機械零件材料的選擇（zé）方法

從各種各樣的材料中選擇出要使用的材料（liào），是一項受（shòu）多方麵因素所製約的工作。因此，如何選擇零件的材料是零件設計的（de）重要一環。選擇機械零件材料的原則是：所需材料應滿足零件的使用要求（qiú）並具有良好的工藝性和經濟（jì）性等。

01

使用（yòng）要求

機械零件的（de）使用要求表現為以下幾點：1）零件的工作狀況和受載情（qíng）況（kuàng）以及為避免相應的失效形式而（ér）提出的要求。工作狀況是指零（líng）件所處的環境（jìng）特（tè）點、工作溫度及摩擦（cā）和磨損的程度等。在濕熱環境或腐蝕介質中工作的零件，其材料應具有良好的防鏽和耐腐蝕能力，在這種情況下，可先考慮使用不鏽（xiù）鋼、銅合金等。工（gōng）作溫（wēn）度對（duì）材料選擇的影響主要有兩個方麵：一方麵（miàn）要考慮互相（xiàng）配合的兩零件（jiàn）材料的線膨脹係數不能相差過大，以免在溫度變化時產（chǎn）生過大的熱應力或者使配合鬆動；另一方麵也要考慮材料（liào）的（de）力學（xué）性能隨溫度而改變的（de）情況。在滑動摩擦下（xià）工作的零件，要提（tí）高其表（biǎo）麵硬度，以增強耐磨性，應選擇適於進行表麵處理的淬火鋼、滲碳鋼、氮化鋼等品種或選用減摩和耐磨性能好的材料。受載情況是指零件受載（zǎi）荷、應力的大小和性質。脆性材料原則上隻適用於製造在靜載荷下工作的零件；在有衝擊的情況下，應以塑性材料作為主要使用的（de）材料；對於表麵受較大接觸應力的零件，應選擇可以進行表麵處理（lǐ）的材料（liào），如（rú）表麵硬化鋼；對於受應變力的（de）零件，應選擇（zé）耐疲勞的材料；對於受衝擊載荷（hé）的零件，應選擇衝擊（jī）韌（rèn）性較高的材料；對於尺寸取決於強度而尺寸和質量又受限的零件，應選擇強度較高（gāo）的材料；對於尺寸取決於剛度的零件，應（yīng）選擇彈性模量較大的材料。金屬材料的性能（néng）一般可通（tōng）過熱處理加以提高和（hé）改善，因此，要充分利用熱處（chù）理的手段來發揮材料的潛力；對於（yú）最常用的調（diào）製鋼，由於其回火（huǒ）溫度（dù）的不同（tóng）可得到力學性能不同的毛坯。回火溫度（dù）越高，材料的硬度和剛度將越（yuè）低，而塑性越好。所以在選擇（zé）材料的品種（zhǒng）時，應同時規定其熱處理規範，並在圖樣上注明。2）對零（líng）件（jiàn）尺寸（cùn）和質量的限製。零件尺寸及質量（liàng）的大小與材料的品（pǐn）種及毛坯的製造方法有（yǒu）關。生產鑄造毛坯時一般可以不受尺寸及質量大小的限製；而生產鍛造毛（máo）坯時（shí），則（zé）需注意鍛壓機械及設備的生產能力。此外，零件尺寸和質量的大小還和材料的強重比有關，應盡可能選擇強重比大的材料，以便減小零件（jiàn）的尺寸及（jí）質量。3）零件在整機及部件中的重要程度（dù）。4）其他特殊要求（如是否需要絕緣、抗磁等）。

02

 工藝要求

為（wéi）使零件便於加工製造，選擇材料時應考慮零件結構的複雜程（chéng）度、尺寸大小及毛（máo）坯類型。對於外形複雜、尺寸較大的零件，若考慮采用鑄造毛坯，則需選（xuǎn）擇鑄造性能好（hǎo）的材料；若考慮（lǜ）采用（yòng）焊（hàn）接毛坯，則應選擇焊接（jiē）性能（néng）好的（de）低碳鋼。對外形簡單（dān）、尺寸較小、批量較（jiào）大（dà）的零件，適合衝壓和模鍛，應選擇塑性較好的材料。對需要熱處理的零件，材料應具有良（liáng）好的熱處理性能。此外，還應考慮材料本身的易加工性以及熱處理後的易加工性。

03

經濟性要求（qiú）

1）材料本（běn）身的相對價格在滿足使（shǐ）用要求的前（qián）提下，應盡量選用價格（gé）低廉的材料。這一點對於大（dà）批量製（zhì）造的零件尤其重要。2）材料的加工費用當零件質量不大而加工量很大時，加工費用在零件總成（chéng）本（běn）中會占很大比例。盡管鑄鐵比（bǐ）鋼（gāng）板廉價，但對於某些單（dān）件或小批量生產的箱體類零件來說，采用鑄鐵比采用鋼板焊接的成本更高，因為後者（zhě）可以省掉模具的製造費用。3）節約材料為了節約材料，可采用熱處理或（huò）表麵強化（噴丸、碾壓（yā）等）工藝，充分發揮（huī）和（hé）利用材（cái）料潛在（zài）的力學性能；也可采用表麵鍍層（鍍鉻、鍍銅、發黑、法（fǎ）藍等）方法，以減輕腐蝕和磨損的程（chéng）度，延長零件的使用壽命。4）材料的利用率為了提高材料的利用率，可采用無切削（xuē）或少切（qiē）削加工，如模鍛、精鑄、衝壓等，這樣不但可以提高材料的利用率，同（tóng）時（shí）還可減少切削（xuē）加（jiā）工的工時。5）節約貴重材料通過采用組合結構，可節約價格較高的材料，如（rú）組（zǔ）合式（shì）結構的蝸輪齒（chǐ）圈采用減（jiǎn）摩性較好但價格貴的錫青銅，而輪芯則采用廉價的鑄鐵。6）節約稀有材（cái）料在這方麵，可采用在我國資源較豐富的錳（měng）硼係列合金鋼（gāng）代替資源較少的鉻鎳係合金鋼，以及采用鋁（lǚ）青銅代替錫青銅等方法。7）材料的供應情況在選擇材料時，應選用本地就有且便於供應的材料，以降（jiàng）低采購、運（yùn）輸、儲存（cún）的成本（běn）；從簡化材料品種的供應和儲存的（de）角度（dù）出發，對於小批量生產的零件，應盡可能減少（shǎo）在同一台機器上使用材料的品種和規格，以簡化供應和管理，並可在（zài）加工及熱處理過程中更容易（yì）掌握最合理的操作方法，從而提高製造質量，減（jiǎn）少廢品，提高勞動生產率。