典型机械零件的选材

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。

“汽车典型零件的选材”部分
一、填空题
1. 2.11%、2.11%
2.低碳钢、中碳钢、高碳钢
3. 普通碳素钢、优质碳素钢、高级优质碳素钢
4. 碳素结构钢、碳素工具钢
5. 普通碳素结构钢、质量等级为A级、沸腾钢
6. 1.2%、优质钢、工具钢
7. 中碳钢，优质钢、结构钢
8. S、P、Si、Mn；、Si、Mn；S、P
二、选择题
1. B；
2. B；C；A；D
3. D；
4. A；
5. B；
6. C；
7. D；
8. C
三、说明下列金属材料的牌号的含义
Q195：屈服强度为195Mpa的普通碳素结构钢；
Q420：屈服强度为420Mpa的低合金高强度结构钢；
45：平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢；
20Cr：平均含碳量为0.2%，含Cr量为1%左右的合金渗碳钢；
38CrMoAl：平均含碳量为0.38%，含Cr、Mn、Al量为1%左右的合金调质钢；
T12A：平均含碳量为1.2%的高级优质碳素工具钢；
9SiCr：平均含碳量为0.9%，含Si、Cr量为1%左右的合金工具钢；
W18Cr4V：平均含碳量为1%以上，含Cr量为4%左右，含V量为1%左右的合金工具钢（高速钢）；
HT200：最低抗拉强度为200Mpa的灰口铸铁；
QT450-10：最低抗拉强度为450Mpa，伸长率为10%的球墨铸铁
四、结合汽车常用金属材料，完成下表。

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。

《汽车材料》教案任课教师：课程名称：课程代码：上课班级：专业：总学时：周学时：学期：202 ～202 学年第学期汽车材料教案主要教育教学目标一、知识目标1. 能说出汽车零件失效的原因及选材的原则和方法；2. 能概述汽车齿轮工作条件、性能要求及热处理工艺；3. 能概述汽车轴类零件工作条件、性能要求及热处理工艺；4. 能概述汽车弹簧工作条件、性能要求及热处理工艺；5. 能概述汽车箱体类零件工作条件、性能要求及热处理工艺；6. 能概述汽车车身冲压零件工作条件、性能要求及热处理工艺；7. 能概述汽车其他零件工作条件、性能要求及热处理工艺；二、能力目标1. 具有根据使用要求初步选材的能力；2. 具有分析汽车零件在不同工作条件下对性能要求的能力；3. 具有根据汽车零件的工作条件和性能要求，进行选材和分析其加工工艺的能力。

三、素质目标1. 培养严谨的工作态度、责任心；2. 培养吃苦耐劳的精神；3. 培养能运用所学知识解决实际问题的能力。

教学活动过程一、组织教学二、复习前课知识1、气门弹簧的工作条件对性能的要求；2、气门弹簧的选材。

三、导入新课下面这个零件大家认识吗？它是汽车的气缸体，是汽车发动机的机体零件。

那它的选材又是怎样的呢？导出：我们今天要学习的是汽车气缸体的选材。

根据气缸体所工作的条件，点名，记考勤（1min）教师提问引导学生回答（2 min ）明确其对性能的要求，再根据性能确定加工工艺，最后找对应的材料类型。

四、新授课第八节汽车典型零件的选材——箱体类零件的选材一、箱体类零件概述箱体类零件结构复杂，具有不规则的外形和内腔，且壁厚不均匀。

汽车上的箱体类零件有内燃机气缸体、气缸盖、变速箱壳体、驱动桥壳等。

二、汽车气缸体1、工作条件工作条件——发动机工作时，气缸套承受拉、压、弯、扭等不同形式的机械负荷，同时还因为气缸壁面与高温燃气直接接触而承受很大的热负荷2、工作条件对材料的要求汽车发动机缸体的工作条件是活塞在汽车发动机缸体内高速往复运动，这就要求材料应具备高强度和刚度、良好的导热性、低的密度、良好的耐摩性和耐腐蚀性以及低的热膨胀系数来制造汽车发动机缸。

机械设计基础学习机械工程材料的选择与应用机械设计是机械工程学科的核心领域之一，它涉及到机械元件的设计、制造与应用。

而在机械设计的过程中，材料的选择与应用是至关重要的因素之一。

本文将探讨机械设计中常用的工程材料以及它们的特点与应用。

一、金属材料金属材料是机械设计中最常用的材料之一。

常见的金属材料包括钢、铁、铝、铜等。

钢具有高强度、刚性和耐磨性的特点，广泛应用于制造机械零件和结构件。

铝材轻巧、导热性好，常用于制造轻型机械零件和外壳。

铜材具有良好的导电性和导热性，适用于电子元器件的制造。

在选择金属材料时，需要考虑其强度、耐腐蚀性、导电性等特性，以及成本和可加工性等因素。

二、合成材料合成材料是指由两种或两种以上的材料组合而成的材料。

常见的合成材料有复合材料、聚合材料、陶瓷复合材料等。

复合材料由纤维和基质组成，具有高强度、高刚度和低密度的特点，在航空航天、汽车制造等领域得到广泛应用。

聚合材料如塑料、橡胶等具有良好的抗腐蚀性和绝缘性能，常用于制造密封件和电气元件。

陶瓷复合材料具有高温耐磨性和绝缘性能，适用于高温和腐蚀环境下的应用。

三、非金属材料非金属材料包括塑料、橡胶、玻璃等。

塑料具有良好的韧性和绝缘性能，广泛应用于电器、家具等领域。

橡胶具有良好的弹性和耐磨性，适用于制造密封件和减震器等。

玻璃具有透明的特性，适用于制造光学元件和仪器。

四、选材原则在机械设计中，选材的原则是根据机械零件所处的工作环境和工作要求来选择合适的材料。

首先，要考虑材料的强度和刚度，以保证机械零件在工作负荷下不发生变形和破坏。

其次，要考虑材料的耐磨性和耐腐蚀性，以延长机械零件的使用寿命。

同时，还需考虑材料的导热性、导电性和绝缘性能，以满足特定工作要求。

最后，成本和可加工性也是选材的考虑因素之一。

五、材料应用案例1. 在汽车制造领域，使用高强度的钢材制造车身和车架，以提高碰撞安全性能。

2. 在飞机制造领域，使用复合材料制造机翼和机身，以提高飞机的轻量化和燃油效率。

轴常用材料的选用轴是机械设备中的一种重要零件，主要用于承载和传递力量，使机械能够正常运转。

轴的选材直接关系到机械设备的性能、使用寿命和安全性。

常用的轴材料有金属和非金属两大类，下面将就轴常用材料的选用进行介绍。

金属轴常用材料的选用：1.碳素钢：碳素钢具有良好的机械性能，抗拉强度和抗震性能较高，适用于一般负载和低速运动的轴。

2.合金钢：合金钢具有较高的强度和硬度，耐磨性强，适用于承受较大负载和高速运动的轴，如汽车传动轴、发动机曲轴等。

3.不锈钢：不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，在湿润或腐蚀环境中使用能够减少轴的磨损和氧化，适用于耐腐蚀要求较高的轴。

4.铜合金：铜合金具有良好的导热性和导电性，适用于高速运动时需要较好的散热性能的轴，如电机、发动机内部的轴。

5.铝合金：铝合金具有较低的密度和良好的强度，适用于重量要求较轻的轴，如飞机、航天器等。

非金属轴常用材料的选用：1.陶瓷：陶瓷具有高温稳定性和耐磨性，适用于高温环境和对轴与轴套磨损要求较高的场合，如高温烘干炉、化工设备等。

2.聚合物：聚合物具有良好的耐磨性和自润滑性能，适用于无润滑或少润滑的场合，如食品加工机械、医疗设备等。

在选用轴材料时，需考虑以下几个因素：1.负载类型和大小：负载情况是选材的主要依据，根据实际工作条件选择合适的材料。

2.运动速度：高速运动时轴对材料的要求较高，需选用相对强度较高的材料。

3.工作温度：高温和低温环境对轴材料的选择有一定影响，需根据工作温度范围选用合适的材料。

4.耐腐蚀性：若工作环境存在腐蚀性介质，需选用耐腐蚀材料，如不锈钢等。

5.经济性：在满足工作要求的前提下，需考虑材料的价格以及加工成本，选择经济合理的材料。

综上所述，轴的选材是根据实际工作条件和要求综合考虑的，在不同条件下可能选用不同的材料。

合理的轴材料选用能够提高设备的性能和使用寿命，因此在设计和选择轴材料时需仔细考虑各个因素的影响。

机械工程材料知识点思维导图复习资料-常用零件选材.WPS【珍惜当下，不负遇见】（本文档共【4 】页/【1559 】字）单位姓名20XX年X月常用零件选材⒈掌握轴类零件选材⑴轴常用材料调质钢（45、…）、合金调质钢（40Cr、40MnB、…）、合金渗碳（20CrMnTi、…）、专用氮化钢（38CrMoAlA）、…等⑵机床轴按工作条件分为三类。

1）轻载主轴：低工作载荷＋小冲击载荷＋轴颈部位磨损不严重，普通车床的主轴。

45钢、调质或正火处理，耐磨的部位高频表面淬火强化。

2）中载主轴：中等载荷＋磨损较严重＋有一定冲击载荷，例如铣床主轴。

合金调质钢，如40Cr钢，经调质处理，耐磨部位进行表面淬火强化。

3）重载主轴工作载荷大＋磨损严重＋冲击载荷都严重，组合机床主轴。

20CrMnTi钢制造，经渗碳、淬火处理。

4）高精度主轴精密镗床的主轴。

一般用38CrMoAlA专用氮化钢制造，经调质处理后，进行氮化及尺寸稳定化处理。

⑶重点掌握轴类零件加工工艺路线CM6140车床主轴：轻载主轴工作载荷小，冲击载荷不大，轴颈部位磨损不严重，普通车床的主轴。

45钢、调质或正火处理，耐磨的部位高频表面淬火强化。

选材：45钢热处理技术条件：整体调质、硬度220～250HBS；轴颈和锥孔进行表面淬火，硬度52～58HRC加工工艺路线：下料→锻造→正火→粗加工→调质→半精加工→表面淬火及低温回火→磨削加工主轴(45钢)采取各种热处理工艺锻造---热加工，可以改善铸态组织，提高材料致密度和力学性能正火目的---在于得到合适的硬度，便于切削加工；改善锻造组织，为调质做准备调质---淬火+高温回火，得到的组织为回火索氏体，使主轴得到较高的综合机械性能和疲劳强度，还为最终的高频表面淬火做准备。

安排在粗加工之后，半精加工之前。

轴颈和锥孔：进行表面淬火+低温回火，目的在于提高硬度，增加耐磨性。

⒉重点掌握齿轮类零件材料选择材料的要求：高的接触疲劳强度、高的抗弯强度、良好的切削性能、淬火性能齿轮常用材料：锻钢、优质碳素钢： 45、合金调制合金钢： 40Cr、合金渗碳钢20CrMnTi、…1）轻载齿轮：低工作载荷＋小冲击载荷＋轴颈部位磨损不严重，普通车床的主轴。