常见的复合材料有碳纤维复合材料和玻璃钢等。
三、案例分析为了更好地理解材料选择的重要性，我们以一个汽车零部件的设计为例进行分析。
机械零件材料及毛坯的选择与质量检验
机械零件材料及毛坯的选择与质量检验机械零件材料及毛坯的选择与质量检验随着机械制造技术的不断发展，机械零件的种类与规格越来越丰富，材料的种类与性能也不断得到提高，如何选择适合的材料毛坯并且保证其质量是机械制造的一个重要问题。
本文将从机械零件材料的选择以及毛坯质量的检验两个方面来进行探究。
一、机械零件材料的选择机械零件的材料选择在机械制造中起着至关重要的作用，在选择材料时要综合考虑机械零件受力、耐磨损、耐高温、表面光洁度、制造成本等方面的因素。
1、机械零件的受力情况机械零件在工作过程中所受到的载荷方向、大小、类型等都是材料选择的重要依据。
例如，零件受到拉伸、压缩、剪切等载荷方向不同，应选择不同的材料，如拉力较大的零件通常选择高强度材料，而剪切力较大的零件则选用耐磨材料。
2、耐磨损性能机械零件在长时间使用过程中，必然会因摩擦而产生磨损，选择耐磨材料可以有效的延长其使用寿命，常用的耐磨材料有高锰钢、铸钢、铸铁等。
3、耐高温性能在高温工况下，机械零件材料必须具有良好的高温耐受性，常用的材料有高温合金、碳素纤维复合材料等。
4、表面光洁度机械零件制造完毕后需要进行表面精磨，因此，在选择材料时要考虑其表面光洁度，一般情况下，材料表面硬度越大，表面光洁度就越难保证。
5、制造成本在选择材料时，还需要兼顾制造成本，因为不同材料其制造难度和成本都存在差异，对于一些规格相同但材料成本不同的零件，应该选择材料性能相当而成本较低的材料。
二、毛坯质量的检验毛坯是机械零件制造的基础，在检验毛坯质量时，需要重点关注以下几个方面。
1、尺寸精度的检验毛坯制造时的尺寸精度是影响零件精度的关键因素之一，因此要经常对毛坯的尺寸精度进行检验，发现问题及时整改。
2、金属组织检验毛坯的金属组织对于零件质量也至关重要，通过金相显微镜等检测设备对毛坯的金属组织进行检验，以检测其是否存在晶粒粗大、夹杂物等缺陷。
3、力学性能检验毛坯的力学性能是机械零件质量的保证之一，通过应力、拉伸等实验对毛坯的力学性能进行检测。
机械材料手册
机械材料手册机械材料是指用于制造机械零部件的材料，其性能直接影响着机械产品的质量和使用寿命。
在机械制造领域，选择合适的材料对于提高产品的性能和降低成本至关重要。
因此，本手册将介绍一些常见的机械材料，包括金属材料、塑料材料和复合材料，以及它们的特性、用途和加工工艺。
首先，金属材料是机械制造中最常用的材料之一。
常见的金属材料包括钢、铝、铜、铸铁等。
钢是一种铁碳合金，具有优良的机械性能和加工性能，广泛用于制造各种零部件。
铝具有较低的密度和良好的耐腐蚀性，常用于制造航空器和汽车零部件。
铜具有良好的导电性和导热性，常用于制造电气设备和导热器材。
铸铁具有良好的铸造性能和低成本，广泛用于制造机床床身、发动机缸体等。
其次，塑料材料在机械制造中也占据重要地位。
塑料材料具有较低的密度、良好的耐腐蚀性和电绝缘性，广泛用于制造各种零部件。
常见的塑料材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。
聚乙烯具有良好的韧性和耐磨性，常用于制造容器、管道等。
聚丙烯具有良好的耐热性和化学稳定性，常用于制造化工设备和管道。
聚氯乙烯具有良好的耐候性和耐腐蚀性，常用于制造建筑材料和电缆。
聚苯乙烯具有良好的绝缘性和抗震性，常用于制造包装材料和保温材料。
最后，复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的材料，具有优异的综合性能，广泛用于制造高性能零部件。
常见的复合材料包括玻璃钢、碳纤维复合材料、陶瓷复合材料等。
玻璃钢具有良好的耐腐蚀性和绝缘性，常用于制造化工设备和船舶。
碳纤维复合材料具有较高的强度和刚度，广泛用于制造航空器和汽车零部件。
陶瓷复合材料具有良好的耐高温性和耐磨性，常用于制造发动机零部件和刀具。
综上所述，机械材料是机械制造中不可或缺的一部分，选择合适的材料对于提高产品的性能和降低成本至关重要。
本手册介绍了一些常见的机械材料，包括金属材料、塑料材料和复合材料，希望能对机械制造领域的从业人员有所帮助。
机械零件选材及热处理手册
机械零件选材及热处理手册导言：机械零件选材及热处理是机械设计中非常重要的环节之一。
合理的选材可以确保机械零件具有足够的强度和耐用性，而热处理可以进一步提高零件的物理性能和力学性能。
本手册旨在介绍机械零件选材的基本原则和热处理的常见方法，供机械设计人员参考和应用。
第一章机械零件选材1.1选材原则机械零件的选材应考虑以下几个原则：1）强度要求：根据零件的使用条件和承受的载荷，选择具有足够强度的材料。
强度要求包括抗拉强度、屈服强度和冲击韧性等。
2）耐磨性要求：根据零件在使用过程中的摩擦磨损情况，选择具有良好耐磨性的材料，如铸铜合金、高锰钢等。
3）耐腐蚀性要求：根据零件在特殊环境中的耐蚀性要求，选择具有良好耐腐蚀性的材料，如不锈钢、耐酸碱钢等。
4）加工性要求：根据零件的形状和复杂程度，选择易于加工和加工性能稳定的材料，如碳钢、合金钢等。
5）经济性要求：根据零件的制造成本和使用成本，选择成本合理的材料，既满足零件性能要求，又不浪费资源。
1.2常用材料机械零件常用的材料包括：碳钢、合金钢、铸铁、铝合金、不锈钢等。
下面对这些材料进行简要介绍：1）碳钢：碳钢具有良好的可焊性、可锻性和加工性，适用于大多数机械零件的制造，但其耐蚀性较差。
2）合金钢：合金钢是通过添加合金元素（如铬、钼、镍等）来提高钢的性能，常用于承受较大载荷和高温环境的机械零件。
3）铸铁：铸铁具有良好的耐磨性和耐热性，适用于高温和摩擦磨损较大的零件，如发动机缸体和曲轴等。
4）铝合金：铝合金具有良好的强度和耐蚀性，适用于重量要求较轻和耐腐蚀性要求较高的零件。
5）不锈钢：不锈钢具有良好的耐腐蚀性和强度，适用于要求不生锈和耐腐蚀的零件，如食品加工设备和化工容器等。
第二章热处理方法2.1热处理的目的热处理是通过控制材料的加热和冷却过程，在不改变材料形状的情况下改变材料的组织结构和性能。
热处理的目的包括提高材料的硬度、强度和韧性，改善材料的耐磨性和耐蚀性。
2.2常见的热处理方法常见的热处理方法包括淬火、回火、正火、等温退火、冷处理等。
第十一章 机械制造中零件材料的选择
机架和箱体及支承类零件的选材
• 包括：
– 减（变）速器箱体 – 轴承座、支座 – 机床床身、床头箱、溜板箱、进给箱 – 气缸体
• 功用：
– 支承并固定机器 – 装配基准 – 承受压力及振动
机架和箱体及支承类零件的选材
• 结构特点：
– 形状复杂 – 一般体积较大、重量较大
• 性能：
– 具有足够的抗压强度和刚度 – 具有足够的尺寸稳定性 – 良好的加工工艺性：
选材的具体步骤与方法
• • • • 以综合力学性能为主进行选材 以疲劳强度为主进行选材 以磨损为主进行选材 其他性能：
– 物理性能：导电性、电磁性能、光、热 – 化学性能：化学介质/耐腐蚀性能
第三节 典型零件的选材 实例分析
齿轮类零件的选材
• 工作条件：
– 齿根承受大的弯曲应力； – 齿面啮合部位既有滚动摩擦又有滑动摩擦，并 且承受很大的接触应力； – 轮齿工作中还将承受一定的冲击载荷； – 汽车、工程机械等机器中的齿轮工作中偶有短 时过载。
齿轮类零件的常见失效模式
• 断齿：多由疲劳（低应力高周疲劳/高应力 低周疲劳）、静载过载、冲击引起 • 齿面剥落
– 麻点剥落（点蚀） – 浅层剥落 – 深层剥落
• 齿面磨损
– 摩擦磨损 – 磨料磨损
圆 锥 齿 轮
齿轮类零件的性能要求
• 齿面应有高接触疲劳强度和高的表面硬度和耐磨 性——防止齿面损伤； • 齿根应有高的齿根弯曲强度和齿根弯曲疲劳强 度——防止齿根折断； • 心部应有适当的强度和韧性——防止冲击和偶然 过载引起断裂； • 齿轮副齿面硬度应有差异，即大齿轮齿面硬度＜ 小齿轮齿面硬度； • 应有好的机加性能——可获得好的表面粗糙度。
• 材料的焊接工艺性：
机械常用材料选型
选材原则1——材料的使用性能
1、根据零件工作条件，确定其使用性能要求
受力状态——拉、压、弯、扭 载荷性质——静载、冲击载荷、交变载荷 工作温度——低温、室温、高温、交变温度 环境介质——加润滑剂、接触酸、碱、盐、海水、粉尘等 其他性能——导热、导电、磁性、膨胀、辐射、比重等 2、根据零件使用性能要求，确定零件使用性能指标
选材原则2——材料的工艺性
高分子材料
成型工艺简单， 切削加工性好
导热性差
陶瓷材料
只能用SiC，金 刚石砂轮磨削
可加工性差
铸件——共晶合金
金属材料
焊锻接件结、构冲—压—加件低工—碳方—钢固、法溶低多体碳样合 合金金钢 高强度、铸大、截锻面、、形焊状、复杂切—削—、合金热钢处理
切削加工——材料硬度，热处理改善组织及性能
2）受力不大，受静载的箱体零件
ห้องสมุดไป่ตู้
灰铸铁
3）受力不大，要求自重轻，导热良好的箱体
零件
铸造铝合金
4）受力不大，要求自重轻的箱体零件
工程塑料
谢谢!
2.对材料的要求
1）高的强韧性 2）高的疲劳抗力 3）良好的耐磨性
3.轴的分类
碳钢或球墨铸铁
1）受力不大，主要考虑刚度和耐磨性 中碳钢
2）主要受弯曲、扭转的轴
38CrMoAlA
中碳钢——45，40Cr,40MnB
3）同时承受弯曲（或扭转）及拉压载荷的轴
高淬透性钢
二、齿轮的选材与工艺
1.特点 1）齿根承受较大的交变弯曲应力 2）齿的表面承受较大的接触应力 3）承受冲击载荷
选材原则3——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）
机械零件的材料和承载能力
第2节机械零件的材料和承载能力授课学时：3学时课题：机械零件的材料和承载能力课型：新课教学目标：1.了解常用材料2.掌握材料的选择原则3.了解机械零件的承载能力重点：常用材料的选用原则难点：机械零件的承载能力教具：作业布置：练习册绪论剩下的判断题和简答题教学内容：一、常用材料1.钢碳的质量分数在0.0218%～2.11%的铁碳合金。
特点：较高的强度、韧性和塑性，应用最广泛的金属材料。
分类：(1)按含碳量分类：高碳钢、中碳钢、低碳钢(2)按用途分类：碳素钢、合金钢2.铸铁碳的质量分数在2.11%以上的铁碳合金。
特点：优良的铸造性、减摩性、切削加工性，但强度、塑性和韧性较差，不能进行锻造。
分类：白口铸铁、灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁。
3.铜合金特点：减摩性、耐腐蚀性能好，可制作轴瓦、阀体。
4.铸造锡基和铅基轴承合金特点：主要含锡、铅、锑等，减摩性、抗烧伤性、磨合性、耐蚀性、韧性和导热性均良好，用于制作滑动轴承的减摩层。
5.工程塑料分类：热塑性、热固性用途：一般结构零件、减摩和耐磨零件、传动件、耐腐蚀件、绝缘件、密封件、透明件等。
6.橡胶分类：普通橡胶和特种橡胶用途：密封件、减振件、传动带、输送带、轮带等。
二、材料的选用原则1.使用要求包括零件的工作和受载情况、对零件尺寸和质量的限制、零件的重要程度等。
举例：零件表面相对滑动，则应选用减摩性和耐磨性好的材料。
2．工艺要求包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能、热处理性能等。
举例：结构复杂的箱体类零件，适合采用铸造毛坯。
3.经济性指材料的相对价格，与生产批量、供应条件等有关。
举例：当生产单件或小批量零件时，尽可能不采用铸造和模锻等工艺，推荐焊接结构，尽量利用库存或采用代用材料。
三、机械零件的标准化、系列化、通用化标准化：指将产品的型式、材料、尺寸、参数、性能等用标准予以统一规定并实施。
系列化：指对同一种零部件，在相同的基本结构和基本尺寸条件下，规定若干个辅助尺寸不同的规格。
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.。
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機械零件的常用材料及選用原則一.機械零件常用材料:
機械零件常用材料主要有黑色金屬﹑有色金屬﹑非金屬材料和各種复合材料四大類.其中以黑色金屬中的鋼﹑鑄鐵,及有色金屬中的銅合金﹑鋁合金最為常用,其次是非金屬材料中的高分子材料﹑陶瓷材料和复合材料.有關知識在金屬工藝學及工程材料學等,分別介紹.
二.機械零件材料的選用原則:
在機械設計中合理地選擇材料是一個很重要的問題.選擇零件的材料主要應考慮三方面的問題,即使用要求﹑工藝要求和經濟性要求.
1.使用要求:滿足使用要求是選擇零件材料的最基本原則.使用要求一般包括:(1)零件的工作和受載情況,(2)對零件尺寸和重要的限制,(3)零件的重要程度.
在考慮使用要求時要抓住主要問題,兼顧一切.一般地講,減輕重量是機械設計的主要要求之一.若零件尺寸取決於強度,且尺寸和重量又受到某些限制時,應選用強度較高的材料.在滑動摩擦下工作的零件應選用減摩性能好的材料或耐磨材料.在高溫下工作的零件應選用耐熱材料,在腐蝕介質中工作的零件應選用耐蝕材料.
2.工藝要求:所謂工藝要求,是指所選用材料的冷﹑熱加工性能好.比如同是箱體零件采用鑄件還是焊接件,要看生產批量大小.大批量宜用鑄件,小批量宜用焊接件.如果是鑄造毛坯應選用流動性好的材料,若是焊接件應選用焊性好的材料.
選擇材料還必須考慮材料熱處理的工藝性.
由於一般零件都必須經切削加工,所以選擇材料還要考慮其切削性能(易斷屑﹑表面光滑﹑刀具磨損小等)
(3).經濟性要求:經濟性首先體現在材料的相對價格上,在滿足上述兩方面選材原則基礎上,應盡可能選擇價格低廉的材料.其次對經濟性不能只從材料價格上考慮,其加工製造費用,使用維護費用都應考慮在內.總之,經濟性要綜合考慮.
几種常用材料的特性。