机械设计材料知识大全，涵盖了所有材料！

   

1、常用工程材料分类

1.1按属性可分为金属材料和非金属材料两大类：

1.2机械工程材料也可按用途分类：

1.3由于材料与工艺紧密联系，也可结合工艺特点来进行分类：

2、材料性能    

• 强度：强度指的是在外力作用下，材料抵抗塑性变形和断裂的能力，强度指标通常通过静拉伸试验测定。

• 塑性：材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力叫塑性，可以通过静拉伸试验测定。

• 硬度：材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。硬度表示方法有布氏硬度（HBW）、洛氏硬度（HR）、维氏硬度（HV）、肖氏硬度（HS）。

• 韧性：表示材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。

• 疲劳强度：材料在无限多次交变载荷作用而不会产生破坏的最大应力。

   

3、材料牌号    

4、材料选用原则

我们知道，选材的一般原则是：由工作条件确定使用性能的要求，这是材料选用的基本出发点。其次是要考虑材料的加工工艺性。第三是要考虑材料的经济性。力争使各项花费的总和达到最低值。最终做到：“材料的使用性能足够、工艺性能良好、供应上能保证、经济性应合理”。
4.1选材的一般使用原则
材料的使用原则在于用所选材料制造出的机械零件能否保证其使用性能。材料的使用性能是指机械零件在正常工作情况下材料应具备的性能。包括力学性能和物理、化学性能等。零件的使用性能是保证其工作安全可靠、经久耐用的必要条件。是选材时考虑的最主要的依据。不同零件所要求材料的使用性能是不一样的，有的要求强度高，有的要求硬度高，有的要求耐磨性高，有的无严格的性能要求，只需保证一定形式的外表即可。在大多数情况下应首先考虑零件的使用性能，对一般机械零件来说，则要考虑其力学性能。
4.2选材的工艺性原则

工艺性原则是指所选用的材料能否保证顺利地加工制造成零件。例如某些材料仅从零件的使用要求来看是完全合适的，但无法加工制造或加工制造很困难，成本很高，这些都属于工艺性不好。因此，材料工艺性能的好坏，在决定零件加工的难易程度、生产效率、生产成本等方面起着十分重要的作用，是选材时必须同时考虑的另一个重要因素。
4.3选材的经济性原则

经济性原则是指所选用的材料加工成零件后能否做到成本低廉，价格便宜。从选材的经济性原则考虑，应尽可能选用货源充足、价格低廉、加工方便、总成本低的材料。一般来讲在满足零件使用性能的前提下，尽量优先选用廉价的材料，能用碳素钢的，不用合金钢；能用低合金钢的不用高合金钢；能用钢的就不用有色金属。此外，考虑经济性要从长远观点出发，不能仅看眼前利益。一些暂时看起来成本费用高的材料，由于其使用寿命长、维护保养费用少，从长远观点来看，经济效益还是好的。而综合来看，其经济性仍然是合理的。还须注意，在选用高分子材料时，除考虑上述三项原则外，还应着重考虑在使用条件下，周围环境（如温度、水、氧、光、油等）对其性能的影响。

5、选材步骤

机械工程材料的选择是一项十分重要又复杂繁琐的工作。其基本步骤如下。

（1）分析零件对所选材料的性能要求及失效分析，包括分析零件的工作条件，零件的强度、刚度、稳定性计算等。

（2）对可供选择的材料进行筛选，现代工程材料分为金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料四大类。把所有的工程材料都当作选择对象，根据材料的性能要求进行筛选。

（3）对可供选择的材料进行评价。

（4）最佳材料的决定。

（5）零件所选材料的实际验证。

6、常用材料介绍

Q235-A：含碳量＜0.2% 的低碳钢，表示屈服强度是 235MPa ，其塑性较好、有一定强度但不耐冲击。一般用来做焊接结构件，例如焊接机架的方通、焊接块、机架大板、角钢等。表面处理时结构件一般采用喷或烤漆，板类为防锈通常镀铬或发黑。（适合发黑处理的钢种只有碳钢和低合金钢，其原理就是在钢种零件表面镀一层致密的氧化铁薄膜。）

45# 钢：含碳量为 0.42~0.50% 的中碳钢 , 其机械性能、切削性能优良，焊接性能较差。一般用来做机架大板，结构连接件，强度要求不高的轴等。45 钢调质（淬火 +回火）硬度在 HRC20~HRC30 之间，淬火硬度一般要求 HRC45, 硬度高过后强度稳定性达不到要求。

40Cr：属于合金结构钢。经调质处理后具有良好的力学性能，但焊接性不好、易出现裂纹。可用于制作齿轮、连杆、轴等。淬火后表面硬度可达 HRC55 。

不锈钢 SUS304、SUS316：均是碳含量 ≤ 0.08%的低碳钢。具有良好的耐腐蚀性，机械性能、冲压弯曲热加工性好，标准 SUS304无磁性。但很多产品因 冶炼时成分偏析或热处理不当等原因，造成带磁性，如要求无磁性需在工程图中说明。SUS316 比 304 抗腐蚀性能力强、尤其在高温、恶劣环境情况下。目前市场上有很多316L，因含碳量更低，其焊接性能、加工性能优于 SUS316 。钣金在设计中一般用来做小部件的外罩、传感器等标准件的安装座，板材类可用于零件连接。

不锈钢 SUS420J2：热处理后 具有较高的强度和耐磨性 ,适宜制造承受高负荷 ,高耐磨及在腐蚀介质作用下的塑料模具。另因其抛光性能较高，是较好的装饰材料。

模具钢 CR12：为国标名称，对应 JIS 名称 SKD1, 所因其综合性能优良、价格低廉，是目前应用广泛的冷作模具钢。具有高强度、耐磨性好，但冲击韧 度较差、易脆裂。主要用于承受冲击负荷较小的，高耐磨的冲模、冲头等。

SKD11：具有良好的硬度和耐磨性，其韧性较Cr12 钢高。可用来制造断面较大、形状复杂、经受较大冲击负荷的各种模具和工具。

DC53 ：是对 SKD11 进行改良的新型模具钢， 回火后硬度可达 62HRC ，强度、耐磨性、韧性均优于 SKD11 ，切削性和研磨性也优于 SKD11 ，使用 DC53 可增加工具模具寿命和减少加工工序，未来将在通用及精密模具领域全面取代 SKD11。

S136：塑胶模具 , 用于防腐蚀及需镜面抛光的场合。长期使用后，模穴表面仍能维持原光滑状态，淬火硬度可达 HRC52，适用于弱酸及潮湿环境下使用的模具、耐磨零件等。

65Mn：焊接性差、高耐磨，应用于各种弹簧、卡簧、离合器簧片。非标设计中多用来做铁道钢轨、弹片等。

铸铁：主要由铁、碳、硅等金属元素组成，是含碳量 ＜2% 的铁碳合金，工业用铸铁的含碳量一般在 2.5%~4% ，因其流动性好多用于铸造复杂内部结构的零件。球墨铸铁的力学性能最好，灰铸铁较差。但由于灰铸铁价格低廉，且具有铸造性、耐磨性、减震性较好，故其是应用最广泛的一种铸铁，球铸铁次之。灰铸铁（ HT150）应用较多，常用于齿轮箱体，机床床身，箱体，液压缸，泵、阀体，轴承盖等，非标中用来做复杂的零件或治具。

铝：AL6061、AL7075，7075 铝板属于超硬铝板，硬度比 6061 高。但 7075 价格比6061 高很多。均可进行本色阳极氧化、喷砂氧化、硬质氧化、镀镍等处理。一般加工件用本色阳极氧化，可保证精加工尺寸。喷砂氧化外观观赏性更好，但无法保证高精度。如想让铝件有钢件的外观感觉，可镀镍。一些直接与产品接触的铝件，如对粘性、耐高低温性、绝缘性有要求时可考虑镀铁氟龙。

AL5052-压合治具

铜：黄铜、紫铜、青铜、铍青铜。

黄铜是由铜和锌组成的合金，耐磨性能强，有较强的耐磨性能。其中 H65 黄铜是由 65%的铜和 35%的锌组成，因其具有良好的力学、工艺、冷热加工性能，并且外观金黄，非标行业应用较多，用在需耐磨、外观要求高的场合。

黄铜导套 

紫铜：紫铜为铜单质，其刚度硬度弱于黄铜，但导电导热性能更好。用在导热导电性要求高的场合。比如激光焊接部分的焊接头部分。

青铜：在紫铜中加入锡或铅，青铜铸造性好、耐磨、化学性质稳定，适用于铸造各种器具、机械零件、轴承、齿轮等。青铜也较纯铁坚硬，锡青铜常用来做无油衬套 ，高力黄铜做无油衬套时常镶嵌固体润滑剂，但它的硬度比锡青铜高 ,而且承载力比锡青铜铜套要好 ,但没有锡青铜耐磨。

铍青铜：含 1.7%～2.5% 铍及少量镍、铬等元素，铍青铜具有很高的强度、硬度，导热、导电性好，耐磨、耐腐蚀，常用作重要的弹性元件、耐磨零件等，价格较高。

非金属材料：

赛刚（POM）:高硬度、高刚性、高熔点， 耐磨、耐冲击、耐有机溶剂，但不耐酸和强碱，绝缘性高。非标设计中一般用来做治具、治具底板、皮带支撑板等，加工长度过大时易产生变形。

赛钢零件

聚氯乙烯（PVC）：属于低端通用塑料，力学性能、耐热性及价格都较适中，适用 性强。

尼龙（PA）：属于工程塑料，力学性能、耐热性及价格都要高于聚氯乙烯很多；通常用于耐热、耐磨材料。

电木（PF）：化学名称酚醛树脂，具有较高的机械强度、质脆易碎、绝缘性较好，耐热、耐腐蚀。常用于电器材料，非标中一些公司用来做电气安装板、治具等，应考虑加工变形及易产生粉尘。

电木-治具 

聚氨酯（PU）：为设备常用材料，因其具有优异的弹性，设备上常用来做缓冲用。例如传送带上治具、气缸、单轴模组极限位缓冲，有些包胶滚轮上的胶也是聚氨酯材料。

优力胶零件

铁氟龙（PTFE）：即聚四氟乙烯，耐强酸碱腐蚀、绝缘性好、摩擦系数极低。故一些材料镀铁氟龙有防刮伤产品、防粘、绝缘的作用。

铁氟龙板材

ABS: 由丙烯腈 (A)、丁二烯 (B)、苯乙烯 (S)三种单体组成的三元共 聚物，属于普通塑料，具有较高的机械强度和良好的综合性能，突出点是表面可以电镀、喷漆。ABS 易吸湿，尺寸稳定，易成型加工，应用广泛。

聚碳酸酯（PC）：是最好的抗冲击塑料品种，机械性能好、尺寸稳定、耐酸不耐碱、吸水率低，但耐磨性差、制品易开裂，价格较高。用于小负荷、低转速耐磨零件、如齿轮、蜗杆、轴套等。

聚丙烯（PP）：无味无毒、密度小，强度、刚度、耐热性、透明性均优于聚乙烯（PE）。易老化、易燃烧、韧性不好、耐寒性差。化学性质稳定，一般只能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀。非标行业中用在潮湿、有腐蚀等环境。

聚醚醚酮（PEEK）：耐化学品腐蚀、阻燃、耐磨、抗辐射、不耐强硝酸、浓硫酸、具有超强的机械性能。非标设计中一般在要求非金属、耐腐蚀、强度高等场合使用，但其价格昂贵。

有机玻璃（PMMA）：也称亚克力板，有较好的透明性、化学稳定性，非标设计中常用来与铝型材搭配做机器外罩。