常见问题

零件设计时，材料选择得合理是决定其使用性能和寿命的基础，同时对热处理的工艺性也有重要影响。因此，材料选择是产品设计质量和热处理工艺质量的另一关键环节。零件材料选择的要点如下：

(1)根据零件工作条件和通常的失效特点选择材料 

零件的工作条件包括零件所受载荷类型及大小、环境温度和介质；零件失效形式包括磨损、变形、韧性断裂和脆性断裂等。所选择的材料必须确保零件工作过程所需要的性能，如各种力学性能、耐磨性、抗咬合粘滞性、耐蚀性、持久强度和低温脆性，以及其他特殊性能要求，如电性、磁性、密度等。例如：

1)对于疲劳失效的零件，应根据其疲劳类型（接触疲劳、冲击疲劳、腐蚀疲劳等）和预选材料本身的特性以及疲劳强度与抗拉强度的关系、以往的经验等进行选材。

2)对于承受冲击频率不大但冲击载荷较大的零件，通常选择的材料其化学成分（质量分数）碳含量不大于0.4%，磷、硫含量在0.025%以下，锰含量不大于1.4%，铬含量小于1.0%。其性能以韧性为主（硬度为45HRC左右）。对于承受冲击频率较大但冲击载荷较小的零件，应以强度为主，硬度以48~ 52HRC为宜。

3)对于要求耐磨的零件，应根据磨损类型（颗粒磨损、粘着磨损、接触磨损和腐蚀磨损）和工作时承受的压力等具体情况，先确定选材方向，进而再确定材料的具体牌号及热处理方法和硬度等性能要求：

4)对于工作温度低于-45℃或工作温度高于350℃要求特殊性能的零件，可参考材料手册中推荐的含镍、铬量较高的钢种。

(2)材料选择应与零件有效截面尺寸相适应 

对于要求整体淬透的零件选材时，必须考虑钢的淬透性。一般机械零件以心部获得50%（体积分数）马氏体视为淬透；重要零件（如航空零件等）以心部获得90%（体积分数）马氏体视为淬透。钢完全淬透的最大直径称为淬火临界直径( D0)。

(3)选择材料应与热处理工艺相适应 

各种钢都有其最佳的热处理工艺。例如，制造模具的高碳钢和高碳合金钢，适合整体淬火硬化后进行化学热处理；低、中碳素钢和低、中碳合金钢适合化学热处理后进行整体淬火硬化；38CrMoAl钢适合渗氮；高锰钢仅适合水韧处理；奥氏体钢适合固溶处理等。

(4)选择材料时应考虑热处理工艺性 

例如，结构复杂的零件要考虑淬火开裂和变形问题。在保证性能要求和不过多增加成本的前提下，采用淬透性好的合金钢用油淬火比碳素钢用水淬火的开裂、变形的敏感性小得多；在满足性能要求的前提下，应尽量采用碳含量较低的钢，以便淬火时产生较小的内应力，从而降低产生裂纹和变形的敏感性。

(5)尽量选用可简化热处理工序的材料 

例如，在保证性能要求的前提下，采用低碳钢淬火代替中碳钢调质，既能满足零件性能要求，又能降低成本；再如，在不受很大冲击的条件下，要求表面耐磨的零件采用中碳钢高频淬火代替低碳钢渗碳淬火，不仅可以满足性能要求，而且因大大简化工序和节约能耗而降低成本等。

(6)关注当前新材料和热处理新工艺  掌握先进技术的发展态势，对材料的选择不断推陈出新；挖掘传统材料的性能潜力，拓展其应用范围等。