1.6 机械零件选用材料的原则

  机械零件所使用的材料是多种多样的,但是金属材料,尤其是黑色金属材料,应用得最多和最广。此外各种新技术材料,如纳米材料等,在机械中的应用也将逐渐增多。

  以下是选择材料的一般原则,作为选择材料的依据。

  载荷的大小和性质,应力的大小、性质及其分布状况

  这方面的因素主要是从强度观点来考虑的,应在充分了解材料的机械性能的前提下来进行选择。

  脆性材料原则上只适用于制造在静载荷下工作的零件。在有冲击的情况下,应选择塑性材料。

  金属材料的性能一般可以通过热处理加以提高和改善,因此,要充分利用热处理手段来发挥材料的潜力。对于常用的调质钢,由于其回火温度的不同,可得到力学性能不同的毛坯。

  零件的工作情况

  零件的工作情况是指零件所处的环境特点、工作温度、摩擦磨损的程度等。

  在湿热环境下工作的零件,其材料应有良好的防锈和耐腐蚀的能力,例如选用不锈钢、铜合金等。

  工作温度对材料选择的影响,一方面要考虑互相配合的两零件的材料的线膨胀系数不能相差过大,以免在温度变化时产生过大的热应力,或者使配合松动;另一方面要考虑材料的机械性能随温度而变化的情况。

  零件在工作中有可能发生磨损之处,要提高其表面硬度,以增加耐磨性。因此,应选择适于进行表面处理的淬火钢、渗碳钢、氮化钢等品种。

  零件的尺寸及质量

  零件的尺寸及质量的大小与材料的品种及毛坯制取方法有关。用铸造材料制造毛坯时,一般可以不受尺寸及质量大小的限制;而用锻造材料制造毛坯时,则须注意锻压机械及设备的生产能力。此外,零件尺寸和质量的大小还和材料的强重比有关,应尽可能选用强重比大的材料,以便减小零件的尺寸和质量。

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