【正文】 應(yīng)力的作用下材料也易產(chǎn)生微裂紋 ， 從而使得承載能力下降 。 為了保證零件的安全 ， 要求零件既具有高強(qiáng)度又具有較高的韌性 。 ① 對(duì)于 靜載荷 ，結(jié)構(gòu)上存在非尖銳缺口 (如結(jié)構(gòu)小孔、鍵槽、凸肩等 )的零件，高的塑性可以降低局部的應(yīng)力集中，防止零件產(chǎn)生微裂紋。 ② 對(duì)于 承受小能量多次沖擊的零件 ，以及結(jié)構(gòu)上存在尖銳缺口和內(nèi)部 存在裂紋 的零件，強(qiáng)度（ 疲勞強(qiáng)度、斷裂韌度 ）是非常重要的因素。 對(duì)于大多數(shù)的零件來(lái)說(shuō)，在保證強(qiáng)度的同時(shí)，應(yīng)合理地確定塑性與韌性，以充分發(fā)揮材料的潛能。 材料選擇與工藝方法的確定應(yīng)同步進(jìn)行，工藝性能也是選材時(shí)應(yīng)考慮的因素。 * 凡相圖上液 固相線間距 越小 、 越 接近 共晶成分的合金均具有較 好 的鑄造性能 。 * 包括 變形抗力 ， 變形溫度范圍 ， 產(chǎn)生缺陷的可能性及加熱 、冷卻要求 等 。 變形鋁合金和大多數(shù)銅合金 ， 像低碳鋼一樣具有較好的壓力加工性能 。 鋁合金 、 銅合金的焊接性能一般不好 ， 應(yīng)采用一些高級(jí)的焊接方法 （ 如氬弧焊 ） 或特殊措施進(jìn)行焊接 。 一般來(lái)說(shuō)材料的硬度越高 、 加工硬化能力越強(qiáng) 、 切屑不易斷排 、刀具越易磨損 ， 其切削加工性能就越差 。 鋁 、 鎂合金及部分銅合金具有優(yōu)良的切削加工性能 。 * 三、經(jīng)濟(jì)性合理的選材原則 質(zhì)優(yōu) 、 價(jià)廉 、 壽命高 ， 是保證產(chǎn)品具有競(jìng)爭(zhēng)力的重要條件；在選擇材料和制定相應(yīng)的加工工藝時(shí) ， 應(yīng)考慮選材的經(jīng)濟(jì)性原則 。 產(chǎn)品成本分析 基本材料的成本 （價(jià)格、利用率） —— 占總成本的 30~70% 制造（加工）成本 —— 約占零件成本的 30% 加工成本 = 工具與設(shè)備費(fèi)用 + 每件產(chǎn)品成本 生產(chǎn)批量 材 料 元 / kg 材 料 元 / kg 鉑 290,000 Zn 34 金 160,000 鋁 21 銀 3,500 40Cr 鈦 200 碳鋼 銅 68 生鐵 四、環(huán)保性原則 —— 貫穿材料生產(chǎn)、使用、廢棄的全過(guò)程 1. 減少材料使用量、延長(zhǎng)零件壽命、材料再利用。 高分子材料 的強(qiáng)度與剛度低 、 尺寸穩(wěn)定性較差且易老化 ， 在工程上一般不用于受力較大的 、 重要的結(jié)構(gòu)零件 。 第二 節(jié) 典型零部件選材及工藝分析 陶瓷材料 硬而脆 、 加工性能差 ， 也不能用作重要的受力零件；目前主要應(yīng)用領(lǐng)域是建筑陶瓷和功能材料 。 由于陶瓷功能材料具有極其廣闊的應(yīng)用前景 ， 在高新技術(shù)產(chǎn)品中占據(jù)重要地位 ， 故有人認(rèn)為 21世紀(jì)是 “ 第二個(gè)石器時(shí)代 ” 。 * 復(fù)合材料 克服了高分子材料和陶瓷材料的不足 ， 綜合了各種不同材料的優(yōu)良性能 ， 具有高的 比強(qiáng)度 、 比剛度 、 抗疲勞 、 減振 、 耐磨性 能優(yōu)良等特點(diǎn) 。 但復(fù)合材料價(jià)格昂貴 ， 除在航天航空 、 船舶 、 武器裝備等國(guó)防工業(yè)中的重要結(jié)構(gòu)件上應(yīng)用外 ， 在一般的民用工業(yè)上應(yīng)用有限 。 * 金屬材料 ,尤其是鋼鐵材料 ， 與其它工程材料相比 ， 在力學(xué)性能 、 工藝性能和生產(chǎn)成本這三者之間保持著最佳的平衡 ， 具有最強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力 ， 故金屬材料仍然是機(jī)械工程材料的主力軍 。 以載重汽車用材的重量為例 ， 鋼占 65％ 、 鑄鐵占 20％ 、 有色金屬占 3％ 、 非金屬材料約占 12％ 。 二、齒輪類零件選材 應(yīng)用極廣的重要機(jī)械零件，其主要作用有傳遞扭矩（力或能），改變運(yùn)動(dòng)速度或方向。 齒輪類零件的性能要求 1． 工作條件 ① 傳遞扭矩 ， 齒根部承受較大的交變彎曲應(yīng)力； ② 齒面嚙合并發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)與滾動(dòng) ， 承受較大的交變接觸應(yīng)力及強(qiáng)烈的摩擦； ③ 啟動(dòng) 、 換檔或嚙合不良 ， 齒輪承受一定的沖擊力； ④ 有時(shí)有其它特殊條件要求 ， 如耐高 、 低溫要求 ， 耐蝕要求， 抗磁性要求等 。 3． 主要性能要求 ① 高的彎曲疲勞強(qiáng)度 ， 防止輪齒的疲勞斷裂 。 ③ 足夠的齒心部強(qiáng)韌性 ， 以防沖擊過(guò)載斷裂 。 鍛造可改善鋼的組織并形成有益的加工流線， 力學(xué)性能優(yōu)良 。 主要包括： ① 低碳鋼及低碳合金鋼 20Cr、 20CrMnTi、 18Cr2Ni4WA等 ， 可通過(guò)退火或正火來(lái)改善切削加工性能 ， 通過(guò)滲碳后淬火＋低溫回火來(lái)保證齒輪的使用性能 。 ② 中碳鋼 45鋼可用作 低中速、輕中載、小沖擊 的齒輪，依據(jù)具體工作條件不同，可在正火、調(diào)質(zhì)、表面淬火狀態(tài)下使用；40Cr、 40MnB合金鋼的綜合力學(xué)性能優(yōu)于 45碳鋼，可用做相對(duì)重要的齒輪，多在表面淬火狀態(tài)使用，少數(shù)情況也可在調(diào)質(zhì)狀態(tài)使用。 （ 2）鑄鋼 鑄鋼 齒 輪 的 力 學(xué) 性 能 比 鍛鋼差，較少使用，但對(duì)某些尺寸大 (＞ Ф500mm)、形狀復(fù)雜的齒輪，采用鑄鋼較為合理。鑄鋼齒輪加工后一般也是進(jìn)行表面淬火＋低溫回火處理，但對(duì)性能要求不高、低速齒輪，也可在調(diào)質(zhì)狀態(tài)、甚至正火狀態(tài)下使用。 常用牌號(hào)有 HT200、 HT250、 HT350等；由于 球墨鑄鐵 的 強(qiáng)韌性 較好 ， 故采用 QT600 QT5007代替部分鑄鋼齒輪的趨勢(shì)越來(lái)越大 。 （ 4） 非鐵金屬 在 儀器儀表 及某些特殊條件下工作的輕載齒輪 ， 由于有耐蝕 、無(wú)磁 、 防爆等特殊要求 ， 可采用一些耐磨性較好的有色金屬材料制造 ， 其中最主要的是 銅合金 ， 如黃銅 (如 H62)、 鋁青銅 (如QAl94)、 錫青銅 (如 )、 硅青銅 (如 QSi31)等 。 粉末冶金材料一般適用于大批量生產(chǎn)的小齒輪， 如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的定時(shí)齒輪 （ 材料 ） 、 分電器齒輪 （材料 ） 、 農(nóng)用柴油機(jī)中的凸輪軸齒輪 （ 材料FeCuC） 、 聯(lián)合收割機(jī)中的油泵齒輪 。 * 運(yùn)行平穩(wěn)無(wú)強(qiáng)烈沖擊、載荷不大、轉(zhuǎn)速中等，對(duì)表面耐磨性和心部韌性要求不太高。 機(jī)床齒輪的簡(jiǎn)明加工工藝路線： 下料 → 鍛造 → 正火 → 粗 加 工 → 調(diào)質(zhì) → 精加工 → 表面淬火＋低溫回火 → 精磨 正火 可使鍛造組織均勻化 、 便于切削加工 、 可作為表面淬火前的預(yù)備組織 、 并保證齒心的強(qiáng)韌性 。 表面淬火 可提高齒