零件材料的选择

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及其选择

表9-2 价格便宜且供应充分常用材料的相对价格
材料
种类规格
相对价格
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
优先数----表中任意一个数值。大于10的优先数，可将表数值分别乘以10、100、1000 。
景德镇陶瓷学院专用
国防科大潘存云教授研制
7 机械零件的工艺性及标准化
一、工艺性
零件设计要求
使用要求----具备所要求的工作能力；制造要求----制造工艺可行，成本低；
EF G
H JS
零线
轴公差
h KM
P
D
R S
间隙配合过渡配合
过盈配合
景德镇陶瓷学院专用
国防科大潘存云教授研制
基孔制常用与优先配合的选用
景德镇陶瓷学院专用
国防科大潘存云教授研制
基轴制常用与优先配合的选用
景德镇陶瓷学院专用
国防科大潘存云教授研制
二、表面粗糙度
定义：零件表面的微观几何形状误差称为表面粗糙度特征：加工后零件表面留下的微细而凹凸不平的刀痕。
下偏差：最小极限尺寸与基本尺寸之差；符号：EI,ei
尺寸公差：最大极限尺寸与最小极限尺寸之差；即
允许的尺寸变动量。
公差=Lmax- Lmax =ES-EI =es-ei
景德镇陶瓷学院专用
国防科大潘存云教授研制
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；

机械零件的材料与选用

机械零件的材料与选用1. 基础材料分类机械零件的材料一般分为金属材料、非金属材料和复合材料三类。

1.1 金属材料金属材料是最常用的机械零件材料，主要包括铁、铝、镁、钛、铜、锌等。

金属材料优点是高强度、高刚度、高耐热、高导电性和良好的可塑性。

但是，金属材料的缺点是容易氧化、腐蚀、疲劳、塑性变形和变形回弹。

1.2 非金属材料非金属材料主要包括塑料、橡胶、陶瓷、玻璃等。

非金属材料的优点是防水、防腐、绝缘性好、重量轻和制造成本低廉。

但是，非金属材料的缺点是刚度和耐热性较差，抗腐蚀能力低。

1.3 复合材料复合材料是由两种或两种以上的材料组成的复合材料，例如纤维增强复合材料（FRC）。

复合材料的优点是强度高、密度低、刚度好、耐热、耐腐蚀，但制造难度较高，成本也较高。

2. 材料选用规则不同的机械零件需要选择不同的材料，一般有以下几个规则：2.1 力学性能机械零件在工作时需要承受一定的载荷和力量，因此所选的材料必须具备优良的强度、韧性、硬度等力学性能。

同样重要的是考虑材料在长期使用过程中的稳定性和疲劳寿命等因素。

2.2 热稳定性机械零件在工作时可能会面临高温或低温的环境，因此所选材料必须具有足够的热稳定性。

例如，使用高温合金材料能够更好地抵御高温环境对材料的影响。

2.3 耐蚀性机械零件在工作中可能会受到环境中的化学物质腐蚀，因此所选材料必须具有足够的耐蚀性。

例如，选择不锈钢材料可以更好地抵御环境中的腐蚀。

2.4 制造成本材料的制造成本也是一项重要的考虑因素，因为制造成本越高，产品价格也就越高。

因此，在选择材料时，需要综合考虑其力学性能、热稳定性、耐蚀性和制造成本等因素。

3.在机械零件的材料选用中，需要综合考虑机械零件的使用环境和使用要求，选择强度、韧性、硬度等力学性能良好的材料，并且具有足够的热稳定性和耐蚀性，同时也要充分考虑其制造成本和可用性等方面的问题。

零件材料选择及毛坯成形

材料相对价格 1 1.2~1.7 1.4~1.5 2 1.7~1.9 3 2.1~2.9 1.6~1.9 材料相对价格 1.4~1.5 2.4~3.7 5.4~7.2 13.5~15 8 20 13 2.4~2.9
碳素结构钢低合金结构钢优质碳素结构钢易切削钢合金结构钢铬镍合金结构钢滚动轴承钢弹簧钢
★仪表齿轮：板材冲压、非铁合金压力铸造。 ★大齿轮（d>500）：铸钢，铸造
2 带轮、飞轮、手轮等：受力不大，结构复杂
一般为灰铸铁铸造，单件生产时，也可采
用低碳钢焊接件。
3 模具毛坯：合金钢锻造
例子：JN – 150型载重汽车变速箱齿轮
一) 工作条件: 1.工作负荷大。 2.高速运转 ( 10～15m/s以上 )。 3.受冲击频繁,磨损较严重。
（二）选材: 45钢或40Cr。
（三）加工工艺路线:
下料锻造正火粗加工调质
半精加工铣键槽粗磨
钻中心孔
精车加工
局部淬火(锥孔及外锥体) 花键淬火精磨
滚铣花键
例2：YJ – 130汽车半轴
一) 工作条件: 1.该轴在上坡或启动时,承受较大扭矩。 2.承受一定的冲击力和具有较高的抗弯能力。 3.承受反复弯曲疲劳应力。
碳素工具钢低合金工具钢高合金工具钢高速钢铬不锈钢铬镍不锈钢普通黄铜球墨铸铁
二.选择材料的基本过程
三.零件的失效分析 1.定义: 零件不能正常和安全的工作, 即零件失效。
结构或形状设计不合理。
材料的选择不合理。 2.原因
加工工艺不合理。
安装与使用不合理。
过量变形失效
Hale Waihona Puke 过量弹性变形过量塑性变形韧性断裂脆性断裂低应力断裂疲劳断裂蠕变断裂应力腐蚀断裂

常用的20种零件材料及其特性和应用场景

以下是常用的20种零件材料以及它们的特性和常用场景：1. 钢材：强度高、耐磨、耐腐蚀，常用于制造机械零件、汽车零部件等。

2. 铝合金：轻质、良好的导热性和强度，常用于航空航天、汽车制造等领域。

3. 铜材：良好的导电性和导热性，常用于电子器件、电线电缆等。

4. 铸铁：高强度、耐磨、耐压，常用于制作发动机零件、工业设备等。

5. 不锈钢：耐腐蚀性好，抗磨损，常用于食品加工设备、化学设备等。

6. 聚合物（塑料）：轻质、绝缘性能好，常用于电子设备外壳、塑料制品等。

7. 碳纤维：高强度、低密度，常用于航空航天、运动器材等。

8. 聚酰亚胺：耐高温、绝缘性能好，常用于航空航天、电子器件等。

9. 聚四氟乙烯（PTFE）：耐腐蚀、低摩擦系数，常用于密封件、管道衬里等。

10. 玻璃：透明、耐腐蚀，常用于光学元件、实验室器皿等。

11. 陶瓷：高硬度、耐高温，常用于发动机部件、陶瓷刀具等。

12. 橡胶：弹性好、耐磨损，常用于密封件、橡胶制品等。

13. 硅胶：柔软、绝缘性能好，常用于电子组件保护、密封件等。

14. 锌合金：低熔点、良好的流动性，常用于压铸件、五金配件等。

15. 青铜：耐磨、导热性好，常用于轴承、齿轮等。

16. 铝青铜：耐腐蚀、耐磨性好，常用于海水设备、船舶零部件等。

17. 硬质合金：硬度高、耐磨性好，常用于切削工具、钻头等。

18. 超硬材料（如金刚石）：极高硬度、耐磨性强，常用于磨料、切削工具等。

19. 纤维复合材料：高强度、轻质，常用于航空航天、汽车制造等。

20. 合成纤维（如尼龙）：强度高、耐磨性好，常用于绳索、纺织品等。

这些材料在不同的工程和制造领域中具有广泛的应用，根据具体的需求和要求选择合适的材料可以提高产品的性能和质量。

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。

零件选材的一般原则三种原则

零件选材的一般原则三种原则以零件选材的一般原则为标题，本文将从三个方面阐述零件选材的原则，包括功能性原则、经济性原则和可靠性原则。

一、功能性原则在选择零件材料时，首要考虑的是其功能性能。

根据零件所需具备的特定功能，选择具有相应特性的材料。

例如，在需要高强度和耐磨损的场合，可以选择使用优质钢材；在需要具备较高导热性的场合，可以选择使用铜材料。

因此，根据零件的具体功能需求，选择材料的特性与功能相匹配，以确保零件在使用时能够正常发挥其功能。

二、经济性原则在零件选材过程中，经济性原则是一个重要的考虑因素。

经济性原则主要包括材料的成本和加工成本。

在选择零件材料时，应综合考虑材料的价格、加工难度、加工工艺等因素，以确保在满足功能性要求的前提下，选择成本合理的材料。

例如，在一些不要求高强度的场合，可以选择使用普通钢材代替高强度钢材，以降低成本。

三、可靠性原则可靠性原则是指在选择零件材料时，要保证材料具有足够的可靠性和耐久性，以适应特定的工作环境和工作条件。

不同材料在不同环境下的性能表现是不同的，因此要根据零件所处的工作环境和工作条件，选择具有良好耐腐蚀性、耐磨损性、耐高温性等特点的材料。

例如，在高温环境下，选择具有较高耐高温性能的材料，以确保零件在高温下不会发生熔化或变形等问题。

零件选材的一般原则包括功能性原则、经济性原则和可靠性原则。

在选择零件材料时，应根据零件的具体功能需求，选择具有相应特性的材料；同时要综合考虑材料的成本和加工成本，选择成本合理的材料；还要保证材料具有足够的可靠性和耐久性，以适应特定的工作环境和工作条件。

通过遵循这些原则，可以选择到适合的材料，提高零件的性能和可靠性，从而满足实际工程应用的需求。

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。

第八章-机械制造中零件材料的选择和应用

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§ 8.2 机械零件的材料选择
③焊接性能常用碳当量来评定。当金属材料的碳当量小于0.4% 时，焊缝质量好，且焊接工艺简便，不易产生裂纹、气孔等缺陷。低碳钢与低合金钢的焊接性良好，钢中碳与合金元素的含量越高，焊接性能越差。
④切削加工性能常用允许的最高切削速度、切削力大小、加工表血的粗糙度、断屑的难易程度和刀具磨损来综合评定。一般金属材料的硬度在170-230HBS范围内，切削加工性好。
引起零件失效的因素很多，主要应从零件的结构设计、材料的选择与使用、加工制造、安装使用、保养等方血来考虑。
1.结构设计零件的结构设计与失效之间关系密切，如结构形状、尺寸等设计不合理，对零件工作条件(如受力性质和大小、温度及环境)估计不足，安全系数选择过小均可使零件的性能满足不了工作性能要求而失效。 2.材料选择
螺纹、内部夹杂等)将产生裂纹，导致脆性破坏。
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§ 8.2 机械零件的材料选择
如金属具有足够塑性，则在静载荷的作用下能通过局部塑性变形削弱应力峰值，并通过加工硬化提高零件的强度，从而保证了零件使用安全性。
应该指出的是，由于材料的强度σb与其他力学性能都存在一定的关系，所以通过硬度也可以间接反映出材料强度、塑性、韧性的高低。同时，由于测定硬度的方法最为简便，因此，大多数零件在图纸上只标出所要求的硬度值，以综合体现零件所要求的力学性能。
(2)分析零件的工作条件，确定其使用性能零件的工作条件分析包括:①受力情况，如载荷性质(静载、动载、交变载荷)、形式(拉压、弯曲、扭转、剪切)、分布(均匀分布、集中分布)与大小、应力状态 (含残余应力);②工作环境，如工作温度(常温、高温、低温或变温)、工作介质(有无腐蚀介质、润滑剂);③其他特殊要求，如导热性、密度(质量要求)与磁性等。

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。

零件选用的制作材料

零件选用的制作材料零件是机器的基本组成部分，其性能和质量直接影响到整个机器的性能和寿命。

因此，在选择零件的制作材料时，需要考虑材料的性能、成本、可加工性、耐久性等多个方面。

本节将介绍一些常用的制作材料，包括金属材料、非金属材料、复合材料和其他特殊材料。

1. 金属材料金属材料是最常用的制作材料之一，包括钢铁、铜、铝、不锈钢等。

它们具有高强度、高刚性和良好的可加工性，适用于制造各种零件。

1.1 钢铁钢铁是最常用的金属材料之一，具有高强度、高刚性和良好的耐磨性。

它可以通过铸造、锻造、焊接等工艺制成各种形状和大小的零件。

钢铁适用于制造需要承受较大载荷的零件，如齿轮、轴、支架等。

1.2 铜铜是一种具有良好导电性和导热性的金属材料，常用于制造电气零件和管路。

它可以通过铸造、锻造、挤压等工艺制成各种形状和大小的零件，如电缆、插头、管件等。

1.3 铝铝是一种轻质、高强度的金属材料，具有良好的耐腐蚀性和可加工性。

它可以通过铸造、锻造、挤压等工艺制成各种形状和大小的零件，如汽车车身板、航空器机身等。

1.4 不锈钢不锈钢是一种具有高强度和良好耐腐蚀性的金属材料，常用于制造需要承受腐蚀的零件，如化工设备、医疗器械等。

不锈钢可以通过铸造、锻造、焊接等工艺制成各种形状和大小的零件。

2. 非金属材料非金属材料包括塑料、橡胶、陶瓷等，它们具有良好的化学稳定性、耐磨性和绝缘性。

2.1 塑料塑料是一种轻质、易成型的非金属材料，具有良好的耐磨性、耐腐蚀性和绝缘性。

它可以通过注塑、挤出、吹塑等工艺制成各种形状和大小的零件，如电器外壳、管道、阀门等。

塑料的种类很多，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。

2.2 橡胶橡胶是一种具有高弹性、耐磨性和耐腐蚀性的非金属材料，常用于制造各种密封件和减震器。

橡胶可以通过硫化工艺制成各种形状和大小的零件，如轮胎、胶带、密封圈等。

2.3 陶瓷陶瓷是一种具有高硬度、高耐磨性和良好耐腐蚀性的非金属材料，常用于制造各种结构件和耐磨件。

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。

机械零件材料及毛坯的选择

〖任务描述〗机械零件材料及毛坯的选择车床主轴是指机床上带开工件或刀具旋转的轴，它是打算机床的加工质量和切削效率的重要部件。

下面以图 6-1 所示的C616 型车床主轴为例来分析其选材及热处理方法。

明确任务，在任务的驱动下学习。

图 6-1 C616 型车床主轴〖任务分析〗该车床主轴受交变弯曲和扭转复合应力作用，载荷不大，转速中等，冲击载荷也不大，所以具有一般综合力学性能即可满足要求。

但大的内锥孔、外锥体与卡盘、顶尖之间有摩擦，花键处与齿轮有相对滑动。

为防止划伤和磨损，这些部位要求有较高的硬度和耐磨性。

轴颈与滚动轴承协作硬度要求不高。

C616 型车床主轴选用 45 钢。

热处理技术条件为整体硬度 220～250 HBW；内锥孔和外锥体 45～50 HRC；花键局部 48～53 HRC。

其加工工艺路线为锻造—正火—粗加工—调质—半精加工—淬火、低温回火—粗磨(外圆、锥孔、外锥体)—铣花键—花键淬火、回火—精磨。

〖相关学问〗学习情境一零部件的失效一、零部件失效的概念及形式一般机器零件常见的失效形式有过量变形、断裂和外表损伤三种。

1.过量变形把握零部件失效（1）过量弹性变形。

机械零件在使用过程中只要受力必定会发生弹性变形，但是弹性变的概念。

形量过大会使零件失效。

引起弹性变形失效的缘由主要是零部件的刚度缺乏。

要预防过量弹性变形，则应选用弹性模量大的材料。

（2）过量塑性变形。

零部件承受的静载荷超过材料的屈服强度时，将产生塑性变形。

过量塑性变形是机械零件失效的重要形式，轻则使机器工作状况变坏，重则使机器无法连续运行，甚至破坏。

（3）蠕变。

在恒定载荷和高温下，蠕变一般是不行避开的，通常是以金属在肯定温度和应力下经过肯定时间所引起的变形量来衡量。

2.断裂1）韧性断裂韧性断裂时，零件承受的载荷大于零件材料的屈服强度，断裂前零件有明显的塑性变形，尺寸发生明显的变化。

一般断面缩小，且断口呈纤维状。

零件的韧性断裂往往是由于受到很大的载荷或过载引起的。

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。

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。

球阀零件材料的选用

球阀零件材料的选用
球阀零件材料的选用是影响球阀性能的重要因素之一。

不同的零件材料在耐腐蚀性、抗磨损性、耐高温性、耐低温性等方面都有着明显的差异，因此在选择球阀零件材料时需要根据具体的使用环境和条件进行选择。

在一般情况下，球阀主要由球体、阀座、阀杆、密封圈等几个部分组成。

对于球体来说，常用的材料包括不锈钢、碳钢、铸钢、铜合金等，选择时需要根据介质的性质、温度、压力等条件进行选择。

阀座的材料一般为聚四氟乙烯、尼龙、聚酰亚胺等，其耐腐蚀性和密封性能都比较好。

阀杆的材料一般为不锈钢或合金钢，其强度和耐腐蚀性能较好。

密封圈的材料一般为橡胶、聚四氟乙烯等，选择时需要根据介质和温度进行选择。

总之，在选择球阀零件材料时需要综合考虑多种因素，以确保球阀在使用中能够正常运行，达到预期的效果。

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