常用机械零件选材汇总

•负荷特点：
图8-3
承载、磨损及冲击负荷较大，工作条件比较繁重。
•材料：
20CrMnTi。
•热处理技术条件：
渗碳层深0.8～1.3mm，表层Wc为0.8%～1.05%，齿面
58～62HRC。心部33～45HRC。
•工艺路线：
锻造→正火→粗加工、半精加工→渗碳淬火、低温回
火。
8.3 弹簧类零件材料选择（spring)
8.3.1 不同类型弹簧的工作条件与性能要求
⑴功能与工作条件
•功
能：减振(汽车板簧)、储备机械能(仪表发
条)、控制运动 (气门、离合器等)。
•负 荷 特 点：交变应力。
•主要失效形式：疲劳断裂、永久变形。
⑵性能要求（同弹簧钢）
①高σs、高σe、高σs/σb； ②高疲劳强度；
第8章 常用机器零件选材
material selection of common machine parts
8.1 轴类零件选材
（axle）
8.2 齿轮类零件材料选择 (gear)
8.3 弹簧类零件材料选择 (spring)
8.4 箱体支承类零件材料选择
退出
8.1 轴类零件选材（axle）
8.1.1 轴的工作条件与性能要求 ⑴工作条件： •轴的功能：
②锻造合金曲轴 •材料： 50CrMoA（机车内燃机曲轴）。 •热处理技术条件： 整 体 调 质 ， σb≥950MPa 、 σs≥750MPa 、 δ≥12% 、 ψ≥45%、ak≥56J/cm2及30～35HRC；轴颈表面淬火回 火， 60～65HRC、硬化层深3 ～ 8mm 。 •工艺路线: 锻造→退火→粗加工→调质→半精加工→表面淬火、 回火→磨削。
⑵性能要求: ①良好的综合力学性能（强度和塑性、韧性良好 配合），以防止断裂 ; ②高的疲劳强度 ; ③轴颈、花键等处较高硬度与耐磨性。
8.1.2 轴类零件选材 （进行强度、刚度计算与结构设计后，提出要求）
•轻载、低速的一般轴（心轴、拉杆、螺栓等）： Q235 ～Q275，不热处理。
•中等载荷，一般精度轴（曲轴、机床主轴等）： 35 ～ 50钢，热处理。
•中载、中速、中等冲击、运动平稳齿轮： 中碳（合金）钢（45、40Cr、42SiMn、55Tid等）。感 应淬火回火硬齿面（50 ～ 55HRC）。如机床齿轮。 •重载、中高速、大冲击载荷齿轮： 低 碳 （ 合 金 ） 钢 （ 20Cr 、 20MnB 、 20CrMnTi ） 渗 碳 （碳氮共渗）及淬火低温回火，齿面58～63HRC。如 汽车、拖拉机变速齿轮和后桥齿轮。 •精密传动齿轮或硬面内齿轮，要求热处理变形小： 38CrMoAl、35CrMo等。调质及气体氮化。如非重载、 工作平稳的精密齿轮。
8.2.3 齿轮加工工艺路线及选材实例 ⑴机床齿轮 •负荷特点：
运转平稳、负荷不大，条件较好。 • 材料：
45钢。 •热处理技术条件： 正火(160～217HBS)；表面高频淬火、回火(50～55HRC)。 •工艺路线： 锻造→正火→粗加工→调质→半精加工→高频淬火、回 火→精磨。
⑵汽车、拖拉机齿轮
•材料： 45钢。
•热处理技术条件： 整体调质220 ～ 250HBS； 轴颈、锥孔表面淬火52 ～ 58HRC。
•工艺路线： 锻造→正火→粗加工→调质→半精加工→表面淬火及低 温回火→磨削。
•常见机床主轴的工作条件、用材及热处理情况（下表）。
表8-1
⑵汽车半轴
图8-2
•材料： 40Cr(中型载重汽车；若重型则选40CrMnMo)。
支承旋转零件、传递动力或运动。 •负荷特点：
转 轴—弯曲与扭转的复合作用，如减速器的轴、机 床主轴。
心 轴—只承受弯矩，如铁路车辆的轮轴。 传动轴—扭转应力作用，如汽车的驱动轴。 轴 颈—较大摩擦；此外，轴大部受交变应力及一定
的过载或冲击作用。 •主要失效形式：
疲劳断裂；轴颈或花键处过度磨损；过量变形等。
⑵铸钢齿轮： 大尺寸(≥400mm)、形状复杂、受冲击的齿轮，退火或 正火状态使用(耐磨性要求高者采用表面淬火)。
⑶铸铁齿轮： 灰铸铁，用于轻载、低速、不受冲击的齿轮。
⑷有色金属齿轮： 铜合金、铝合金，用于有腐蚀介质的轻载齿轮，如仪表 齿轮等，另特殊用途，如为减摩，用锡青铜作蜗轮。
⑸工程塑料齿轮： 尼龙等。轻、摩擦系数小、减振减噪。用于轻载、无润 滑的小型齿轮（仪表、小型机械）。
•重载、高精度或恶劣条件轴（汽车、拖拉机轴，压力机 曲线等），合金钢： 40Cr、40MnB、30CrMnSi、35CrMo、40CrNiMo； 20Cr、 20CrMnTi（渗碳）； 38CrMoAl（氮化）； 9Mn2V、GCr15等，采用相应的热处理。
8.1.3 轴类零件加工工艺路线
⑴机床主轴 图8-1
8.2.2 齿轮选材 •选材原则：
传动方式（开式或闭式）、载荷性质和大小（齿 面接触应力和冲击负荷等），传动速度、精度及齿 面硬化要求及齿轮副材料和硬度匹配等。
⑴钢制齿轮: •轻载、低中速，冲击力小，精度低齿轮： 碳钢（Q255、Q275、45、50Mn等），正火或调质成软
面齿轮。如减速箱齿轮等。
8.2 齿轮类零件材料选择(gear)
8.2.1 齿轮的工作条件与性能要求
⑴工作条件: •齿轮功能：传递动力、改变运动速度和运动方向。 •负荷特点：齿轮交变弯曲应力，一定冲击载荷，齿面 很大接触应力及强烈摩擦。 •失效形式：断齿、齿面剥落及过度磨损。
⑵性能要求: ①高接触疲劳强度、高表面硬度和耐磨性。 ②高抗弯强度、适当心部强度和韧性。 ③良好切削加工性和热处理工艺性。
•热处理技术条件: 正火，187～241HBS；调质，杆部37～42HRC，盘部外 圆24～34HRC。 •工艺路线： 锻造→正火→机加工→调质→盘部钻孔→精加工。
⑶内燃ຫໍສະໝຸດ Baidu曲轴
•选材： 轻、中载荷及低、中速内燃机用球铁；重载及中、高速
时用锻钢。
①110型柴油机球墨铸铁曲轴。 •材料： QT600-3球铁。 •热处理技术条件： 整体正火，σb≥650MPa，ak≥15J/cm2，240～ 300 HBS；轴颈表面淬火、低温回火 (≥55HRC，珠光体数 量≥70%)。 •工艺路线： 铸造成形→正火+高温回火→切削加工→轴颈表面淬 火、回火→磨削。