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1、机械制造中最常用的材料是钢和铸铁，其次是有色金属合金，非金属材料如 塑料、橡胶等，在机械制造中也得到广泛的应用。一、金属材料金属材料主要指铸铁和钢，它们都是铁碳合金。它们的区别主要在于含碳量 的不同，含碳量小于2%的铁碳合金称为钢，含碳量大于2%的称为铸铁。1铸铁：常用的铸铁有灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁等。其中灰铸铁和球 墨铸铁属脆性材料，不能辗压和锻造，不易焊接，但具有适当的易熔性和良好的液 态流动性,因而可铸成形状复杂的零件。灰铸铁的抗压强度高,耐磨性、减振性好， 对应力集中的敏感性小，价格便宜,但其抗拉强度较钢差。灰铸铁常用作机架或壳 座。球墨铸铁强度较灰铸铁高且具有定的塑性，
2、球墨铸铁可代替铸钢和锻钢用来 制造曲轴、凸轮轴、油泵齿轮、阀体等。2钢：钢的强度较高，塑性较好，可通过轧制锻造、冲压、焊接和铸造方法加工各种机械 零件,并且可以用热处理和表面处理方法提高机械性能，因此，其应用极为广泛 钢的类型很多，按用途分，钢可分为结构钢、工具钢和特殊用途钢。结构钢可用于 加工机械零件和各种工程结构。工具钢可用于制造各种刀具、模具等。特殊用途 钢（不锈钢、耐热钢、耐腐蚀钢）主要用于特殊的工况条件下。按化学成分分，钢 可分为碳素钢和合金钢。碳素钢的性能主要取决于含碳量，含碳量越多，其强度越 高，但塑性越低。碳素钢包括普通碳素结构钢和优质碳素结构钢。普通碳素结构 钢(如Q215、
3、0235)般只保证机械强度而不保证化学成分，不宜进行热处理通常用 于不太重要的零件和机械结构中。碳素钢的性能主要取决于其含碳量。低碳钢的 含碳量低于0.25%,其强度极限和屈服极限较低，塑性很高，可焊性好，通常用于 制作螺钉、螺母、垫圈和焊接件等。含碳量在0.1%-0.2%的低碳钢零件可通过渗 碳淬火使其表面硬而心部韧，一般用于制造齿轮、链轮等要求表面耐磨而且耐冲 击的零件。中碳钢的含碳量在0.3%-0.5%之间，它的综合力学性能较好，因此可用 于制造受力较大的螺栓、螺母键、齿轮和轴等零件。含碳量在0.55%-0.7%的高 碳钢具有高的强度和刚性,通常用于制作普通的板弹簧、螺旋弹簧和钢丝绳。合
4、 金结构钢是在碳钢中加入某些合金元素冶炼而成。每一种合金元素低于2%或合 金元素总量低于5%的称为低合金钢。每一种合金元素含量为2%5%或合金元素总 含量为5%-10%的称为中合金钢。每一种合金元素含量高于5%或合金元素总含量 高于10%的称为高合金钢。加入不同的合金元素可改变钢的机械性能并具有各种 特殊性质。例如，格能提高钢的硬度，并在高温时防锈耐酸;镍使钢具有良好的淬 透性和耐磨性。但合金钢零件一般都需经过热处理才能提高其机械性能。此外， 合金钢较碳素钢价格高,对应力集中亦较敏感，因此只用于碳素钢难于胜任工作 时才考虑采用用碳素钢和合金钢浇铸而成的铸件称为铸钢,通常用于制造结构复 杂、体积
5、较大的零件，但铸钢的液态流动性比铸铁差,且其收缩率也比铸铁件大， 故铸钢的壁厚常大于10mm其圆角和不同壁厚的过渡部分应比铸铁件大。表1-1是常用金属材料的机械性能：非标机械设计中常用的金属材料主要包括：低碳钢：钢材含碳量0.25%,由于含碳量低，因而强度低，硬度低，但塑 性、韧性高，可锻性和焊接性好。一般兀采用热处理，用于制造中小机械零件 和要求兀高的模具。如自动化设备常用的Q235(A3)钢及钢型材。中碳钢：钢材含碳量为0.3%0.6%，强度、硬度较高，切削性能较佳但焊 接性较差，主要用于较大负载的机械零件。由于含碳量较高，可热处理。设备 轴类零件常用40#、45#、50#钢，是最常用的中
6、碳钢。不锈钢：不锈钢耐酸碱性介质的腐蚀，是一种不容易生锈的合金钢，在自动 化设备上常用的牌号为SUS303与SUS304 （铭-镍奥氏体不锈钢）。303切削性 好，可用作零件材料。304切削性差，常用作钣金件。6061 :铝合金，以铜为主要合金元素，强度470Mpa，耐热，制作高负荷零 件，是设备最常用的硬铝合金。表面处理常用喷砂本色+阳极氧化6063:铝合金，以镁、硅为主要合金元素，强度200Mpa。是工业铝型材常用材 料。二、有色金属合金有色金属合金具有良好的减摩性、跑合性、抗腐蚀性、抗磁性、导电性等特 殊的性能，在工业中应用最广的是铜合金、轴承合金和轻合金，但有色金属合金比 黑色金属价格
7、贵。铜合金有青铜与黄铜之分，黄铜是铜与锡的合金,它具有很好的 塑性和流动性，能辗压和铸造各种机械零件。青铜有锡青铜和无锡责铜两类，它们 的减摩性和抗腐蚀性均较好。轴承合金（即简称巴氏合金）为铜、锡、铅、锑的合 金，其减摩性、导热性、抗胶合性好，但强度低且较贵，主要用于制作滑动轴承的 轴承衬非标机械设计中常用的有色金属材料主要包括：白铜：以镍为主要添加元素的铜合金，工业白铜分为结构白铜 和电工白铜 两大类。其中结构白铜机械性能好，可用于制造精密机械。黄铜：以锌为主要添加元素的铜合金，强度高硬度大，较强的耐磨性能， 常用作摩擦导向材料。三、非金属材料金属材料是现代工业和高技术领域中不可缺少和占有重
8、要地位的材料。非金 属材料包括除金属材料以外几乎所有的材料。机械制造中应用的非金属材料种类 很多,有塑料、橡胶、陶瓷、木料、毛毡、皮革、棉丝等橡胶富有弹性有较好的 缓冲、减振、耐热、绝缘等性能，常用来制作联轴器和减振器的。1橡胶弹性装置、橡胶带及绝缘材料等，塑料是合成高分子材料工业中生产最早、 发展最快、应用最的材料。塑料比重小，易制成形状复杂的零件，而且各种不同塑 判具有不同的特点，如耐蚀性、减摩耐磨性、绝热性抗振性等。常用塑料包括聚 氯乙烯、聚烯烃聚苯乙烯、酚醒和氨基塑料。工程塑料包括聚甲醛、四氟之烯、 聚胺、据碳酸酯、ABS、尼龙NC尼龙、氢化聚醚等。日前某些齿轮、轮、滚动轴 承的保持架
9、和滑动轴承的轴承衬均有使用塑料制造的，一般工程塑料耐热性能较 差，而且易老化而使件能逐渐变差。2复合村料复合材料是将两种或两种以上不同性质的材料通过不同的工艺方法人工合 成多相的复它医可以保组成村料各自原有的上些最佳性又可具有合后的新性这 样基体材料组成。还有一类是通过加入各种短红维等的功能发合材料，如导电性 料、足导纤维绝缘材料等。近年来以材料的功能复合目的出发，应用于光、热、 电、阻尼、润滑、牛物等方面的新复合材料不断问世，复合材料的应用范围正不 断地扩大。3陶瓷：陶瓷材料具有高的熔点，在高温下有较好的化学稳定性,适宜用作高温材料。 一般超耐热合金使用的温度界限为95011007陶瓷材料的
10、使用温度界限为 1200-1600C,因此现代机械装置特别是高温机械部分，使用陶瓷材料将是一个重 的研究方向。此外，高使度的材料，具有摩擦系数小、耐唐、雨化学病蚀、比重小 线膨胀系数小等特性，因此可应用于离温、中温，低温领域及加工精密的机械零件, 也可以做电机零件。以机板装置为代表便用的陶瓷材料叫工程陶瓷。非标机械设计中常用的有色金属材料主要包括：聚甲醛POM:被誉为赛钢，本色白色，强度、刚度高，弹性好，减磨 耐 磨性好。自动化设备上常用作发力较小且要求轻量化的结构，如产品定位的治 具，挡块等。尼龙：本色为象牙色，不POM类似，也是常用的工程塑料。聚氨酯PU :代号PU,其中聚氨酯弹性体为设备常用材料，因其具有优异的 弹性，设备上常用作缓冲材料。包胶滚筒上的胶大多也是聚氨酯材料。根据具体 情况，选择的弹性体的硬度也不同。聚甲基丙烯酸甲酯：代号PMMA，俗称有机玻璃、亚克力。应用广泛的透明 塑料，常用作设备安全门防护罩等。聚四氟乙烯：代号PTFE，即俗称的特氟龙，俗称“塑料王”。具有优良的 化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性。设备上常用作摩擦滑动材料， 密封件及抗粘胶零件。酚醛塑料电木：酚醛塑料俗称电木，电木因像木头一样绝缘性高可塑性好， 所以被叫做电木。受热不变形，有一定的机械强度，又易于加工，而且还有很 好的绝缘性，常用作产品定位的治具，挡块，检测工装的材料。
