轴类零件选材及热处理工艺分析
轴类零件选材及热处理工艺分析
1 轴类零件的作用
轴类零件的主要作用是支承传动零件、传递运动和动力。
2 工作条件
（1）承受较大的交变弯曲应力、扭转应力。
（2）轴颈和花键部位承受较大的摩擦。
（3）一定的冲击载荷。
3 失效形式
常见的时效形式有疲劳断裂、过量的弯曲变形和扭转变形、过量磨损。
4 力学性能要求
（1）良好的综合力学性能。
（2）轴颈等部位应具有高的硬度和良好的耐磨性。
（3）高的疲劳强度
5 轴类零件常用材料及热处理
（1）中碳钢和中碳合金钢。
考虑到轴类零件的综合力学性能要求，主要选用经过轧制或锻造的35、40、45、50、40Cr、40CrNi、40MnB钢等，一般应进行正火或调质；若轴颈处耐磨性要求高，可对轴颈处进行表面淬火。
具体的钢种应根据载荷的类型、零件的尺寸和淬透性的大小决定。
承受弯曲载荷和扭转载荷的轴类，应力的分布是由表面向中心递减的，对淬透性要求不高；承受拉、压载荷的轴类，应力沿轴的截面均匀分布，应选用淬透性较高的钢。
（2）对承受冲击载荷较大，对强韧性要求高时或要求进一步提高轴颈的耐磨性时，可选用20Cr、20CrMnTi等合金渗碳钢并进行渗碳、淬火、低温回火处理。
（3）对于受力小、不重要的轴可选用Q235～Q275等普通质量碳钢。
（4）球墨铸铁和高强度灰铸铁可用来制作形状复杂、难以锻造成形的轴类零件，如曲轴等。
6 轴类零件选材举例
（1）机床主轴。
下图是C6132卧式车床主轴，工作时主要承受交变弯曲应力、扭转应力作用和一定的冲击载荷，运转较平稳。
要求具有良好的综合力学性能，锥孔、外圆锥面、花键表面要求耐磨。
现选用45钢制造，其工艺路线如下：
下料→锻造→正火→粗加工→调质→半精加工（花键除外）→局部淬火（内外圆锥面）+低温回火→粗磨→铣花键→花键感应淬火+低温回火→精磨。
整体调质硬度可达到220～250HBS；内外圆锥面采用盐浴局部淬火和低温回火，硬度为45～50HRC；花键部分采用高频感应淬火和低温回火，硬度为48～53HRC。
（2）内燃机曲轴。
右图是175A型农用柴油机曲轴简图，由于该柴油机的功率（4.4KW）不大，故曲轴承受的弯曲应力、扭转应力和冲击载荷不大。
但曲轴在滑动轴承中工作，轴颈部位要求具有较高的硬度和耐磨性。
具体要求是：σb≥750MPa，整体硬度为240～260HBS，轴颈处表面硬度≥625HV，δ≥2％，Ak≥12J。
现选用Q700-2，铸造成形，其工艺路线如下：铸造→高温正火→高温回火→机械加工→轴颈处气体渗氮。
高温正火是为了获得均匀细小的珠光体基体，提高强度、硬度和耐磨性。
高温回火是消除正火造成的应力。
轴颈处渗氮是为了提高轴颈处的表面硬度和耐磨性。
轴类零件的加工工艺毕业设计
轴类零件的加工工艺毕业设计
随着现代化技术的不断进步，自动化加工已经成为了现代喷气机、汽车、船舶和各种机械设备的关键部分。
其中，轴类零件是机械装备
中必不可少的零件之一，它们扮演着承载力和传递动力的重要角色。
轴类零件的加工工艺包括材料的选取、机器加工工序（如车削、
铣削、磨削等）、热处理和表面处理等几个方面。
首先是材料的选取。
轴类零件要求硬度高、韧性好、耐磨性强、
密度均匀以及尺寸精准。
为了达到这些要求，常用的材料主要有高速钢、合金钢、碳钢等。
其次是机器加工工序。
轴类零件的加工工序一般包括车削、铣削、钻孔、切削和磨削等多个工序。
其中，车削是最常见的一种加工方法。
它可以使轴类零件的直径和长度精确到0.01毫米，同时能够加工出各
种曲面和螺纹。
其次是热处理。
对于硬度要求高的轴类零件来说，热处理是必不
可少的一种工艺。
常用的热处理工艺主要有淬硬和回火两种。
淬硬可
以提高材料的硬度和强度，但会降低材料的韧性；回火可以使材料兼
顾强度和韧性，同时提高其耐磨性。
最后是表面处理。
轴类零件的表面处理可以保护其表面不受侵蚀、提高其抗疲劳性能、提高其耐磨性等。
常用的表面处理方法有电镀、
喷涂、热喷涂等。
总之，轴类零件的加工工艺是一个复杂的系统工程，在实际的生产中需要不断地追求提高效率和质量。
为了在加工轴类零件过程中避免出现一些问题，我们必须在加工前充分了解材料的特性、选择合适的机床设备以及合理控制加工参数等。
轴类零件的常见热处理工艺
轴类零件的常见热处理工艺轴类零件的热处理工艺，哎呀，听起来挺高大上的，其实就是给那些零件做个“美容”和“保养”。
就像我们人类，偶尔也要去做个护肤、去个美容院，是吧？这些轴类零件，比如说电机轴、齿轮轴、连杆什么的，平时承担着巨大的负荷，要是没点“保养”，早晚得出问题。
想想，如果你的汽车轴坏了，简直是个大麻烦，所以热处理就显得尤为重要。
热处理其实就像个调味料，能让这些零件的性能变得更好，硬度更高，耐磨性更强，基本上就是把它们“升华”了。
有些工艺嘛，听起来就让人觉得高深莫测。
比如说淬火，简单来说就是把零件加热到高温，然后迅速冷却，仿佛是给它们上了一道“保护罩”。
这过程就像泡茶，热水一泡，再迅速放入冷水，茶叶的香气才能更浓郁。
淬火过后的零件硬得像钢铁一样，真的是有了“金刚不坏之身”。
不过光淬火可不够，有些零件在淬火后还需要“回火”。
回火就像是给那些脾气暴躁的零件降温，缓和一下它们的“情绪”。
淬火后，零件虽然硬，但往往也会脆。
回火就能让它们变得韧性十足，既硬又不怕摔。
想想吧，就像一个小孩子，不能光给他糖吃，还得教育他，才能长成一个既聪明又懂事的大人。
然后还有一种热处理叫正火。
这个就像给零件来个深度的按摩。
它的步骤相对简单，就是把零件加热到临界温度，保持一段时间后自然冷却。
这样一来，零件的组织就会更加均匀，性能更稳定，简直就像经过了全面的体检，确保没什么大毛病。
常常应用在一些想要提升强度和韧性的零件上。
再来聊聊退火。
这过程就有点像慢炖菜，耐心是关键。
通过缓慢加热后再慢慢冷却，零件里的应力能被释放，硬度也降低了，这样的零件适合后续加工。
我们常常会说“千锤百炼”，经过这样一番退火的零件，真是得到了“升华”。
这就像一位大师，经过长时间的磨练，才成就了自己的技艺。
哎，光说这些工艺也太枯燥了，热处理过程中的温度和时间都是门大学问。
每种材料、每种零件都有它自己的“脾气”，需要量身定制的处理方式。
你要是用不对，真的是“自掘坟墓”。
轴类零件的材料与热处理
轴类零件的材料与热处理一般轴类零件常用中碳钢，如45钢，经正火、调质及部分表面淬火等热处理，得到所要求的强度、韧性和硬度。
对中等精度而转速较高的轴类零件，一般选用合金钢（如40Cr等），经过调质和表面淬火处理，使其具有较高的综合力学性能。
对在高转速、重载荷等条件下工作的轴类零件，可选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢，经渗碳淬火处理后，具有很高的表面硬度，心部则获得较高的强度和韧性。
对高精度和高转速的轴，可选用38CrMoAl 钢，其热处理变形较小，经调质和表面渗氮处理，达到很高的心部强度和表面硬度，从而获得优良的耐磨性和耐疲劳性。
附：钢的淬火与回火是热处理工艺中很重要的、应用非常广泛的工序。
淬火能显著提高·钢的强度和硬度。
如果再配以不同温度的回火，即可消除（或减轻）淬火内应力，又能得到强度、硬度和韧性的配合，满足不同的要求。
所以，淬火和回火是密不可分的两道热处理工艺。
车床主轴加工工艺过程分析⑴ 主轴毛坯的制造方法锻件，还可获得较高的抗拉、抗弯和抗扭强度。
⑵ 主轴的材料和热处理45钢，普通机床主轴的常用材料，淬透性比合金钢差，淬火后变形较大，加工后尺寸稳定性也较差，要求较高的主轴则采用合金钢材料为宜。
①毛坯热处理采用正火，消除锻造应力，细化晶粒，并使金属组织均匀。
②预备热处理粗加工之后半精加工之前，安排调质处理，提高其综合力学性能③最终热处理主轴的某些重要表面需经高频淬火。
最终热处理一般安排在半精加工之后，精加工之前，局部淬火产生的变形在最终精加工时得以纠正。
加工阶段的划分①粗加工阶段用大的切削用量切除大部分余量，及时发现锻件裂纹等缺陷。
②半精加工阶段为精加工作好准备③精加工阶段把各表面都加工到图样规定的要求。
粗加工、半精加工、精加工阶段的划分大体以热处理为界。
工序顺序的安排毛坯制造——正火——车端面钻中心孔——粗车——调质——半精车表面淬火——粗、精磨外圆——粗、精磨圆锥面——磨锥孔。
轴类零件加工工艺行业相关
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（2）车床主轴的结构特点
既是阶梯轴，又是空心轴；是长径比小于12的刚性轴。不但传递旋 转运动和扭矩，而且是工件或刀具回转精度的基础。主要加工表面有内外 圆柱面、圆锥面，次要表面有螺纹、花键、沟槽、端面结合孔等。机械加 工工艺主要是车削、磨削，其次是铣削和钻削。 特别值得注意的工艺问题有： 1) 定位基准的选择； 2) 加工顺序的安排； 3) 深孔加工； 4) 热处理变形。
空套齿轮轴颈的技术要求
影响传动的平稳性；可能导致噪声；
有同轴度要求，对支承轴颈的径向圆跳动为0.01~0.015；
尺寸精度要求为IT5~IT6；
螺纹的技术要求
用来固定零件或调整轴承间隙；
螺母的端面圆跳动（应≤0.05）会影响轴承的内环轴线倾斜；
螺母与轴颈的同轴度误差≤0.025；
螺纹精度为6h。
主轴各表面的表面层要求
备料—锻造—正火（退火）—钻中心孔—粗车—调质——半精车、精车—低温时 效—粗磨—氮化处理—次要表面加工—精磨—光磨。 整体淬火轴类零件：
备料—锻造—正火（退火）—钻中心孔—粗车—调质——半精车、精车—次要 表面加工—整体淬火—粗磨—低温时效—精磨。
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2、短轴类零件
（1）定位基准的选择 短轴刚性大，一般以外圆柱面定位，用三爪卡盘夹紧后呈悬伸状切削。 径向力大时，用一端是工件外圆，一端中心孔定位。
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改进的短锥法兰式结构,卡盘用短锥面x(7730)和法兰端面y定位,拨销传递扭矩 优点：卡盘定位精度和连接刚度高，主轴悬伸量小，主轴制动时卡盘不会松脱。 应用：普通车床，六角车床，多刀车床、内圆磨床。 缺点：制造精度要求高。
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（2）铣床主轴轴端
轴类零件选材及热处理
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图8-1 CM6140车床主轴
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表8-1 机床主轴工作条件、用材及热处理
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图8-2 汽车半轴
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图8-3 解放牌汽车变速齿轮简图
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表8-2 部分箱体支承类零件用材情况
代表性零件
机床床身、轴承座、 齿轮箱、缸盖、变速
器壳、离合器壳
承力支架、箱体底座 铸钢ZG270-500
刚度、强度、耐冲击
正火
支架、挡板、盖、罩、 钢板Q235、08、20、
壳
16Mn
车辆驾驶室车箱
钢板08
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刚度、强度
不热处理
刚度0 ～ 55HRC）。如机床齿轮。 •重载、中高速、大冲击载荷齿轮： 低 碳 （ 合 金 ） 钢 （ 20Cr 、 20MnB 、 20CrMnTi ） 渗 碳
（碳氮共渗）及淬火低温回火，齿面58～63HRC。如 汽车、拖拉机变速齿轮和后桥齿轮。 •精密传动齿轮或硬面内齿轮，要求热处理变形小： 38CrMoAl、35CrMo等。调质及气体氮化。如非重载、 工作平稳的精密齿轮。
图8-3
•负荷特点： 承载、磨损及冲击负荷较大，工作条件比较繁重。
•材料： 20CrMnTi。
•热处理技术条件： 渗碳层深0.8～1.3mm，表层Wc为0.8%～1.05%，齿面 58～62HRC。心部33～45HRC。
•工艺路线： 锻造→正火→粗加工、半精加工→渗碳淬火、低温回 火。
8.3 弹簧类零件材料选择（spring)
④铬矾弹簧钢： 50CrVA等，φ50mm淬透，应力较大的弹簧（工作温 度≤ 300℃）。
轴套类零件加工工艺分析
轴套类零件加工工艺分析1. 引言轴套类零件是机械加工中常见的一种零件，其用途是在轴和孔之间提供支撑和滑动的功能。
在工程设计中，轴套类零件通常需要经过精密的加工工艺来保证其质量和性能。
本文将对轴套类零件的加工工艺进行分析和总结，希望能够提供一些有用的参考和指导。
2. 材料选择在轴套类零件的加工工艺中，材料的选择是非常重要的。
常见的轴套类零件材料包括普通钢、不锈钢、铜和铝等。
选择合适的材料要考虑零件的使用环境、受力情况、耐磨性和成本等因素。
普通钢通常用于一般工况下的轴套，而在耐腐蚀和高温环境下，不锈钢是更好的选择。
3. 加工工艺流程轴套类零件的加工工艺一般包括以下步骤：3.1 材料准备首先需要对选定的材料进行准备。
包括材料的切割和锻造等操作。
在这一步中，需要将材料切割成适当的尺寸，并进行热处理以提高材料的硬度和强度。
3.2 粗加工粗加工是对轴套类零件进行初步形状加工的过程。
通常使用车床、铣床、钻床等机械设备进行操作。
在这一步中，需要根据工程图纸和要求进行粗加工，包括车削、铣削、钻孔等操作。
粗加工能够将工件的尺寸和形状加工到大致接近设计要求的程度。
3.3 热处理热处理是为了提高轴套类零件的硬度和韧性。
常见的热处理方法包括淬火、回火、表面强化等。
热处理能够改善材料的组织结构，并增加其抗磨性和耐久性。
在热处理过程中，需要根据具体的材料和工件形状进行参数的选择和控制，以保证热处理效果的达到。
3.4 精密加工精密加工是将轴套类零件的尺寸和形状加工到精确的设计要求的过程。
精密加工通常包括数控加工、磨削、线切割等操作。
数控加工能够实现高精度的加工，磨削能够提高零件的表面质量和几何精度，线切割能够加工出复杂的内部结构。
3.5 表面处理表面处理是为了提高轴套类零件的表面质量和耐腐蚀性。
常见的表面处理方法包括电镀、喷涂、氮化等。
表面处理能够在一定程度上提高轴套类零件的耐磨性和使用寿命。
4. 加工工艺优化为了提高轴套类零件的加工效率和质量，可以对加工工艺进行优化。
中等复杂轴类零件的加工工艺分析
中等复杂轴类零件的加工工艺分析轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。
其作用主要支撑承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。
在生产中，轴的材料及毛坯选择、热处理工艺、机加工工艺、机床、刀具、量具、夹具等的选择方法都对保证轴的质量精度及提高生产率有很大的影响。
现以学生实训中的产品Z4012A台钻主轴（图1所示）的加工为例探讨中等复杂轴类零件加工工艺的一般思路。
标签：质量精度；生产率；加工工艺对该零件的技术要求进行分析，其工艺过程如下。
一、下料材料的选择，常用45号钢，根据零件的尺寸下料Ф32×262。
二、锻打对于较重要的主轴，为了获得较高的机械性能，一般选用锻件。
同时可以节省及加工余量。
中小批生产可以采用自由锻，大批量生产可以采用模锻。
三、正火四、车削：粗车（图2所示）工艺要求：两端不得有中心孔工艺步骤：1.夹Ф20外圆左端，齐端面车Ф27外圆、Ф19×31外圆至尺寸，车R3圆弧。
2.夹Ф20外圆右端，打中心孔A3。
3.夹Ф19外圆，车Ф20外圆，保证Ф27外圆长度26mm。
4.夹Ф20外圆，去掉中心孔保总长376mm。
切削用量的选择：切削深度：2mm；进给量：0.3mm使用机动进给要均匀；切削速度：50-60m/min（大约每分钟主轴500-600转）。
五、热处理：调质T235对于较重要的零件一般采用调质热处理以充分发挥45号钢的现在性能。
当轴较长时，为了防止调质时淬火产生完全，可以选择40Cr。
调质一般安排在粗车之后、半精车之前。
六、车：半精车工艺步骤：1.夹Ф20mm外圆左端，齐端面，按图要求加工中心孔。
2.调头夹Ф20mm外圆，齐端面保总长374mm，按图要求打中心孔。
3.两顶尖安装，车M24×1.5螺纹外圆至尺寸、车圆锥大端尺寸至Ф16.3+0.1×31mm。
4.两顶尖安装，半精车Ф17mm外圆，保证55.2长度尺寸，留磨削余量0.4～0.5mm，精车Ф22外圆至尺寸，保证螺纹长度部分9mm。
(完整word版)轴类零件选材及工艺分析
轴类零件选材及工艺分析在机床、汽车、拖拉机等制造工业中，轴类零件是另一类用量很大，且占有相当重要地位的结构件。
轴类零件的主要作用是支承传动零件并传递动和动力，它们在工作时受多种应力的作用，因此从选材角度看，材料应有较高的综合机械性能.局部承受摩擦的部位如车床主轴的花键、曲轴轴颈等处，要求有一定的硬度，以提高其抗磨损能力。
要求以综合机械性能为主的一类结构零件的选材，还需根据其应力状态和负荷种类考虑材料的淬透性和抗疲劳性能。
实践证明，受交变应力的轴类零件、连杆螺栓等结构件，其损环形式不少是由于疲劳裂纹引起的。
下面以车床主轴、汽车半轴、内燃机曲轴、镗杆、大型人字齿轮轴等典型零件为例进行分析。
（一）机床主轴在选选用机床主轴的材料和热处理工艺时，必须考虑以下几点：<1> 受力的大小。
不同类型的机床，工作条件有很大差别，如高速机床和精密机床主轴的工作条件与重型机床主轴的工作条件相比，无论在弯曲或扭转疲劳特性方面差别都很大。
<2> 轴承类型。
如在滑动轴承上工作时，轴颈需要有高的耐磨性。
<3> 主轴的形状及其可能引起的热处理缺陷。
结构形状复杂的主轴在热处理时易变形甚至于开裂，因此在选材上应给予重视。
主轴是机床中主要进零件之一，其质量好坏直接影响机床的精度和寿命。
因此必须根据主轴的工作条件和性能要求，选择用钢和制定合理的冷热加工工艺。
1、机床主轴的工作条件和性能要求C616-416车床主轴如图1-2所示。
该主轴的工作条件如下：①承受交变的弯曲应力与扭转应力，有时受到冲击载荷的作用；②主轴大端内锥孔和锥度外圆，经常与卡盘、顶针有相对摩擦；③花健部分经常有磕或相对滑动。
总之，该主轴是在滚动轴承中动转，承受中等负荷，转速中等，有装配精度要求，且受到一定的冲击力作用。
由此确定热处理技术条件如下：①整体调质后硬度应为HB200~230，金相组织为回火索氏体；②内锥孔和外圆锥面处硬度为HRC45~50，表面3~5㎜内金相组织为回火屈氏体和少量回火马氏体；③花键部分的硬度为HRC48~53，金相组同上。
轴类零件
第1章轴类零件的结构特点和工艺分析1.1 轴类零件的结构特点轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。
它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。
轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。
根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。
轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。
轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。
轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，通常有以下几项：尺寸精度起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（IT5~IT7）。
装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6~IT9）。
1.2 轴类零件的受力分析（1）承受较大的交变弯曲应力、扭转应力。
（2）轴颈和花键部位承受较大的摩擦。
（3）一定的冲击载荷1.3 轴类零件的加工工艺分析轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。
对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。
根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。
中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。
1.4 阶梯轴的尺寸图图1-1阶梯轴的尺寸第2章轴类零件的选材与热处理2.1 轴类零件的选材分析（1）中碳钢和中碳合金钢。
考虑到轴类零件的综合力学性能要求，主要选用经过轧制或锻造的35、40、45、50、40Cr、40CrNi、40MnB钢等，一般应进行正火或调质；若轴颈处耐磨性要求高，可对轴颈处进行表面淬火。
具体的钢种应根据载荷的类型、零件的尺寸和淬透性的大小决定。
承受弯曲载荷和扭转载荷的轴类，应力的分布是由表面向中心递减的，对淬透性要求不高；承受拉、压载荷的轴类，应力沿轴的截面均匀分布，应选用淬透性较高的钢。
典型零件的选材及加工工艺路线分析讲解材料
轻量化
减轻材料重量，提高产品机动性，降低能源 消耗和排放。
环保化
发展可再生、可回收、可降解的材料，减少 对环境的污染。
智能化
研究具有自适应、自修复、自感应等功能的 智能材料。
新材料的研究与开发
碳纤维复合材料
具有高强度、轻质、耐高温等优点，广 泛应用于航空航天、汽车等领域。
高分子合成材料
具有优良的化学稳定性、绝缘性、耐 磨性等，在建筑、电子、化工等领域
03
材料的应用与发展趋势
材料的应用领域
01
航空航天
用于制造飞机、火箭等高强度、轻 质材料。
建筑领域
用于制造桥梁、高层建筑等高强度、 高耐久性材料。
03
02
汽车工业
用于制造发动机、变速器等耐磨、 耐高温材料。
电子产品
用于制造集成电路、晶体管等精密、 小型化材料。
04
材料的发展趋势
高性能化
提高材料的强度、硬度、耐高温等性能，以 满足更高要求的工业应用。
可加工性原则
材料应具有良好的可加工性， 以便于零件的制造和加工。
可维修性原则
材料应易于维修和更换，以提 高零件的使用寿命和降低维修 成本。
常用材料介绍
钢铁
钢铁是机械制造业中应用最广泛的材料之一，具 有高强度、良好的韧性和耐磨性。
铜及铜合金
铜及铜合金具有良好的导电性、导热性、耐腐蚀 性和加工性能，广泛应用于电气、电子、化工等 领域。
实例二：齿轮类零件的选材与加工工艺
灰铸铁
用于制造一般用途的齿轮，如减速器齿轮等。
球墨铸铁
用于制造高强度、高耐磨性的齿轮，如汽车变速毛坯准备
根据零件材料和尺寸要求，准备毛坯。
粗加工