机械材料分类
机械材料是指用于制造机械零部件和机械设备的材料，其性能特点直接影响着机械产品的质量和使用寿命。根据机械材料的性质和用途，可以将其分为金属材料、非金属材料和复合材料三大类。
一、金属材料
金属材料是机械制造中使用最广泛的材料，具有优良的导电、导热、强度和塑性等特点。根据其化学成分和晶体结构，金属材料可分为铁基金属、有色金属和特种金属三类。
1. 铁基金属
铁基金属是指以铁为主要成分的金属材料，常见的有铸铁、钢和不锈钢等。铸铁具有优良的铸造性能和低成本特点，广泛应用于机械零部件的制造；钢具有较高的强度和韧性，在机械工程中扮演着重要角色；不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，常用于制造要求高耐腐蚀性的机械零部件。
2. 有色金属
有色金属是指除了铁以外的金属材料，包括铜、铝、镁、锌、钛等。有色金属具有较高的导电性、导热性和耐腐蚀性，常用于制造电气设备、航空航天器件和化工设备等。
3. 特种金属
特种金属是指具有特殊性能或用途的金属材料，如镍基高温合金、钨和钼等。这些材料具有良好的高温强度、耐腐蚀性和耐磨性，广泛应用于航空航天、能源和化工等行业。
二、非金属材料
非金属材料是指不含金属元素或金属含量较低的材料，具有良好的绝缘性、耐腐蚀性和轻质等特点。根据其成分和性质，非金属材料可分为陶瓷材料、聚合物材料和复合材料三类。
1. 陶瓷材料
陶瓷材料是由氧化物、氮化物、碳化物等非金属化合物组成的材料，具有优良的绝缘性和抗高温性能。常见的陶瓷材料有氧化铝、氧化锆和碳化硅等，广泛应用于电子器件、热工设备和耐磨零件等领域。
2. 聚合物材料
聚合物材料是由大量重复单元组成的高分子化合物，具有良好的绝缘性、耐腐蚀性和可塑性。聚合物材料可分为热塑性聚合物和热固性聚合物两类，常见的有聚乙烯、聚氯乙烯和聚酰亚胺等，广泛应用于塑料制品和橡胶制品的制造。
3. 复合材料
复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料组合而成的材料，具有优异的综合性能。常见的复合材料有玻璃纤维增强塑料、碳纤维增强复合材料和金属基复合材料等，广泛应用于航空航天、汽车和体育器材等领域。
２００２年１１月 农机化研究 第４期
农业机械零件的材料选择
刘军，林占军
（萝北县农机推广中心，黑龙江萝北 １５４２００）
【摘要】正确选用金属材料、充分发挥材料的潜力是确保农机产品质量的关键。为此，论述了农机零件
材料选择的基本原则。 【关键词】农业机械；材料；选择
【中图分类号】￥２２０．４ 【文献标识码】 Ａ 【文章编号】 １ ００３—１ ８８Ｘ（２００２）０４—００９２—０２
农业机械的绝大部分零部件都是用金属材料制 成的。作为一名农业机械工程技术人员，无论从事
农机设计制造、运用修理或者科学研究工作，都会
遇到材料的选择问题。若能合理地选择材料，并考 虑热处理工艺，那么就能降低生产成本，延长零件
的使用寿命，提高经济效益和社会效益。
１ 材料选择的必要性
机械产品的质量标志是效能、寿命和质量３个 指标。效能是设计者的目的，在保证效能的前提下， 寿命和质量就成了机械产品质量的关键。农业机械 轻巧耐用是表征生产技术水平的一个方面，减轻机
械质量可以节约材料能源和提高效能；延长使用寿 命就等于增加了生产。只有通过正确选用金属材料
和制定合理的热处理工艺，充分发挥材料的潜力， 才能达到这个目的。
２材料选择的基本原则
在机械设计和制造过程中，材料的选择应遵循 以下３个基本原则：一是考虑材料的机械性能；二 是考虑材料的工艺性能；三是考虑材料的经济性。
２．１材料的机械性能 实践中根据零件的失效分析，提出对零件的技
术要求，然后从材料和强化人手解决零件的失效问 题，已成为材料强度科学研究的主要内容。
零件的失效除了与材料及热处理有关外，还与
工作时的受力情况有关。各种零件的工作条件不 同，其失效形式和抗力指标也不同（如表ｌ所示）。
选择材料应以主要抗力指标为依据。例如，发动机 的连杆螺栓承受均匀变应力，其失效形式是过量塑 性变形和疲劳断裂，通常以后者居多。囚此，连杆
螺栓的选材应保证有较高的屈服强度和疲劳强度。 同时，为了保证零件截面性能均匀，还应考虑材料 的淬透性。片面地要求过高的塑性和韧性，就会降
机械制造常用材料及选择
机械制造中最常用的材料是钢和铸铁，次是有色金属合金。金属材料如塑料、橡胶等。在机械制造中也是具有独特的使用价值。
一、 金属材料
铸铁和钢都是铁碳合金，它们的区别主要在于含碳量的不同。含碳量小于2%的铁铸合金称为钢，含碳量大于2%称为铸铁。
1、铸铁与钢的功能区别：
铸铁具有适当的易熔性、良好的液态流动性，因而可铸成形状复杂的零件。它的减震性、耐磨性、切削性（指灰铸铁）均较好且成本低廉，因此在机械制造中应用甚广。
钢具有高的强度，、韧性和塑性，并可用热处理方法改善其力学性能和加工性能。钢制零件的毛坯可用铸造、冲压、焊接或铸造等方法取得，因此其应有极为广泛。
2、铸铁与钢的分类：
㈠铸铁：
常用的铸铁：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁等。
其中灰铸铁和球墨铸铁是脆性材料，不能进行辗压和锻造。灰铸铁应用的最广泛，其次球墨铸铁次之。
㈡钢：
按照用途钢可分为：结构钢、工具钢和特殊钢。
⑴结构钢用于制造各种机械零件和工程结构钢的构件。
⑵工具钢主要用于制造各种刃具、模具和量具。 精选文库
— 2 ⑶特殊钢（如不锈钢、耐热钢、耐酸钢等）用于制造在特殊环境下工作的零件。
按照化学成分钢又可分为：碳素钢和合金钢。
⑴碳素钢的性质主要取决于含碳量，含碳量越高则钢的强度越高，但塑性越低。
⑵合金钢为了改善钢的性能，特意加入了一些合金元素的钢。
3、一部分钢的性能
⑴碳素结构钢（Q235）的含碳量一般不超过0.7%，也属于低碳钢。常用来制造建筑构件、车辆、不重要的轴类、螺钉、螺母、冲压件、锻件、焊接件等。
⑵低碳钢（08、10、15、20、25）含碳量低于0.25%，它的强度极限和屈服极限较低，塑性很高，且具有良好的焊接性，适于冲压、焊接，常用来制作螺钉、螺母、垫圈、轴、气门导杆和焊接构件等。含碳量在0.1%～0.2%的低碳钢还用以制作渗碳的零件，如齿轮、活塞销、链轮等。通过渗碳淬火可使零件表面硬度而耐磨，心部韧而耐冲击。如果要求有更高强度和耐冲击性能时，可采用低碳合金钢。
第二节 常用机械零件的毛坯成形方法选择
常用机械零件的毛坯成形方法有：铸造、锻造、焊接、冲压、直接取自型材等，各零件的形状特征和用途不同，其毛坯成形方法也不同，下面分述轴杆类、盘套类、机架箱座类零件的毛坯成形方法选择。
一、轴杆类零件
轴、杆类零件的结构特点是其轴向（纵向）尺寸远大于径向（横向）尺寸，如各种传动轴、机床主轴、丝杠、光杠、曲轴、偏心轴、凸轮轴、齿轮轴、连杆、拨叉、锤杆、摇臂以及螺栓、销子等，如图6-4所示。在各种机械中，轴杆类零件一般都是重要的受力和传动零件。
图6-4 轴杆类零件
轴杆类零件材料大都为钢。其中，除光滑轴、直径变化较小的轴、力学性能要求不高的轴，其毛坯一般采用轧制圆钢制造外，几乎都采用锻钢件为毛坯。阶梯轴的各直径相差越大，采用锻件越有利。对某些具有异形断面或弯曲轴线的轴，如凸轮轴、曲轴等，在满足使用要求的前提下，可采用球墨铸铁的铸造毛坯，以降低制造成本。在有些情况下，还可以采用锻-焊或铸-焊结合的方法来制造轴、杆类零件的毛坯。图6-5所示的汽车排气阀，将锻造的耐热合金钢阀帽与轧制的碳素结构钢阀杆焊成一体，节约了合金钢材料。图6-6所示的我国60年代初期制造的12000t水压机立柱，长18m，净重80t，采用ZG270-500，分成6段铸造，粗加工后采用电渣焊焊成整体毛坯。
图6-5 汽车排气阀锻-焊结构
图6-6 水压机立柱铸-焊结构
二、盘套类零件
盘套类零件中，除套类零件的轴向尺寸有部分大于径向尺寸外，其余零件的轴向尺寸一般小于径向尺寸、或两个方向尺寸相差不大。属于这一类的零件有齿轮、带轮、飞轮、模具、法兰盘、联轴节、套环、轴承环以及螺母、垫圈等，如图6-7所示。
图6-7 盘套类零件
这类零件在机械中的使用要求和工作条件有很大差异，因此所用材料和毛坯各不相同。
1.齿轮 这是各类机械中的重要传动零件，运转时齿面承受接触应力和摩擦力，齿根要承受弯曲应力，有时还要承受冲击力。故要求齿轮具有良好的综合力学性能，一般选用锻钢毛坯，如图6-8a所示。大批量生产时还可采用热轧齿轮或精密模锻齿轮，以提高力学性能。在单件或小批量生产的条件下，直径100mm以下的小齿轮也可用圆钢棒为毛坯，如图6-8b所示。直径大于400～500mm的大型齿轮，锻造比较困难，可用铸钢或球墨铸铁件为毛坯，铸造齿轮一般以幅条结构代替模锻齿轮的幅板结构，如图6-8c所示。在单件生产的条件下，也可采用焊接方式制造大型齿轮的毛坯，如图6-8d所示。在低速运转且受力不大或者在多粉尘的环境下开式运转的齿轮，也可用灰铸铁铸造成形。受力小的仪器仪表齿轮在大量生产时，可采用板材冲压或非铁合金压力铸造成形，也可用塑料（如尼龙）注塑成形。
