1.4 机械零件材料的选用

机械零件所使用的材料是多种多样的，但是金属材料，尤其是黑色金属材料，应用得最多和最广。此外，各种新技术材料，如纳米材料等，在机械中的应用也正逐渐增多。选择材料一般应遵循以下原则。

1. 满足使用要求

设计机械零件的基本原则之一是工作可靠。零件的材料直接影响着其强度、刚度、耐磨性、耐蚀性、耐热性、疲劳寿命、重量、美观等，应根据零件的工况选择适当的材料。如零件承受较大载荷或要求尺寸小重量轻，应选择高强度合金钢；零件承受较大冲击载荷，需要选择韧性好的合金钢；构成摩擦副的零件要求耐磨性好，应按摩擦学设计来选择减摩且耐磨性好的材料配对，如磨损主要是磨粒磨损时，一般应选淬火钢；工作时要接触腐蚀性气体或液体的零件，要针对造成腐蚀的具体情况，选择合适的耐腐蚀的材料。

当某个零件对设备的正常使用非常重要时，应选择质量可靠的材料。

2. 满足工艺要求

便于加工是设计机械零件时也必须遵守的一个原则。零件是否便于加工直接关系到零件的成本和制造时间。生产形状复杂的铸造毛坯零件，一般要选择铸铁，受力较大的则选择铸钢。生产形状复杂、单件或小批量的零件，可以用钢板或型钢焊接。冲压件应选择塑性好的低碳钢或铜合金等材料。在机器制造过程中，切削加工方法占有重要位置，材料的切削加工性影响着材料被切削的难易程度、材料被切削后的表面粗糙度和刀具的寿命。材料成分、组织和热处理不同的零件，其切削加工性是不同的，甚至差异很大。对大批量生产的零件，要特别重视材料的切削加工性。在材料手册中，对具体材料的切削加工性有简要的说明。

设计零件时，也要注意热处理工艺性能。如结构形状复杂的零件，应选择选择淬透性好的钢材，其变形小。

3. 满足经济性要求

降低零件成本是提高产品价格竞争力的一个重要途径。价格低廉是设计零件时要遵守的原则之一。在满足使用性能的前提下，选用零件材料时要注意降低零件的总成本。零件的总成本主要包含材料的价格和加工等费用。

不同材料的价格可能相差几倍，甚至几十倍。在金属材料中，碳钢和铸铁的价格相对较低，其加工工艺性能较好。所以，在满足力学性能要求的前提下，宜优先选择碳钢或铸铁。在选材时还应考虑材料的供应情况，材料品种应尽量少，以便于采购和管理。