机械零件的选材综述.docx

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 一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：（rs、（rb、s、6、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。在选材中，同使用性能比较，工艺性能处
于次要地位，但在某些情况下，如大量生产时，工艺性能则可能 成为选材考虑的主要依据。
实际选材时，一般是从零件的工艺路线中提出对材料的工艺性能 要求。金属零件按其形状、性能要求，可有很多种不同的加工工 艺路线。
钢铁零件的工艺路线大体可分为三类：
①性能要求不高的一般零件（一般用铸铁、碳钢制造）
毛坯-正火或退火-机械加工-零件
②性能要求较高的一般零件（合金钢、高强度铝合金）
毛坯-预先热处理（正火或退火） -粗加工-最终热处理
（淬火回火、固溶时效、化学处理等） ―精加工
③要求较高的精密零件
毛坯-预先热处理（正火或退火） -粗加工-热处理（淬
火回火、固溶时效、化学处理等） -半精加工-稳定化处
理-精加工-稳定化处理-零件
高耐磨性者还须进行氮化处理
金属材料的加工工艺性能有：
铸造性能、锻压性能、焊接性能、切削加工性能、热处理性 能等。
如果设计的是铸件，最好选择共品合金；设计锻件、冲压件，
最好选择固溶体的合金；设计焊接