1、選用材料應(yīng)考慮的一般原則
① 使用性原則：保證零件完成規(guī)定功能的必要條件。
分析零件的工作條件，確定使用性能。
零件受力情況：拉、壓、彎、扭
環(huán)境狀況：工作溫度，介質(zhì)
特殊要求：熱、電、磁
進(jìn)行失效分析，確定使用性能：磨損、斷裂、變形
從零件的使用性能要求，提出對(duì)零件的性能要求。
② 材料的工藝性能應(yīng)滿足加工要求（也稱(chēng)工藝性能原則）
③ 材料還應(yīng)具有較好的經(jīng)濟(jì)性（也稱(chēng)經(jīng)濟(jì)性原則，不是越便宜越好）
2、選材的一般步驟和應(yīng)注意的問(wèn)題
① 選材的一般步驟
分析零件的工作條件及失效形式，提出關(guān)鍵的性能要求同時(shí)兼顧其他性能；
與成熟產(chǎn)品相同類(lèi)型的零件，采用經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比法；
確定零件應(yīng)具有的主要性能指標(biāo)值；
初步選定材料牌號(hào)，并決定熱處理和其它強(qiáng)化方法；
關(guān)鍵部件批量生產(chǎn)要通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
② 選材應(yīng)注意的問(wèn)題
實(shí)際性能和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，考慮尺寸效應(yīng)；
加工工藝和熱處理工藝，最大限度的發(fā)揮材料潛能；
注意材料成分偏差引起相變點(diǎn)變化。
3、齒輪類(lèi)零件的選材
① 齒輪的工作條件、失效形式及性能要求
齒輪是機(jī)械工業(yè)中應(yīng)用最廣的零件之一，主要用于傳遞扭矩和調(diào)節(jié)速度。
工作時(shí)的受力情況
1）由于傳遞扭矩，齒根承受較大的交變彎曲應(yīng)力。
2）齒面相互滑動(dòng)和滾動(dòng)，承受較大的接觸力，并發(fā)生強(qiáng)烈的摩擦。
3）由于換檔、啟動(dòng)或嚙合不良，齒部承受一定的沖擊。
主要失效形式
1）疲勞斷裂。主要發(fā)生在齒根。它是齒輪最嚴(yán)重的失效形式。
2）齒面磨損。
3）齒面接觸疲勞破壞。
4）過(guò)載斷裂。
齒輪用材性能要求
1）高的彎曲疲勞強(qiáng)度
2）高的接觸疲勞強(qiáng)度、硬度和耐磨性
3）齒輪心部要有足夠的強(qiáng)度和韌性
4）較好的工藝性能
② 機(jī)床齒輪
性能要求：機(jī)床齒輪轉(zhuǎn)速中等，載荷不大工作平穩(wěn)，無(wú)強(qiáng)烈沖擊，對(duì)齒輪心部強(qiáng)度和韌性要求不高。
選材：中等碳量的碳素鋼或合金鋼：４５鋼、４０Cr
熱處理：正火－調(diào)質(zhì)－高頻淬火及回火
加工工藝路線：下料－鍛造－正火－粗加工－調(diào)質(zhì)－精加工－高頻淬火及回火－精磨
③ 汽車(chē)拖拉機(jī)齒輪
性能要求：工作條件比機(jī)床惡劣，受力較大，超載和受沖擊頻繁，對(duì)耐磨性、疲勞強(qiáng)度、心部強(qiáng)度和沖擊韌度等方面比機(jī)床高。
選材：20CrMnTi、20CrMnMo
熱處理：正火－滲碳－淬火－低溫回火
加工工藝路線：下料－鍛造－正火－機(jī)械加工－滲碳、淬火、低溫回火－噴丸－磨內(nèi)孔及換檔槽－裝配
4、軸類(lèi)零件的選材
① 軸的工作條件、失效形式及性能要求
一般軸的工作條件
1）傳遞一定的扭矩，承受一定的交變彎矩和拉、壓載荷；
2）軸頸承受較大的摩擦；
3）承受一定的沖擊載荷
主要失效形式
1）疲勞斷裂長(zhǎng)期受扭轉(zhuǎn)和彎曲交變載荷作用
2）斷裂失效大載荷或沖擊載荷作用
3）磨損失效軸頸或花鍵處過(guò)度磨損
對(duì)軸用材料性能要求
1）良好的綜合力學(xué)性能
2）高的疲勞強(qiáng)度
3）良好的耐磨性
② 軸類(lèi)零件的選材
(1)不傳遞動(dòng)力只承受彎矩起支撐作用的軸
(2)主要受彎曲，扭轉(zhuǎn)的軸
(3)同時(shí)承受彎曲（或扭轉(zhuǎn)）及拉，壓載荷的軸
③ 典型軸選材舉例
機(jī)床主軸選材
以C620車(chē)床主軸為例進(jìn)行選材。該主軸受交變彎曲和扭轉(zhuǎn)復(fù)合應(yīng)力作用，但載荷和轉(zhuǎn)速不高，沖擊載荷也不大，所以具有一般綜合力學(xué)性能即可滿足要求。但大端的軸頸、椎孔與卡盤(pán)、頂尖之間有摩擦，這些部位要求有較高的硬度和耐磨性。根據(jù)以上分析，車(chē)床主軸可選用45、40Cr鋼。熱處理為調(diào)質(zhì)處理；軸頸和椎孔進(jìn)行表面淬火。
工藝路線為：
下料－鍛造－正火－粗加工－調(diào)質(zhì)－半精車(chē)外圓，鉆中心孔，精車(chē)外圓，銑鍵槽－車(chē)空刀槽－粗磨外圓－銑花鍵－花鍵高頻淬火，回火－精磨
內(nèi)燃機(jī)曲軸
性能：受氣缸中周期變化的氣體壓力，曲軸連桿的慣性力，扭轉(zhuǎn)、彎曲應(yīng)力，沖 擊力。因此曲軸要求較高的強(qiáng)度，一定的沖擊韌度和彎曲和扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度，早軸頸處要求該的硬度和耐磨性。
選材：45，40Cr，球墨鑄鐵
加工工藝路線：
鍛造曲軸：下料－鍛造－正火－粗加工－調(diào)質(zhì)－精加工－軸頸高頻淬火，低溫回火－精磨
鑄造曲軸：熔煉－鑄造－高溫正火－高溫回火－機(jī)械加工－軸頸氣體滲氮
5、彈簧類(lèi)零件的選材
① 彈簧的工作條件、失效形式及性能要求
工作條件
1）彈簧在外力作用下，壓縮、拉伸、扭轉(zhuǎn)時(shí)材料將承受彎曲應(yīng)力或扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。
2）緩沖、減震或復(fù)原用的彈簧，承受交變應(yīng)力和沖擊載荷的作用
3）某些彈簧受到腐蝕介質(zhì)和高溫的作用
主要失效形式
1）塑性變形
2）疲勞斷裂
3）快速脆性斷裂
4）在腐蝕介質(zhì)中使用的彈簧易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂失效；高溫下使用的彈簧易出現(xiàn)蠕變和應(yīng)力松弛，產(chǎn)生永久變形
對(duì)彈簧用材性能要求
1）高的彈性極限和屈強(qiáng)比（σs/σb）
2）高的疲勞強(qiáng)度
3）好的材質(zhì)和表面質(zhì)量
4）某些彈簧需要良好的耐蝕性和耐熱性
② 彈簧零件的選材
彈簧種類(lèi)很多，載荷大小相差懸殊，使用條件和環(huán)境個(gè)不相同。在實(shí)際生產(chǎn)中多選用彈性極限高的金屬材料來(lái)制造。
③ 典型彈簧選材舉例
汽車(chē)板簧
汽車(chē)板簧用于減震和緩沖，承受很大的交變應(yīng)力和沖擊載荷，需要高的屈服強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。中重型汽車(chē)板簧用50CrMn，55SiMnV鋼；重型大截面板簧用55SiMnMoV、55SiMnVNb。
其工藝路線為：熱軋鋼帶（板）沖載下料----壓力成型----淬火----中溫回火----噴丸強(qiáng)化
火車(chē)螺旋彈簧
火車(chē)螺旋彈簧用于機(jī)車(chē)和車(chē)廂的緩沖和吸震，其使用條件和性能與汽車(chē)板簧相近。
其工藝路線為：
熱軋鋼棒下料----兩頭制扁----熱卷成型----淬火----中溫回火----噴丸強(qiáng)化----端面磨平。其中淬火和回火工藝同汽車(chē)板簧。
6、汽車(chē)零件用材
① 缸體和缸蓋
缸體材料必須滿足下列要求：
1）有足夠的強(qiáng)度和剛度，特別是有足夠的剛度，以減小變形，保證尺寸的穩(wěn)定性。
2）良好的鑄造性和切削性
3）價(jià)格低廉
常用灰鑄鐵HT250、HT300
② 缸套
氣缸內(nèi)壁的過(guò)量磨損是造成發(fā)動(dòng)機(jī)大修的主要原因之一，所以要選用耐磨材料。常用耐磨合金鑄鐵。
③ 活塞、活塞銷(xiāo)和活塞環(huán)——活塞組
對(duì)活塞用材的要求是熱強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好、吸熱性差、膨脹系數(shù)小、密度小，減磨性、耐磨性、耐蝕性和工藝性好等。目前很難找到完全滿足要求的材料。常用的活塞材料是鋁硅合金。
活塞銷(xiāo)材料一般用20鋼或20Cr等低碳合金鋼。
活塞環(huán)材料多用以珠光體為基的灰鑄鐵或在其上添加Cu、Cr、Mo的合金鑄鐵制造。
④ 連桿
連桿是在很復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)下工作的。受力有交變拉壓應(yīng)力、彎曲應(yīng)力等，一般采用45鋼、40Cr或40MnB。
⑤ 氣門(mén)
氣門(mén)在工作時(shí)，要承受較高的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷。應(yīng)選用耐熱、耐蝕、耐磨的材料。進(jìn)氣門(mén)一般可用40Cr、35CrMo等；排氣門(mén)可用4Cr10Si2Mo。
⑥ 半軸
半軸在工作時(shí)主要承受扭轉(zhuǎn)力矩和交變彎曲以及一定的沖擊載荷。
通常使用調(diào)質(zhì)鋼制造：40Cr、45鋼、40CrNi、40MnB等。
⑦ 車(chē)身、縱梁、檔板等冷沖壓零件
汽車(chē)?yán)錄_壓零件用的材料有鋼板和鋼帶，主要是鋼板—冷軋鋼板和熱軋鋼板。如鋼板08、20、25和16Mn等。
7、機(jī)床零件用材
常用的機(jī)床零部件有機(jī)座、軸承、導(dǎo)軌、齒輪、彈簧、緊固件、刀具等。
① 機(jī)身、底座用材
首選材料當(dāng)為灰鑄鐵、孕育鑄鐵，球墨鑄鐵也可使用。HT150、HT200，HT250，HT300，QT400-17，QT600-2等等。
② 齒輪用材
HT150、HT200，HT250，HT300，Q235，Q255，20Cr，40Cr等等，根據(jù)不同用途選用不同材料。
③ 軸類(lèi)零件用材
曲軸和主軸常用QT600-2、KTZ600-3,
不重要或受力較小的軸可用Q235、Q255等，
承受大載荷的軸類(lèi)可用40Cr或20Cr。
④ 螺紋聯(lián)接件用材
無(wú)特殊要求的螺紋常用Q235、Q255、Q275制造；
中等載荷及精密螺紋常用35鋼、45鋼；
重載荷及極重要的螺紋用40Cr、40CrV。
⑤ 螺旋傳動(dòng)件用材
通常不進(jìn)行熱處理的螺旋傳動(dòng)件用45鋼、50鋼；進(jìn)行熱處理的螺旋傳動(dòng)件用T10、65Mn、40Cr等。
⑥ 蝸輪傳動(dòng)用材
蝸輪用材：HT200、HT150、HT250等；
蝸桿用材：15鋼、20鋼、15Cr、20Cr、45鋼、40Cr，低速傳動(dòng)的蝸桿也可用Q275。
⑦ 滑動(dòng)軸承用材
滑動(dòng)軸承材料應(yīng)具有優(yōu)異的減磨性、耐磨性、抗膠合能力和足夠的沖擊韌性及抗壓、疲勞強(qiáng)度。軸承材料可分為：
（1）金屬材料包括巴士合金、銅基軸承合金和鑄鐵
（2）粉末冶金材料
（3）塑料軸承材料
（4）橡膠軸承
⑧ 滾動(dòng)軸承用材
一般用GCr9、GCr15、GCR15SiMn、GSiMnV等制造。
⑨ 機(jī)床其它零件用材
凸輪用材45鋼
刀具用材工具鋼、高速鋼和硬質(zhì)合金鋼
其它用材靈活選用
8、儀器儀表用用材
儀器儀表用材包括結(jié)構(gòu)鋼、有色金屬和工程塑料等多種，一般應(yīng)具有良好的切削性能。
① 殼體材料
金屬材料：Q195、Q235，1Cr13，1Cr13Ni9Ti
非金屬材料：工程塑料、復(fù)合材料
② 軸類(lèi)零件用材
Q235、2A12（LY12）、2A11（LY11）、HMn58-2等。
③ 凸輪用材
中碳鋼或中碳合金鋼45鋼，40Cr
④ 齒輪用材
儀器儀表中的齒輪用材廣泛，有鋼、銅、塑料、復(fù)合材料等。
⑤ 蝸輪、蝸桿用材
儀器儀表中常用銅合金制造蝸輪蝸桿
9、化工設(shè)備用材
① 低合金鋼
壓力容器用低合金結(jié)構(gòu)鋼
常用的是低合金結(jié)構(gòu)鋼。要求強(qiáng)度、塑性和焊接性能。常用鋼種16MnR、15MnVR和18MnMoNbR。Q345、Q390等。
不銹鋼
化工設(shè)備對(duì)耐蝕性能要求較高，因此廣泛的利用各種不銹鋼制造。
（1）鉻不銹鋼
1Cr13、2Cr13等鋼種有良好的耐蝕性，0Cr13、0Cr17Ti有良好的塑性。
（2）鉻鎳不銹鋼
由耐蝕要求的壓力容器常用鉻鎳不銹鋼，主要牌號(hào)有1Cr18Ni9、0Cr18Ni11Ti和0Cr17Ni12Mo2等。
耐熱鋼
有些化工設(shè)備是在650℃以上的高溫環(huán)境工作。此時(shí)，一般碳鋼抗氧化腐蝕性能和強(qiáng)度變得很差而無(wú)法使用，此時(shí)必須采用耐熱鋼。主要牌號(hào)有：1Cr13Si3、1Cr13Ni3、1Cr25Ni20Si2等。
其它類(lèi)型的特殊性能鋼
（1）低溫鋼
在化工生產(chǎn)中，會(huì)用到零件必須采用能承受低溫的金屬材料制造。
主要牌號(hào)有：16MnDR、09Mn2VDR、09MnTiCuREDR。
（2）抗氫腐蝕鋼
我國(guó)目前生產(chǎn)的抗氫鋼種有：15CrMo、20CrMo、12Cr3MoA、
15MnV、10MoVWNb。
（3）抗氮腐蝕鋼
1Cr18Ni9Ti不銹鋼具有較強(qiáng)的抗氮化腐蝕能力，故常用制造氨合成塔的內(nèi)件。
② 有色金屬及其合金
銅及其合金
銅耐蝕性好，除了各種濃度的硝酸、氨和胺鹽溶液。黃銅可作深冷設(shè)備的筒體、管板、法蘭和螺母等。錫青銅主要來(lái)制造耐蝕和耐磨零件。
鋁及其合金
工業(yè)純鋁廣泛應(yīng)用于制造硝酸、含硫石油工業(yè)、橡膠硫化和含硫的藥劑等生產(chǎn)所用設(shè)備。防銹鋁可用作空氣分離的蒸餾塔、熱交換器等。鑄鋁可制造形狀復(fù)雜的耐蝕零件。
鉛及其合金
鉛在許多物質(zhì)中，特別是在熱硫酸和冷硫酸中具有較高耐蝕性。由于其強(qiáng)度、硬度低，主要用來(lái)做設(shè)備襯里。
鎳及其合金
鎳在堿類(lèi)物質(zhì)中具有良好的耐蝕性。
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