机械零件金属材料选择的基本原则
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。
机械材料选择与应用手册
机械材料选择与应用手册一、前言机械材料是机械制造中至关重要的一环，其选择与应用直接影响着机械产品的性能、质量和寿命。
合理的材料选择可以有效提高机械部件的使用寿命和性能，降低成本和能源消耗。
本手册旨在介绍各种常见机械材料的性能特点、选择原则和应用技巧，帮助读者合理选择并应用机械材料，提高机械产品的质量和效益。
二、机械材料概述1. 金属材料：金属材料是机械制造中使用最广泛的材料之一，具有良好的强度、刚度、塑性和导热性能。
常见金属材料包括碳钢、不锈钢、铝合金、铜合金等，适用于不同的机械零部件。
2. 塑料材料：塑料材料具有良好的耐腐蚀性和绝缘性能，重量轻、成本低，适用于制造密封件、隔离件和一些结构件。
常见的塑料材料有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。
3. 复合材料：复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的材料，具有高强度、高刚度、轻量化等特点，适用于制造高性能零部件，如碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等。
三、机械材料的选择原则1. 根据零部件功能和工作环境选择材料。
不同的零部件在工作中承受的载荷、磨损、腐蚀等环境因素不同，需要选择适应其工作环境的材料。
2. 根据机械设计要求选择材料。
根据设计要求确定材料的强度、刚度、密度等指标，选择符合设计要求的材料。
3. 综合考虑成本和性能选择材料。
在保证性能的前提下，尽量选择成本较低的材料，降低生产成本。
四、机械材料的应用技巧1. 合理进行热处理。
对于金属材料，通过合理的热处理可以改善材料的力学性能，提高零部件的使用寿命。
2. 采用表面处理技术。
采用表面处理技术如镀层、喷涂、氮化等可以提高材料的耐腐蚀性和磨损性能。
3. 注意材料的环保性和可再生性。
在材料选择中要考虑材料的环保性和可再生性，选择对环境影响小的材料。
五、结语机械材料的选择与应用是一个复杂而重要的工作，需要综合考虑各种因素并根据实际情况进行合理选择。
本手册介绍了机械材料的基本概念、选择原则和应用技巧，希望可以为读者在机械材料选择与应用过程中提供一些帮助。
《工程材料》第9章 工程材料的选用
1.1 机械零件的失效 零件在达到或超过设计的预期寿命后发生的失效，属于正常失效; 在低于设计的预期寿命时发生的失效，属于非正常失效。 所谓失效是指: ① 零件完全破坏，不能继续工作; ② 零件严重损伤，继续工作很不安全; ③ 零件虽能安全工作，但已不能满意地起到预定的作用。 只要发生上述三种情况中的任何一种，都认为零件已经失效。
选择，对容器的安全运行具有十分重大的意义。 制造压力容器广泛使用金属材料，主要是各种钢板，包括碳素结构钢板、
优质碳素结构钢板、锅炉钢板、高压容器用层板、低合金结构钢板、不锈钢板 及不锈钢复合钢板等。 选材时除了从使用性能、工艺性能、经济性等各方面作 全面考虑和合理选择外，还需注意其特殊性。决定压力容器工作条件的主要因 素是压力、温度和介质。其压力可高达1500~ 2500MPa，温度可在-200℃以下和 500℃以上，介质多具有腐蚀性。压力容器的热处理一般有正火、淬火与高温回 火、消除应力退火。对于不锈钢制容器，有时焊后还要求固溶处理或稳定化处 理
其工艺路线是: 下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→高频加热表面淬火→低温回 火→磨削加 工→送验入库
其工艺路线是: 下料→锻造→正火→粗加工及半 精加工→渗碳→淬火及低温回火 →喷丸→磨齿→送验入库
3.2轴类零件选材 轴是机械中的重要零件，一切做回转运动的零件都要装在轴上。轴的工 作条件是:传递转矩，承受交变的扭转应力和交变弯曲应力;轴颈承受较大的摩 擦作用，有时还要承受一定的过载或冲击载荷。根据轴类零件的工作特点可 知，其主要的失效形式有疲劳断裂、 过量变形、磨损。因此，对轴的性能要 求是:良好的综合机械性能，高的疲劳强度，轴颈处具有高的耐磨性。故轴类 零件一般用中碳钢 或 中碳合金调质钢制造，主要有 45Cr、 40Cr、40MnB、 30CrMnSi、38CrMoAl/35CrMo和40CrNiMo等。对于高速重载条件下工作的轴 类零件， 可选用20CrMnTi、20Cr等低碳合金渗碳钢，经渗碳、淬火、低温回 火后使用。
机械设计基础学习机械工程材料的选择与应用
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。
金属材料的选用原则
金属材料的选用原则材料科学被称之为人类文明的四大支柱之一。
金属材料的选用同其它各类材料一样，是一个比较复杂的问题。
它是各机械产品设计中极为重要的一环。
要生产出高质量的产品，必须从产品的结构设计、选材、冷热工艺、生产成本等方面进行综合考虑。
但对于要赶超世界先进水平的产品来说，能否达到国际水平，关键还在于材料和工艺水平，当然管理水平也是重要一环。
正确、合理选材是保证产品最佳性能、工作寿命、使用安全和经济性的基础。
现就金属材料选用的一般原则做以下介绍：⑴所选用材料必须满足产品零件工作的要求各种机械产品，由于它们的用途、工作条件等的相同，对其共同组成的零部件也自然有著相同的建议，具体表现在受载大小、形式及性质的相同，受力状态、工作温度、环境介质、摩擦条件等的相同。
例如：对于航空用燃气涡轮发动机来说，涡轮叶片是整机中工作环境最恶劣的零件，因此，对燃气涡轮工作叶片来说要求是比较高的，以材料的要求也自然是高的，要求材料能够耐高温、抗腐蚀，并且有高的耐蠕变和疲劳性能，以及在高温下的机械强度等。
因此，通常使用镍基高温合金和钴基合金。
另外，由于航空发动机是多次使用，所选的材料也直接影响到使用寿命。
对于火箭发动机来说，由于它是短时间的一次使用，在选材方面是不同的，只要短时间性能好就可以。
在选材时，应当根据零散件工作条件的相同，具体分析对材料使用性能的相同建议。
通常不说道，机械零件的失灵形式存有以下三种：①脱落失灵，包含塑性脱落、烦躁脱落、塑性脱落、高形变脱落、介质快速脱落；②过量变形失灵，主要包含过量的弹性变形和塑形变形失灵；③表面受损的失灵，例如磨损、锈蚀、表面烦躁失灵等。
⑵所选材料必须满足产品零件工艺性能的要求材料工艺性能的优劣，对零件加工的深浅程度、生产效率和生产成本等方面都起至着十分关键的促进作用。
金属材料的基本加工方法包括：切削加工、压力加工、铸造、焊接和热处理等。
焊接加工（包含车、铣、滚、搓、扣等）性能：通常通过焊接抗力大小、零件表面粗糙度、工件确定的深浅及焊接刀具磨损程度去来衡量其优劣。
机械加工中的金属材料选择
机械加工中的金属材料选择机械加工是制造业领域里必不可少的重要工艺环节，而金属材料则是机械加工过程中最主要的原材料之一。
在机械加工的过程中，选用合适的金属材料显得尤为重要。
不同的金属材料具有不同的性质和特点，适用于不同的加工场景。
在这篇文章中，我将详细探讨机械加工中的金属材料选择。
一、金属材料分类金属材料可以分为各种不同的种类，常见的有以下几类：1. 钢材：钢是碳和铁的合金。
根据碳的含量，钢可以分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
钢材具有高强度、刚性好的优点，适用于大多数机械加工场景。
2. 铝合金：铝合金是铝和其他元素合成的金属材料。
铝合金具有轻质、耐腐蚀、导热性好等优点，适用于航空、汽车等相关领域的加工。
3. 铜材：铜是常见的金属元素之一，铜材具有良好的导电性和导热性，可用于电子元件、机械零件等方面的加工。
4. 钛材：钛材有着较高的强度、抗腐蚀性和化学惰性等特点，因此广泛应用于医疗、航空、航天等领域的加工。
5. 镁合金：镁合金具有质轻、高强度、热传导性好等特点，多应用于航空、汽车、电子等领域。
二、选择合适的金属材料在机械加工的过程中，选用合适的金属材料可以大大提高加工的效率和质量。
在选择合适的金属材料时，需要考虑以下因素：1. 应力和应变：机械加工中加工要素的应力和应变是非常重要的指标。
一般情况下，应选用应力和应变较小的材料进行加工。
2. 强度和硬度：强度和硬度是金属材料的两个最重要的参数，这也是机械加工中最优先考虑的第一点。
在不同类型的机械加工中，需要选用适当强度和硬度的金属材料。
3. 导电性和导热性：导电性和导热性是不同金属之间的重要区别之一。
在不同的机械加工场景中，需要选用合适导电性和导热性的材料。
4. 耐腐蚀性：在机械加工中，很多应用场景需要选用耐蚀性好的金属材料，以保证加工产物的同一性和稳定性。
三、金属材料的应用领域不同的金属材料有着不同的应用领域。
在机械加工中，不同的金属材料会有不同的应用场景。
机械零件选材
2、压力加工性能：包括冷、热压力加工， 要求高的塑性和低的变形抗力及可热加工的 温度范围、抗氧化性和加热、冷却要求等。 变形铝合金、铜合金、低碳钢的压力加工性 能好，高碳钢较差，铸铁则不能锻造。 3、焊接性能：焊缝处形成冷裂或热裂及形 成气孔的倾向。 钢含碳量愈高，焊接性愈差，故可以 把钢中含碳量的多少作为判断钢材焊接性的 主要依据。低碳钢的焊接性能好，高碳钢及 铸铁的焊接性能差。
该工艺路线中正火的作用是细化均匀 组织，消除锻造应力，改善切削加工性； 渗碳的作用是提高齿轮表面含碳量 （0.8%～1.05%）；淬火的作用是获得一 定深度的淬硬层（0.8～1.3mm），提高齿 面耐磨性和接触疲劳强度；低温回火的作 用是消除淬火应力，防止磨削裂纹，提高 冲击抗力。
2、轴类零件
用途：支承传动零件并传递运动和动力。 工作条件：承受交变弯曲应力和扭转应力，有时也
受冲击载荷作用，轴颈和锥孔表面受摩擦。 材料：载荷和转速不高时选45钢；承受较 大载荷的车床主轴选40Cr；等。 工艺路线： 备料 锻造 正火 机械粗加工 调质 机械精加工 轴颈部位表面淬 火+低温回火 磨削
正火：消除锻造应力，调整硬度便于
选材：低速内燃机曲轴用正火态的45钢或
球墨铸铁；中速曲轴用调质态的45钢或中 碳合金钢（40Cr）或球墨铸铁；高速曲轴 用高强度合金钢（35CrMo、42CrMo） 工艺路线： 下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工 →轴颈表面淬火+低温回火→精磨 球墨铸铁制造曲轴工艺路线： 熔炼→铸造→高温正火→高温回火→机械加 工→轴颈气体渗氮
切削加工，改善锻造组织，为调质做 准备。 调质：获得高的综合力学性能，提高 疲劳强度和抗冲击能力。 轴颈部位表面淬火+低温回火：使轴颈 部位获得高硬度和高耐磨性。
机械设计中的材料选择原则
机械设计中的材料选择原则在机械设计领域，材料选择是保证产品性能和功能的关键因素之一。
不同材料具有不同的物理、化学和力学特性，因此在设计过程中，合理选择材料是确保产品稳定性和可靠性的重要步骤。
一、机械材料的分类机械材料主要分为金属材料和非金属材料两大类。
金属材料包括钢铁、铜、铝、镁等，其具有良好的导热性、导电性和可塑性。
非金属材料则包括塑料、复合材料、陶瓷等，具有较低的密度和化学稳定性。
二、机械材料选择的原则1. 功能需求：首先要考虑的是产品的功能需求。
根据零件在设计中的作用和要求，选择具有相应性能的材料。
例如，在承载部件中，应选择具有较高强度和硬度的材料，而在密封件中则应选择具有良好密封性的材料。
2. 环境因素：考虑使用环境对材料的影响。
机械零件在不同的工作环境中可能面临不同的温度、湿度、腐蚀等因素，因此材料的抗腐蚀性、耐热性和耐候性等特性需要与环境要求相匹配。
3. 成本效益：在材料选择中也需要考虑成本效益。
不同材料的成本差异很大，因此应在满足产品需求的前提下，选择较为经济合理的材料。
4. 生产工艺性能：材料的生产工艺性能也是需要考虑的因素之一。
例如，某些特殊材料可能需要特殊的加工方法或设备，这将对生产成本和周期产生影响。
5. 可靠性和耐久性：在机械设计中，可靠性和耐久性是至关重要的。
因此，在材料选择过程中，应考虑材料的疲劳寿命、抗氧化能力以及强度稳定性等因素。
6. 配合要求：考虑到零件之间的配合要求，材料的摩擦系数、磨损率、粘合性等特性也需要纳入考虑范围。
三、不同应用场景下的材料选择1. 强度要求较高的零件：对于需要承受较大载荷的零件，如传动齿轮、曲轴等，常选用高强度的合金钢或铝合金。
2. 耐磨损零件：对于需要具备耐磨损性能的零件，如轴承和齿轮，常采用表面硬化处理或选择硬度较高的材料，如工具钢、铁素体不锈钢等。
3. 密封件：在设计密封件时，要选择密封性能好的材料，如橡胶、PVC、尼龙等。
4. 高温工况下的材料选择：对于在高温工况下需要使用的零件，如燃气涡轮机叶片等，可选择高温合金或陶瓷材料。