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轴的常用的材料的及性能 Revised by Jack on December 14,2020轴常用材料及主要力学性能转轴：支承传动机件又传递转矩，既同时承受弯矩和扭矩的作用。
心轴：只支承旋转机件而不传递转矩，既承受弯矩作用。
(转动心轴：工作时转动；固定心轴：工作时轴不转动)；传动轴：主要传递转矩，既主要承受扭矩，不承受或承受较小的弯矩。
花键轴、空心轴：为保持尺寸稳定性和减少热处理变形可选用铬钢；轴常用材料是优质碳素结构钢，如35、45和50，其中45号钢最为常用。
不太重要及受载较小的轴可用Q235、Q275等普通碳素结构钢；受力较大，轴尺寸受限制，可用合金结构钢。
受载荷大的轴一般用调质钢。
调质钢调质处理后得到的是索氏体组织，它比正火或退火所得到的铁素体混合组织，具有更好的综合力学性能，有更高的强度，较高的冲击韧度，较低的脆性转变温度和较高的疲劳强度。
调质钢：35、45、40Cr、45Mn2、40MnB、35CrMo、30CrMnSi、40CrNiMo；大截面非常重要的轴可选用铬镍钢；高温或腐蚀条件下工作的轴可选用耐热钢或不锈钢；在一般工作温度下，合金结构钢的弹性模量与碳素结构钢相近，为了提高轴的刚度而选用合金结构钢是不合适的。
轴的强度计算轴的强度计算一般可分为三种：1：按扭转强度或刚度计算；2：按弯扭合成强度计算；3：精确强度校核计算1：按扭转强度或刚度计算按扭转强度及刚度计算轴径的公式表6―1―18注：当截面上有键槽时，应将求得的轴径增大，其增大值见表6-1-22。
剪切弹性模量G=时的B值表6―1―20注：1.表中￠P值为每米轴长允许的扭转角；2.许用扭转角的选用，应按实际而定。
参考的范围如下：要求精密，稳定的传动，取￠=～ (°)/mP一般传动，取￠P=0. 5～1 (°)/m；要求不高的传动，可取￠P大于1 (°)/m；起重机传动轴￠P=15′～20′/m；几种常用轴材料的τP及A值表6―1―19注：1. 表中τP值是考虑了弯曲影响而降低了的许用扭转剪应力。
工程机械常用材料的性能分析挖掘机和装载机的铲斗刀板在挖掘或装载作业中直接与物料接触，主要承受摩擦力及冲击力的共同作用，结果产生磨损。
因而要求刀板材料既要有较高的强度、韧性和耐磨性，从装配要求来看，还要有较好的可焊性。
１材料种类国内外装载机、挖掘机铲斗主刀板、侧板所用材料种类较多，主要有合金铸钢ＺＧ２５ＣｒＭｎＭｏ（２５ХГＭ）、低合金结构钢Ｑ３４５－Ｂ、１６Ｍｎ（ＳＨＴ４９０）、高强度结构钢ＷＨ６０、ＨＱ６０Ａ（ＫＷＦ５８Ｈ）、优质碳素钢５０Ｍｎ、合金结构钢３５Ｍｎ２（ＳＭｎ４３３Ｈ－１）及２０Ｍｎ２Ｂ（ＨＡＲＤＯＸ４００）等，括弧内所列为相当的国外钢号。
它们的化学成分及力学性能如表１所列。
２材料性能分析２．１材料的焊接性能通常，在实际生产中都用碳当量（Ｃｅｑ）值的大小来评估焊接性能的好坏。
根据碳当量公式Ｃｅｑ＝Ｃ＋Ｍｎ/６＋Ｎｉ＋Ｃｕ/１５＋Ｃｒ＋Ｍｏ＋Ｖ/５可计算出各材料的碳当量，如表１所示。
根据表１中各材料的碳当量，可以看出除１６Ｍｎ外其它钢种的焊接性能都较差，相对而言其中焊接性能最好的是ＳＨＴ４９０、Ｑ３４５－Ｂ，较好的是２０Ｍｎ２Ｂ、ＨＡＲＤＯＸ４００，其次的是１５ＣｒＭｎ、ＬＨ６９０、ＷＨ６０、ＨＱ６０Ａ、ＫＷＦ５８Ｈ、ＺＧ２５ＣｒＭｎＭｏ，焊接时均需预热；焊接性能一般的是３５Ｍｎ２、ＳＭｎ４３３Ｈ－１，焊前需进行预热，焊接性能较差的是５０Ｍｎ、ＳＣＭｎＭｏＨ，具有过热敏感性，容易产生裂纹和脆裂。
２．２材料的综合力学性能分析从各材料的抗拉强度可以看出在上述材料中以ＨＡＲＤＯＸ４００、２０Ｍｎ２Ｂ等的σｂ、σｓ性能最好，而从化学成份分析，含碳、锰量低，金属组织硬度低，不耐磨，２０Ｍｎ２Ｂ需经表面渗碳淬火处理来提高表面硬度，但渗层薄，不能做长期耐磨零件。
SMn433H-1、35Mn2具有一定的耐磨性及韧性，缺点是焊接性能较差，对焊接工艺要求严格，有一定的焊接难度。
50Mn钢，碳、锰含量较高，有较高的强度和一定的硬度及一定的耐磨性，缺点是焊接时有冷裂倾向，焊接性能很差。
机械工程材料机械工程材料是指用于机械制造和工程结构中的材料，它们具有特定的力学性能、物理性能、化学性能和加工性能。
机械工程材料的选择对于机械设计和制造具有至关重要的意义，它直接影响着机械产品的性能、质量和使用寿命。
在机械工程中，常用的材料包括金属材料、塑料材料、陶瓷材料和复合材料等。
金属材料是机械工程中最常用的材料之一，它具有优良的导热性、导电性和可塑性，适用于制造各种零部件和结构件。
常见的金属材料包括钢、铝、铜、铁等。
钢是一种铁碳合金，具有较高的强度和硬度，广泛应用于制造机械零部件和工程结构。
铝具有较低的密度和良好的耐腐蚀性，适用于制造航空器和汽车等轻型结构。
铜具有良好的导电性和导热性，常用于制造电气设备和散热器等。
铁是一种重要的结构材料，广泛应用于桥梁、建筑和机械设备中。
塑料材料是一类轻质、耐腐蚀、绝缘性能良好的材料，适用于制造各种零部件和外壳。
常见的塑料材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。
聚乙烯具有良好的耐磨性和耐冲击性，适用于制造容器和管道等。
聚丙烯具有良好的耐腐蚀性和耐热性，适用于制造化工设备和食品包装等。
聚氯乙烯具有良好的绝缘性能和耐候性，适用于制造电线电缆和建筑材料等。
聚苯乙烯具有良好的隔热性和吸音性，适用于制造保温材料和包装材料等。
陶瓷材料是一类硬度高、耐磨性好、耐高温的材料，适用于制造耐磨零部件和耐火结构。
常见的陶瓷材料包括氧化铝、氮化硅、碳化硅等。
氧化铝具有优良的耐磨性和耐腐蚀性，适用于制造磨料和耐火材料等。
氮化硅具有优良的耐磨性和高温强度，适用于制造刀具和轴承等。
碳化硅具有优良的耐磨性和高温强度，适用于制造耐磨零部件和陶瓷刀具等。
复合材料是由两种或两种以上的材料组成的材料，具有优良的综合性能，适用于制造高性能的结构件和零部件。
常见的复合材料包括玻璃钢、碳纤维复合材料、金属基复合材料等。
玻璃钢具有优良的耐腐蚀性和抗冲击性，适用于制造化工设备和船舶等。
碳纤维复合材料具有优良的强度和刚度，适用于制造航空器和汽车等轻型结构。
机械工程中材料选择与性能分析机械工程中，材料选择与性能分析是一个至关重要的领域。
在设计和制造机械设备时，选择合适的材料不仅可以提高产品的性能和寿命，还可以降低成本和维护的难度。
本文将探讨机械工程中材料选择的重要性以及如何进行性能分析。
一、材料选择的重要性在机械工程中，机器的材料选择直接影响机器设备的性能和可靠性。
不同材料具有不同的特性和性能，而这些特性和性能将决定着机器的质量和使用寿命。
首先，机械设备往往需要承受极高的压力和重负荷。
在这种情况下，选择高强度和耐磨损的材料是十分关键的。
常见的高强度材料包括钢、铝合金和钛合金等。
这些材料具有良好的强度和刚性，可以承受大量的力和振动，从而保证机械设备的稳定性和可靠性。
其次，机械设备常常需要在恶劣的工作环境下运行，如高温、低温、湿润或腐蚀性环境。
因此，在选择材料时，对其耐蚀性和耐温性的要求也是至关重要的。
在这种情况下，不锈钢和镍基合金等耐腐蚀材料成为了首选。
这些材料不仅可以抵抗腐蚀和氧化，还具有出色的耐高温性能，能够在极端环境下长时间稳定运行。
另外，对于某些特殊领域的机械设备，如航空航天、汽车和船舶等，轻量化和高强度的要求更为突出。
因此，在选择材料时需要考虑其密度和比强度等因素。
例如，碳纤维复合材料由于其高强度、低密度的特点，成为了轻量化设计的首选材料。
通过使用这种材料，可以大幅度降低设备的重量和能耗，提高其综合性能。
综上所述，选择合适的材料至关重要。
合理的材料选择可以提高机械设备的性能，延长其使用寿命，减少维护和更换的成本，从而提高生产效率和经济效益。
二、材料性能的分析方法在材料选择过程中，对不同材料的性能进行分析是一个必不可少的环节。
通过对材料的分析，可以了解其力学性能、物理性能、化学性能等关键指标，从而选择最适合的材料。
首先，力学性能是材料选择中最重要的指标之一。
力学性能包括强度、韧性、硬度、刚度等方面。
强度是材料抵抗外部载荷的能力，而韧性是材料在受力作用下发生塑性变形之前的能量吸收能力。
机械工程中常用的材料及其特性分析机械工程是应用物理学和材料科学的领域，其中涉及到广泛的材料选择。
在机械工程中，材料的选择和使用对于提高产品性能和延长寿命至关重要。
本文将分析机械工程中常用的几种材料及其特性。
1. 金属材料金属材料是机械工程中最常见的材料之一。
金属具有良好的导电性、热传导性和可塑性。
常用的金属材料包括钢、铝、铜和铁等。
- 钢：钢具有强度高、硬度大的特点，同时具有较好的塑性。
它被广泛应用于制造机械零件和结构件。
- 铝：铝具有较低的密度和良好的耐腐蚀性，适用于制造轻型结构和航空航天器件。
- 铜：铜具有良好的导电性和导热性，广泛应用于电子设备和导线等领域。
- 铁：铁是常见的结构材料，具有良好的韧性和可塑性。
2. 塑料材料塑料是一种具有可塑性、耐腐蚀性和绝缘性的高分子化合物。
它们在机械工程领域中得到了广泛应用。
- 聚乙烯（PE）：聚乙烯具有较高的强度和良好的耐化学性，常用于制造管道、储罐和塑料零件等。
- 聚丙烯（PP）：聚丙烯是一种具有良好耐腐蚀性和高韧性的材料，常用于汽车零部件和容器等领域。
- 聚氯乙烯（PVC）：聚氯乙烯是一种广泛使用的塑料材料，它具有优异的耐化学性和电绝缘性能，常用于制造管道、电线等。
- 聚苯乙烯（PS）：聚苯乙烯具有低成本、良好的耐冲击性和绝缘性能，在包装和电子器件等领域有广泛应用。
3. 纤维材料纤维材料是由纤维形状的颗粒组成的材料，常用于机械工程领域的结构件和强度要求较高的零件。
- 碳纤维：碳纤维具有极高的强度和刚度，同时重量很轻，被广泛应用于航空航天、汽车和体育器材等领域。
- 玻璃纤维：玻璃纤维具有优异的强度、耐腐蚀性和绝缘性能，在船舶、风力发电和建筑等领域有广泛应用。
- 聚酰胺纤维（ARAMID）：聚酰胺纤维具有很高的强度和耐热性，广泛用于防弹材料、绳索和高温隔热材料等。
4. 陶瓷材料陶瓷材料是一类脆性材料，具有良好的耐磨、耐高温和绝缘性能。
在机械工程中，陶瓷材料主要用于制造轴承、绝缘体和切削工具等。
机械工程材料材料性能概述机械工程材料是用于制造机械零件和设备的材料。
材料性能是评估材料适用性的重要指标。
本文将介绍机械工程材料的材料性能，并深入讨论材料性能的几个关键方面。
强度和硬度强度是机械工程材料的一个重要性能指标，它表示材料抵抗外力的能力。
强度通常通过材料的屈服强度、抗拉强度和抗压强度来衡量。
屈服强度是材料在受力过程中开始发生可观变形的应力值，抗拉强度是材料在拉伸力下能承受的最大应力值，而抗压强度则是材料在受压力下能承受的最大应力值。
硬度是材料抵抗表面划伤或穿透的能力。
硬度测量可以使用各种硬度测试方法，例如洛氏硬度测试、布氏硬度测试和维氏硬度测试。
机械工程材料的强度和硬度取决于它们的化学成分、晶体结构和加工工艺。
通常情况下，高碳钢和合金钢具有较高的强度和硬度，而铝合金和镁合金则具有较低的强度和硬度。
韧性和脆性韧性是材料抵抗断裂的能力，也是衡量材料耐冲击性、耐疲劳性和耐剪切性的重要指标。
韧性较高的材料能够吸收大量的能量才发生破坏，而韧性较低的材料则容易发生断裂。
脆性是材料容易发生断裂的性质。
脆性材料在受到应力时会发生迅速且不可逆转的断裂，而韧性材料则会在受到应力时发生局部变形，使材料产生可逆的形变。
韧性和脆性之间有一个材料特性称为冷脆性。
冷脆性是指材料在低温下变得更加脆性的能力。
某些材料在低温下会变得非常脆弱，容易发生断裂。
疲劳性疲劳性是指材料在交替或反复加载下产生破坏的能力。
疲劳破坏是机械工程材料最常见的失效方式之一。
当材料受到交替或反复加载时，它会累积微小的应力和变形，最终导致疲劳破坏。
疲劳性能包括疲劳寿命和疲劳极限。
疲劳寿命是指材料承受一定载荷下的循环加载次数，达到失效的循环次数。
疲劳极限是指材料在无限次循环加载下能承受的最大应力水平。
机械工程材料的疲劳性能和寿命可以通过疲劳试验来评估和预测。
疲劳试验通常会在不同应力水平下进行，以确定材料的疲劳曲线和SN曲线。
耐腐蚀性耐腐蚀性是机械工程材料抵抗化学物质和环境侵蚀的能力。
机械工程材料的定义和分类机械工程材料是指用于机械工程中作为结构、部件的材料，包括金属材料、非金属材料和复合材料等。
材料的选择对于机械设计的性能、成本、制造和使用寿命都有着重要影响。
一、金属材料金属材料指化学成分中含金属元素为主的材料。
金属材料具有高强度、高导热性、良好的可塑性和成型性等特点。
金属材料常用于机械零部件、结构、传动设备等方面。
1.1 铁类材料铁类材料包括钢、铸铁和铸钢等。
钢是含碳量少于2%的铁碳合金，钢的强度高、可塑性好、韧性良好、耐腐蚀性能好，并且可以通过各种热处理方法改变其物理和机械性能。
铸铁是含碳量大于2%的铁碳合金，铸铁表面硬度高，但脆性较大；铸钢是通过铸造方法制得的一种合金钢，具有钢的特点，但铸造时有些铸钢可能存在缺陷，影响材料的强度和韧性。
1.2 铜类材料铜类材料常用于导电、导热、紫铜管道、合金制品等方面。
铜的优点包括良好的导电性和导热性、良好的可塑性和成型性，以及优良的耐腐蚀性。
铜合金的强度和硬度比铜高，可以提高材料的使用寿命。
1.3 铝类材料铝类材料具有轻质、良好的耐腐蚀性、良好的导热性和良好的成型性等优点，常用于航空、汽车制造和建筑业等方面。
铝类材料包括纯铝、铝合金、铝镁合金等，铝合金的强度和硬度比纯铝高，而铝镁合金还具有良好的抗腐蚀性。
1.4 钛类材料钛类材料具有极高的强度、硬度和耐腐蚀性，并且比铜、铝和钢轻，常用于高要求的工业应用中，如航空、航天和汽车制造等领域。
二、非金属材料非金属材料指化学成分中除金属元素外的所有固态材料，包括塑料、橡胶、陶瓷、玻璃和石材等。
2.1 塑料塑料是一种由高分子化合物制成的有机聚合物，具有良好的耐腐蚀性、绝缘性和成型性，常用于制造容器、管道、电缆保护管等。
2.2 橡胶橡胶是一种由高分子化合物制成的弹性材料，具有良好的弹性和耐磨性等特点，常用于密封件、振动器、轮胎和橡胶输送带等方面。
2.3 陶瓷陶瓷是一种由无机非金属材料制成的材料，具有高强度、硬度和耐磨性等特点，常用于电子器件、瓷器、建筑材料等领域。
