机械零件的常用材料及结构工艺性.ppt

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1、机械零件的常用材料及结构工艺性机械零件的常用材料及结构工艺性 【学习目标及要求】【学习目标及要求】本章首先介绍机械零件常用的材料，钢的热处理，本章首先介绍机械零件常用的材料，钢的热处理，以及如何正确选用机械零件的材料；然后介绍零以及如何正确选用机械零件的材料；然后介绍零件的结构工艺性，以便于毛坯的制造、零件的加件的结构工艺性，以便于毛坯的制造、零件的加工、装配和改善零件的工作条件等；最后介绍零工、装配和改善零件的工作条件等；最后介绍零件的标准化问题。件的标准化问题。 4.1 机械零件的常用材料及其选用机械零件的常用材料及其选用 4.1.1机械零件的常用材料机械零件的常用材料机械零件所用机械工程

2、材料的钢材基本情况介绍机械零件所用机械工程材料的钢材基本情况介绍 1、钢钢(1)普通质量非合金结构钢（普通碳素结构钢）普通质量非合金结构钢（普通碳素结构钢） 表表4-1普通质量非合金结构（普通碳素结构钢）普通质量非合金结构（普通碳素结构钢） 牌号牌号 力学性能（不小于）力学性能（不小于） 用途用途抗拉强度抗拉强度bb Mpa 屈服点屈服点ssMpa 伸长率伸长率 % Q195 315430 195 33 冲压件、焊接件及受载小的机械零件，冲压件、焊接件及受载小的机械零件，如垫圈、开口销、铆钉、地脚螺栓等如垫圈、开口销、铆钉、地脚螺栓等 Q215Q215 Q235335335450450 375

3、500 215 215 23531 31 26焊接件、金属结构件及螺栓、螺母、铆焊接件、金属结构件及螺栓、螺母、铆钉、销轴、连杆、支座等受载不大的机钉、销轴、连杆、支座等受载不大的机械零件械零件 Q255Q255 Q275410410550 550 490630 255255 27524 24 20金属结构件及螺栓、螺母、垫圈、楔、金属结构件及螺栓、螺母、垫圈、楔、键、转轴、心轴、链轮、吊钩、连杆等键、转轴、心轴、链轮、吊钩、连杆等受力较大的机构零件受力较大的机构零件(2) 优质非合金钢结构钢（优质碳素结构钢）优质非合金钢结构钢（优质碳素结构钢） 表表4-2优质非合金钢结构钢（优质碳素结构钢）

4、优质非合金钢结构钢（优质碳素结构钢） 牌号牌号 力学性能（不小于）力学性能（不小于） 用途用途抗拉强度抗拉强度bb Mpa 屈服点屈服点ssMpa 伸长率伸长率 % 08 325 195 33 管子、垫片、要求不高的渗碳或管子、垫片、要求不高的渗碳或氰化零件，如套筒、短轴等氰化零件，如套筒、短轴等 1010 20335335 410 205 205 2453131 25冷冲压件、联接件及渗碳零件，冷冲压件、联接件及渗碳零件，如心轴、套筒、螺栓、螺母、吊如心轴、套筒、螺栓、螺母、吊钩、摩擦片、离合器盘等钩、摩擦片、离合器盘等3030 40490490570 295295 3352121 19调质

5、零件，如齿轮、套筒、连杆、调质零件，如齿轮、套筒、连杆、轴类零件及联接件等轴类零件及联接件等 表表4-2续表续表 牌号牌号 力学性能力学性能 用途用途抗拉强度抗拉强度bb Mpa 屈服点屈服点ssMpa 伸长率伸长率 % 4545 50600600 630 355355375161614调质零件，如齿轮、套筒、连杆、调质零件，如齿轮、套筒、连杆、轴类零件及联接件等轴类零件及联接件等 6060 7085675675 7151130 400400 42098012129 96 6弹簧、弹性垫圈、凸轮及易磨弹簧、弹性垫圈、凸轮及易磨损零件损零件 (3)低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢 表表4-3

6、低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢 牌号牌号 力学性能力学性能 用途用途抗拉强度抗拉强度bb Mpa 屈服点屈服点ssMpa 伸长率伸长率 % Q295 390570 295 23 桥梁、车辆、容器、焊管桥梁、车辆、容器、焊管 Q345 470630 3453452121 桥梁、车辆、压力容器、船舶桥梁、车辆、压力容器、船舶 Q39049065039020桥梁、船舶、中压容器、起重设备桥梁、船舶、中压容器、起重设备 Q420 520680420420 1919 大型桥梁、高压容器、大型船舶大型桥梁、高压容器、大型船舶Q46055072046017中温高压容器、大型桥及船中温高压容器、大型桥及

7、船(4)合金结构钢合金结构钢 表表4-4合金结构钢合金结构钢 牌号牌号 力学性能力学性能 用途用途抗拉强抗拉强度度bb Mpa 屈服点屈服点ssMpa 伸长率伸长率 % 20Cr 835 540 10用于要求心部强度较高，承受磨损，尺寸较大的渗碳零件 20MnVB 10808858851010制造齿轮等渗碳零件制造齿轮等渗碳零件 40Cr 9807859用于较重要的调质零件，如连杆、重要齿轮、曲轴等 40CrNiMoA 980835835 1212 用于制造承受冲击载荷的高强度零件45Mn2 88573510可代替40Cr钢制造齿轮、轴类零件表表4-2续表续表 牌号牌号 力学性能力学性能 用途

8、用途抗拉强度抗拉强度bb Mpa 屈服点屈服点ssMpa 伸长率伸长率 % 35CrMo 9809808358351212制造大截面齿轮、轴类零件制造大截面齿轮、轴类零件40CrMnMo980 78510制造高强度调质零件制造高强度调质零件65Mn980785785 8 8截面小于截面小于20mm的冷卷弹簧的冷卷弹簧60Si2Mn1275 11755 5250以下的耐热弹簧以下的耐热弹簧50CrVA1275113010大截面高强度弹簧大截面高强度弹簧(5)铸钢铸钢 表表4-5一般工程用一般工程用铸造碳钢铸造碳钢 牌号牌号 力学性能力学性能 用途用途抗拉强抗拉强度度bb Mpa 屈服点屈服点ss

9、Mpa 伸长率伸长率 % ZG200-400 400 200 25各种形状的机件，如机座、变速器箱壳各种形状的机件，如机座、变速器箱壳等等 ZG230-450 4502302302222机座、机盖、箱体等。焊接性良好机座、机盖、箱体等。焊接性良好 ZG270-50050027018飞轮、机架、蒸汽锤、联轴器、水压机飞轮、机架、蒸汽锤、联轴器、水压机工作缸，焊接性尚好工作缸，焊接性尚好 ZG310-570 570310310 1515 联轴器、气缸、齿轮、重载荷机架等联轴器、气缸、齿轮、重载荷机架等ZG340-64064034010起重运输机中的齿轮、联轴器等重要机起重运输机中的齿轮、联轴器等重

10、要机件件(6)铸铁铸铁 表表4-6 灰铸铁灰铸铁 牌号牌号铸铁壁厚铸铁壁厚/mm 用途用途抗拉强度抗拉强度bb Mpa HT150 1020 145承受中等载荷的零件，如端盖、轴承座、阀承受中等载荷的零件，如端盖、轴承座、阀壳、管子附件、一般机床床身、滑座、工作壳、管子附件、一般机床床身、滑座、工作台等台等 HT2001020195承受较大载荷和要求有一定的气密性或耐蚀承受较大载荷和要求有一定的气密性或耐蚀性等较重要的零件，如汽缸、齿轮、机床、性等较重要的零件，如汽缸、齿轮、机床、飞轮、齿条、衬筒、液压筒、泵的壳体、阀飞轮、齿条、衬筒、液压筒、泵的壳体、阀壳、油缸、气缸、联轴器、机体、齿轮、齿

11、壳、油缸、气缸、联轴器、机体、齿轮、齿轮箱外壳、飞轮、凸轮、轴承座等轮箱外壳、飞轮、凸轮、轴承座等HT2501020240HT3001020290290承受高载荷、耐磨和高气密性重要零件，如承受高载荷、耐磨和高气密性重要零件，如重型机床、剪床、齿轮、凸轮、车床卡盘、重型机床、剪床、齿轮、凸轮、车床卡盘、压力机的床身、导板、增压液压筒、泵的壳压力机的床身、导板、增压液压筒、泵的壳体等体等HT3501020340(7)铜合金铜合金 表表4-7 铜合金铜合金 牌号牌号 力学性能力学性能 用途用途抗拉强抗拉强度度bb Mpa 伸长率伸长率 % ZCuSn5Pb5Zn5(5-5-5锡青铜锡青铜) 200

12、13受载较大的零件，如轴套、轴承、螺母受载较大的零件，如轴套、轴承、螺母等耐磨件等耐磨件 ZCuSn10P1（10-1锡青铜）锡青铜） 2203 3受冲击载荷的耐磨件，如齿轮、蜗轮、轴瓦、受冲击载荷的耐磨件，如齿轮、蜗轮、轴瓦、衬套、丝杆螺母等衬套、丝杆螺母等 ZCuPb20Sn5(20-5锡青铜锡青铜)1505受重载的轴承、轴瓦等受重载的轴承、轴瓦等ZCuAl10Fe3(10-3铝青铜铝青铜)4901010 重要的轴承、轴套、轮缘及大型铸件等重要的轴承、轴套、轮缘及大型铸件等H68（黄铜）（黄铜）30050冷冲压件，如法兰盘、支架、散热器外壳等冷冲压件，如法兰盘、支架、散热器外壳等H62（黄

13、铜）（黄铜） 37049螺母、垫圈、铆钉、弹簧等螺母、垫圈、铆钉、弹簧等 (8)铝及铝合金铝及铝合金 表表4-8 铝及铝合金铝及铝合金 牌号牌号 力学性能力学性能 用途用途抗拉强抗拉强度度bb Mpa 伸长率伸长率 % 5A02（LF2，防锈铝）防锈铝） 190 23中等强度的焊接件、冷冲压件、管道、容器、中等强度的焊接件、冷冲压件、管道、容器、铆钉等铆钉等 2A50（LD5，锻铝），锻铝） 4201313形状复杂的冲压件、锻压件形状复杂的冲压件、锻压件2A11（LY11，硬铝），硬铝） 4201515 中等强度零件及焊接件，如螺栓、铆钉、接中等强度零件及焊接件，如螺栓、铆钉、接头、骨架等头、

14、骨架等7A04（LC4，超硬铝），超硬铝） 60012高强度零件、大梁、框架等高强度零件、大梁、框架等ZL101（铸铝硅合金）（铸铝硅合金） 2221中等强度形状复杂的零件，如支架、壳体、中等强度形状复杂的零件，如支架、壳体、发动机附件等发动机附件等(9)工程塑料工程塑料 表表4-9 工程塑料工程塑料 名称名称 力学性能力学性能 用途用途抗拉强度抗拉强度bb Mpa 伸长伸长率率 % 丙烯腈，丁二丙烯腈，丁二烯、苯乙烯烯、苯乙烯（ABS） 61.7(高强高强度中冲击度中冲击型型) -作一般结构或耐磨受力传动零件和耐磨蚀设备，作一般结构或耐磨受力传动零件和耐磨蚀设备，用用ABS制成泡沫夹层板可做

15、不轿车车身制成泡沫夹层板可做不轿车车身 聚砜（聚砜（PSU） 70.583.3 20100 适于高温下工作的耐磨受力传动零件，如汽车分速器适于高温下工作的耐磨受力传动零件，如汽车分速器盖、齿轮以及电气绝缘零件等盖、齿轮以及电气绝缘零件等尼龙尼龙66 4681.360200 适用于中等载荷、温度适用于中等载荷、温度100200，无润滑或少润，无润滑或少润滑条件下工作的耐磨受力传动零件滑条件下工作的耐磨受力传动零件聚四氟乙烯聚四氟乙烯PTFE，F-4） 13724.5250350 主要用作耐化学腐蚀、耐高温的密封元件，也用作输主要用作耐化学腐蚀、耐高温的密封元件，也用作输送腐蚀介质的高温管道、耐腐

16、蚀衬里、容器以及轴承、送腐蚀介质的高温管道、耐腐蚀衬里、容器以及轴承、导轨、无油润滑活塞环、密封圈等导轨、无油润滑活塞环、密封圈等酚醛塑料酚醛塑料（PF）245 -常用的为层压酚醛塑料和粉末状压制塑料，有板材、常用的为层压酚醛塑料和粉末状压制塑料，有板材、管材及棒料等。可用作轴承、轴瓦、带轮、齿轮、制管材及棒料等。可用作轴承、轴瓦、带轮、齿轮、制动装置和离合装置的零件，摩擦轮及电气绝缘零件等动装置和离合装置的零件，摩擦轮及电气绝缘零件等4.1.2机械零件材料的选用机械零件材料的选用 为了正确选用材料，以下选材原则是非常重要的。为了正确选用材料，以下选材原则是非常重要的。 (1)根据材料的使用性能选材根据材料的使用性能选材 考虑零件所受载荷的大小和性质，以及应力状态。考虑零件所受载荷的大小和性质，以及应力状态。 考虑零件的工作条件。考虑零件的工作条件。 考虑对零件尺寸及重量有限制。考虑对零件尺寸及重量有限制。 考虑零件的重要程度。考虑零件的重要程度。 考虑其他特殊要求。考虑其他特殊要求。 (2)根据材料的工艺性能选材根据材料的工艺性能选材 考虑零件结构需要和不同材料适合不同加工方法来综合