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第五章
工程材料的选择
工程材料第五章5-1选材
选材的原则及基本方法 选材的方法有很多种，大致可归纳为以下几种： 经验法  替代法  综合分析法
不论哪种方法，都要经过严格的校核、计算、试验，才能决定所用的材料并投入生产。  实际工作中往往是几种方法互相补充。
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选择材料时应遵循以下三条基本原则： ，在一定的寿命期内正常工作； 2. 具有较好的工艺性能，以便于加工，并易于保证加工质量； 3. 有较好的经济性；
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. 使用性能要求分析 对所选材料使用性能的要求，是在对零件的工作条件及零件的失效形式的分析的基础上提出的。
零件的使用性能与选材材料在使用过程中的表现，即使用性能，
是选材时考虑的最主要的依据。

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表5-1 几种零件（工具）工作条件、失效形式及要求的机械性能
零 件
工具
工作条件
常见的
失效形式
要求的主要机械性能
应力种类
载荷性质
其他
紧固螺栓
拉，剪应力
静
——
过量变形，断裂
强度，塑性
传动轴
弯，扭应力
循环，冲击
轴颈处摩擦、振动
疲劳破坏，过量变形，轴颈处磨损
综合机械性能
传动齿轮
压，弯应力
循环，冲击
强烈摩擦、振动
磨损，疲劳麻点，齿折断
表面高硬度及疲劳极限，心部强度，韧性
弹簧
扭应力（螺旋簧），弯应力（板簧）
循环，冲击
振动
弹性丧失，疲劳破坏
弹性极限，屈强比，疲劳极限
油泵柱塞副
压应力
循环，冲击
摩擦、油的腐蚀
磨损
强度，抗压强度
冷作模具
复杂应力
循环，冲击
强烈摩擦
磨损，脆断
硬度，足够的强度，韧性
压铸模
复杂应力
循环，冲击
高温，摩擦，金属液腐蚀
热疲劳，脆断，磨损
高温强度，抗热疲劳性，足够的韧性与热比性
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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。

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。成失效的原因是多方面的，其中材料是重要因素。
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变形失效  塑性变形失效： 零件中的工作应力超过材料的屈服强度的结果。 弹性变形失效： 由过大的弹性变形所引起，刚度或弹性模量不足。
失效三大基本类型
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韧性断裂：由于材料抗拉强度不足造成； 脆性断裂：由于材料塑性韧性过低； 低应力脆断：由于材料断裂韧性不足引起； 疲劳断裂失效：由于材料的疲劳强度不足。 疲劳断裂是机器零件中最常见的失效方式。各种机器中，因疲劳失效的零件达到总数的60-70%以上。
(2)断裂失效
疲劳断口图
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承受摩擦受损的零件情况比较复杂，大致可分为以下三类： 一是对整体硬度要求较高的零件，如刀具、冷冲模、量具、滚动轴承等； 二是自身要耐磨，又要求减摩以保护配偶件的零件，如滑动轴承，丝杆螺母等； 三是对心部强韧性还有较高要求的零件，如齿轮、凸轮、活塞销等。 它们都要求有较高耐磨，减摩性。
(3)表面磨损
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◆对一般机器零件，通常选用调质或正火状态的中碳钢，调质、正火或等温淬火状态的球墨铸铁等制造或淬火、低温回火的低碳钢。 ◆但对航空零件如起落架、涡轮轴、机翼大梁等，由于受力复杂，工作条件比较苛刻，可选用强度较高的合金调质钢和超高强度钢，以保证在整个大截面上具有均匀的综合性能。 ◆当零件受力较小，并要求有较高的比强度与比刚度时应考虑选择铝合金、镁合金、钛合金或工程塑料，复合材料等。
以综合机械性能为主的选材
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