1.3　机械零件材料和热处理的选择

材料和热处理的选择对于零件的性能、加工方法、经济性、可靠性等有很大的影响。设计者应根据使用要求、生产条件、手册资料、实际经验并参照类似零件选材情况等，选择材料。下面介绍一般性原则和知识。

1.3.1　机械零件的常用材料

1.钢

钢是广泛使用的材料。最常用的是轧制钢材（有冷轧和热轧钢材）、锻钢件和铸钢件。可按机械零件的性能要求和形状进行选择。钢具有较高的强度、刚度、韧性、耐磨性和耐热性，可以进行机械加工、焊接、锻造、冲压、铸造、热处理和表面处理。对于合金钢常进行热处理以充分发挥其性能。铸钢用于制造强度要求较高的大型复杂零件。钢结构一般用型钢焊接而成。

2.铸铁

灰铸铁的铸造性能好，价格低，有较高的抗压强度、耐磨性和减振性能，广泛用于制造机床导轨、床身、机架、箱体等大型复杂的铸件。但是，其抗拉强度低、性脆，不适用于制造受冲击载荷的零件。对于强度要求较高的零件可以采用球墨铸铁。

3.有色金属

在机械制造中常用的有铝合金、铜合金、镁合金、钛合金、轴承合金等。其价格很贵，来源有一定限制，除非必要，如有耐磨性、减磨性、减轻质量等要求时，一般应尽量避免使用。

4.非金属材料

常用的非金属材料有塑料、橡胶、玻璃等。工程塑料按是否能够加热融化重新成形，分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。一般应尽量选择热塑性塑料，以便于回收。

一些大型的机械设计手册和专用的材料选择手册可供选择材料时参考。

1.3.2　选择材料的原则

选择材料时，应该注意满足以下几方面的要求。这些要求不仅可以用于指导选择材料，在选择结构方案和零件类型时也可以作为参考。

（1）使用要求：有足够的强度、刚度、耐磨性、耐腐蚀能力，质量小、耐冲击等。

（2）工艺性要求：机械零件的毛坯制造（铸造、锻压、焊接、冷冲压等）、热处理、机械加工和修理方便，便于回收利用。选择材料时要考虑零件的复杂程度、尺寸、加工批量等。还要考虑加工条件、协作的可能性、运输条件以及使用者的技术条件等。

（3）经济性要求：不但要考虑材料的价格，还要考虑加工成本、废品率以及材料是否容易得到等。

此外，还要考虑对环境是否有污染，一般铸造、热处理和表面处理对环境影响较大。此外，原材料的生产过程中，要注意节约材料。对于运动的机器，如汽车，减轻自身质量可以节约燃油，试验表明，汽车质量减轻10％，耗油量下降6％～10％，排放减少4％。近十年来，国外汽车大量使用铝合金等轻金属材料，质量已经减小了20％～26％。