机械工程材料—材料的选用

工程材料的选用原则-概述说明以及解释1.引言1.1 概述工程材料的选用原则是在工程建设过程中十分关键的环节，它直接影响着工程的质量、安全和可持续性发展。

合理选择适当的工程材料可以确保工程的稳定性、耐久性和经济效益。

工程材料的选用原则涉及到多方面的考虑因素，如材料的物理特性、化学性质、机械性能以及环境适应性等。

首先，工程材料的物理特性是考察材料是否适合特定工程环境的重要因素。

例如，在高温环境下，材料的热膨胀系数应与周围环境相匹配，以避免产生应力集中导致材料的开裂或变形。

其次，化学性质决定了材料的耐腐蚀性能和化学稳定性，尤其在某些特殊工况下，如海洋环境或化工厂等，对材料的耐蚀性要求特别高。

再者，工程材料的机械性能，包括强度、刚度、韧性等，决定了材料在工程中承受荷载的能力和变形行为。

最后，材料的环境适应性意味着材料在不同环境条件下的使用寿命和性能变化情况，例如对温度、湿度、光照等环境因素的适应能力。

对这些因素的综合考虑可以为工程师们提供更好的材料选择方案。

在选材原则中，还应考虑到工程的可持续性和环境保护，选择符合节能减排和资源利用效率的材料。

此外，经济性也是选材原则中必不可少的一个重要因素，不仅包括材料本身的成本，还应考虑到其加工成本、维护成本以及整体的工程成本。

综上所述，工程材料的选用原则应综合考虑材料的物理特性、化学性质、机械性能、环境适应性以及经济性等方面的因素，同时也应注重工程的可持续性和环境保护，以确保工程的质量和持久性。

随着科技的不断发展和创新，未来的工程材料选用将会面临更多新的挑战和机遇，我们可以期待更具创新性和可持续性的工程材料的涌现和应用。

文章结构是一个长文的骨架，它有助于读者理解文章的整体框架和内容安排。

本文按照以下结构展开：1. 引言1.1 概述：介绍工程材料选用原则的重要性和必要性。

解释合理选择工程材料对于工程建设的影响，并引出接下来的内容。

1.2 文章结构：本部分。

概述文章的大纲和目录，为读者提供整篇文章的结构，使其更好地理解文章的框架。

92第十一章 机械工程材料的选择及应用掌握各种工程材料的特性，正确地选择和使用材料，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，是对从事机械设计与制造的工程技术人员的基本要求，因为机器零件的设计不单是结构设计，还应该包括材料与工艺的设计。

为机器零件的设计不单是结构设计，还应该包括材料与工艺的设计。

许多机械工程师把选材看成一种简单而不太重要的任务。

当碰到零件的选材问题时，他们一般都是参考相同零件或类似零件的用材方案，选择一种传统上使用的材料（这种方法称为经验选材法）；当无先例可循，同时对材料的性能（如耐腐蚀性能等）又无特殊要求时，他们仅仅根据简单的计算和手册提供的数据，信手选定一种较万能的材料，例如45钢。

这种简单化的处理方法已日益暴露出种种缺点，并证明是许多重大质量事故的根源。

所以，选材正在逐渐变成一种严格地建立在试验与分析基础上的科学方法。

掌握这种选材方法的要领，了解正确选材的过程，显然具有很大的实际价值。

方法。

掌握这种选材方法的要领，了解正确选材的过程，显然具有很大的实际价值。

在机械制造业中，新设计的机械产品中的每一个机械零件或工程构件、工艺装备和非标准设备，机械产品的改型，机械产品中某些零件需要更换材料，进口设备中某些零配件需用国产零配件代用等，都会遇到材料的选用。

一般机械零件，在设计和选材时，大多以使用性能指标作为主要依据。

而对机械零件起主导作用的机械性能指标，时，大多以使用性能指标作为主要依据。

而对机械零件起主导作用的机械性能指标， 则是根据零件的工作条件和失效形式提出的。

则是根据零件的工作条件和失效形式提出的。

§11.1 零件的失效形式与提高材料性能的途径一、零件的失效与失效分析零件在工作过程中最终都要发生失效。

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。

只要发生上述三种情况中的任何一种，都认为零件已经失效。

《机械工程材料》教案一、教学目标1. 了解机械工程材料的基本概念、分类和性能。

2. 掌握金属材料的组织结构、性能及应用。

3. 熟悉非金属材料、复合材料的分类、性能及应用。

4. 能够根据工程需求选择合适的材料。

二、教学内容1. 机械工程材料的基本概念及分类材料的定义、分类及编号金属材料、非金属材料、复合材料的特征及应用2. 金属材料的组织结构与性能金属的晶体结构金属的力学性能、工艺性能及物理性能金属的强化途径3. 常用金属材料及应用碳钢、合金钢、不锈钢的性能及应用常用有色金属及其合金的性能及应用4. 非金属材料塑料、橡胶、陶瓷的性能及应用复合材料的性能及应用5. 材料的选用及工艺路线设计材料选用的原则工艺路线设计的方法及步骤三、教学方法1. 讲授：讲解基本概念、原理、性能及应用。

2. 互动：提问、讨论，巩固知识点。

3. 案例分析：分析实际工程案例，掌握材料选用及工艺路线设计。

4. 实验：观察材料组织结构，验证性能指标。

四、教学资源1. 教材：《机械工程材料》2. 课件：讲解要点、图片、案例分析3. 实验设备：金相显微镜、硬度计等4. 网络资源：相关论文、视频、网站等五、教学评价1. 平时成绩：课堂提问、作业、实验报告2. 考试成绩：期末考试、考查知识掌握程度3. 综合评价：分析案例、设计工艺路线，评价应用能力六、教学重点与难点1. 教学重点：机械工程材料的基本概念、分类和性能金属材料的组织结构、性能及应用非金属材料、复合材料的分类、性能及应用材料选用的原则和方法2. 教学难点：金属材料的组织结构与性能之间的关系非金属材料、复合材料的性能及应用材料选用和工艺路线设计的实践应用七、教学进度安排1. 课时：共计32课时2. 分配：基本概念及分类：4课时金属材料的组织结构与性能：6课时常用金属材料及应用：4课时非金属材料：3课时复合材料：3课时材料的选用及工艺路线设计：6课时实验：3课时机动：2课时八、教学步骤1. 引入：通过实例引入机械工程材料的概念，激发兴趣。

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。

科技信息一、选材的一般使用原则材料的使用原则在于所选用的材料制造出机械零件后能否保证其使用性能。

使用性能即材料在使用过程中的表现，是选择材料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，有的要求高强度，有的要求高硬度、高耐磨性，有的甚至无严格的性能要求，只要求一定形式的外表。

因此，选材时的首要任务是准确地判断零件所要求的主要使用性能。

1、分析零件工作条件，提出使用性能对所选材料使用性能的要求，是在对零件的工作条件及零件失效形式分析的基础上提出来的。

零件的工作条件包括：受力状况，如应力种类（如拉、压、扭或组合作用）；载荷性质（如静载、动载、交变载荷等）；环境状况（如温度、介质）；特殊状况（如电、热、磁作用）。

当材料的使用性能不能满足零件工作条件的要求时，零件就不能正常工作或造成早期失效。

通常情况下，零件所要求的使用性能主要是材料的力学性能，其性能参数与零件的尺寸参数配合构成零件的承载能力。

因此，按使用性原则选材的主要依据是材料的力学性能指标。

零件的工作条件不同、失效形式不同、力学性能指标也不同。

分析失效的目的是为了找出零件损坏的原因，为正确选材提供可靠的依据。

2、常用力学性能指标在选材中的意义力学性能指标是指强度、硬度、塑性、韧性。

①强度常用的强度指标有σs(σ0.2)、σb和σ-1，这些指标比较直观，可直接用于定量设计计算。

σs可直接用于承受拉（或压）或剪切零件的计算。

对承受弯、扭的零件，对心部的σs不应作过高的要求，但要求有一定的有效淬硬层深度。

对表面强化件，要求心部的σs值视失效形式而定。

常发生脆断者，应适当降低σs；常在过渡层或热影响区产生裂纹者，应适当提高σs。

σb可用于脆性材料或者承载简单的一般零件的计算，也可用来估计材料的σ-1，如对σb≤1400MPa的淬火回火钢，其σ-1≈0.5σb。

σs/σb称屈强比，其值愈高，材料的强度利用率愈高，但变形强化量小，过载断裂的危险性大。