机械零件选用材料的原则
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。
机械零件的常用材料特性及应用
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
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
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。
1-5机械零件的常用材料及其选择
零线：代表基本尺寸所在位置的一条直线； 公差带：由代表上、下偏差的两条直线所限定的区域； 孔公差带 ES
零线
Lmin 轴 Lmax 轴 L 轴
+ 0 L
EI es ei
零线
轴公差带
基本偏差：标准表列的，用于确定公差带相对于零线 位置的上偏差或下偏差，一般为靠近零线的那个偏差。 国标规定：孔与轴各有28个，分别用如下符号表示： 孔：A B C CD D E EF F FG G H JS K M N P R S T U V W X Y Z ZA ZB ZC 轴：a b c cd d e ef f fg g h js k m n p r s t u v w x y z za zb zc
壁厚 30~200
国防科大潘存云教授研制
6 公差与配合、表面粗糙度和优先系数
一、 公差与配合 互换性：零件在装配时，不需要选择和附加加工的就 能满足预期技术与使用要求的特性。
基本尺寸：由设计图纸给定的零件理论尺寸；为确定值。
实际尺寸：制造加工后测量所得零件尺寸；由于测量 有误差，所以实际尺寸并非真值。相对于 基本尺寸而言，总是有误差。或大或小
景德镇陶瓷学院专用 国防科大潘存云教授研制
A
基本尺寸
+ 0 -
孔
B
C CD D E EF
孔：A B C CD D E EF F FG G H JS K M N P R S T U V W X Y Z ZA ZB ZC
FFGGH
KM N JS
PRS T U VX YZ
基本偏差系列
呈正态分布
ZA ZB ZC
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）
机械工程材料的选用
机械工程材料的选用机械制造与自动化专业一班姓名边嘉琦学号33021701004摘要：机械行业的发展为社会经济起着保障性的作用。
机械工程中材料的合理选用有着相当重要的作用。
文章从选材的意义、原则、步骤、方法等方面，结合实际，步步深入地进行了探讨。
希望能够对相关工作起到一定的借鉴意义。
关键词：机械设计、材料、性能、选材1选材的意义现代化的工业进程对机械设计行业提出了新的要求。
机械设计中,材料的选择是非常重要的。
合理选用机械工程材料对充分发挥工程材料本身的性能潜力，保证材料具有良好的加工工艺性能，获得理想的使用性能，提高产品零件的质量，节省工程材料，降低生产成本等方面起着重大影响。
实际工作中，往往由于选材不当，使机械零件的使用性能达不到规定的技术要求．从而导致机械零件在使用过程中发生早期损坏如产生变形、断裂或磨损等等，给生产生活造成了损失。
可见材料的选择是机械设计中的重点问题，材料选择合理与否直接影响到机械设计的质量和功能。
因此，必须加强机械设计中材料选择的工作力度。
下面就如何合理选用机械工程材料的问题谈谈我个人的看法，提出来与各位同仁商讨。
2选材的原则我们知道，选材的一般原则是：由工作条件确定使用性能的要求，这是材料选用的基本出发点。
其次是要考虑材料的加工工艺性。
第三是要考虑材料的经济性。
力争使各项花费的总和达到最低值。
最终做到：“材料的使用性能足够、工艺性能良好、供应上能保证、经济性应合理”[1]。
2.1选材的一般使用原则材料的使用原则在于用所选材料制造出的机械零件能否保证其使用性能。
材料的使用性能是指机械零件在正常工作情况下材料应具备的性能。
包括力学性能和物理、化学性能等。
零件的使用性能是保证其工作安全可靠、经久耐用的必要条件。
是选材时考虑的最主要的依据。
不同零件所要求材料的使用性能是不一样的，有的要求强度高，有的要求硬度高，有的要求耐磨性高，有的无严格的性能要求，只需保证一定形式的外表即可。
在大多数情况下应首先考虑零件的使用性能，对一般机械零件来说，则要考虑其力学性能[2]。
机械工程材料第七章
8. 螺栓、铆钉等冷镦零件 9. 汽车用塑料 （1）汽车内饰用塑料 （2）汽车用工程塑料 （3）汽车外装机结构件用纤维增强塑料复合材料 10.汽车用橡胶 11.汽车用陶瓷材料
二、机床零件用材
常用的机床零部件有机座、轴承、导轨、齿轮、弹簧、紧固件、
刀具等。
1. 机身、底座用材
首选材料当为灰铸铁、孕育铸铁，球墨铸铁也可使用。HT150、 HT200，HT250，HT300，QT400-17，QT600-2等等。
（2）主要失效形式 1）疲劳断裂。主要发生在齿根。它是齿轮最严重的失效形式。 2）齿面磨损。3）齿面接触疲劳破坏 。4）过载断裂。
疲劳断裂、齿面磨损、齿面接触疲劳破坏 、过载断裂
（3）齿轮用材性能要求
1）高的弯曲疲劳强度
2）高的接触疲劳强度和耐磨性 3）齿轮心部要有足够的强度和韧性
2. 齿轮零件的选材 3. 典型齿轮选材举例
一、齿轮类零件的选材
1. 齿轮的工作条件、失效形式及性能要求
齿轮是机械工业中应用最广的零件之一，主要用于传递扭矩和调 节速度。 （1）工作时的受力情况 1）由于传递扭矩，齿根承受较大的交变弯曲应力。 2）齿面相互滑动和滚动，承受较大的接触力，并发生强烈的摩擦。
3）由于换档、启动或啮合不良，齿部承受一定的冲击。
3. 活塞、活塞销和活塞环——活塞组
对活塞用材的要求是热强度高、导热性好、吸热性差、膨胀系数 小、密度小，减磨性、耐磨性、耐蚀性和工艺性好等。目前很难 找到完全满足要求的材料。常用的活塞材料是铝硅合金。 活塞销材料一般用20钢或20Cr等低碳合金钢。 活塞环材料多用以珠光体为基的灰铸铁或在其上添加Cu、Cr、 Mo的合金铸铁制造。
第七章机械零件的毛坯及材料的选用
第七章机械零件的毛坯及材料的选用第7章机械零件的毛坯及材料的选用7.1.1零件毛坯选择的基本原则7.2 零件材料的选用7.1 零件毛坯的选择常用毛坯生产方法的比较7.1.2零件的失效分析7.2.1选材的原则、方法和步骤7.2.2典型零件的选材7.2.37.1.3典型零件的毛坯选择127.1.1第7章机械零件毛坯及材料的选用 7.1 零件毛坯的选择零件毛坯选择的基本原则7.1零件毛坯的选择1. 使用性能原则2. 工艺性能原则1. 使用性能原则（1）结构形状和尺寸的要求对于结构形状复杂的中小型零件，应选择铸件毛坯对于结构形状很复杂且轮廓尺寸不大的零件，宜选择熔模铸造对于结构形状较为复杂，且抗冲击能力、抗疲劳强度要求较高的中小型零件，宜选择模锻件毛坯对于结构形状相当复杂且轮廓尺寸又较大的大型零件，宜选择组合毛坯3第7章机械零件毛坯及材料的选用 7.1.1零件毛坯选择的基本原则1. 使用性能原则（1）结构形状和尺寸的要求（2）力学性能的要求在工作中承受冲击和交变载荷的零件，一般应选择锻造毛坯对于必须采用铸件，而又要求金相组织致密、承载能力较强的零件，应选择压力铸造、金属型铸造和离心铸造等（3）表面质量的要求对于表面外观质量要求较高、尺寸较小的非铁金属件，宜选择金属型铸造、压力铸造或精密模锻对于尺寸较小的钢铁件，则宜选择熔模铸造或精密模锻（4）其它方面的要求对于具有特殊要求的零件，必须结合毛坯材料和生产方法来满足其要求4第7章机械零件毛坯及材料的选用 7.1.1零件毛坯选择的基本原则1. 使用性能原则材料的工艺性能是指毛坯满足各种加工工艺要求的能力，毛坯的工艺性能与其材料和结构特征有关对于铸件，在金属材料中，铸造铝合金和铜合金的铸造性能优于铸钢。
而灰铸铁铸造性能最好。
对于锻件，低碳钢的锻造性能最好，中碳钢次之，高碳钢较差；低合金钢的锻造性能接近于中碳钢，高合金钢较差；铝合金锻造性能不是很好，而铜合金的锻造性能很好。
机械零件材料与毛坯选择
机械零件材料与毛坯选择
机械零件材料及毛坯选择实例分析
轴类零件的选材 1. 轴类零件工作条件及失效形式 轴类零件的失效形式有：疲劳断裂、过量变形和过度磨损等。 2. 常用轴类零件材料 （1）对轴类零件材料性能要求 根据工作条件和失效形式，轴类零件材料应具备以下性能：足 够的强度、刚度、塑性和一定的韧性；高的硬度和耐磨性；高 的疲劳强度，对应力集中敏感性小；足够的淬透性，淬火变形 小；良好的切削加工性；价格低廉。 （2）常用轴类材料及热处理 常用轴类材料主要是经锻造或轧制的低、中碳钢或中碳的合金 钢。
机械零件材料与毛坯选择
机械零件材料及毛坯选择实例分析
齿轮类零件 齿轮是机械工业中应用最广泛的重要零件之一，它主要用于传 递动力、改变运动速度和方向。齿轮工作时的受力情况是： 1）由于传递扭矩，齿根部受交变弯曲应力。 2）齿面相互接触滚动、滑动，承受大的接触应力并产生强烈 的摩擦。 3）在换挡、启动和啮合不良时，轮齿承受一定的冲击载荷。 由上述可知，齿轮的主要失效形式是疲劳断齿、疲劳点蚀以及 齿面的过量磨损。根据齿轮的受力情况和失效分析，齿轮在热 处理后应满足以下要求： 1）高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度（抗疲劳点蚀）。 2）齿面具有较高的硬度和耐磨性。 3）齿轮心部具有足够的强度和韧性（抗冲击）。
机械零件材料与毛坯选择
机械零件材料及毛坯选择实例分析
箱座类零件的选材 箱座类零件是机械中的重要零件之一，其结构一般都较复杂， 工作条件相差很大。主轴箱、变速箱、进给箱、阀体等，通常 受力不大，要求有较高的刚度和密封性；工作台和导轨等，要 求有较高的耐磨性；以承压为主的机身、底座等，要求有较好 的刚性和减振性。有些机身、支架往往同时承受拉、压和弯曲 应力，甚至还承受冲击力，故要求有较好的综合力学性能。
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_______。
机械制造基础第十四章机械零件材料的选用与加工工艺分析习题解答
第十四章零件选材与加工工艺分析习题解答14-1 选择材料的一般原则有哪些? 简述它们之间联系。
答：选择材料的一般原则有①材料的使用性能应满足零件的使用要求；②) 材料的工艺性应满足加工要求；③选材时，还应充分考虑经济性。
在选用材料时，必须了解我国的资源和生产情况，从实际情况出发，全面考虑材料的使用性能、工艺性能和经济性等方面的因素，以保证产品性能优良、成本低廉、经济效益最佳。
14-2 什么是零件的失效? 一般机械零件的失效方式有哪几种?答：所谓失效是指：①零件完全破坏，不能继续工作；②严重损伤，继续工作很不安全；③虽能安全工作，但已不能满意地起到预定的作用。
一般零件的失效方式有：断裂、表面损伤、磨损、疲劳破坏、过量变形等。
14-3 生产批量对毛坯加工方法的选择有何影响?答：毛坯选择要考虑加工成本，成本与生产批量有关系：①在单件小批量生产的条件下，应选用常用材料、通用设备和工具、低精度、低生产率的毛坯生产方法。
②在大批量生产的条件下，应选用专用材料、专用设备和工具以及高精度高生产率的毛坯生产方法。
这样，毛坯的生产率高、精度高。
虽然专用材料、专用工艺装备增加了费用，但材料的总消耗量和切削加工工时会大幅度降低，总的成本也较低。
③单件、小批生产时，对于铸件应优先选用灰铸铁和手工砂型铸造方法；对于锻件应优先选用碳素结构钢和自由锻方法；在生产急需时，应优先选用低碳钢和手工电弧焊方法制造焊接结构毛坯。
④在大批量生产中，对于铸件应采用机器造型的铸造方法，锻件应优先选用模型锻造方法，焊接件应优先选用低合金高强度结构钢材料和自动、半自动的埋弧焊、气体保护焊等方法制造毛坯。
14-4 毛坯的选择原则是什么? 它们之间的相互关系如何?答：毛坯的选择原则是：保证零件的使用要求；降低制造成本，满足经济性；考虑实际生产条件。
三条原则是相互联系的，考虑时应在保证使用要求的前提下，力求做到质量好、成本低和制造周期短。
14-5 热处理的技术条件包括哪些内容? 如何在零件图上标注?答：热处理技术条件的内容包括：零件最终的热处理方法、热处理后应达到的力学性能指标等。
机械工程材料的选用原则
机械工程材料的选用原则材料的选用教学目的及要求通过本章学习，使学生了解零件的失效形式与提高材料性能的途径，掌握零件选材的一般原则和方法。
主要内容1．零件的失效形式与提高材料性能的途径2．零件选材的一般原则和方法3．典型零件的选材及应用实例学时安排2学时教学重点1．零件的失效形式与提高材料性能的途径2．零件选材的一般原则和方法教学难点零件的失效形式与提高材料性能的途径教学过程第一节选材的一般原则一.材料的使用性能――选材的最主要依据指的是零件在使用时所应具备的材料性能，包括机械性能、物理性能和化学性能。
对大多数零件而言，机械性能是主要的必能指标，表征机械性能的参数主要有强度极限σb、弹性极限σe、屈服强度σs 或σ0.2、伸长率δ、断面收缩率ψ、冲击韧性ak及硬度HRC或HBS等。
这些参数中强度是机械性能的主要性能指标，只有在强度满足要求的情况下，才能保证零件正常工作，且经久耐用。
在材料力学的学习中，已经发现，在设计计算零件的危险截面尺寸或校核安全程度时所用的许用应力，都要根据材料强度数据推出。
附表：几类典型零件的工作条件失效形式及主要机械性能指标可以看出，在设计机械零件和选材时，应根据零件的工作条件，损坏形式，找出对材料机械性能的要求，这是材料选择的基本出发点。
二.材料的工艺性能材料的加工工艺性能主要有：铸造、压力加工、切削加工、热处理和焊接等性能。
其加工工艺性能的好坏直影响到零件的质量、生产效率及成本。
所以，材料的工艺性能也是选材的重要依据之一。
1典型零件工作条件失效形式过量塑性变形或由疲劳而造成破断齿面过度磨损、疲劳麻点、齿的折断颈部摩擦、过度磨损、疲劳破断而失效弹性丧失或疲劳破断重要螺栓承受交变拉应力重要传动齿轮承受交变弯曲应力、交变接触压应力、齿面受滚动摩擦冲击载荷曲轴轴类承受交变弯曲应力、扭转应力、冲击载荷弹簧交变应力、振动滚动轴承点线接触下的交变压应力、滚动摩擦过度磨损、疲劳破断而失效主要力学性能指标σ0.2、HBSσ-1p σ-1、σbb、HRC、接触疲劳强度σ0.2、σ-1、HRC σs／σb、σe、σ-1p σbc、σ-1、HRC 注：σσ-1p为抗压或对称拉伸时的疲劳强度；σ-1光滑试样对称弯曲应力时的疲劳强度；σbb抗弯强度；bc抗压强度。
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
机械零件选择材料的原则有哪些
机械零件的选择对于整个机械设备的性能和稳定性具有至关重要的影响。
在机械零件的选择中，材料的选择是一个至关重要的环节。
不同的材料具有不同的特性，因此在机械零件的选择中，需要根据具体的工作环境和使用要求来选择合适的材料。
下面将介绍机械零件选择材料的原则。
一、根据零件的功能和工作环境选择材料在选择材料时，需要考虑零件所处的工作环境和其具体的功能。
不同的工作环境对材料的要求不同，例如在潮湿的环境中，需要选择耐腐蚀的材料；在高温环境中，需要选择耐高温的材料。
另外，不同的零件具有不同的功能，需要选择符合其功能要求的材料，如需要具有良好的强度和韧性的零件，需要选择高强度的材料。
二、考虑成本和可加工性在选择材料时，还需要考虑材料的成本和可加工性。
不同材料的成本和加工难度是不同的，因此需要在满足性能要求的前提下，尽量选择成本低廉、易加工的材料，以降低生产成本，提高生产效率。
三、考虑材料的可靠性和耐久性在选择材料时，还需要考虑材料的可靠性和耐久性。
材料的可靠性和耐久性直接影响机械设备的使用寿命和性能稳定性。
因此需要选择具有良好可靠性和耐久性的材料，以确保机械设备的长期稳定运行。
四、综合考虑各方面因素在实际选择材料时，需要综合考虑上述因素，找到一个最佳的平衡点。
根据具体的情况，权衡各方面因素，选择最适合的材料，从而保证机械零件的性能和可靠性。
机械零件选择材料的原则主要包括根据零件的功能和工作环境选择材料、考虑成本和可加工性、考虑材料的可靠性和耐久性，综合考虑各方面因素。
只有在全面考虑各个方面因素的基础上，才能选择到最适合的材料，确保机械设备的稳定运行和性能发挥。
为了更全面地讨论机械零件选择材料的原则，接下来将对上述内容进行扩展。
五、考虑材料的强度和硬度在选择材料时，需要充分考虑材料的强度和硬度。
不同的零件需要具备不同的强度和硬度来承受不同的压力和载荷。
在一些高载荷、高压力的工作环境中，需要选择具有高强度和硬度的材料，以确保零件在工作时不会出现断裂或变形的情况。
机械设计中零件材料选用的一般原则
机械设计中零件材料选用的一般原则
1.功能要求原则：首先需要根据零件的具体功能要求来选择材料。
比如，对于需要承受大载荷的零件，应选用高强度的材料；对于需要耐磨损的零件，应选用具有较好耐磨性能的材料；对于需要导电或绝缘的零件，应选用导电或绝缘材料等等。
2.可加工性原则：在进行材料选择时，还需要考虑材料的可加工性。
不同材料有不同的加工性能，比如硬度高的材料难以加工，一些材料可能需要特殊的加工工艺等。
因此，应选择容易加工的材料，以保证零件的加工成本和工艺质量。
3.成本原则：材料成本是零件生产成本的一部分，因此材料选择时需要考虑成本因素。
一般来说，成本低的材料可以降低零件的生产成本，但需要确保其满足基本的功能要求。
4.可靠性原则：材料的可靠性也是材料选择的重要因素之一、在选择材料时需要考虑其抗疲劳性、耐腐蚀性等方面的性能，以确保零件在使用过程中能够长期稳定工作，减少维修和更换的频率。
5.可回收性原则：在现代社会，环保意识越来越强，可持续发展也成为一个重要的关注点。
因此，在材料选择时，应尽量选择可回收再利用的材料，以减少对环境的影响。
综上所述，机械设计中的零件材料选择应遵循功能要求、可加工性、成本、可靠性和可回收性等原则。
在实际应用中，设计师还需要根据具体情况综合考虑，以选择最优的材料，从而确保产品的性能、寿命和成本等方面的要求。
工程材料及成形技术基础 机械零件材料及成形工艺的选用
焊接性 切削性
热处理性
3）经济性合理的原则
4）结构、材料、成形工艺相适应的原则
10.2 具体成形方法及改性工艺的选用
特点 对材料 性能要求 常用材料 铸件 流动性好 收缩率低 灰铁、球铁、 中碳钢 灰铁性能差 球铁铸钢好 锻件 塑性好 变形抗力小 中碳钢及 合金结构钢 比相同成分 的铸钢件好 冲压件 同锻件 焊接件 强度高 塑性好 低碳钢 低合金钢 接头的性能 可达到或接 近母材
4. 弹簧垫圈：其作用是防止螺栓松动，要求良好的弹性和
较高的屈服强度。由65Mn或60SiMn冲压而成，为标准件。
5. 调整环：其作用是调整轴和齿轮轴的轴向位置。 单件小批量生产采用Q235圆钢下料车削而成。 大批量生产采用优质碳素结构钢（08钢）冲压件。 6.端盖：用于防止轴承窜动， 单件、小批生产时，采用手工造型铸铁HT150或采用Q235圆钢 下料车削而成。 大批量生产时，采用机器造型铸铁件。 7.齿轮轴+轴+齿轮：均为重要的传动零件，轴杆部分受弯矩和扭矩 的联合作用，要求具有较好的综合力学性能；轮齿部分受较大 的接触应力和弯曲应力，应具有良好的耐磨性和较高的强度。 单件生产时，采用45钢自由锻件或胎模锻件毛坯 大批量生产时，采用相应钢的模锻件毛坯。
低碳钢及有 色金属薄板 强硬度提高 结构刚度好
力学性能
材料利用率
生产周期 生产成本
高
长 较低
低 自由锻短 模锻长
较高
较高
长 批量越大 成本越低
较高
较短 较高
大型水轮机空心轴，工件净重4.73t，
可有以下三种成形工艺：
（1）整轴在水压机上自由锻造， 两端法兰锻不出，采用余块，加
工余量大，材料利用率只有22.6%，
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：
机械零件材料选用的原则要考虑三个方面的要求
机械零件材料选用的原则要考虑三个方面的要求1、使用要求（首要考虑）：1）零件的工况（震动，冲击，高温，低温，高速，高载都应当慎重对待）；2）对零件尺寸和质量的限制；3）零件的重要程度。
（对于整机可靠度的相对重要性）2、工艺要求：1）毛坯制造（铸造，锻打，切板，切棒）；2）机械加工；3）热处理；4）表面处理;3、经济性要求：1）材料价格（普通圆钢与冷拉型材，精密铸造，精密锻造的毛坯成本与加工成本的对比）；2）加工批量和加工费用；3）材料的利用率；（如板材，棒料，型材的规格，合理的加以利用）4）替代（尽量用廉价材料来代替价格相对昂贵的稀有材料，如在一些耐磨部位的套用球墨替代铜套，用含油轴承替代车削加工的一些套，速度负载不大的情况下，用尼龙替代钢件齿轮或者铜蜗轮等等）。
另外，还要考虑当地材料的供应情况。
机械设计的基本要求.a) 对机器使用功能方面的要求要注意协调、平衡！防止木桶效应的出现b) 对机器经济性的要求：设计经济性，在短的时间里投产上市，捞回开发期间的消耗，甚至边设计边制造；使用经济性，要有最佳的性能价格比（产品在小批量做开始赚了，再来改的更好）2、对机械零件设计的基本要求.a) 在预定工作期限内正常、可靠地工作，保证机器的各种功能b) 要尽量降低零件的生产、制造成本c) 尽可能多的采用市场常见标准件。
d) 对可能系列化的产品，尽可能的在开始设计的时候考虑零件的通用性，无法通用的也要尽可能的在结构上类似，以减少制造过程的工艺编排，夹具工装设计的工作机械设计往往离不开自己的阅历，经验的积累固然可以从书本上学到不少，但是事非躬亲很难在脑海中留下深刻的印象，对别人的经验，自己没有一定的基础，要理解吸收真的是一件很不容易的事。
呵呵。
机械设计贯穿设计、制造、使用，维护的整个过程，设计时的疏忽总会在这些方面反映出来，成功与否是很容易判断的。
设计的过程中，受制造的影响很大，亦就是说好的设计是不能脱离制造的，对制造越了解，越有助于提高设计水平。
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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。