机械零件的常用材料特性及应用.ppt

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1、机械零件的常用材料特性及应用机械制造中最常用的材料是钢和铝合金(有色金属材料)。非金属材料如塑料、橡胶等。世纪方舟——李志锐机械工程材料金属材料非金属材料黑色金属钢有色金属铸铁合金钢无机非金属材料有机材料塑料橡胶陶瓷合成纤维铝合金铜合金其他有色合金一、金属材料1.钢：结构钢、工具钢、特殊钢(不锈钢、耐热钢、耐酸钢等)、碳素结构钢、合金结构钢、铸钢等。铸铁常用金属材料钢铜合金----含碳量>2%----含碳量≤2%铁碳合金特点：与铸铁相比，钢具有高的强度、韧性和塑性。可用热处理方法改善其力学性能和加工性能。选用原则：优选碳素钢(A3.S45C)，其次

2、是硅、锰、硼、钒类合金钢,特殊硬度可以选合金工具钢（Cr12).一、金属材料铸铁常用金属材料铜合金----含碳量≤2%热处理方式：退火、正火、淬火和回火四种基本工艺，俗称金属热处理的“四把火”。1.退火：是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。2.正火：是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。3.淬火

3、：是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。(S45C可以达到42-50HRC,Cr12可以达到52-60HRC)4.回火：是为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于710℃的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火金属热处理方式表面处理：鍍Cr高硬度,耐磨性,耐蝕性鋼/銅及合金鍍Ni耐蝕性,穩定性鋼/銅及合金鍍Zn防腐性,不脫落銅發藍防蝕性鋼染黑防蝕性鋼陽極處理防蝕性,防氧化鋁2.选材原则——材料的经济性总成本=材料本身价格+加工费+其他（运费、安装费等）降低

4、成本，就近取材；考虑材料生产、供应情况；选材少而集中，便于采购和管理从实际出发，全面考虑机械性能、工艺性能、生产成本。3.不同用途下的選材外部構造用材料轴用材料齿轮用材料凸轮用材料滑动用材料外部構造用材料要求:經濟性/充分強度/耐蝕性/耐疲勞性/耐衝擊性/良好吸震性/易加工性選用铸铁FC(考慮成本時用,另吸震性最佳)A3(用途最廣之一般經濟材料)S45C(較A3性能略佳,价格略高)SUS304(最佳耐蝕性,但昂貴,難加工)轴用材料要求:充分強度/耐磨性/耐疲勞性/充分硬度/充分橈度選用一般用軸材料(A3/S10C/S45C)強力用軸材料(SNCM2

5、40(价高)/42CrMo)齿轮用材料要求:充分強度/耐磨性/充分硬度/耐衝擊性/易加工性選用高周波淬火處理材料(S45C/42CrMo)滲碳淬火處理材料(42CrMo)氮化處理材料(42CrMo)凸轮用材料要求:耐磨性/充分硬度/良好吸震性/易加工性/易熱處理性選用鑄鐵FC(考慮成本時,低中速、小負載時)高周波淬火處理材料(S45C/42CrMo)滲碳淬火處理材料(SCM415)氮化處理材料(42CrMo/SCr440)滑動用材料要求:耐磨性/充分硬度/易加工性/易熱處理性/導熱性選用考慮成本時(S45C)考慮韌性時(SCM440/SK2)考耐磨

6、性時(SKS3/SKD11/SKH61)特点：防锈铝(抗蚀性、压力加工性与焊接性能好，但强度较低)硬铝（力学性能高）超硬铝（硬度强度最高）锻铝(锻造性能好.耐热性能好)型材(铝型材比别的常用金属密度小，质量轻)2.铝合金：防锈铝、硬铝、超硬铝、锻铝、型材等。3.铜合金-铜锌合金，并含有少量的锰、铝、镍特点：具有良好的塑性和液态流动性。青铜合金还具有良好的减摩性和抗腐蚀性。零件毛坯获取方法：辗压、铸造。应用：应用范围广泛。种类青铜黄铜轴承合金（巴氏合金）-含锡青铜、不含锡青铜二、非金属材料1.橡胶橡胶富于弹性，能吸收较多的冲击能量。常用作联轴器或减震

7、器的弹性元件、带传动的胶带等。硬橡胶可用于制造用水润滑的轴承衬。塑料的比重小，易于制成形状复杂的零件，而且各种不同塑料具有不同的特点，如耐蚀性、绝热性、绝缘性、减摩性、摩擦系数大等，所以近年来在机械制造中其应用日益广泛。3.其它非金属材料：皮革、木材、纸板、棉、丝等。选材因素：设计机械零件时，选择合适的材料是一项复杂的技术经济问题设计者应根据零件的用途、工作条件和材料的物理、化学、机械和工艺性能以及经济因素等进行全面考虑。用途、工作条件、物理、化学、机械工艺性能、经济性。零件材料各种材料的化学成分和力学性能可在相关国标、行标和机械设计手册中查得。2

8、.塑料以功能來分:依其機械、電氣、熱學及其他性質功能來分。1)泛用塑膠：通常以美觀及低功能使用要求，為訴求重點。如：PE、