工程材料的选用

第九章工程材料的选用及机械零件毛坯的选择选材的一般原则1）材料的使用性能是选材首要考虑的问题。一般机械零件，主要是力学性能要求；有时也要求一定理化性能，如:密度、热膨胀、电绝缘、耐腐蚀等。2）材料的工艺性能不同形式结构，采用不同方法制造，不同制造方法则要求选用不同的材料，使制造工艺简单、成本低。3）材料的经济性在保证使用与制造工艺要求的前提下，应使材料价格低，材料来源供应充足。一.按材料使用性能要求选材1．按零件工作条件选材（1）承受拉伸、压缩载荷（2）承受周期性交变载荷（3）承受摩擦磨损载荷（4）高速旋转及有惯性要求的零件（5）专业用钢的选用一.按材料使用性能要求选材2．按零件失效形式选材（１）零件失效形式１）失效的基本类型：可分为断裂、过量变形、表面损伤3大类。２）导致零件失效的主要原因①设计②材料③制造工艺④安装使用一.按材料使用性能要求选材2．按零件失效形式选材(续)3）失效分析一般包括五个方面：①取样，即收集失效零件的残体；②整理失效零件的有关资料；③将所选样品进行宏观和微观的断口分析；④测定样品的必要数据，其中包括设计性能指标与失效的有关性能指标，材料的组织及化学成分等；⑤综合各方面分析资料作出判断，确定失效的具体原因，提出改进措施，写出分析报告。二.按制造工艺性能要求选材常用材料的工艺性能如下：（1）碳素钢和合金钢：碳素钢和合金钢在室温时为多相结构，加热到一定温度时呈单相组织，具有良好的塑性和较小的变形抗力。因此，具有良好的锻造性能。（２）铸铁：包括灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁的碳当量都接近共晶成分，故熔点低，流动性好。由于石墨化作用，铸件收缩小（可锻铸铁除外），故各类铸铁具有良好的铸造性能。但可锻性和可焊性极差。二.按制造工艺性能要求选材（续）（3）非铁合金：常用的是铜合金和铝合金。一类为形变合金，其合金元素含量较少，室温时呈单相组织，具有良好的塑性。另一类为铸造合金，其成分在共晶成分附近的合金，具有良好的铸造性能，铸造合金的切削加工性比形变合金好。（4）工程塑料：热固性塑料成型工艺差，一般都采用压制成型。热塑性塑料具有优良的成型工艺性，可采用注塑、挤塑、吸塑、吹塑等成型方法。另外还具有良好的焊接和粘接性能，故可提高制品设计的灵活性和结构复杂性。二.按制造工艺性能要求选材（续）生产方法、零件结构、零件材料三者的关系生产方法、零件结构、零件材料三者之间存在相互相依又相互制约的关系。如某一类零件结构可以有几种生产方法，有几种材料可供选择。但有时有的零件结构只有一种合理的生产方法或只能选用某一种材料；而有时先确定零件生产方法，再按生产工艺要求选择材料，并确定零件结构使之符合生产工艺要求。还可以先选定材料，后确定生产方法；最后设计零件结构。三.按经济性原则要求选材1．材料价格对成本的影响在满足使用性能和工艺性能要求前提下，选用价格最低材料。2．材料工艺性对成本的影响小批量单件生产结构简单零件，材料费在零件制造成本中所占的比例较大。大批量、结构复杂、技术要求高、加工工序多的精密零件，加工费则是零件制造成本的主要部分。材料的切削加工性对零件制造成本的影响很大。灰铸铁和中碳结构钢切削加工性最好。而高碳钢和合金钢的切削加工性都很差，加工费增加。三.按经济性原则要求选材（续）3．零件使用寿命对成本的影响零件的使用材料性能差，则零件的使用寿命短。4．材料供应状况对成本的影响选材时应立足于国内，同时考虑到国内的生产和供应状况。在同一产品中，选用材料的种类、价格、应尽量少而集中，以减少采购运输及库存的费用。