02-09 机械零件的材料及其选用

机械零件设计中常用材料及其选用原则一、机械零件的常用材料1、黑色金属铸铁：灰铸铁——良好的切削加工性和减震性，常用作机座和机架球墨铸铁——强度高、耐磨性好，减震性，抗冲击→曲轴、齿轮可锻铸铁——马口铁，强度和塑性较高，当零件尺寸小，形状复杂，而不能用铸钢或锻钢制造时铸钢——铸造性比铸铁差，但比锻钢和轧制钢好，用于重载零件铸造。

强度性比铸铁好，但比锻钢和轧制钢差（组织没那么致密）铸钢：碳素铸钢；低合金铸钢；中合金铸钢；高合金铸钢碳钢与合金钢——应用最广泛碳钢：普通碳钢；优质碳钢（化学成份比较稳定）2、有色金属——有减摩、抗腐蚀、耐热性、电磁性等较好a) 铝合金——重量轻、导热导电性较好、塑性好、抗氧化性好高强度铝合金强度可与碳素钢相近，可作承载零件，在飞机、汽车及其他行走机械上有广泛应用。

b) 铜合金——耐磨、耐腐蚀和自润滑性：黄铜——Cu与Zn合金青铜——Cu与Sn的合金无锡青铜——Cu与铝、硅、锰、镍的合金。

其他合金（镁合金、钛合金、轴承合金等）3、非金属材料橡胶——弹性、绝缘性好，常用作弹性元件和密封元件、减震元件塑料——轻、易加工成形、减摩性好，强度低，可作为普通机械零件、绝缘体陶瓷——电热性好，硬度高4、复合材料二、机械零件材料选用的原则要考虑三个方面的要求1、使用要求（首要考虑）：1）零件的工况；2）对零件尺寸和质量的限制；3）零件的重要程度2、工艺要求：1）毛坯制造；2）机械加工；3）热处理3、经济性要求：1）材料价格；2）加工批量和加工费用；3）材料的利用率；4）局部品质原则5）替代（尽量用廉价材料来代替价格相对昂贵的稀有材料）。

机械零件中金属材料的选用和处理在机械产品设计过程中，不仅需要完成机械结构、零件的设计工作，而且还包括对构成零件的金属材料( 以下简称材料) 进行选择和应用。

从某种角度上看，材料的性能将决定一台机械设备的使用寿命，材料的选择和应用水平决定了一台机械设备的成本和质量水平。

正确选择材料，合理应用和发掘材料的潜力就成为设计成功与否的关键因素。

因此，正确理解和研究材料的性能以及其对设计质量的影响，对产品设计师们以及关注制造成本的人们来讲显得尤为重要。

最好的设计方案应该是在满足了机械使用功能的前提下将制造材料的成本(包括制造成本) 控制在尽可能低的范围以内。

因此，最重要的设计原则应该是寿命匹配原则，就是说在机械设备的整个生命周期内，所有零部件的使用寿命应尽可能地保持一致。

在设计时，为了满足零件的使用需要，以提高材料的疲劳强度和寿命为目的，对材料的塑韧性提出了很高的要求，并且根据零件的使用工况提出诸如耐磨、耐热、耐腐蚀、耐低温等特殊要求。

为此，材料工作者开发研制出了各种金属材料以及相应的制造工艺以满足这些要求。

首先分析钢的用途与成份(牌号)之间的关系，明确“钢”(除特殊钢外)的用途主要根据含碳量(碳素钢是如此，合金钢也基本如此)。

机械零件(根据其使用性能要求进行分类)的主要类型基本上有如下形式：1．“外硬内韧”性能要求的机械零件—如变速齿轮等。

2．要求具有良好“综合力学”性能的机械零件—如转动件、联接件等。

3．具有足够的硬度与耐磨性的工件—如手动工具(锉刀、丝锥等)。

4．要求具有足够硬度、耐磨性、红硬性的零件—如：钻头、车刀等。

5．具有高的弹性极限与疲劳强度要求的零件—弹簧类零件。

6．以及有局部性能要求的零件。

第1类型零件，应选用低碳钢韧性好，为满足外硬的性能要求，可进行表面淬火渗碳、渗氨或软氮化等表面热处理及化学热处理(实质采用20号钢或合金渗碳钢)。

第2类型零件，由于需传递较大的动力，要求具有优良的综合力学性能，故需选用中碳钢，实际选用35—55号钢对大型机件来说，为了提高淬透性(即临界淬透直径DC值)可选用合金调质。

機械零件的常用材料及選用原則一.機械零件常用材料:
機械零件常用材料主要有黑色金屬﹑有色金屬﹑非金屬材料和各種复合材料四大類.其中以黑色金屬中的鋼﹑鑄鐵,及有色金屬中的銅合金﹑鋁合金最為常用,其次是非金屬材料中的高分子材料﹑陶瓷材料和复合材料.有關知識在金屬工藝學及工程材料學等,分別介紹.
二.機械零件材料的選用原則:
在機械設計中合理地選擇材料是一個很重要的問題.選擇零件的材料主要應考慮三方面的問題,即使用要求﹑工藝要求和經濟性要求.
1.使用要求:滿足使用要求是選擇零件材料的最基本原則.使用要求一般包括:(1)零件的工作和受載情況,(2)對零件尺寸和重要的限制,(3)零件的重要程度.
在考慮使用要求時要抓住主要問題,兼顧一切.一般地講,減輕重量是機械設計的主要要求之一.若零件尺寸取決於強度,且尺寸和重量又受到某些限制時,應選用強度較高的材料.在滑動摩擦下工作的零件應選用減摩性能好的材料或耐磨材料.在高溫下工作的零件應選用耐熱材料,在腐蝕介質中工作的零件應選用耐蝕材料.
2.工藝要求:所謂工藝要求,是指所選用材料的冷﹑熱加工性能好.比如同是箱體零件采用鑄件還是焊接件,要看生產批量大小.大批量宜用鑄件,小批量宜用焊接件.如果是鑄造毛坯應選用流動性好的材料,若是焊接件應選用焊性好的材料.
選擇材料還必須考慮材料熱處理的工藝性.
由於一般零件都必須經切削加工,所以選擇材料還要考慮其切削性能(易斷屑﹑表面光滑﹑刀具磨損小等)
(3).經濟性要求:經濟性首先體現在材料的相對價格上,在滿足上述兩方面選材原則基礎上,應盡可能選擇價格低廉的材料.其次對經濟性不能只從材料價格上考慮,其加工製造費用,使用維護費用都應考慮在內.總之,經濟性要綜合考慮.
几種常用材料的特性。

机械材料的规格及其选用机械材料是机械工业最基本的原材料之一，其质量的好坏直接影响到机械加工成品的质量和性能。

在机械制造中，正确选择适合的机械材料对机械制造工艺、产品性能和生产成本都具有重要的影响。

本文将介绍机械材料的规格及其选用。

一、机械材料的规格1. 材料代码每种材料都有自己的标准化代码，如碳素钢的代码是C，不锈钢的代码是S，铝合金的代码是A等。

这些代码通常在产品标牌上或数据手册中得以注明。

2. 化学组成机械材料的化学组成对其性能和应用范围具有重要影响。

一般来说，不同类型的机械材料化学成分不同，其中某些元素的含量会对机械材料的性能产生重要影响。

3. 物理成分机械材料的物理成分包括密度、热膨胀系数、热导率和导电性等，这些一般在制造手册中得以注明，它们对机械零件的热沉降和电磁过程有着重要的影响。

4. 机械性能机械性能是机械材料最重要的性能之一，包括拉伸强度、屈服点、硬度和韧性等。

这些性能数据对机械零件的设计和选材有着重要的影响。

5. 焊接技术机械零件可能需要焊接，因此机械材料的焊接性能是非常重要的。

只有选择焊接性能好的材料，才能保证生产出优质的产品。

6. 表面处理机械材料的表面处理也是机械制造中的重要环节。

表面处理方法包括镀锌、喷涂和电泳等。

根据机械材料的使用环境和机械零件的要求，选择合适的表面处理方式可以提高机械零件的性能和使用寿命。

二、机械材料的选用机械材料的选用取决于多种因素，包括所需机械零件的尺寸、形状和功能，机械零件应用的环境、物理条件和经济成本等。

在选择机械材料时，应对以下因素进行考虑。

1. 功能需求机械零件的作用和功能会影响到材料的选择。

例如，在需要承受高温或高压的情况下，应选择特殊的合金材料或不锈钢，以保证机械零件能够正常工作。

2. 材料的物理和机械性能机械材料的物理和机械性能是选择材料必须考虑的因素。

例如，强度要求高的应选用高强度材料，对耐磨性要求高的应选择高耐磨材料。

3. 形状和尺寸机械零件的形状和尺寸也会影响到材料的选择。

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。

机械零部件的选材分析与案例分享1、选用材料应考虑的一般原则①使用性原则：保证零件完成规定功能的必要条件。

分析零件的工作条件，确定使用性能。

零件受力情况：拉、压、弯、扭环境状况：工作温度，介质特殊要求：热、电、磁进行失效分析，确定使用性能：磨损、断裂、变形从零件的使用性能要求，提出对零件的性能要求。

②材料的工艺性能应满足加工要求（也称工艺性能原则）③材料还应具有较好的经济性（也称经济性原则，不是越便宜越好）2、选材的一般步骤和应注意的问题①选材的一般步骤分析零件的工作条件及失效形式，提出关键的性能要求同时兼顾其他性能；与成熟产品相同类型的零件，采用经验类比法；确定零件应具有的主要性能指标值；初步选定材料牌号，并决定热处理和其它强化方法；关键部件批量生产要通过实验验证。

②选材应注意的问题实际性能和实验数据，考虑尺寸效应；加工工艺和热处理工艺，最大限度的发挥材料潜能；注意材料成分偏差引起相变点变化。

3、齿轮类零件的选材①齿轮的工作条件、失效形式及性能要求齿轮是机械工业中应用最广的零件之一，主要用于传递扭矩和调节速度。

工作时的受力情况1）由于传递扭矩，齿根承受较大的交变弯曲应力。

2）齿面相互滑动和滚动，承受较大的接触力，并发生强烈的摩擦。

3）由于换档、启动或啮合不良，齿部承受一定的冲击。

主要失效形式1）疲劳断裂。

主要发生在齿根。

它是齿轮最严重的失效形式。

2）齿面磨损。

3）齿面接触疲劳破坏。

4）过载断裂。

齿轮用材性能要求1）高的弯曲疲劳强度2）高的接触疲劳强度、硬度和耐磨性3）齿轮心部要有足够的强度和韧性4）较好的工艺性能②机床齿轮性能要求：机床齿轮转速中等，载荷不大工作平稳，无强烈冲击，对齿轮心部强度和韧性要求不高。

选材：中等碳量的碳素钢或合金钢：４５钢、４０Cr热处理：正火－调质－高频淬火及回火加工工艺路线：下料－锻造－正火－粗加工－调质－精加工－高频淬火及回火－精磨③汽车拖拉机齿轮性能要求：工作条件比机床恶劣，受力较大，超载和受冲击频繁，对耐磨性、疲劳强度、心部强度和冲击韧度等方面比机床高。

机械零件常用材料机械零件的材料选择对于产品的质量和性能起着至关重要的作用。

在实际生产中，我们经常会遇到各种不同的材料选择问题。

本文将就机械零件常用的材料进行介绍，希望能够为大家在材料选择上提供一些帮助。

首先，我们来介绍一下常见的金属材料。

不锈钢是一种常用的金属材料，它具有良好的耐腐蚀性和耐磨性，适用于制作需要耐腐蚀的零件。

铝合金是另一种常用的金属材料，它具有较轻的重量和良好的导热性能，适用于制作轻型零件。

钢材是机械零件中最常见的材料之一，它具有良好的强度和韧性，适用于制作承受较大载荷的零件。

除了金属材料，塑料材料在机械零件中也有着广泛的应用。

聚乙烯是一种常用的塑料材料，它具有较好的耐磨性和耐化学腐蚀性，适用于制作耐磨零件。

聚丙烯是另一种常用的塑料材料，它具有较好的刚性和耐热性，适用于制作需要较高刚性的零件。

聚氯乙烯是机械零件中常用的塑料材料之一，它具有良好的耐腐蚀性和绝缘性能，适用于制作耐腐蚀和绝缘的零件。

此外，复合材料在机械零件中也有着重要的应用。

玻璃钢是一种常用的复合材料，它具有较好的强度和耐腐蚀性，适用于制作需要较高强度和耐腐蚀性能的零件。

碳纤维复合材料是另一种常用的复合材料，它具有较轻的重量和较高的强度，适用于制作轻型高强度零件。

陶瓷复合材料是机械零件中常用的复合材料之一，它具有良好的耐磨性和耐高温性能，适用于制作耐磨和耐高温的零件。

综上所述，机械零件的材料选择需要根据零件的具体要求来进行合理的选择。

不同的材料具有不同的特性和适用范围，我们需要根据实际情况来进行选择，以确保产品具有良好的性能和质量。

希望本文所介绍的内容能够为大家在机械零件材料选择上提供一些参考，谢谢阅读！。

机械零件常用的材料有：钢、铸铁、有色金属和非金属材料。

选用时主要考虑：使用要求；工艺要求和经济要求。

选取材料时应满足：
一、使用要求
1.根据零件承受载荷情况和工作条件选取；
一般情况下均选用碳素钢；45＃调质处理；如：轴，齿轮；
承受冲击载荷，要求耐磨或结构要求紧凑时；采用低碳钢合金钢渗碳淬火，20Cr、18CrMnTi、20CrMo；例如：齿轮轴；
载荷比较稳定时可选铸铁；如：HT250、机床，箱体，床身，结构形状复杂的低速大齿轮，大带轮，蜗轮芯，凸轮轴，曲轴。

在高温下工作的零件选耐磨热材料；
在腐蚀介质中工作的零件选耐腐蚀材料，不锈钢，铜铝合金。

2.受尺寸重量限制时；
一般情况下采用碳素钢锻造毛坯；
要求尺寸及重量及小时可采用高强度合金钢；
零件尺寸重量较大时且结构复杂时采用铸造毛坯，可选：铸铁(批量)、铸钢(单件)或板材冲压后焊接。

二、工艺要求
选材料时要考虑材料的工艺性
铸造：流动性好
锻造：还原性、热脆性
机加工：易切削性
热处理：可淬性、淬火变形、淬造能力
三、经济性要求
材料价格：
铸铁1、钢2、合金8～10、普通钢1、优质钢1.5～１.8、合金钢1.7～2.5、轴承钢3、工具钢3～20、耐热钢5
材料加工费用：重量大，加工量大
材料利用率：
四、材料供应情况
尽量使用本单位和市场容易购买到的材料。

零件选用的制作材料零件是机器的基本组成部分，其性能和质量直接影响到整个机器的性能和寿命。

因此，在选择零件的制作材料时，需要考虑材料的性能、成本、可加工性、耐久性等多个方面。

本节将介绍一些常用的制作材料，包括金属材料、非金属材料、复合材料和其他特殊材料。

1. 金属材料金属材料是最常用的制作材料之一，包括钢铁、铜、铝、不锈钢等。

它们具有高强度、高刚性和良好的可加工性，适用于制造各种零件。

1.1 钢铁钢铁是最常用的金属材料之一，具有高强度、高刚性和良好的耐磨性。

它可以通过铸造、锻造、焊接等工艺制成各种形状和大小的零件。

钢铁适用于制造需要承受较大载荷的零件，如齿轮、轴、支架等。

1.2 铜铜是一种具有良好导电性和导热性的金属材料，常用于制造电气零件和管路。

它可以通过铸造、锻造、挤压等工艺制成各种形状和大小的零件，如电缆、插头、管件等。

1.3 铝铝是一种轻质、高强度的金属材料，具有良好的耐腐蚀性和可加工性。

它可以通过铸造、锻造、挤压等工艺制成各种形状和大小的零件，如汽车车身板、航空器机身等。

1.4 不锈钢不锈钢是一种具有高强度和良好耐腐蚀性的金属材料，常用于制造需要承受腐蚀的零件，如化工设备、医疗器械等。

不锈钢可以通过铸造、锻造、焊接等工艺制成各种形状和大小的零件。

2. 非金属材料非金属材料包括塑料、橡胶、陶瓷等，它们具有良好的化学稳定性、耐磨性和绝缘性。

2.1 塑料塑料是一种轻质、易成型的非金属材料，具有良好的耐磨性、耐腐蚀性和绝缘性。

它可以通过注塑、挤出、吹塑等工艺制成各种形状和大小的零件，如电器外壳、管道、阀门等。

塑料的种类很多，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。

2.2 橡胶橡胶是一种具有高弹性、耐磨性和耐腐蚀性的非金属材料，常用于制造各种密封件和减震器。

橡胶可以通过硫化工艺制成各种形状和大小的零件，如轮胎、胶带、密封圈等。

2.3 陶瓷陶瓷是一种具有高硬度、高耐磨性和良好耐腐蚀性的非金属材料，常用于制造各种结构件和耐磨件。