机械制造常用材料及选择

机械制造常用材料及选择机械制造中最常用的材料是钢和铸铁，次是有色金属合金。金属材料如塑料、橡胶等。在机械制造中也是具有独特的使用价值。一、金属材料铸铁和钢都是铁碳合金，它们的区别主要在于含碳量的不同。含碳量小于2%的铁铸合金称为钢，含碳量大于2%称为铸铁。1、铸铁与钢的功能区别：铸铁具有适当的易熔性、良好的液态流动性，因而可铸成形状复杂的零件。它的减震性、耐磨性、切削性（指灰铸铁）均较好且成本低廉，因此在机械制造中应用甚广。钢具有高的强度，、韧性和塑性，并可用热处理方法改善其力学性能和加工性能。钢制零件的毛坯可用铸造、冲压、焊接或铸造等方法取得，因此其应有极为广泛。2、铸铁与钢的分类：㈠铸铁：常用的铸铁：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁等。其中灰铸铁和球墨铸铁是脆性材料，不能进行辗压和锻造。灰铸铁应用的最广泛，其次球墨铸铁次之。㈡钢：按照用途钢可分为：结构钢、工具钢和特殊钢。⑴结构钢用于制造各种机械零件和工程结构钢的构件。⑵工具钢主要用于制造各种刃具、模具和量具。⑶特殊钢（如不锈钢、耐热钢、耐酸钢等）用于制造在特殊环境下工作的零件。按照化学成分钢又可分为：碳素钢和合金钢。⑴碳素钢的性质主要取决于含碳量，含碳量越高则钢的强度越高，但塑性越低。⑵合金钢为了改善钢的性能，特意加入了一些合金元素的钢。3、一部分钢的性能⑴碳素结构钢（Q235）的含碳量一般不超过0.7%，也属于低碳钢。常用来制造建筑构件、车辆、不重要的轴类、螺钉、螺母、冲压件、锻件、焊接件等。⑵低碳钢（08、10、15、20、25）含碳量低于0.25%，它的强度极限和屈服极限较低，塑性很高，且具有良好的焊接性，适于冲压、焊接，常用来制作螺钉、螺母、垫圈、轴、气门导杆和焊接构件等。含碳量在0.1%～0.2%的低碳钢还用以制作渗碳的零件，如齿轮、活塞销、链轮等。通过渗碳淬火可使零件表面硬度而耐磨，心部韧而耐冲击。如果要求有更高强度和耐冲击性能时，可采用低碳合金钢。⑶中碳钢（30、35、40、45、50、55）含碳量在0.3%～0.5%的中碳钢，它的综全力学性能较好，既有较高的强度，又有一定的塑性和韧性，常用作受力较大的螺栓、螺母、键、齿轮和轴等零件。⑷高碳钢（60、65、70、75）含碳量在0.55%～0.7%，具有高的强度和弹性，多用来制作普通的板弹簧、螺旋弹簧或钢丝绳等。4、合金结构钢钢中添加合金元素的作用在于改善钢的性能。例如：镍能提高强度而不降低钢的韧性。铬能提高硬度、高温强度、耐腐蚀性和提高高碳钢的耐磨性。锰、钼能提高钢的耐磨性、强度和韧性。钒能提高韧性及强度。硅可提高弹性极限和耐磨性，但会降低韧性。如表常用钢铁材料的牌号及力学性能村料力学性能试件尺寸mm类别牌号强度极限бBMPa屈服极限бSMPa延伸率δ%碳素结构钢Q215Q235Q275335-410375-460490-610215235275312620d≤16优秀碳素结构钢203545410530600245315355252016d≤25合金结构钢35SiMn40Cr20CrMnTi65Mn8839811079981735785834785159108d≤25d≤25d≤15d≤80铸钢ZG270-500ZG310-570ZG42SiMn500570600270310380181512d≤100灰铸铁HT150HT200HT250145195240------壁厚10～20球墨铸铁QT400-15QT500-7QT600-34005006002503203701573壁厚30～2005、钢合金铜合金有青铜与黄铜之分。黄铜是铜和锌的合金，并含有少量的锰、铝、镍等，它具有很好的塑性及流动性，故可进行辗压和铸造。青铜可分为含锡青铜和不含锡青铜两类，它们的减摩性和抗腐性均较好，也可辗压和铸造。此外，还有轴承合金（或称巴氏合金），主要用于制作滑动轴承的轴承衬。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、塑料塑料的比重小，易于制成形状复杂的零件，而且各种不同塑料具有不同的特点。如耐蚀性、绝缘性、减震性、摩擦系数大等，所以近年来在机械制造中其应用日益广泛。①以木屑、石棉纤维等作填充物，用热固性树脂压结而成的塑料称为结合塑料。可用来制作仪表支架、手柄等受力不大的零件。②以布、石棉、薄木板等层状填充物为基体，用热固性树脂压结而成的塑料称为层压塑料，可用来制作无声齿轮、轴承衬和摩擦片等。