常用机械工程材料选用

1、第十章 常用机械工程材料的选用不同工作条件下对零件的使用要求不同，有的要求耐磨性强，有的要求强度高，有的要求表面摩擦性小，对每个零件的具体要求弄清楚，然后依据材料的耐磨性、强度等物理性能选取，并综合考虑材料的工艺学和经济性。 10.1 失效与分析 失效：机械零件失去正常条件下应具有的工作能力的现象。 失效分类：（1）完全破坏 （2）严重损伤 （3）轻微损坏一般机械零件都是按照一定使用寿命设计的，在超过零件使用期限后发生的是正常的，可以通过正常的包养、维修及时发现并解决；有些零件在不到使用寿命 ，甚至远远低于使用寿命时发生失效，特别是那些没有明显预兆的失效，往往会带来严重的后果。 断裂失效（机械

2、零件在工作过程中由于应力的作用完全发生断裂的现象） （1）塑形断裂 （2）疲劳断裂 （3）低应力脆性断裂 （4）蠕变断裂失效的形式：失效的形式： 过量变形失效是指机械零件在工作中收到歪理作用，发生过量弹性变形或塑形变形而失效的现象 （1）过量弹性变形失效 （2）过量塑性变形失效过量变形失效：过量变形失效：过量弹性变形失效： 机械零件在受到外力作用时候，都处于弹性变形状态。但是，大多数零件在工作时只允许一定的弹性变形量，若发生过量的弹性变形就会造成零件失效，因此，要求零件应该有足够的刚度。例如机床的主轴，镗床的镗杆，若发生大量变形就会影响其加工精度。过量塑性变形失效： 当受力超过了材料的屈服强度

3、时，零件就会发生塑性变形。塑性变形失效是机械零件常见的失效形式之一。正常塑性变形表面损伤失效：表面损伤失效： 表面损伤失效是指机械零件在工作中，由于机械力或者化学腐蚀的作用，使其工作表面产生磨损、疲劳点蚀、腐蚀等损伤。 （1）磨损失效 磨粒磨损:零件在相对摩擦时，由于硬质颗粒对金属表面的切学作用，造成被磨表面产生了沟槽，磨面材料逐渐耗损的一种磨损。 黏着磨损：零件相对摩擦时，其表面微小的凸起部分，在压力和摩擦热的作用下发生焊合或黏着。 表面疲劳失效是指相对滚动接触的零件，在工作过程中，由于交变接触应力的长期作用，使表层材料发生疲劳破坏而剥落的现象，又称之为疲劳点蚀。表面疲劳失效：表面疲劳失效：

4、腐蚀失效腐蚀失效 腐蚀失效是指零件表面由于和周围介质发生化学或者电化学反应引起表面损伤的现象。它与材料本身的成分、结构和组织有关，也与介质的性质密切相关。零件失效的原因和分析方法零件失效的原因和分析方法 结构设计方面不合理设计，薄弱区域未进行加强，尺寸设计不合理，对零件工作环境不合理设计，薄弱区域未进行加强，尺寸设计不合理，对零件工作环境未仔细考虑。未仔细考虑。 材料选择方面只注意材料的部分常规性能指标，对零件的失效形式、实际性能指标要只注意材料的部分常规性能指标，对零件的失效形式、实际性能指标要求的判断存在较大的偏差，造成选材的错误求的判断存在较大的偏差，造成选材的错误。 加工工艺方面加工工

5、艺方法和工艺参数不正确，使零件产生各种各样的缺陷，最终加工工艺方法和工艺参数不正确，使零件产生各种各样的缺陷，最终导致零件失效。导致零件失效。 装配安装方面零件配合和装配的问题导致的失效。零件配合和装配的问题导致的失效。零件失效分析的改进方法零件失效分析的改进方法 分析步骤： （1）收集证据 （2）调查经过 （3）查阅资料 （4）试验分析 （5）综合分析10.2 材料选择的一般原则、方法和步骤：材料选择的一般原则：材料选择的一般原则：1 1，材料的使用性能，材料的使用性能受力状态，包括应力的种类（如拉伸、压缩、弯曲、扭转和剪切等）、载受力状态，包括应力的种类（如拉伸、压缩、弯曲、扭转和剪切等）

6、、载荷的性质、载荷的大小和种类，分布情况等。荷的性质、载荷的大小和种类，分布情况等。2 2，工作环境，即零件工作时所处的环境条件，如工作温度、环境介质和摩，工作环境，即零件工作时所处的环境条件，如工作温度、环境介质和摩擦条件等；擦条件等；3 3，特殊要求，主要包括对材料的导电性、导热性、磁性、密度、外观、耐，特殊要求，主要包括对材料的导电性、导热性、磁性、密度、外观、耐高温、耐腐蚀性等。高温、耐腐蚀性等。 零件在工作时的受力状态是选择材料力学性能指标的重要依据。 强度选择，硬度选择，塑性选择，韧性选择等，应根据零件的受力状态和主要失效形式，着重考虑所需的性能指标。 强度=零件各种承载能力的定量计算材料的工艺性能材料的工艺性能 （1）铸造性能 （2）压力加工性能 （3）焊接性能 （4）切削加工性能 （5）热处理工艺性能材料的经济性材料的经济性 （1）材料的价格 （2）零件的加工费用 （3）使用维修成本 （4）资源供应状况材料的选择方法和步骤 （1）以综合力学性能为主 机械中许多结构零件，如轴、两岸、低俗轻载齿