机械零件材料选用原则
机械零件材料选用
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（震动，冲击，高温，低温，高速，高载都应当慎重对待）；
2）对零件尺寸和质量的限制；
3）零件的重要程度。
（对于整机可靠度的相对重要性）
2、工艺要求：
1）毛坯制造（铸造，锻打，切板，切棒）；
2）机械加工；
3）热处理；
4）表面处理。
3、经济性要求：
1）材料价格（普通圆钢与冷拉型材，精密铸造，精密锻造的毛坯成本与加工成本的对比，）；2）加工批量和加工费用；
3）材料的利用率；（如板材，棒料，型材的规格，合理的加以利用）
4）替代（尽量用廉价材料来代替价格相对昂贵的稀有材料，如在一些耐磨部位的套用球墨替代铜套，用含油轴承替代车削加工的一些套，速度负载不大的情况下，用尼龙替代钢件齿轮或者铜蜗轮等等）。
另外，还要考虑当地材料的供应情况。
机械设计的基本要求：
a)对机器使用功能方面的要求要注意协调、平衡！防止木桶效应的出现。
b) 对机器经济性的要求设计经济性，在短的时间里投产上市，捞回开发期间的消耗，甚至边设计边制造；使用经济性，要有最佳的性能价格比（产品在小批量做开始赚了，再来改的更好）。
对机械零件设计的基本要求：
a)在预定工作期限内正常、可靠地工作，保证机器的各种功能。
b)要尽量降低零件的生产、制造成本 c) 尽可能多的采用市场常见标准件。
d) 对可能系列化的产品，尽可能的在开始设计的时候考虑零件的通用性，无法通用的也要尽可能的在结构上类似，以减少制造过程的工艺编排，夹具工装设计的工作量。
陈小刚
2016-4-6。
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。
机械零件的失效与选材原则10969
弹性失稳， 疲劳破坏，
断裂
磨损 脆断
综合机械性能强度 、韧性、局部表面
耐磨性
心部强度、韧性表 面高强度
及疲劳极限 耐磨性
弹性极限， 屈强比， 疲劳极限
硬度，足够的 强度，韧性
8.3.2 工艺性能原则
材料的工艺性能应满足生产工艺的要求。
一、高分子材料零件选材的工艺性能原则
两个接触面作滚动或滚动滑动复合磨擦时 ，在交变接触压应力作用下，使材料表面疲 劳而产生材料损失的现象称为表面疲劳磨损 。
六、腐蚀磨损
腐蚀磨损是金属在摩擦过程中，同时与周 围介质发生化学或电化学反应，产生表层金 属的损失或迁移现象。
老师提示 采用耐磨性高的材料，进行合理的
表面强化处理，改变材料的组织结构 ，适度提高硬度。
●材质内部缺陷、毛坯加工(铸锻焊)工艺或 冷热加工(特别是热处理)工艺过程产生的材料 内部缺陷导致失效。
五、运转维修因素
●不正确的运转工况参数(载荷、速度等 )导致零件失效。
●忽视维修，未进行定期大、中、小检 修
●润滑条件未保证, 润滑剂和润滑方法不 合适
老师提示 在影响失效的基本因素中，特 别要强调人的因素，即注意人的素质条件 的影响。
失效导致严重事故
失效因素
一、设计因素
为了保证产品质量，必须精心设计，精心施 工。
根据零件工作条件、可能发生的失效模式， 提出技术指标，确定合适的材质、尺寸、结构 ，提出必要的技术文件。
如设计有误, 则机械设备或零件将不能使用 或过早失效。
二、制造(工艺)因素
工艺缺陷是零件失效的重要因素。 ●零件在铸造过程中产生的疏松、夹渣； ●锻造过程中产生的夹层、冷热裂纹； ●焊接过程中未焊透、偏析、冷热裂纹； ●机加工过程的尺寸公差和表面粗糙度不合 适； ●热处理产生的缺陷，如淬裂、硬度不足、 回火脆性； ●精加工磨削中的磨削裂纹等。
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。
机械零件的常用材料特性及应用
用途、工作条件、物理、化学、机械工艺性能、经济性。
零件材料 各种材料的化学成分和力学性能可在相关国标、行标 和机械设计手册中查得。
以功能來分: 依其機械、電氣、熱學及其他性質功能來分。
1 )泛用塑膠： 通常以美觀及低功能使用要求，為訴求重點。 如：PE 、 PVC 、 PMMA、ABS
轴用材料
要求: 充分強度/耐磨性/耐疲勞性/充分硬度/充 分橈度
選用
一般用軸材料(A3/S10C/S45C) 強力用軸材料(SNCM240(价高)/42CrMo)
齿轮用材料
要求: 充分強度/耐磨性/充分硬度/耐衝擊性/易 加工性
選用
高周波淬火處理材料(S45C/42CrMo) 滲碳淬火處理材料(42CrMo) 氮化相比，钢具有高的强度、韧性和塑性。 可用热处理方法改善其力学性能和加工性能。
选用原则： 优选碳素钢(A3.S45C)，其次是硅、锰、硼、钒类合
金钢,特殊硬度可以选合金工具钢（Cr12).
金属热处理方式
热处理方式：退火、正火、淬火和回火四种基本工艺，俗称金 属热处理的“四把火”。 1.退火：是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不 同的保温时间，然后进行缓慢冷却，目的是使金属内部组织达 到 或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为 进一步淬火作组织准备。 2.正火：是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效 果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削 性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。 3.淬火：是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水 溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。 (S45C可以达到42-50HRC, Cr12可以达到52-60HRC) 4.回火：是为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而 低于 710℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这 种工艺称为回火
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。
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。
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
机械制造基础第十四章机械零件材料的选用与加工工艺分析习题解答
第十四章零件选材与加工工艺分析习题解答14-1 选择材料的一般原则有哪些? 简述它们之间联系。
答：选择材料的一般原则有①材料的使用性能应满足零件的使用要求；②) 材料的工艺性应满足加工要求；③选材时，还应充分考虑经济性。
在选用材料时，必须了解我国的资源和生产情况，从实际情况出发，全面考虑材料的使用性能、工艺性能和经济性等方面的因素，以保证产品性能优良、成本低廉、经济效益最佳。
14-2 什么是零件的失效? 一般机械零件的失效方式有哪几种?答：所谓失效是指：①零件完全破坏，不能继续工作；②严重损伤，继续工作很不安全；③虽能安全工作，但已不能满意地起到预定的作用。
一般零件的失效方式有：断裂、表面损伤、磨损、疲劳破坏、过量变形等。
14-3 生产批量对毛坯加工方法的选择有何影响?答：毛坯选择要考虑加工成本，成本与生产批量有关系：①在单件小批量生产的条件下，应选用常用材料、通用设备和工具、低精度、低生产率的毛坯生产方法。
②在大批量生产的条件下，应选用专用材料、专用设备和工具以及高精度高生产率的毛坯生产方法。
这样，毛坯的生产率高、精度高。
虽然专用材料、专用工艺装备增加了费用，但材料的总消耗量和切削加工工时会大幅度降低，总的成本也较低。
③单件、小批生产时，对于铸件应优先选用灰铸铁和手工砂型铸造方法；对于锻件应优先选用碳素结构钢和自由锻方法；在生产急需时，应优先选用低碳钢和手工电弧焊方法制造焊接结构毛坯。
④在大批量生产中，对于铸件应采用机器造型的铸造方法，锻件应优先选用模型锻造方法，焊接件应优先选用低合金高强度结构钢材料和自动、半自动的埋弧焊、气体保护焊等方法制造毛坯。
14-4 毛坯的选择原则是什么? 它们之间的相互关系如何?答：毛坯的选择原则是：保证零件的使用要求；降低制造成本，满足经济性；考虑实际生产条件。
三条原则是相互联系的，考虑时应在保证使用要求的前提下，力求做到质量好、成本低和制造周期短。
14-5 热处理的技术条件包括哪些内容? 如何在零件图上标注?答：热处理技术条件的内容包括：零件最终的热处理方法、热处理后应达到的力学性能指标等。