金属零件选材的一般原则

在机器制造工业中，无论是开发新产品或是更新老产品，在设计和制造机械零件的过程中,除了标准零件可由设计者查阅手册选用外,大都要考虑如何合理地选用材料这个重要问题。实践证明，影晌产品的质量和生产成本的因素很多,其中材料的选用是否恰当,往往起到关键的作用。               
从机械零件设计和制造的一般程序来看,先是按照零件工作条件的要求来选择材料,然后根据所选材料的机械性能和工艺性能来确定零件的结构形状和尺寸。在着手制造零件时,也要按所用的材来制订加工工艺方案。比如选用的材料是铸铁,就只能用铸造方法去生产了。
机械零件选材时,主要是考虑零件的工作条件、材料的工艺性能和产品的成本。现将有关选材的一些基本原则分述如下:
（1）选用的材料要满足零件工作条件的要求
零件的工作条件是各种样的,例如受力状态就有拉伸、压缩、弯曲、扭转、剪切等;载荷性质也有静载、冲击、交变的不同;工作温度则有室温、高温、低温之分;环境介质亦有酸的、碱的、海水以及使用润滑剂等的不同。从上列的工作条件来看,受力状态和载荷性质是反映机械性能的;工作温度和环境介质则属使用境的材料的机械性能指标也是各种各样的。如屈服极限、强度极限、疲劳极限等是反映材料强度的指标;延伸率、断面收缩率等是反映材料塑性的指标;冲击韧性、断裂韧性等则是反映材料韧性的指标。   、
由于选材的基本出发点是要满足零件的强度要求,所以各种强度标通常都直接用于零件断面尺寸的设计计算。而δ、ψ、αk、Κ10等则一般不直接用于设计计算。有时为了保证零件的安全,才用它们作间接的强度校核,以确定所选材料的强度、塑性和韧性等是否配合适当。至于材料的硬度指标,虽可对强度性能作出一定量的估计,也不用于零件的设计计算。但测量硬度比较简便,在生产中是应用很多的。
至于使用环境的情况,在选材时也是必须考虑的。例如:在高温下工作的零件,可选用耐热钢;要求耐腐蚀的,可用奥氏体不锈钢;要求耐磨的,可用硬质合金;要求高硬度的,可用工具
钢;等等。
（2）涣系墓ひ招阅芤彩茄〔牡闹匾依据之一因为零件的生产方法不同,将直接影响其质量和生产成本。
金属材料的基本加工方法有铸造、压力加工、焊接、切削加工和热处理等。
（3）选材时必须十分重视材料的经济性所选材料既要价廉质优,又要尽量选用国产材料。一般而言,惶能满是要求就不用铸钢了;碳素钢能满足要求就不用合金钢了。例如有些曲轴和连杆,选用球墨铸铁代替锻钢去生产,就减少了切削加工量,降低了成本。
在选材时必须重视材料的经济性,不仅要考虑材料本身的价格和制造零件所需的一切费用,还要考虑材料的功能。根据价值工程的焕:价值=功能/成本。用它计算出的结果进行比较,价值就不单是材料本身的价格了,还有材料的功能和使用寿命等含义,所以能够比较全面地反映选材的经济性。例如:要制造一个耐腐蚀的容器,有三个选材方案,一是用普通碳素钢,制造成本为5000元,可使用1年;二是用奥氏体耐酸不锈钢,制造槐疚40000元,可用10年;三是用铁素体不锈钢,制造成本为15000元,可用6年。根据价值工程原理算出一、二、三方案的价值系数是1:1.25:2,可见第三选材方案的经济性更好些。