第十章 机械零件选材

(4) 某些弹簧需要材料有良好的耐蚀性和耐热性 保证在 腐蚀性介质和高温条件下的使用性能。
4 弹簧的选材 一、弹簧钢 根据生产特点的不同，分为两大类： （1）热轧弹簧用材 通过热轧方法加工成园钢、方钢、
当材料直径相同时，碳素弹簧钢丝和合金弹簧钢丝的抗 拉强度相差很小，但屈强比差别较大。65钢为0.7， 60Si2Mn钢为0.75、50CrVA钢为0.9。屈强比高，弹簧可承 受更高的应力。
(2) 高的疲劳强度 弯曲疲劳强度σ-1和扭转疲劳强度τ-1
越大，则弹簧的抗疲劳性能越好。
(3) 好的材质和表面质量 夹杂物含量少，晶粒细小，表 面质量好，缺陷少，对于提高弹簧的疲劳寿命和抗脆性断 裂十分重要。
(2) 疲劳断裂 在交变应力作用下，弹簧表面缺陷(裂纹、折迭、刻 痕、夹杂物)处产生疲劳源，裂纹扩展后造成断裂失效。
(3) 快速脆性断裂 某些弹簧存在材料缺陷(如粗大夹杂物，过多脆 性相)、加工缺陷(如折迭、划痕)、热处理缺陷(淬火温度过高导致晶 粒粗大，回火温度不足使材料韧性不够)等，当受到过大的冲击载荷 时，发生突然脆性断裂。
交变应力，还可造成曲轴的扭转和弯曲振动，产生附加应力； 应力分布不均匀；曲轴颈与轴承有滑动摩擦。
（2）性能要求 曲轴的失效形式主要是疲劳断裂和轴颈严 重磨损。因此材料要有高强度、一定的冲击韧性、足够弯曲、 扭转疲劳强度和刚度，轴颈表面有高硬度和耐磨性。
（3）曲轴材料
锻钢曲轴：优质中碳钢和中碳合金钢，如35、40、45、 35Mn2、40Cr, 35CrMo钢等；
C620车床主轴简图
主轴用45钢制造。
☆ 做一做：制定工艺路线 载荷较大的主轴用40Cr钢制造。 承受较大冲击载荷和疲劳载荷的主轴用合金渗碳钢（20Cr或20CrMnTi）

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。

简述机械零件选材的基本步骤
一、引言
机械零件是机械装置的组成部分，其选材质量直接影响着机械装置的
性能和寿命。

因此，正确的选材方法是保证机械零件质量的重要步骤。

二、确定零件功能和工作条件
首先需要明确机械零件的功能和工作条件。

例如，传动轴需要承受扭
矩和转速等要求，托架需要具有足够的刚度和强度等要求。

只有明确
了这些要求，才能选择合适的材料。

三、选择合适的材料
1. 金属材料
金属材料是最常用的机械零件材料之一。

根据不同的应用场景，可以
选择不同种类的金属材料。

例如，碳钢具有较高强度和硬度，适用于
制造高强度要求的零件；不锈钢具有耐腐蚀性能好、美观等优点，适
用于制造外表美观且不易生锈的零件。

2. 非金属材料
非金属材料也是常见的机械零件材料之一。

例如塑料、陶瓷等。

选择
非金属材料时需要考虑其耐磨性、耐腐蚀性、温度稳定性等因素。

四、考虑加工工艺
不同的材料需要不同的加工工艺，因此在选材时需要考虑加工难度和
成本。

例如，铸造零件可以采用铸造方法制造，而对于精密零件则需
要采用数控加工等高精度加工方法。

五、考虑经济性
在选材时还需要考虑经济性。

即在满足机械零件功能和寿命要求的前
提下，选择价格合适的材料。

这样可以降低生产成本，提高生产效率。

六、结论
综上所述，机械零件选材是一个综合性的过程，需要从多个方面进行
综合考虑。

只有选择合适的材料才能保证机械装置的正常运行和长期
使用。

3. 材料的经济性
在满足使用性能的前提下，选用零件材料时还应注意降 低零件的总成本。（零件的总成本包括材料本身的价格 和与生产有关的其它一切费用）。 在金属材料中，碳钢和铸铸铁的价格是比较低廉的，因 此在满足零件机械性能的前提下选用碳钢的铸铁（尤其 是球墨铸铁），不仅具有较好的加工工艺性能，而且可 降低成本。
机械零件的选材及热处理 工艺
引言
在机械零件的设计与制造过程中，如何合 理地选择和使用金属材料是一项十分重要 的工作。因为设计时不仅要考虑材料的性 能能够适应零件的工作条件，使零件经久 耐用，而且还要求材料具有较好的加工工 艺性能和经济性，以便提高零件的生产率， 降低成本，减少消耗等。
机械零件的选材及热处理工艺
一、选材的一般原则
二、热处理技术条件的标注 三、热处理与切削加工性的关系
四、典型零件选材及热处理工艺分析
一、选材的一般原则
1．材料的机械性能： 2. 材料的工艺性能： 3. 材料的经济性
1．材料的机械性能
在设计零件并进行选材时，应根据零件的工作条件 和损坏形式找出所选材料主要机械性能指标，查手册找 出适合其性能要求的材料，这是保证零件经久耐用的先 决条件。 如：一些轴类零件，工作条件（受力情况）是交变 弯曲应力，扭转应力，冲击负荷、磨损。主要损坏形式 是疲劳破析、过度磨损，要求的主要机械性能指标是屈 服强度。 因此，这些机械性能指标经常成为材料选用的主要 依据。而且同时还应考虑到短时过载、润滑浪、材料内 部缺陷等因素的影响。
C620车床主轴简图
轴的失效方式
转轴弯曲疲劳断口形貌 轴颈被埋嵌在轴承中的硬粒子磨损
机械零件的选材及热处理工艺
性能要求： ① 高的疲劳强度，防止疲劳断裂； ② 优良的综合机械性能，即较高的屈服强度的抗拉强度， 较高的韧性，防止塑性变形及过载或冲击载荷下的扭 转和折断； ③ 局部承受磨擦的部位具有高硬度和耐磨性，防止磨损； ④ 在特殊条件下工作的转的材料应具有特殊性能，如蠕 变抗力，耐腐蚀性等。

（机械制造行业）机械设计与选材第10章机械设计与选材本章学习要求1.了解机械零件的失效和失效的形式；2掌握选材的原则和分析方法；3.学会常用机械零件选材。

本章学习重点➢选材的原则；➢常用机械零件选材和工艺路线。

学习方法指导选材的动机：•首次开发生产一种新产品、新零件或新装置；•现有产品的改进和更新换代；•零件过早失效甚至灾难性事故发生后，需改变用材。

第1节机械零件的失效分析●失效的概念当零件由于某种原因丧失预定的功能时，即它发生了失效。

①零件完全破坏，不能继续工作；②严重损伤，继续工作不安全；③虽能安全工作，但不能满意地起到预期的作用。

●失效的形式●失效的原因●失效分析的方法基本环节示意图第2节选材的依据和基本原则①从材料使用性能的角度出发，选用的材料必须保证零件在使用过程中具有良好的工作能力；②根据材料工艺性能的要求，必须保证零件便于加工制造；③从经济性角度考虑，必须保证零件的总成本最低。

④环境与资源原则●使用性能与选材----首要原则使用性能主要指零件在使用状态下应具有的力学性能、物理性能和化学性能。

➢分析零件的工作条件首先应判断零件在工作中所受载荷的性质和大小，计算载荷引起的应力分布。

i载荷的性质是决定材料使用性能的主要依据之一。

i i计算应力是确定材料使用性能的数量依据。

考虑零件的工作环境：环境因素会与零件的力学状态综合作用，提出更为复杂的性能要求。

最后还应充分考虑材料的某些特殊要求。

载荷）。

环境状况温度（如低温、高温、常温或变温）及介质情况（如有无腐蚀或摩擦作用）。

特殊功能导电性、磁性、热膨胀性、比重、外观等。

➢进行失效分析失效抗力取决于材料的性能，对零件主要失效形式的分析常常可以综合出零件所要求的主要使用性能。

➢零件性能要求的指标化将零件对使用性能的要求具体转化为实验室力学性能指标（如强度、韧性、塑性、硬度等）；再根据工作应力、使用寿命或安全性确定性能指标的具体数值。

●选材与材料工艺性能的关系材料的工艺性能主要包括冷加工性能如冷变形加工和切削加工性能，热加工性能如铸造性能、焊接性能、锻造性能和热处理性能等。

10.3箱体类零件的选材及工艺
机床床身,床头箱,变速箱,进给箱,溜 板箱,内燃机缸体等. 10.3.1箱体类零件的工作条件,失效形式和性能要求 (1)具有足够的强度和刚度. (2)对精度要求高的机器的箱体,要求有较好的 减震性. (3)对于有相对运动的表面要求有足够的硬度和 耐磨性. (4)具有良好的工艺性,如铸造性能或焊接性能.
10.1.2 齿轮材料选择
主要依据:齿轮的传动方式,载荷性质的大 小,传动速度,精度要求,淬透性及齿面硬化要 求等. 1.轻载,低,中速,冲击力小,精度要求低. 选用中碳钢制造,调质硬度一般为200~280HBW. 2.中载,中速,受一定冲击载荷,运动较平稳. 选用中碳钢或合金调质钢,最终热处理+高频或中频 淬火+低温回火,硬度可达50~55HRC. 3.重载,中,高速,且受较大冲击载荷. 选用合金渗碳钢,渗碳淬火+低温回火后,硬度 58~63HRC.
第十章典型机械零件的选材
10.1齿轮类零件的选材
10.1.1齿轮的工作条件与性能要求
1.工作条件: 1)齿根承受很大的交变弯曲应力; 2)齿部承受一定的冲击载荷; 3)齿面相互滚动,承受很大的接触应力,并发生强烈摩擦. 2.失效形式: 1)断齿;2)齿面接触疲劳损坏;3)齿面磨损;4)齿面塑 性变形; 3.性能要求: 1)高的接触疲劳强度,高的表面硬度,足够的抗弯强度等.
10.2.3典型轴类零件的选材及加工工艺路线 1.机床主轴:CA6140车床 材料:45钢 热处理技术路线:整体调质, 硬度220~250HBW;C面及Φ90mm×80mm段外圆 表面淬火,硬度52HRC,锥度硬度48HRC. 加工工艺路线:锻造→正火→粗加工→调质→半精 加工→表面淬火+低温回火→磨削加工. 正火:改善组织,调整硬度以利加工; 调质:得到综合力学性能; 表面淬火+低温回火:提硬度,增加耐磨性.

机械零件选材及加工路线课件 (一)机械零件是机械制造中不可或缺的组成部分，选材与加工路线在机械零件的制造过程中也至关重要。

本文将就机械零件选材与加工路线这一主题进行探讨。

一、机械零件的选材机械零件在选材时需要考虑的因素较多，例如：1.力学性能：机械零件需要承受各种力、扭矩等，因此要选用具有良好的抗拉、抗压、抗弯、抗疲劳等力学性能的材料。

2.物理性能：机械零件在使用过程中需要承受各种温度、湿度等因素的影响，因此需要选择具有良好的耐热、耐腐蚀、抗磨损等物理性能的材料。

3.加工性：机械零件要通过加工过程进行制造，因此也需要考虑材料的加工性能，包括铸造性、挤压性、锻造性、切削性等。

4.成本：选材时还需考虑成本问题，综合考虑材料的价格、加工难度等因素，选择性价比较高的材料。

二、机械零件的加工路线机械零件的加工路线分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。

1.粗加工：包括铸造、锻造、冲压、热处理等工艺，主要是将材料加工成初步形状，以便进行下一步的加工。

2.半精加工：包括车、铣、钻、刨、磨等加工工艺，主要是对粗加工后的材料进行进一步的加工，以便得到精度较高的零部件。

3.精加工：包括精密车削、高精度磨削、电火花加工、线切割等工艺，主要是将半精加工后的零部件进行精细加工，以满足特殊的使用要求。

总之，在选择机械零件的加工路线时，需考虑零件的精度、质量要求和生产效率等因素，选择适合的加工工艺和加工设备。

三、结语机械零件选材及加工路线是机械制造中至关重要的组成部分，选材与加工路线直接影响到零件的质量、性能和生产成本。

因此，需要综合考虑材料的各项性能，选择合适的加工路线和工艺，确保精度和质量，提高生产效率，使得机械零件能够更好地满足使用要求。

广泛应用于各种机械零件 常见于电器和导热零件 常用于航空和汽车制造
毛坯的定义和作用
毛坯是指通过初加工获得的粗糙形状零件，用于进一步加工和成型。
1 降低加工难度
毛坯提供了初始形状和尺 寸，可减少加工工序和时 间。 可以最大程度地减少材料 浪费。
使用统一的毛坯可以确保 批量生产的产品尺寸和性 能一致。
机械零件的选材及毛坯的 选择
通过优化机械零件的选材和毛坯的选择，可以提高产品质量和性能，同时降 低成本和制造周期。
选材的重要性和影响
1 质量和性能影响
合适的材料选择可以提供足够的强度、硬度和耐腐蚀性，以满足设计要求。
2 成本和效率因素
选材决策需要考虑材料的可获得性、成本和加工复杂性，以确保经济实用。
3 环境和可持续性
选择环保型材料可以降低对环境的负面影响，并符合可持续发展的要求。
不同机械零件的选材考虑因素
静态零件
• 强度和刚度 • 耐磨性和耐腐蚀性
动态零件
• 疲劳寿命 • 摩擦和润滑性
密封零件
• 耐腐蚀性和渗漏性 • 温度和压力要求
常见的机械零件材料选择
钢材 铜合金 铝合金
良好的强度和刚度 良好的导热性和导电性 低密度和良好的耐腐蚀性
为汽车制动系统设计一个刹车盘。选取
铸铁材料作为材料，并使用铸造毛坯制
备。
3
案例三
为通用机械设计一个钢质滑轨。选取普 通碳钢材料并使用锻压毛坯制备。
结论和总结
机械零件的选材和毛坯的选择对产品质量和成本具有重要影响。合理的选材 决策和毛坯选择可以提高产品性能和生产效率。
不同类型的毛坯选择要点
锻造毛坯
• 适用于高强度要求 • 形状复杂需要挤压的零件

采用不同热处理方法时，图纸上的标注方法不同。
三、热处理与切削加工性的关系
材料的切削加工性的好坏，经常用材料被切削的难易程 度、材料被切削后的表面光洁度以及刀具寿命等几方面 情况来衡量。 实践证明，在切削加工时，为了不致发生“粘刀”现象
和使 刀具严重磨损，通过金相组织控制钢的硬度范围是必要 的，为了使钢具有良好的切削加工性，一般希望硬度控 制在HB170~230，调低状态的中碳钢为了改善表面光洁度 可将硬度提高到≥HB250，但将使普通刀具受到严重磨损。
2. 轴的选材及热处理
（1）机床主轴 工艺路线：
下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→局部表面淬 火+低温回火→精磨→成品
正火处理可细化组织，调整硬度，改善切削加工性；调质 处理可获得高的综合机械性能和疲劳强度；局部表面淬 火及低温回火可获得局部高硬度和耐磨性。
对于某些机床主轴如铣床主轴，也可用球墨铸铁代替
一、选材的一般原则
二、热处理技术条件的标注 三、热处理与切削加工性的关系
四、典型零件选材及热处理工艺分析
一、选材的一般原则
1．材料的机械性能： 2. 材料的工艺性能： 3. 材料的经济性
1．材料的机械性能
在设计零件并进行选材时，应根据零件的工作条件 和损坏形式找出所选材料主要机械性能指标，查手册找 出适合其性能要求的材料，这是保证零件经久耐用的先 决条件。
谢谢大家！
机械零件的选材及热处理 工艺
引言
在机械零件的设计与制造过程中，如何合 理地选择和使用金属材料是一项十分重要 的工作。因为设计时不仅要考虑材料的性 能能够适应零件的工作条件，使零件经久 耐用，而且还要求材料具有较好的加工工 艺性能和经济性，以便提高零件的生产率， 降低成本，减少消耗等。

3. 性能要求①高的疲劳极限；②综合力学性能好；③局部承 受摩擦部分应具有较高的硬度和耐磨性。
1. 锻钢 优质中碳或中碳合金调质钢是轴类材料的主体：35、 40、45、50(45钢最常见)等碳钢具有较高的综合力学性能 且价格低廉，故应用广泛；对受力不大或不重要的轴，为 进一步降低成本，也可采用Q235、Q255、Q275等普通碳 钢制造；对受力较大、尺寸较大、形状复杂的重要轴，可 选用综合力学性能更好的合金调质钢来制造，如40Cr、 40MnVB等，对其中精度要求极高的轴要采用专用氮化钢 （如38CrMoAlA）制造。
2. 铸钢 形状复杂、尺寸较大的轴，可采用铸钢来制造，如 ZG230-450。铸钢轴比锻钢轴的综合力学性能(主要是韧性) 要低。
3. 铸铁 由于大多数轴很少以冲击过载而断裂的形式失效，故 近几十年来愈来愈多地采用球墨铸铁(如QT700-2)和高强度 灰铸铁(HT350、KTZ550—06等)来代替钢作为轴(尤其是 曲轴)的材料。铸铁轴的刚度和耐磨性不低，且具有缺口敏 感性低、减振减摩、切削加工性好且生产成本低等优点， 选材时值得重视。
➢
安 全 象 只 弓 ，不拉 它就松 ，要想 保安全 ，常把 弓弦绷 。20.10.2412:25:5512:25Oct-2024-Oct-20
➢
加 强 交 通 建 设管理 ，确保 工程建 设质量 。12:25:5512:25:5512:25Saturday, October 24, 2020
➢
安 全 在 于 心 细，事 故出在 麻痹。 20.10.2420.10.2412:25:5512:25:55October 24, 2020
力及强烈的摩擦； ③ 启动、换档或啮合不良，齿轮承受一定的冲击力； ④ 有时有其它特殊条件要求，如耐高、低温要求，耐蚀要求，

机械零件选材及加工路线引言在机械设计与制造过程中，零件的选材和加工路线是至关重要的。

正确选择合适的材料和加工方式能够确保零件的质量，提高机械设备的性能和寿命。

本文将介绍机械零件选材的几个关键因素以及常见的加工路线，旨在为机械设计师和制造工程师提供一些有用的指导。

一、机械零件选材机械零件的选材是确保零件性能的关键因素之一。

以下几个方面需要考虑：1. 功能要求零件的功能要求直接决定了所需材料的特性。

例如，如果零件需要承受高温或高压，选用耐高温或高强度的材料是必要的。

因此，在选材前首先要明确零件的功能要求。

2. 可用材料根据功能要求，确定可用的材料范围。

每种材料都有其特定的物理和化学性质，包括抗拉强度、硬度、热膨胀系数等。

通过比较这些性质，可以选择最适合的材料。

3. 成本和可获得性零件的成本和可获得性也需要考虑。

有些材料因为成本较高或者供应不稳定，可能需要寻找替代方案。

同时，还要考虑材料的加工成本和可加工性，以确保制造的可行性。

4. 环境因素零件所处的环境也是选材的重要因素之一。

例如，如果零件需要在潮湿的环境中工作，就需要选择抗腐蚀性能好的材料。

如果零件需要长期暴露在户外环境下，对材料的耐候性和防腐蚀性能的要求也会不同。

二、机械零件加工路线选定合适的材料后，接下来就是确定机械零件的加工路线。

以下是常见的几种加工方式：1. 铣削加工铣削是一种常用的加工方式，通过铣床对工件进行切削。

根据零件的形状和尺寸，可以选择立式铣床、卧式铣床或龙门铣床等不同类型的设备进行加工。

铣削加工可以实现复杂形状的零件制造，但需要较高的技术水平和设备支持。

2. 车削加工车削是通过旋转工件，在刀具的作用下削减工件材料的加工方式。

车床是常用的车削加工设备，可以加工直径较大的零件。

对于需要精确加工的零件，也可以使用数控车床进行加工，保证加工精度和效率。

3. 钻削加工钻削是用钻头对工件进行孔加工的方法。

这种加工方式适用于需要加工各种精度要求的孔洞的零件。

6
生产成本最低的材料，而是指运用价值分
析、成本分析等方法，综合考虑材料对产 品功能和成本的影响，从而获得最优化的 技术效果和经济效益。
刀具材料的选用
分析刀具的工作条件
金属切削过程中，刀具切削部分在高温、 高压、摩擦、冲击和振动等恶劣条件下 工作。
确定刀具材料基本性能
1
高硬度 刀具材料必须具备高于被加工材料的硬 度，一般刀具材料的常温硬度都要求热 处理后在62HRC以上。 高
硬质合金 金刚石 高速钢 陶瓷 立方氮化硼
金属陶瓷
确定刀具基本性能
良好的热物理性能和耐热冲击性 高 低
金属陶瓷 氧化铝陶瓷 高速钢 立方氮化硼 氮化硅陶瓷 氮化硅陶瓷 氧化铝陶瓷 金刚石
5
硬质合金 金属陶瓷
立方氮化硼 硬质合金
金刚石 高速钢
确定刀具基本性能
良好的热物理性能和耐热冲击性 高 低
立方氮化硼 金刚石 金属陶瓷 氧化铝陶瓷 硬质合金 高速钢
3
足够的强度和韧性 为能承受很大的压力、冲击和振动，刀具材
料应具有足够的强度和韧性，否则会产生脆
性断裂和崩刃。 高
高速钢 高速钢 硬质合金 硬质合金 金属陶瓷 金属陶瓷
低
低
立方氮化硼 氮化硅陶瓷 金刚石 氧化铝陶瓷 金刚石 氮化硅陶瓷
立方氮化硼 氧化铝陶瓷
确定刀具基本性能
4
高耐热性
耐热性指的是刀具材料在高温下保持 一定硬度、不氧化腐蚀的性能。 高 低
6
低
确定刀具基本性能
良好的化学性能 高
立方氮化硼 硬质合金 金刚石 高速钢 陶瓷
6
低
确定刀具基本性能
良好的化学性能 高
金刚石
6

单件、 大批 小批
材料及 热处理
1
窥视 孔盖
观察箱 钢板下 冲压件 钢板：
内情况 料或铸 或铸铁 Q235A
及加油 铁件 件
铸铁件：
HT150 冲压件：
08
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机械零件选材
零件 零件 受力状况 序号 名称 和使用要
求
2 6
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箱盖 箱体
支撑和包 容传动零 件，结构 复杂，承 受压力、 震动。
机械零件选材
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机械零件选材
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机械零件选材
单级齿轮减速器选材实例
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机械零件选材
箱盖
螺 栓 螺 母 垫 片
箱体
窥视孔盖
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机械零件选材
调整环
端盖
齿轮轴 挡油盘 轴承 轴
齿轮
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机械零件选材
零件 序号
零件 名称
受力状 毛坯类别和 况和使 制造方法 用要求
（机器造型）
铸铁件： HT150 圆钢： Q235A
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机械零件选材
零件 零 序号 件
名 称
9齿 轮 轴
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受力状况和 毛坯类别和 使用要求 制造方法
材料及 热处理
单件、 大批 小批
▪重要的传动 ▪锻件 模锻件 45
件
（自由
调质处
▪轴杆受弯距、锻或胎
理
扭距
膜锻）
▪轮齿弯曲应 ▪圆钢 力和接触应 车制
高速、高载，比汽车拖拉机条件更恶劣 高的疲劳强度、心部高的强度和韧性
多采用12CrNi3A 12Cr2Ni4A 18Cr2Ni4WA

一. 机械零件常用材料:
机械零件常用材料主要有黑色金属﹑有色金属﹑非金属材料和各种复合材料四大类.其中以黑色金属中的钢﹑铸铁;及有色金属中的铜合金﹑铝合金最为常用;其次是非金属材料中的高分子材料﹑陶瓷材料和复合材料.有关知识在金属工艺学及工程材料学等;分别介绍.
二. 机械零件材料的选用原则:
在机械设计中合理地选择材料是一个很重要的问题.选择零件的材料主要应考虑三方面的问题;即使用要求﹑工艺要求和经济性要求.
1.使用要求:满足使用要求是选择零件材料的最基本原则.使用要求一般包括:1零件的工作和受载情况;2对零件尺寸和重要的限制;3零件的重要程度.
在考虑使用要求时要抓住主要问题;兼顾一切.一般地讲;减轻重量是机械设计的主要要求之一.若零件尺寸取决於强度;且尺寸和重量又受到某些限制时;应选用强度较高的材料.在滑动摩擦下工作的零件应选用减摩性能好的材料或耐磨材料.在高温下工作的零件应选用耐热材料;在腐蚀介质中工作的零件应选用耐蚀材料.
2.工艺要求:所谓工艺要求;是指所选用材料的冷﹑热加工性能好.比如同是箱体零件采用铸件还是焊接件;要看生产批量大小.大批量宜用铸件;小批量宜用焊接件.如果是铸造毛坯应选用流动性好的材料;若是焊接件应选用焊性好的材料.
选择材料还必须考虑材料热处理的工艺性.
由於一般零件都必须经切削加工;所以选择材料还要考虑其切削性能易断屑﹑表面光滑﹑刀具磨损小等
3.经济性要求:经济性首先体现在材料的相对价格上;在满足上述两方面选材原则基础上;应尽可能选择价格低廉的材料.其次对经济性不能只从材料价格上考虑;其加工制造费用;使用维护费用都应考虑在内.总之;经济性要综合考虑.。

实例１ —— C620 车床主轴
综合机械性能一般；大端轴颈等部位耐磨性高。 性能指标 —— 硬度220～250HB，轴颈52HRC 。 选材 —— 45钢 热处理工艺 —— 830℃水淬 + 500℃回火 + 轴颈高 频淬火 + 200℃回火 最终组织 —— 心部：回火S 轴颈表面： M回火 工艺路线 —— 锻造→正火→粗加工→调质→精加工 →表面淬火＋低温回火→磨削
0.20~ 0.40
0.37~ 0.50~ Cr 0.8 0.45 0.80 ~1.10
0.32~ 0.40
0.35~ 0.42
0.40~ 0.70
Al 0.7 ~1.1
Cr 0.8 ~1.10
Cr 1.35 ~1.65
0.37~ 0.90~ Cr 0.9 0.45 1.20 ~1.20
淬火 ℃ 830~ 840水 850油
•3.重载、高速或中速，且受较大冲击载荷的 齿轮——低碳合金渗碳钢或碳氮共渗钢，20Cr、
20CrMnTi等，渗碳、淬火、低温回火
•4.精密传动齿轮——氮化钢， 38CrMoAl，调质，氮
化
20CrMnTi钢的汽车变速箱齿轮热处理工艺曲线
表面：高碳回火马氏体+残余奥氏体+碳化物 中心：铁素体+索氏体+低碳回火马氏体
850油
850油 940 水，油 850油
回火
℃
580~ 640空
500 水，油
500 水，油
550 水，油
640 水，油
600 水，油
机械性能
b
s AKU2
MPa MPa J
600 355 39
980 785 47
980 785 47