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1、材 料 选 择,常用主要金属材料 钢 铸铁 有色金属,材料选择钢,钢按用途分类 普通碳素结构钢（Q195） 碳素结构钢 优质碳素结构钢（20、45） 碳素钢（碳钢） 优质碳素工具钢（T7、T8、T12） 碳素工具钢 高级优质碳素工具钢（T12A） 碳钢和合金钢的详细内容可参考相关资料。,材料选择钢,钢按用途分类 低合金结构钢（16Mn） 合金渗碳钢（20Cr、20CrMnTi） 合金结构钢 合金调质钢（40Cr） 合金弹簧钢（60Si2Mn） 滚动轴承钢（Gcr15） 低合金刃具钢（9Sicr） 合金钢 合金工具钢 高速钢（W18Cr4V） 冷模具钢（9Mn2V） 模具钢 热模具钢（5CrMn
2、Mo） 量具钢（Gcr15、CrWMn） 不锈钢（1Cr13） 特殊性能钢 耐热钢（1Cr18Ni9Ti） 耐磨钢（ZGMn13）,材料选择铸铁,铸铁的概念、特点和种类 概念铸铁是碳含量2.11%的铁碳合金。 特点 与钢相比b、塑性、韧性较低 具有优良的铸造性、可切削性，减振性 生产成本低 种类 灰铸铁 球墨铸铁 可锻铸铁 蠕墨铸铁 合金铸铁,材料选择铸铁,五种铸铁的特点和应用 灰铸铁 特点：碳多以片状形式存在。具有高的抗压强度、优良的耐磨性和消振性，低的缺口敏感性。 应用：HT150、HT200、HT300、HT350等主要用于制造汽车、拖拉机中的汽缸、汽缸套、机床的床身等承受压力及振动的零
3、件。其中HT300和HT350称为变质铸铁（或孕育铸铁），可制造压力机的机身、重负荷机床的床身、高压液压筒等机件。 球墨铸铁 特点：球铁中的石墨呈球状，石墨球越细，球的直径越小分布越均匀，则球铁的力学性能越高。既有灰铸铁优点，又具有中碳钢的b，弯曲疲劳强度及良好的塑性、韧性。另外还可以通过合金化及热处理来提高它的性能。 应用：QT400-18、QT400-15主要做汽车、拖拉机底盘零件。,材料选择铸铁,五种铸铁的特点和应用 可锻铸铁 特点：是由白口铸铁经可锻化退火而获得团絮状石墨的铸铁。强度、塑性及韧性比灰铸铁高，但不可锻造。 应用：KTH300-06适用于制造弯头、三通；KTH330-08适
4、用制造螺丝扳手、犁刀等；KTZ450-06适用制造凸轮轴、连杆、活塞环、万向接头等。 蠕墨铸铁 特点：碳主要以蠕虫状石墨形态存在，其形状形似蠕虫。其力学性能介于相同基本组织的灰铸铁和球墨铸铁之间。其铸造性能、减震能力以及导热性能都优于球铁，并接近灰铸铁。 应用：RUT420适用于制造在热循环载荷条件下工作的零件，如柴油机汽缸、刹车件等。 合金铸铁 特点：在熔炼时有意加入一些合金元素制成合金铸铁（或称特殊性能铸铁）。与相似条件下使用的合金钢相比，熔炼简单，成本低廉。 种类：耐磨铸铁、耐热铸铁和耐蚀铸铁,材料选择有色金属,有 色 金 属 概念除钢铁材料以外的金属或合金统称为有色金属（或称为非铁金属
5、。） 特点有色金属及其合金与钢铁材料相比具有许多优良特性 ，如特殊的电、磁、热性能、耐腐蚀性及高的比强度等。如铜具有优良的导电、导热、抗蚀、抗磁性等性能。 种类 铝及铝合金 铜及铜合金,材料选择有色金属,铝及铝合金 工业纯铝（含Al99.7%98%） 特点：密度小、强度低、导电性和导热性好，抗大气腐蚀性好。 应用：制作导线、装饰品（灯具）及日常生活用品等。 铝合金 变形铝合金分为防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金、锻铝合金 铸造铝合金主要有Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系及Al-Zn系等。,铝及其合金,铝 合 金 变形铝合金 防锈铝合金5A05、3A21（LF5、LF21） 特点：抗蚀性
6、好、塑性好、易于变形加工、焊接性好，但切削性差。 应用：容器、管道、飞机蒙皮、冲压零件等。 硬铝2A01、2A12（LY1、LY12） 特点：主要加入Cu、Mg、等元素，可通过时效处理提高其强度和硬度，又可以进行变形强化，但防腐蚀能力较低。 应用：在航空工业应用广泛（如飞机蒙皮、挤压螺旋桨、叶片等） 超硬铝7A04（LC4） 特点：主要加入Cu、Mg、Zn等元素，硬度比硬铝高，切削性能良好，但耐蚀性更差。 应用：用于制造外形复杂的锻件和模锻件。如飞机的大梁、起落架部件等。 锻铝2A50（LD5） 特点：在加热状态下有良好的塑性和耐热性，具有良好的锻造性能。 应用：适于进行锻压、挤压、轧制、冲压
7、等。用于制造飞机上的接头、框架、支杆等。,铝及其合金,铝 合 金 铸造铝合金 特点：铸造性能好，可铸造形状复杂的零件毛坯。抗蚀性好和 良好的切削加工性能。 类型：根据加入元素不同分为四类 AlSi系 (ZL101) AlMg系(ZL301) AlCu系(ZL201) AlZn系(ZL401) 其中Al-Si系合金的力学性能和铸造性能较好得到广泛应用。 应用：一般用来制造低、中强度的形状复杂铸件，如缸体、变速箱等。尤其是ZL108和ZL109合金，由于密度小、抗蚀性好、线膨胀系数小、强度和硬度高，耐磨性和耐热性较好，因而常用于制造活塞。,材料选择有色金属,铜及铜合金 特点铜具有良好的导电性、导热
8、性和抗蚀性，在冷态和热态下具有良好的塑性。 纯铜工业纯铜强度低，不宜做结构材料，一般加工成棒、线、板、管等制品供应，用于制造电线、电缆、电器零件及熔制各种铜合金。,铜及其合金,铜 合 金 铜合金具有较高的强度及其他特殊性能，通常用于制作耐磨、抗蚀、导电和导热的零件。 普通黄铜铜和锌的合金。 单相黄铜如H68、H70；塑性好、强度低；大量用于 枪、炮弹壳、有“弹壳黄铜”之称。 双相黄铜如H62、H59；热塑性好适于热加工，一般 经热轧制成棒材、板材。主要用于水管、油管、散热器等。 特殊黄铜根据加入元素不同有铝黄铜、铅黄铜等。特别是铝黄铜强度很高，塑性良好，抗蚀性也较高，如HAl159-3-2。
9、应用：钟表、船舶零件、涡轮、电机及化学工业中广泛应用。,铜及其合金,铜 合 金 青铜是铜和锡的合金。 锡青铜以锡为主要加入元素的铜合金称为锡青铜。如QSn4-3、QSn6.5-0.4。 应用：主要用于制造弹性元件，轴承等耐磨零件，抗磁及耐蚀零件。 无锡青铜将含Al、铍（Be）、铅（Pb）、Mn、Si等的铜合金称为无锡青铜。 特点：强度高、耐磨性好，受冲击力不产生火花。如：QAl15、QA19-4。 应用： QAl15用于制造要求高耐蚀的弹簧及弹性元件； QA19-4用于制作齿轮、轴承、轴套等。 铍青铜 特点：具有高的硬度、强度、耐磨性、弹性极限、抗蚀性、导电性，并且耐低温、无磁性、受冲击不起火
10、花，以及良好的冷、热加工性能。 应用：各种精密仪表的重要弹性元件、耐磨零件（如钟表、齿轮、轴承等）等。常用的铍青铜有QBe2、QBe1.7。,材料的选用,材料的选用 根据材料的使用性能选材 根据材料的工艺性能选材 根据材料的经济性选材,材料的选用,根据材料的使用性能选材 材料的使用性能指机械零件（或构件）在正常工作情况下材料应具备的性能（包括力学性能、物理性能、化学性能），它是选材最主要的依据。 方法 分析零件的工作条件，确定使用性能 零件受力情况：载荷类型；载荷大小及分布情况。 零件的工作环境：温度、介质。 零件的特殊性能要求：电、磁性能、密度等。（若零件尺寸相同，则材料的密度，零件的质量）
11、 进行失效分析，它是确定零件的主要使用性能。 失效机械零件丧失正常的工作能力称为失效。 失效的形式：过量变形、断裂、表面损伤。 根据零件使用性能要求提出材料性能（力学、物理、化学性能）的要求。,材料的选用,根据材料的工艺性能选材 通常所指的工艺性能主要有：铸造性能、压力加工性能、焊接性能、机械加工性能、热处理性能。 金属铸造性能主要指流动性、收缩性、偏析（即成分不均匀）、吸气性等。铸造性能较好的材料有铸铁、铸钢、铸造铝合金和铜合金等，铸造铝合金和铜合金优于铸铁，而铸铁又优于铸钢。 金属压力加工性能主要包括：锻造性能、冷（热）冲压性能等。（低碳钢的压力加工性能比高碳钢好，而碳钢比合金钢好） 金属
12、焊接性能主要指焊缝区形成冷裂或热裂及气孔的倾向。低碳钢的焊接性能好，高碳钢的焊接性能差。 金属机械加工性能主要指切削加工性、磨削加工性等。切削加工性是指材料的硬度、易切削性、冷作硬化程度及切削后可能达到的表面粗糙度等。（钢中的易切削钢的切削加工性能最好；而奥氏体不锈钢及高碳合金钢的切削加工性能较差） 金属热处理工艺性能指材料的淬透性、变形开裂倾向、加热过程中的氧化和脱碳倾向等。合金钢的热处理工艺性能比碳钢好。,材料的选用,根据材料的经济性选材 在满足使用性能和工艺性能的前提下，一定要重视经济性能，以降低零件的总成本。 零件的总成本包括 制造成本材料价格、零件自重、零件加工费、试验研究费等。 附加成本费零件寿命、即更换零件和停机损失费及维修费等。 在保证零件使用性能的前提下，尽量选用价格便宜的材料，可降低零件总成本。,
