机械工程中的材料选用规范要求
机械材料的规格及选用
机械材料的规格及选用机械材料在机械设计与制造中起着至关重要的作用。
正确选择合适的机械材料对于提高机械设备的性能、延长使用寿命至关重要。
本文将介绍机械材料的规格以及如何选择合适的材料。
一、机械材料的规格机械材料的规格包括材质、强度、耐磨性、韧性、热性能等。
1. 材质材质是机械材料的基本属性，直接影响着机械部件的性能。
常见的机械材料包括金属材料、塑料材料和复合材料。
金属材料具有较高的强度和刚性，常用于承受大力和高温的部件。
塑料材料具有较低的密度、良好的耐腐蚀性和绝缘性能，常用于减轻重量和降低成本。
复合材料具有金属和非金属材料的优点，常用于高性能和复杂的机械部件。
2. 强度强度是机械材料抵抗外力破坏的能力。
常见的强度指标包括屈服强度、抗拉强度和硬度。
屈服强度是指材料受力达到屈服点时的最大应力；抗拉强度是指材料抵抗拉伸破坏的能力；硬度是指材料在抗压或抗切割下的抵抗力。
根据机械部件所受的外力和工作环境，选择合适的强度可以保证机械设备的可靠性和安全性。
3. 耐磨性耐磨性是机械材料抵抗磨损的能力，直接影响着机械设备的使用寿命。
耐磨性强的材料可以减少部件的磨损和摩擦，延长机械设备的使用寿命。
例如，对于高速旋转的机械部件，应选择具有良好耐磨性的材料，如高硬度的合金钢。
4. 韧性韧性是机械材料抵抗断裂的能力。
具有良好韧性的材料可以在受到冲击或振动时不易断裂，保证机械设备的安全性能。
常见的韧性材料包括碳素钢和合金钢。
5. 热性能热性能是机械材料在高温或低温环境下的性能表现。
不同材料在高温或低温下的变形、强度和耐腐蚀性能都会发生变化。
因此，在选择机械材料时，应根据工作环境的温度范围选择合适的材料。
二、机械材料的选用机械材料的选用应根据具体的机械设备和工作环境的要求来确定。
1.首先，根据机械设备的用途和工作条件确定需要承受的力、温度、湿度等环境因素，以及所需的耐磨性、韧性等特性。
2.根据机械材料的规格和性能要求，选择适合的材质。
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。
材料的选用
材料的选用一、选材的一般原则1、材料的使用性能；2、材料的工艺性；3、材料的经济性。
A、高分子材料在机械工程中常用于制造轻载传动的齿轮、轴承、和密封垫圈等。
（成形工艺比较简单，切削加工性能较好，导热性差）B、陶瓷材料硬而脆，耐高温，耐蚀。
因此可用于制造耐高温、耐蚀、耐磨的零件，亦有用以制作切削刀具。
（可以用碳化硅、金刚石砂轮磨削，几乎不能进行其他切削加工）C、金属材料具有优良的综合力学性能，强度高，韧性好，疲劳抗力高，公益性好，用来制造重要的机器零件和工程构件。
（铸造、压力加工、焊接、切削加工及热处理）从工艺性出发，如果设计的是铸件，选择共晶合金；锻件、冲压件，选择加工时呈固溶体的合金；焊接结构，不选用铸件，宜选低碳钢或低碳合金钢；铜合金、铝合金的焊接性能都不够好。
二、零件的实效与选材常用材料1、45号钢介绍：45号钢,是GB中的叫法,JIS中称为:S45C,ASTM中称为1045,080M46,DIN称为:C45 。
国内常叫45号钢，也有叫“油钢”。
一般，市场现货热轧居多。
冷轧规格1.0~4.0mm 之间。
化学成分：含碳（C）量是0.42~0.50%，Si含量为0.17~0.37%，Mn含量0.50~0.80%，Cr含量<=0.25%。
热处理：45号钢为优质碳素结构用钢 ,硬度不高易切削加工,模具中常用来做模板,梢子,导柱等,但须热处理。
1. 45号钢淬火后没有回火之前，硬度大于HRC55（最高可达HRC62）为合格。
实际应用的最高硬度为HRC55（高频淬火HRC58）。
2. 45号钢不要采用渗碳淬火的热处理工艺。
渗碳处理：一般用于表面耐磨、芯部耐冲击的重载零件，其耐磨性比调质＋表面淬火高。
GB/T699-1999标准规定的45钢推荐热处理制度为850℃正火、840℃淬火、600℃回火，达到的性能为屈服强度≥355MPaGB/T699-1999标准规定45钢抗拉强度为600MPa，屈服强度为355MPa，伸长率为16％，断面收缩率为40％，冲击功为39J2、LY12介绍：LY12是旧牌号，新牌号是2A12，这是一种高强度硬铝，LY12为铝－铜－镁系中的典型硬铝合金，其成份比较合理，综合性能较好。
机械工程材料合理选用的基本原则
二、兼顾材料的工艺性原则
选用工艺性能良好的材料，确保产品质量、 提高加工效率、降低工艺成本。
1、工程材料的加工工艺路线 1）聚合物材料 聚合物材料（有机物原料或型材）→成型加
工（热压、注塑、热挤、喷射、真空成形 等）→切削加工或热处理、焊接等→零件。
热处理工艺不当； ➢安装使用不当 装配不良、过载使用、操
作失误、维护不善。
3、零件使用性能向材料性能的转换
1）由力学性能选材 ▪ 正确地加工、热处理工艺，可充分发挥材
料的潜力，保证零件的质量； ▪ 材料的尺寸效应，随尺寸的增大，力学性
能下降； ▪ 材料的缺口敏感性，台阶、键槽、螺纹、
焊缝、刀痕、裂纹、夹杂等“缺口”，造 成严重的应力集中，影响材料的性能；
2、对比同类零件的用材情况； 3、找出关键性能要求，进行强度计算； 4、合理选材，确定热处理方法； 5、重要零件进行试验验证。
3、零件的结构设计与热处理的关系
原则： 1）避免尖角和棱角； 2）避免截面突变； 3）采用封闭、对称结构； 4）采用组合结构。
三、注重选材的经济性原则
产品的价值V V=F/C
C C
式中 F—功能
Cmin
Байду номын сангаас
Cm
C—产品寿命周期成本
C=Cm+Cu Cm—制造成本 Cu—使用成本
Cu
O
Fm
F
图7-2 寿命周期成本－功能曲线
四、选择生态环境材料
我们拥有一个共同的地球！ 1、满足使用要求的前提下，尽量选用节约资
源、降低能耗的材料； 2、开发与选用环境相容性的新材料，并对现
有材料进行环境协调性改进； 3、尽可能选用环境降解材料； 4、开发门类齐全的生态环境材料。
机械工程材料第6章典型零件选材
表6.1
工作条件 ①与滚动轴承配合 ②轻、中载荷，转速低 ③精度要求不高 ④稍有冲击
表6.1 机床主轴工作条件、用材及热处理
材料 45 主要热处理 正火或调质 硬度 220~250 HBS 使用实例 一般简式机床
①与滚动轴承配合 ②轻、中载荷，转速略高 ③精度要求不太高 ①与滑动轴承配合 ②有冲击载荷 ①与滚动轴承配合 ②中等载荷，转速较高 ③精度要求较高 ④冲击与疲劳较小 ①与滑动轴承配合 ②中等载荷，转速较高 ③精度要求很高 ①与滑动轴承配合 ②中等载荷，心部强度不高，转 速高 ③精度要求不高 ④有一定冲击和疲劳 ①与滑动轴承配合 ②重载荷，转速高 ③有较大冲击和疲劳载荷
2、轴类零件选材及加工工艺路线确定步骤
1）看懂零件图 了解和分析零件的形状、大小与特征； 2）分析其工作条件、性能要求和热处理要求； 3）确定材料及热处理工艺 根据用途，选择合适的材料和强 化工艺； 4）确定零件的加工工艺路线 制造轴类零件常采用锻造、切 削加工、热处理（预先热处理及最终热处理）等工艺，其中 切削加工和热处理工艺是制造轴类零件必不可少的。台阶尺 寸变化不大的非重要轴，可选用与轴的尺寸相当的圆棒料直 接切削加工而成，然后进行热处理，不必经过锻造加工。
右图为“解放”牌载重汽车变速箱变速 齿轮。该齿轮将发动机动力传递到后轮， 并起倒车的作用，工作时承载、磨损及 冲击负荷均较大。要求齿轮表面有较高 的耐磨性和疲劳强度，心部有较高的强 度(σb > 1 000 MPa)及韧性(αk＞60 J／ cm2)。 选材及加工工艺路线有以下两种方式。
“解放”牌载重汽车变速箱变速齿轮选材及加工工艺路线
2）汽车半轴： 汽车半轴是一个传递扭矩的重要 部，工作时承受冲击、弯曲疲 劳和扭转应力的作用，要求材 料有足够的抗弯强度、疲劳强 度和较好的韧性。
机械工程材料第七章
8. 螺栓、铆钉等冷镦零件 9. 汽车用塑料 （1）汽车内饰用塑料 （2）汽车用工程塑料 （3）汽车外装机结构件用纤维增强塑料复合材料 10.汽车用橡胶 11.汽车用陶瓷材料
二、机床零件用材
常用的机床零部件有机座、轴承、导轨、齿轮、弹簧、紧固件、
刀具等。
1. 机身、底座用材
首选材料当为灰铸铁、孕育铸铁，球墨铸铁也可使用。HT150、 HT200，HT250，HT300，QT400-17，QT600-2等等。
（2）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。
疲劳断裂、齿面磨损、齿面接触疲劳破坏 、过载断裂
（3）齿轮用材性能要求
1）高的弯曲疲劳强度
2）高的接触疲劳强度和耐磨性 3）齿轮心部要有足够的强度和韧性
2. 齿轮零件的选材 3. 典型齿轮选材举例
一、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。 （1）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。
3. 活塞、活塞销和活塞环——活塞组
对活塞用材的要求是热强度高、导热性好、吸热性差、膨胀系数 小、密度小，减磨性、耐磨性、耐蚀性和工艺性好等。目前很难 找到完全满足要求的材料。常用的活塞材料是铝硅合金。 活塞销材料一般用20钢或20Cr等低碳合金钢。 活塞环材料多用以珠光体为基的灰铸铁或在其上添加Cu、Cr、 Mo的合金铸铁制造。
机械工程材料的选用原则
机械工程材料的选用原则材料的选用教学目的及要求通过本章学习，使学生了解零件的失效形式与提高材料性能的途径，掌握零件选材的一般原则和方法。
主要内容1．零件的失效形式与提高材料性能的途径2．零件选材的一般原则和方法3．典型零件的选材及应用实例学时安排2学时教学重点1．零件的失效形式与提高材料性能的途径2．零件选材的一般原则和方法教学难点零件的失效形式与提高材料性能的途径教学过程第一节选材的一般原则一.材料的使用性能――选材的最主要依据指的是零件在使用时所应具备的材料性能，包括机械性能、物理性能和化学性能。
对大多数零件而言，机械性能是主要的必能指标，表征机械性能的参数主要有强度极限σb、弹性极限σe、屈服强度σs 或σ0.2、伸长率δ、断面收缩率ψ、冲击韧性ak及硬度HRC或HBS等。
这些参数中强度是机械性能的主要性能指标，只有在强度满足要求的情况下，才能保证零件正常工作，且经久耐用。
在材料力学的学习中，已经发现，在设计计算零件的危险截面尺寸或校核安全程度时所用的许用应力，都要根据材料强度数据推出。
附表：几类典型零件的工作条件失效形式及主要机械性能指标可以看出，在设计机械零件和选材时，应根据零件的工作条件，损坏形式，找出对材料机械性能的要求，这是材料选择的基本出发点。
二.材料的工艺性能材料的加工工艺性能主要有：铸造、压力加工、切削加工、热处理和焊接等性能。
其加工工艺性能的好坏直影响到零件的质量、生产效率及成本。
所以，材料的工艺性能也是选材的重要依据之一。
1典型零件工作条件失效形式过量塑性变形或由疲劳而造成破断齿面过度磨损、疲劳麻点、齿的折断颈部摩擦、过度磨损、疲劳破断而失效弹性丧失或疲劳破断重要螺栓承受交变拉应力重要传动齿轮承受交变弯曲应力、交变接触压应力、齿面受滚动摩擦冲击载荷曲轴轴类承受交变弯曲应力、扭转应力、冲击载荷弹簧交变应力、振动滚动轴承点线接触下的交变压应力、滚动摩擦过度磨损、疲劳破断而失效主要力学性能指标σ0.2、HBSσ-1p σ-1、σbb、HRC、接触疲劳强度σ0.2、σ-1、HRC σs／σb、σe、σ-1p σbc、σ-1、HRC 注：σσ-1p为抗压或对称拉伸时的疲劳强度；σ-1光滑试样对称弯曲应力时的疲劳强度；σbb抗弯强度；bc抗压强度。
机械工程材料选用规范要求
机械工程材料选用规范要求在机械工程领域，材料选用是非常重要的环节之一。
合理的材料选择能够保证机械产品的性能、可靠性和寿命。
本文将介绍机械工程中材料选用的规范要求，并对常见的选材因素进行讨论。
1. 力学性能要求机械工程材料在使用过程中需要承受一定的载荷和应力。
为了确保机械产品的安全可靠运行，必须要求材料具备一定的力学性能。
常见的力学性能指标包括强度、硬度、韧性、刚度等。
不同的机械零部件需要不同的力学性能要求，因此，在选材过程中需要根据具体的工程要求来确定材料的力学性能指标。
2. 耐热性能要求在机械工程中，很多零部件需要在高温环境下工作，因此需要具备一定的耐热性能。
材料的耐热性能直接影响着机械产品在高温环境下的工作性能和寿命。
在选材时需要考虑材料的熔点、热膨胀系数、热导率等参数，并选择具备较好耐热性能的材料。
3. 耐腐蚀性能要求在某些特殊的工况环境中，机械零部件需要具备一定的耐腐蚀性能。
例如，在海上工作的船舶、海底油井等，都需要使用具备良好耐腐蚀性能的材料。
选材时需要考虑材料对不同介质的抗腐蚀能力，并选择具备适当的抗腐蚀性能材料。
4. 密封性要求在机械工程中，很多设备和零部件需要具备一定的密封性能。
例如，液压系统、气动系统等，需要使用具备良好密封性能的材料。
因此，在选材过程中需要考虑材料的密封特性，并选择具备较好密封性的材料。
5. 可加工性要求材料的可加工性对于机械工程非常重要。
好的可加工性能可以提高生产效率和降低生产成本。
在材料选用过程中，需要考虑材料的可切削性、可焊性、可锻性等参数，并选择易于加工的材料。
6. 可靠性要求机械工程中，材料的可靠性是非常重要的。
机械产品通常需要具备较长的使用寿命和可靠性。
在材料选用时，需要考虑材料的疲劳寿命、断裂韧性等参数，并选择具备较好可靠性的材料。
综上所述，机械工程材料的选用规范要求包括力学性能、耐热性能、耐腐蚀性能、密封性能、可加工性和可靠性要求等。
在选材过程中，需要综合考虑这些要求，并选择能够满足具体工程要求的合适材料。
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机械工程中的材料选用规范要求机械工程是一个广泛的领域，其中材料的选用对于产品的设计和性
能至关重要。
在机械工程中，材料的选用需要遵循一些规范要求，以
确保产品的质量和可靠性。
本文将介绍机械工程中的材料选用规范要求，并阐述其重要性。
一、力学性能要求
在机械工程中，材料的力学性能是一个重要的指标。
对于不同的应
用场景和工作环境，需要选用不同类型的材料以满足相应的力学性能
要求。
常见的力学性能指标包括强度、刚度、韧性和硬度等。
在选择
材料时，需要根据所需的力学性能进行评估和比较，并选择最合适的
材料。
二、耐腐蚀性要求
机械设备在使用过程中可能会接触到各种各样的介质，包括液体、
气体和化学物质等。
因此，材料的耐腐蚀性也是评估和选择材料的重
要因素之一。
不同的材料对于不同的腐蚀介质具有不同的抗腐蚀性能，需根据具体情况选择能够承受相应腐蚀介质的材料。
三、温度适应性要求
在机械工程中，一些设备在工作过程中会面临高温或低温的环境。
因此，材料的温度适应性也是需要考虑的因素之一。
不同的材料对于
温度的适应能力不同，有些材料可能会在高温下变软或变脆，而有些
材料则可以耐受极低温度下的工作条件。
四、可焊接性和可加工性要求
在机械制造过程中，材料的可焊接性和可加工性也是需要考虑的因素。
可焊接性是指材料能否被有效地焊接在一起，而可加工性则是指
材料是否易于切割、冲压和加工形成所需的零件。
这些因素直接影响
到产品的制造流程和质量，因此在选择材料时需综合考虑这些因素。
五、成本要求
在机械工程中，成本也是考虑因素之一。
不同材料的价格和可获得
性不同，因此在选择材料时需要兼顾性能和经济性。
有时候，可能需
要进行成本效益分析，以找到最佳的材料选择方案。
六、环境影响要求
在现代社会，环境保护和可持续发展成为越来越重要的议题。
因此，在机械工程中，环境影响也是一个需要考虑的因素。
在材料选用过程中，需要优先选择对环境友好的材料，并尽量减少对环境造成的负面
影响。
总结：
机械工程中的材料选用是一个复杂且关键的过程，需要综合考虑力
学性能、耐腐蚀性、温度适应性、可焊接性和可加工性、成本和环境
影响等多个因素。
正确选择和应用材料可以提高机械产品的性能、延
长使用寿命，并确保生产过程的高效性和环境友好性。
因此，合理遵
循材料选用规范要求是机械工程师的重要任务之一。