机械零件的常用材料特性及应用

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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,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：是将工件加热保温后，在水

2、、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）,降低成本，就近

3、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(SNCM240(价

4、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) 考耐磨性時(SK

5、S3/SKD11/SKH61),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。,2. 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 、 PVC 、 PMMA、ABS2 )工程塑膠：常

6、用以取代鋁、鐵等金屬鑄造及高功能要求的 精密零件上。如：POM 、 PBT 、 NYLONPC3 )高級工程塑膠：運用於特別要求之電子精密零件。如：LCP 、 PES 、 PEEK 、 PEI,成分：聚甲醛（俗称赛钢） 优点：有优异的机械性能，尤其是弹性模量很高，刚性和表面硬度都很高，其他塑料所不能比拟的。冲击强度及耐疲劳强度都十分突出，为所有塑料之冠。具有卓越的耐磨性和自润滑性，仅次于尼龙。耐有机溶剂。 缺点：收缩率大，热稳定性差，易分解老化。 用途：可代替大部分有色金属、汽车、机床、仪表内件、轴承、紧固件、齿轮、弹簧片、管道、运输带配件、电水煲、泵壳、沥水器、水龙头等.,常用塑胶材料-PO

7、M,成分：尼龙 优点：坚硬、耐磨、耐疲劳、耐油、耐水、结晶性能很高，具有优良的力学性能，刚度尚逊于金属，但比强度高于金属，可代替金属使用，冲击强度良好比PC、POM低 缺点：热稳定性差，制品一般只能在80-100度下使用 用途：适于制作各种开关、齿轮、家用电器部件、电子设施、大型汽车电子接插件、接线头和手控电动工具部件等,常见塑胶材料-PA,成分：酚醛树酯 优点：电木的特性是不吸水、不导电、耐高温、强度高，表面坚硬，质脆易碎，敲击有木板声，多为不透明深色(棕色或黑色)，在热水中不变软。是绝缘体。 缺点：表面坚硬，质脆易碎.机械性能较差，也不耐油和化学腐蚀 用途：适用于PCB业钻孔用垫板、配电箱

8、、治具板、模具夹板、高低压配线箱、包装机、梳子等,常见塑胶材料-电木,成分：聚氨脂（简称PU) 优点：聚氨脂弹性体具有耐磨耗、耐化学腐蚀、抗张强度、高弹性、耐高压荷重、耐磨耗强度高、吸震性强、耐撕裂，耐辐射，高强度，高承载和减震缓冲等良好性能。 缺点：内生热大，不耐强极性溶剂和酸碱性介质 用途：重型机械、大型冲压设备的减震垫板、垫块、弹簧，以及做各种金属板、管的冲材模等,常见塑胶材料-优力胶,二 、机械零件的工艺性及标准化,一、工艺性,零件设计要求,使用要求-具备所要求的工作能力；,制造要求-制造工艺可行，成本低；,零件工艺性良好的标志： 在具体的生产条件下，零件要便于加工而加工费用又很低。,工艺性的基本要求： 1) 毛坯选择合理,制备方法：选用型材、铸造、锻造、冲压和焊接等。,毛坯选择与生产批量、材料性能和加工可能性有关。,单件或小批量生产时，选用棒料、板材、型材或焊件。,大批量生产时，往往选用铸造、锻造、冲压等方法。,