第十章 机械零件选材

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。

（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。

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。