文档介绍：机械零件的选材
§1 材料选用的一般原则
使用性能选材原则
受力情况:如载荷性质(静载、动载、交变载荷)、形式(拉压、弯曲、扭转、剪切)、分布(均匀分布、集中分布)与大小,应力状态;
工作环境:如温度(常温、高温、低温或变温),介质(有无腐蚀介质、润滑剂);
其它要求:如导热性、密度与磁性等。在全面分析工作条件的基础上确定零件的使用性能,如交变载荷下要求疲劳性能、冲击载荷下工作要求韧性、酸碱等腐蚀介质中工作则要求耐蚀性等
工艺性能选材原则
材料的工艺性能可定义为材料经济地适应各种加工工艺而获得规定的使用性能和外形的能力,因此工艺性能影响了零件的内在性能、外部质量以及生产成本和生产效率等。
理想情况下,所选材料应具有良好的工艺性能,即技术难度小、工艺简单、能量消耗低、材料利用率高,保证甚至提高产品的质量。
铸造性能凡相图上液-固相线间距越小、越接近共晶成分的合金均具有较好的铸造性能。因此铸铁、铸造铝合金、铸造铜合金的铸造性能优良;在应用最广泛的钢铁材料中,铸铁的铸造性能优于铸钢,在钢的范围,中、低碳钢的铸造性能又优于高碳钢,故高碳钢较少用做铸件。
压力加工性能包括变形抗力,变形温度范围,产生缺陷的可能性及加热、冷却要求等。一般来说,铸铁不可压力加工,而钢可以压力加工但工艺性能有较大差异,随着钢中碳及合金元素的含量增高,其压力加工性能变差;故高碳钢或高碳高合金钢一般只进行热压力加工,且热加工性能也较差,如高铬钢、高速钢等;高温合金因合金含量更高,故热压力加工性能更差。变形铝合金和大多数铜合金,像低碳钢一样具有较好的压力加工性能。
焊接性能钢铁材料的焊接性随其碳和合金元素含量的提高而变差,因此钢比铸铁易于焊接,且低碳钢焊接性能最好、中碳钢次之,高碳钢最差。铝合金、铜合金的焊接性能一般不好,应采用一些高级的焊接方法(如氩弧焊)或特殊措施进行焊接。
机械加工性能主要指切削加工性和磨削加工性,其中切削加工性最重要。一般来说材料的硬度越高、加工硬化能力越强、切屑不易断排、***越易磨损,其切削加工性能就越差。在钢铁材料中,易切削钢、灰铸铁和硬度处于180~230HBS范围的钢具有较好的切削加工性能;而奥氏体不锈钢、高碳高合金钢(高铬钢、高速钢、高锰耐磨钢)的切削加工性能较差。铝、镁合金及部分铜合金具有优良的切削加工性能。
热处理工艺性能必须首先区分是否可进行热处理强化,如纯铝、纯铜、部分铜合金、单相奥氏体不锈钢一般不可热处理强化;对可热处理强化的材料而言,热处理工艺性能相当的重要。
经济性能选材原则
所谓经济性选材原则,不仅是指选择价格最便宜的材料、或是生产成本最低的产品,而是指运用价值分析的方法,综合考虑材料对产品的功能与成本的影响,以达到最佳的技术经济效益。
选择材料的基本过程