零件选材的一般原则三种原则

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。

(完整word版)17.1轴类零件的选材原则

教学课题：轴类零件的选材原则

教学课时: 2

教学目的：

1. 知识与技能:让学生了解轴类零件工作条件及常见的失效形式，通过学习，让学生对典型轴类零件的材料选择有一定的了解

2. 情感、态度与价值观:通过对轴类零件选用原则的学习,由于本节内容与上节课的内容有很强的相似性，所以掌握起来比较容易，可以很好的提升学生的自信心

教学难点：轴类零件的失效形式

教学重点：典型轴的选材

教学方法：讨论法、讲授法

教具准备：教材

教学过程

教学步骤

（流程） 教学内容 设计意图

及依据

复习导入 1、 检查人数,梳理上节课的重点

2、让学生回顾上节课学了哪些内容

3、提问:选择材料的基本原则有哪些（使用性能、工艺性能、经济性）

4、提问：请同学讲述零件失效的定义？ 先让学生回顾，导入学习情境，通过提问，让学生回顾前面所学的机械零件的相关知识 (完整word版)17.1轴类零件的选材原则

新课学习 引入新课

通过回顾他们上次课所学的机械零件的失效形式，进行问答式引入，以前专门进行过轴类零件的学习，通过回顾轴类零件的特点总结轴类零件的主要失效形式有哪些

失效的定义: 机械零件由于各种原因造成不能完成规定的功能称为机械零件失效，简称失效。

轴的定义：传动零件必须被支撑起来以后，才能进行工作，支撑传动件的零件称为轴。

轴的分类

按受载的特点：心轴、转轴、传动轴

按轴线的形状：等径轴、阶梯轴、曲轴、钢丝软轴

轴的组成

轴颈：轴上支撑的部分

轴头：支撑回转零件的部分

轴身：连接轴颈和轴头的部分

轴类零件的失效形式包括有：

1、弯曲（因冲击负载导致的弯曲、因计算失误导致的弯曲、因意外事故导致的弯曲），特1.通过对以前类似知识的复习，利用它们的共通点引入新课，通过自己的思考，在老师讲解的过程中就更容易理解

2.本班学生已经进行过车加工轴类零件的实训，所以对轴的构造了解比较多，一次来分析它的特点，相信同学们都有自己的心得，通过表述和听取别人的想法可(完整word版)17.1轴类零件的选材原则

金属零件选材的一般原则

摘 要：在机械零件设计和制造过程中，会遇到如何合理地选用材料问题。影响产品质量和生产成本的因素很多，其中材料的选用是否恰当，往往起着关键的作用。本文分析常用金属材料及有关选材的一些基本原则。

关键词：金属材料 零件 选材 原则

在机器制造中，影响产品质量和生产成本的因素很多，其中材料的选用是否恰当，往往起到关键的作用。在机械零件设计和制造时，我们先是按照零件工作条件的要求选择材料，然后根据所选材料的力学性能和工艺性能确定零件的结构和尺寸。在制造零件时，我们再按照所用的材料制定加工工艺方案。

因此，在机械零件制造的选材时，我们应主要考虑零件的工作条件、材料的工艺性能和产品的成本，现将常用金属材料及有关选材的一些基本原则分述如下。

一、常用金属材料

1.铸铁

铸铁是极其重要的铸造合金，它大量用于制造机器设备。铸铁件通常占机器设备总重量的50%以上。主要用来制造机床床身、机座、壳体、导轨、衬套、活塞环等耐腐蚀、耐热、耐磨等零部件。

2.碳素钢

碳素钢中的碳是最重要的成分，其含量对于钢的组织和性能有极大的影响。钢中的碳量越多，则硬度越高，塑性越低。硅、锰、磷、硫等杂质对钢的组织和性能也有一定的影响，其中磷和硫是有害的。

含碳量小于0.25%的低碳钢，强度小而塑性好，可焊性好。这类钢多数是制成薄钢板，用来制造各种容器，或用来制造冲压件和焊接件，还可用来制造螺钉、螺母、垫圈和需要渗碳的零件等。

含碳量在0.25%～0.6%的中碳钢，强度较高，韧性和加工性也较好。应用时通常要经过淬火、回火等热处理。这类钢多用来制造轴类、齿轮、丝杠、连杆、套筒等，其中以40号和45号钢应用最为广泛。

含碳量大于0.6%的中碳钢，淬火后有较高的弹性，可用来制造各种弹簧、轧辊和钢丝绳等。

3.合金钢

在钢中除了有硅、锰、磷、硫等杂质外，有时我们还需专门加入某些元素（如铬、钼、钒、钛等），使其具有一定的特殊性能，这种钢叫合金钢。

零件的选材原则

1、选材的基本原则

选材的基本原则是，首先满足使用性能要求，同时要考虑到材料的工艺性和经济性。

（1）使用性能

材料的使用性能通常包括力学性能、物理性能和化学性能，对于一般的机械零件主要是力学性能。他决定了材料的使用价值和工作寿命，是选材的主要依据。

1）按力学性能选材的基本原则

选材时，首先是分析零件的工作条件、常见的失效形式，并通过力学计算确定零件应具有的主要力学性能，作为选材的依据。下表列出了一些零件、工具的工作条件、常见的失效形式及要求的力学性能。

2）按力学性能选材时应注意的问题

（1）综合考虑材料强度、塑性、韧性的合理配合。

（2）合理地选定硬度值。

硬度值是根据所需的强度（考虑与塑性、韧性的配合），结合零件的结构特点、工作条件进行折算，标注在技术条件中。一般工作时不产生应力集中、受力均匀的零件，可选定较高的硬度；有应力集中的零件，需要较高的塑性，硬度值要适当；对精密零件，为提高耐磨性，保持高精度，硬度值可大些。相互摩擦的一对零件应有一定的硬度差，以提高耐磨性。例如：相互啮合的一对齿轮，小齿轮的齿面硬度应比大齿轮高25～40HBS；螺母应比螺栓硬度低20～40HBS，可避免咬死、减少磨损。

（3）选用材料的力学性能判据数值时应注意的几个问题。

① 注意手册中各性能数据的测试条件与零件实际情况的差异。

零件的实际尺寸较大，存在缺陷（孔洞、夹杂物、表面损伤等）的可能性增加，对碳钢和低淬透性钢就有可能淬不透，故导致材料实际使用的性能数据一般应随零件尺寸的增大而减小

② 实际零件材料的成分、热处理工艺参数等与标准试样相比可能存在一定的偏差，从而导致零件的力学性能波动。

③ 同种材料采用的工艺不同，其性能数据也会不同。例如，同种材料用锻压成形的坯料就比用铸造成形的坯料力学性能好。

总之，应根据所选材料的具体情况对手册中的数据作一定的修正，必要时可进行零件的强度和寿命模拟试验，确保提供的数据可靠。