机械零件材料的选用原则
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。
机械零件毛坯的选择

机械零件毛坯的选择1. 引言在机械制造行业中,机械零件的制造是一个关键的环节。
选择合适的毛坯是确保产品质量和性能的重要因素之一。
本文将介绍机械零件毛坯的选择原则和常见的毛坯材料及其适用范围,以帮助读者更好地理解和选择合适的毛坯。
2. 机械零件毛坯的选择原则为了保证机械零件的制造质量和性能,选择合适的毛坯是至关重要的。
以下是机械零件毛坯选择的一些原则:•材料性能符合要求:选择毛坯时,首要考虑的是材料的性能是否符合机械零件的使用要求。
例如,对于耐磨性要求较高的零件,应选择具有较高硬度和耐磨性的材料。
•尺寸和形状适合加工:毛坯的尺寸和形状应尽可能接近最终产品的要求,以减少加工工序和材料浪费。
同时,还要考虑毛坯是否容易加工和定位。
•成本可接受:选择毛坯时,还需要考虑其成本是否可接受。
不同材料的成本相差较大,合理选择可以在不影响产品质量的前提下降低制造成本。
•资源可获取:毛坯的选择还需要考虑资源的可获取性,包括供应稳定性和供应商的信誉度。
确保能够长期稳定地获取所需的毛坯材料。
3. 常见的机械零件毛坯材料及其适用范围3.1 碳钢碳钢是一种常见的毛坯材料,因其具有良好的可加工性、较低的成本和广泛的应用范围而受到广泛的应用。
适用于制造一些强度要求不高的机械零件,如螺栓、轴承和传动齿轮等。
3.2 不锈钢不锈钢具有良好的抗腐蚀性能和耐高温性能,适用于制造对耐腐蚀性能有要求的机械零件,如阀门、管道和食品加工设备等。
3.3 铝合金铝合金具有较低的密度和良好的导热性能,适用于制造轻型零件和具有散热需求的零件,如汽车零件、航空部件和电子设备外壳等。
3.4 铜合金铜合金具有良好的导电性和导热性能,适用于制造电子设备连接器和散热器等。
3.5 高温合金高温合金具有优异的耐高温和耐腐蚀性能,适用于制造具有高温工作环境的零件,如航空发动机零件和炼油设备零件等。
3.6 塑料某些机械零件可以使用塑料毛坯进行制造,特别是对于需要较低重量和较低噪音的零件。
机械零件选材原则及工艺设计

机械零件选材原则及工艺设计机械零件的选材原则及工艺设计在机械设计中,选择合适的材料和有效的工艺是非常重要的,因为这直接影响了零件的质量、性能和使用寿命。
下面是一些机械零件选材原则及工艺设计的重要考虑因素。
1. 材料的机械性能:机械零件必须具有足够的强度、硬度和耐磨性,以承受预期的工作载荷和环境条件。
因此,在选择材料时,应该考虑其拉伸强度、屈服强度、断裂韧性和硬度等机械性能指标。
2. 材料的耐腐蚀性:机械零件往往要在各种恶劣的环境条件下工作,如高温、湿度或腐蚀性介质。
因此,应选择具有良好耐腐蚀性能的材料,以保证零件的长期稳定性和可靠性。
3. 材料的热处理性:有些机械零件需要进行热处理,以改善其机械性能和硬度。
因此,在选材时,应选择适合热处理的材料,以便在工艺设计中能够获取所需的材料性能。
4. 材料的可加工性:机械零件的制造通常需要各种加工操作,如切削、铣削、焊接等。
因此,材料的可加工性也是选材的重要因素,应选择易于加工的材料,以保证制造成本和质量。
5. 材料的经济性:在选材时,还必须考虑材料的成本因素。
有时候,高性能材料可能很昂贵,但在某些应用中,可以使用性能适当的低成本材料来替代。
工艺设计也是机械零件设计中重要的一环。
下面是一些常见的工艺设计考虑因素:1. 制造工艺的可行性:在工艺设计中,应考虑零件的复杂度和制造难度。
有时候,可能需要进行多道复杂的加工操作,而在其他情况下,使用简单的加工过程就可以完成。
因此,在工艺设计中应选择最合适和最经济的制造工艺。
2. 精度要求:机械零件的精度直接影响其质量和功能。
因此,在工艺设计中,应根据零件的功能需求和装配要求,确定适当的制造精度和加工工艺。
3. 工艺的可重复性和稳定性:工艺的可重复性和稳定性对零件的质量和一致性至关重要。
因此,在工艺设计中,应选择稳定可靠的加工工艺和设备,以确保批量生产的一致性和质量可控。
总之,在机械设计中,选材和工艺设计是同等重要的。
《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。
机械设计中材料的选取原则

机械设计中材料的选取原则机械的诞生,解放了生产力,成为推动社会快速进步的中坚力量。
而致力于现阶段的机械行业发展状况而言,笔者认为,很有必要在材料的选取上,再做深入研究,以期从机械材料方面,更好的推动机械行业的优化及对社会发展的促动作用。
基于此,本文主要阐述了机械设计中材料选取的意义,并就材料的选取原则进行分析,望对我国机械行业发展有所帮助。
标签:机械设计; 材料;选取引言对于机械行业而言,材料的正确选取至关重要,它不但影响着机械的质量,同时也会对机械性能的发挥产生重要影响,因此,在机械设计中,尤其在各行各业都已机械生产为主的阶段中,必须重视材料的选取,只有这样,才能以机械带动社会的发展。
一、机械设计中的选取材料的意义机械设计中材料的正确选取,不仅可以为企业节约生产成本,同时,也可以使机械零件的质量得到提升。
因此,在材料选取时,一方面保证选择适合的、实用的材料,另一方面,为了节约资源、保护环境,还要在选材的过程中充分考虑材料的经济性和环保性。
通过良好的完成机械设计材料的选择工作,从而推动机械设计行业的稳步发展。
在机械设计中首先应当选择符合设计要求的材料,然后对材料进行科学合理的运用,实现节能、环保、经济的相统一,进而全面促进我国机械设计行业的可持续发展。
因此,在新形势下,必须要提高机械设计中的选材水平,更好地做好机械设计中材料的运用,推动机械设计行业的发展。
二、机械设计中材料的选取原则1、坚持使用性的要求材料的使用性是选材时需要坚持的首要要求,这也是保证材料性能和质量的根本因素。
不同零件在选材的方面有不同的要求,一些零件对强度有很高的要求,另一些零件更加侧重于零件的耐磨性,甚至一些零件更加外观方面的美观。
因此,在选材时,要坚持根据不同零件采取不同的选材策略,准确地判断零件使用性能方面的要求,选择真正适合零件设计的机械材料。
2、选择载荷类型的材料通过大量的试验和研究,我们发现在机械设计中导致大部分零件实效的原因是由机械材料的外载荷性能所导致的,但是机械零部件具有的应用性能可以对这种问题进行有效的抑制。
机械制造常用材料选择原则

机械制造常用材料选择原则摘要:机械制造行业在我国经济发展中起着重要的作用。
机械零部件的材料选择是影响机械产品质量、性能、寿命的一个关键因素。
因此,制造商在选择材料时,必须遵循一定的原则,以确保机械零件与机器设备的可靠性和性能的一致性。
关键词:机械制造;常用材料;材料选择。
当今,机械制造已成为现代工业生产的重要组成部分,是现代工业生产的关键性产业之一,在制造机器、设备、零部件和工具时,材料的选择尤为重要,机械制造材料的选择对提高机器和设备的性能和寿命等都有非常大的影响。
本文将介绍机械制造中常用的材料种类和如何选择机械制造材料的原则。
一、机械制造中常用的材料类型在机械制造中,材料种类比较繁多,但大多可以归为以下几大类:(1)钢材。
钢材是机械制造中应用最广泛的材料。
钢材具有高强度、高韧性、易加工和成本较低等优点。
钢材根据其成分、用途不同,可以分为碳钢、合金钢、不锈钢、特殊钢等。
(2)铸铁。
铸铁是指用铁、钢或其他金属作为主要成分的合金。
铸铁的耐磨性、抗压性以及很好的防腐蚀性能使其在机械制造领域广泛应用。
铸铁可以分为灰口铸铁、球墨铸铁和白口铸铁三大类。
(3)有色金属。
以铜、铝、镁、钛等为代表的有色金属因具有良好的导电性、导热性、可加工性和高耐腐蚀性等特性,被广泛应用于机械制造中的各个领域。
(4)塑料。
塑料材料是机械制造中最常见的工程塑料之一。
相对于金属材料,塑料具有很多优点,比如质量轻、成本低、绝缘性好、抗腐蚀性好等。
塑料的应用范围广泛,包括体积小的机械零件、自行车、电视机、电子电路等。
它是一种高效且低成本的选择,也具有较高的强度和刚性,也适用于大量生产规模下的零部件制造,如家电、电子产品、医疗设备、建筑材料等。
(5)合成材料。
为了满足对于材料轻质化、高强度、高刚性的要求,合成材料应运而生。
其中最常用的合成材料是复合材料,由纤维增强材料和树脂或金属基体材料组成。
复合材料具有极高的强度和轻质化特性,适用于需要高质量和高效率的领域,如航空和航天技术、体育设备、汽车和能源等。
材料的选择

材料的工艺性能可定义为材料经济地适应各种 加工工艺而获得规定的使用性能和外形的能力, 因此工艺性能影响了零件的内在性能、外部质 量以及生产成本和生产效率等。
材料选择与工艺方法的确定应同步进行,工艺 性能也是选材时应考虑的因素。
理想情况下,所选材料应具有良好的工艺性能, 即技术难度小、工艺简单、能量消耗低、材料 利用率高,保证甚至提高产品的质量。
②工作环境:如温度(常温、高温、低温或变温), 介质(有无腐蚀介质、润滑剂);
③其它要求:如导热性、密度与磁性等。在全面分 析工作条件的基础上确定零件的使用性能,如交变 载荷下要求疲劳性能、冲击载荷下工作要求韧性、 酸碱等腐蚀介质中工作则要求耐蚀性等。
最新课件
4
一、使用性能选材原则
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5
二、工艺性能选材原则
材料的选择
最新课件
2013.6
1
材料的选择与应用
§1 选用材料的一般原则 §2 零件的失效与选材 §3 典型零件的选材与工艺
最新课件
2
概
述
材料的选择与应用是机械设计与制造工作中重要的基础 环节,自始至终地影响整个设计过程。
选材的核心问题是在技术和经济合理的前提下,保证材 料的使用性能与零件(产品)的设计功能相适应。
对开式传动齿轮,或低速、轻载、不受冲击或冲 击较小的齿轮,宜选相对价廉的材料,如铸铁、碳 钢等;对闭式传动齿轮,或中高速、中重载、承受 一定甚至较大冲击的齿轮,则宜选用相对较好的材 料,如优质碳钢或合金钢、并须进行表面强化处理; 在齿轮副选材时,为使两者寿命相近并防止咬合现 象,大、小齿轮宜选不同的材料,且两者硬度要求 也应有所差异,通常小齿轮应选相好的材料、硬度 要求较高一些。
最新课件
零件选材的一般原则和方法

有时,通过改进强化方式或方法,可以将廉价材料制 成性能更好的零件。所以选材时,要把材料成分和强化手 段紧密结合起来综合考虑。此外,当材料进行预选后,还 应当进行试验室试验、台架试验、装机试验、小批生产等, 进一步验证材料机械性能选择的可靠性。
2 零件选材应满足生产工艺对材料工艺性能的要求
任何零件都是由不同的工程材料通过一定的加工工艺制造出来的。因此材料的工 艺性能,即加工成零件的难易程度,自然应是选材时必须考虑的重要问题。所以,熟 悉材料的加工工艺过程及材料的工艺性能,对于正确选材是相当重要的。材料的工艺 性能包括以下内容。 ➢ 铸造性能:包含流动性、收缩性、疏松及偏析倾向、吸气性、熔点高低等。 ➢ 压力加工性能:指材料的塑性和变形抗力等。 ➢ 焊接性能:包括焊接应力、变形及晶粒粗化倾向,焊缝脆性、裂纹、气孔及其他 缺陷倾向等。 ➢ 切削加工性能:指切削抗力、零件表面粗糙度、排除切屑难易程度及刀具磨损量 等。 ➢ 热处理性能:指材料的热敏感性、氧化、脱碳倾向、淬透性、回火脆性、淬火变 形和开裂倾向等。
工程材料及热处理
零件选材的一般原则和方法
机械零件的选材是一项十分重要的工作。选材是否恰当,特别是一台机器中关键零件 的选材是否恰当,将直接影响到产品的使用性能、使用寿命及制造成本。选材不当,严重 的可能导致零件的完全失效。
1.1 选材的一般原则
判断零件选材是否合理的基本标志是:能否满足必需的使用性能;能否具有良好的工艺性能;能否 实现最低成本。选材的任务就是求得上述三者之间的统一。
齿的折断,过度磨损或出 现疲劳麻点
抗弯强度,疲劳强度, 接触疲劳强度,硬度
交变弯曲应力,扭转应力,冲 击负荷,磨损
交变应力,振动
点或线接触下的交变压应力, 滚动摩擦
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机械零件材料的选用原则
及典型零件的选材与热处理
一、机械零件选材原则
①使用性能原则
②工艺性能原则
a.铸造性能
b.压力加工性能
c.焊接性能
d.切削加工性能
③经济性原则
二、典型零件的选材及热处理
1、齿轮
齿轮的选材及工艺分析:
①机床齿轮
材料:调质钢如45、40Cr、40MnB等,合金钢的淬透性更好。
工艺路线:备料→锻造→正火→机械粗加工→调质→机械精加工→齿部高频表面淬火+低温回火→精磨该工艺路线中热处理工序的作用是:
正火:可消除锻造应力,使同批毛坯具有相同的硬度(便于切削加工),并使组织细化、均匀;
调质:提高齿轮心部的综合力学性能,以承受交变弯曲应力和冲击载荷,还可减少高频淬火变形;
齿部高频表面淬火:提高齿面硬度、耐磨性和抗疲劳点蚀的能力;
低温回火:消除淬火应力,提高抗冲击能力,并可防止产生磨削裂纹。
②汽车、拖拉机齿轮
材料:一般用合金渗碳钢,如20Cr、20CrMnTi、20MnVB等。
工艺路线:下料→锻造→正火→机械粗加工→渗碳+淬火+低温回火→磨削加工
该工艺路线中热处理工序的作用是:
正火:细化均匀组织,消除锻造应力,改善切削加工性;
渗碳:提高齿轮表面含碳量(0.8%~1.05%);
淬火: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:消除淬火应力,防止磨削裂纹,提高冲击抗力。
2、轴类零件
①机床主轴
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→磨削该工艺路线中热处理工序的作用是:
正火:消除锻造应力,调整硬度便于切削加工,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。