2. 材料的工艺性能良好；
分析总结：
• 工艺性能影响设备或者零件的制造质量、生产效率、 生产成本； 铸造性能：包括流动性、收缩、偏析、吸气性等。 锻造性能：包括可锻性、抗氧化性、冷镦性、锻后冷却 要求等。 机械加工性：包括光洁度，切削加工性等。 焊接性能：包括形成冷裂或热裂的倾向、形成气孔的倾 向等。 热处理工艺性：包括淬透性、变形开裂倾向、过热敏感 性、回火脆性倾向、氧化脱碳倾向。
29
11.2
11.2.1 轴类零件
典型零件选材实例
（3）受较大载荷或要求精度高的 轴以及处于强烈摩擦或高、低温 等恶劣条件下工作的轴，应选用 合金钢。 根据合金钢的种类及轴的性能应 采用调质、表面淬火、渗碳、氮 化、淬火、低温回火等热处理， 以充分发挥合金钢的潜力。
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11.2
11.2.1 轴类零件
（ 5） 齿面塑性 变形
34
11.2
11.2.2 齿轮
典型零件选材实例
具有高的接触疲劳强度，高的表面硬度和耐磨性。
（1）
（2） （3）
具有高的抗弯曲强度，适当的心部硬度和韧性。
良好的切削加工性，淬火变形要小。
11.2
11.2.2 齿轮
典型零件选材实例
1）钢材齿轮
（1）轻载、低速或中速、冲击力小、精度较低的一般齿 轮，选用中碳钢如：Q255、Q275、40钢、45钢、50钢、 50Mn等钢制造，常用正火或调质等热处理制成软齿面齿轮， 正火硬度为160～200HBW；调质硬度一般为200～280HBW，
32
11.2
11.2.2 齿轮
典型零件选材实例
齿根承受最大的交变 弯曲应力，并有应力集中存 在，在启动、换档或啮合不均匀 时还承受冲击和过载；齿面承受脉 动接触压应力和滚动、滑动摩擦。
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11.2
11.2.2 齿轮
典型零件选材实例
（ 1） 轮齿折断
（ 2） 表面疲劳 剥落
（ 3） 齿面磨损
（ 4） 齿面胶合
（1）轻载、低速，不重 要的轴，可选用Q235、 Q255、Q275等碳素结构 钢，这类钢通常不进行热 处理。
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11.2
11.2.1 轴类零件
典型零件选材实例
（2）受中等载荷而且精度要 求一般的轴类零件，常用优质 碳素结构钢，如35、40、45、 50钢，其中45钢应用最多。为 改善其力学性能，一般要进行 正火或调质处理。要求轴颈等 处耐磨时，还可进行表面淬火 和低温回火。
24
11.2
11.2.1 轴类零件
典型零件选材实例
（1）断裂，大多是疲劳断裂。 （2）轴的相对运动表面的过度磨损。
（3）发生过量扭转或弯曲变形（弹性的和塑性的） 。 （4）有时还可能发生腐蚀失效。
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11.2
11.2.1 轴类零件
典型零件选材实例
（ 1） 具有高的强度， 足够的刚度及良好 的韧性，以防止断 裂及过量变形。
3. 保证经济性能合理的原则
1、成本： 在满足使用性能的前提下，尽可能选用价廉的材料，降 低零件的总成本。 在金属材料中，碳钢和铸铁的价格是比较低廉的，因 此在满足零件机械性能的前提下选用碳钢和铸铁（尤其 是球墨铸铁），不仅具有较好的加工工艺性能，而且可 降低成本。
• • • •
2、材料来源： 符合国情、厂情 3、用非金属材料代替金属材料 4、材料的利用率和再生利用率
11.1.2 金属材料选用的一般步骤和方法
（5）试验、投产。
11.1
金属材料选用的原则与步骤
11.1.2 金属材料选用的一般步骤和方法
（1）
以综合力学性能为主进行选材
（2）
（3）
以疲劳强度为主进行选材
以耐磨性为主进行选材
11.2
11.2.1 轴类零件
典型零件选材实例
转轴在工作时承受弯 曲和扭转应力的复合作用，心 轴只承受弯曲应力，传动轴主要承 受扭转应力。此外，轴还会受到一定 程度的过载和冲击。
在机械设备、零件的设计与制造中， 合理选择和使用材料是一项十分重要的 工作。
• 一、保证使用性能足够的原则： • 液化石油气瓶
汽水分离器
分析总结：
• 选择最关键使用性能时 主要考虑设备或 者零件的工作情况、负载、 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ件的重要 程度三个方面；
• 根据具体情况抓住主要矛盾，找出最关 键的力学性能指标，同时兼顾其他性能；
第十一章 材料的选择与分析
本章主要内容
• 一、金属材料选用的原则与步骤
• 1、选择材料的原则 • 2、选择材料的步骤 • 3、典型材料的选择
• • • • •
教学目标： 掌握材料选择的原则 教学重点： 材料选择中保证力学性能足够的原则 教学难点：
• 抓住主要矛盾，找出最关键的力学性能 指标
引言
（ 2） 具有高的疲劳强 度，防止疲劳断裂 。
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11.2
11.2.1 轴类零件
典型零件选材实例
（ 3） 在相对运动的摩 擦部位，如轴颈、 花键等处，应具有 较高的硬度和耐磨 性。
（ 4） 具有一定的淬透 性，保证轴的淬硬 层深度为半径的 1/2～1/3 。
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11.2
11.2.1 轴类零件
典型零件选材实例
11.1
金属材料选用的原则与步骤
11.1.2 金属材料选用的一般步骤和方法
（1）在分析零件的服役条件、形状尺寸与应力 状态后，确定零件的技术条件。 （2）通过分析或试验，结合同类零件失效分析 的结果，找出零件在实际使用中的主要和次要 的失效抗力指标，以此作为选材的依据。
11.1
金属材料选用的原则与步骤
典型零件选材实例
1）机床主轴
载荷较大时，选用40Cr钢制造。 机床主轴的工艺路线为：下料→锻造→ 正火→粗加工→调质→半精加工→局部表 面淬火、低温回火→精磨。
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11.2
11.2.1 轴类零件
2）内燃机曲轴
典型零件选材实例
低速内燃机曲轴用正火的45钢或球墨铸铁制 造；中速内燃机曲轴选用调质45钢或球墨铸铁、 调质中碳低合金钢。 内燃机曲轴工艺路线为：下料→锻造→正火 →粗加工→调质→半精加工→轴颈表面淬火、低 温回火→精磨。 目前常采用球墨铸铁来代替45钢制造曲轴， 其工艺路线一般为：铸造→正火、高温回火→机 加工→轴颈表面淬火、低温回火→精磨。
11.1.2 金属材料选用的一般步骤和方法
（3）根据力学计算，确定零件应具有的主要 力学性能指标，通过比较选择合适的材料，然 后综合考虑所选材料是否满足失效抗力指标和 工艺性能的要求，以及在保证实现先进工艺和 现代生产组织方面的可能性。 （4）审核所选材料的生产经济性。
11.1
金属材料选用的原则与步骤