第20节 材料选用的一般原则《机械基础》浙江省（单独招生考试）机械类 知识点讲解

浙江省机械类（单独招生考试）机械基础 复习讲义 第二十节 材料选用的一般原则 【考纲要求】 （1）掌握机械零件材料选用的基本原则。 （2）熟悉使用性能、工艺性能、经济性在材料选用中的应用。 【知识网络】 【知识和技能要点】 考点1 掌握机械零件材料选用的基本原则(识记） 一、材料选用的三大核心原则 使用性能原则（首要原则） 定义：材料必须满足零件在工作时的力学性能、物理性能、化学性能要求。 核心：保证零件安全、可靠、耐用，是选材的首要依据。 举例：受力轴类选强度高的 45 钢、40Cr；耐磨刀具选高碳钢、高速钢。 工艺性能原则 定义：材料应能顺利通过加工工艺制成合格零件。 核心：铸造、锻造、焊接、切削、热处理等加工难度低、成品率高。 举例：焊接件选低碳钢；复杂铸件选铸铁；需调质零件选中碳钢、合金钢。 经济性原则 定义：在满足性能要求的前提下，成本最低、性价比最高。 核心：优先选廉价材料，降低生产与使用成本。 举例：普通构件选 Q235，不盲目选合金钢；大批量零件选易加工材料。 二、材料选用的基本步骤 分析零件工作条件（受力、温度、环境、磨损）。 确定关键使用性能（强度、硬度、韧性、耐磨、耐蚀）。 初选材料牌号（碳钢、合金钢、铸铁等）。 校核工艺性能（能否加工、热处理）。 评估经济性（成本、寿命）。 确定最终材料。 三、典型零件选材实例 普通支架、螺栓：Q235（低碳钢，焊接性好、成本低）。 轴类、齿轮：45 钢（中碳钢，综合力学性能好）、40Cr（合金钢，重载）。 刀具、量具：T8、T10（碳素工具钢）、W18Cr4V（高速钢）。 机床床身、箱体：HT200（灰铸铁，铸造性好、吸震、耐压）。 曲轴、凸轮轴：QT500-7（球墨铸铁，强度韧性高）。 【练习题】 1、 单项选择题 1. 机械零件选材的首要原则是（） A. 使用性能 B. 工艺性能 C. 经济性 D. 外观 2. 保证零件能顺利加工的原则是（） A. 使用性能 B. 工艺性能 C. 经济性 D. 耐用性 3. 选材时追求低成本、高性价比是（） A. 使用性能 B. 工艺性能 C. 经济性 D. 安全性 4. 下列不属于使用性能的是（） A. 强度 B. 硬度 C. 焊接性 D. 韧性 5. 下列不属于工艺性能的是（） A. 铸造性 B. 锻造性 C. 耐磨性 D. 焊接性 6. 选材第一步应（） A. 选材料 B. 分析工作条件 C. 算成本 D. 定工艺 7. 普通螺栓、支架优先选（） A. Q235 B. 45 钢 C. T8 D. HT200 8. 轴类、齿轮常用材料是（） A. Q235 B. 45 钢 C. T10 D. HT200 9. 刀具、量具应选（） A. 低碳钢 B. 工具钢 C. 铸铁 D. 纯铁 10. 机床床身、箱体选（） A. HT200 B. 40Cr C. Q275 D. 20 钢 11. 曲轴、凸轮轴常用（） A. QT500-7 B. HT200 C. T8 D. Q235 12. 选材时必须满足的核心是（） A. 颜色 B. 使用要求 C. 重量 D. 产地 13. 不能锻造、只能铸造的是（） A. 低碳钢 B. 铸铁 C. 中碳钢 D. 合金钢 14. 重载、高精度零件选（） A. 碳钢 B. 合金钢 C. 灰铸铁 D. 可锻铸铁 15. 材料选用最终目的是（） A. 零件合格 B. 加工简单 C. 价格最低 D. 材质稀有 16. 下列属于使用性能的是（） A. 切削性 B. 耐腐蚀性 C. 焊接性 D. 铸造性 17. 下列属于工艺性能的是（） A. 强度 B. 韧性 C. 热处理性 D. 硬度 18. 普通焊接构件选（） A. 低碳钢 B. 高碳钢 C. 铸铁 D. 高速钢 19. 选材时不考虑的是（） A. 受力 B. 环境 C. 价格 D. 品牌 20. 综合性能最好的轴类材料是（） A. Q235 B. 40Cr C. HT250 D. T10 2、 多项选择题 1. 材料选用三大原则（） A. 使用性能 B. 工艺性能 C. 经济性 D. 稀有性 2. 使用性能包括（） A. 强度 B. 硬度 C. 韧性 D. 耐磨性 3. 工艺性能包括（） A. 铸造 B. 锻造 C. 焊接 D. 切削 4. 选材需分析的工作条件（） A. 受力 B. 温度 C. 环境 D. 磨损 5. 典型选材正确的（） A. 螺栓 —Q235 B. 轴 —45 钢 C. 床身 —HT200 D. 刀具 —T10 6. 铸铁适合的零件（） A. 床身 B. 箱体 C. 泵体 D. 曲轴 7. 合金钢适合的零件（） A. 重载轴 B. 高速刀具 C. 高强度螺栓 D. 普通支架 8. 选材基本步骤包括（） A. 分析条件 B. 定性能 C. 初选材料 D. 评估成本 9. 使用性能原则要求（） A. 安全 B. 可靠 C. 耐用 D. 易加工 10. 工艺性能原则要求（） A. 易铸造 B. 易焊接 C. 易切削 D. 强度高 11. 经济性原则要求（） A. 低成本 B. 性价比高 C. 优先通用材料 D. 越贵越好 12. 适合制造齿轮的材料（） A. 45 钢 B. 40Cr C. QT500-7 D. Q235 13. 选材必须统筹（） A. 使用 B. 工艺 C. 经济 D. 外观 14. 碳素工具钢用于（） A. 刀具 B. 量具 C. 模具 D. 床身 15. 优质碳素结构钢用于（） A. 轴 B. 齿轮 C. 连杆 D. 钢筋 3、 填空题 1. 选材的首要原则是________。 2. 选材三大原则：使用性能、 、 。 3. 工艺性能保证材料能顺利________。 4. 经济性原则要求________最低。 5. 普通支架螺栓选用________。 6. 轴类齿轮常用________钢。 7. 刀具量具选用________钢。 8. 机床床身选用________铸铁。 9. 曲轴选用________铸铁。 10. 选材第一步是分析零件________。 11. 重载零件优先选用________钢。 12. 材料选用总原则：满足________、保证________、兼顾________。 13. 铸铁不能进行________加工。 14. 使用性能保证零件________、可靠。 15. 优先选用________材料，降低成本。 四、简答题 1. 简述材料选用的三大原则及核心含义。 2. 简述机械零件选材的基本步骤。 3. 为什么普通结构件优先选用 Q235？ 4. 轴类零件为什么常用 45 钢？ 5. 机床床身为什么选用灰铸铁？ 【答案】 1、 单项选择题 1.A 2.B 3.C 4.C 5.C6.B 7.A 8.B 9.B 10.A11.A 12.B 13.B 14.B 15.A16.B 17.C 18.A 19.D 20.B 2、 多项选择题 1.ABC 2.ABCD 3.ABCD 4.ABCD 5.ABCD6.ABC 7.ABC 8.ABCD 9.ABC 10.ABC11.ABC 12.ABC 13.ABC 14.ABC 15.ABC 三、填空题 1. 使用性能 2. 工艺性能、经济性 3. 加工 4. 成本 5.Q2356.45 7. 碳素工具 8. 灰 9. 球墨 10. 工作条件11. 合金 12. 使用性能、工艺性能、经济性 13. 锻造 14. 安全 15. 廉价 四、简答题 1. 使用性能（满足工作要求，首要）；工艺性能（易加工）；经济性（低成本）。 2. 分析工作条件→定性能→初选材料→校核工艺→评估经济→确定材料。 3. Q235 塑性、韧性、焊接性好，成本低，满足普通结构要求。 4. 45 钢综合力学性能好，可调质，适合轴类受力。 5. 灰铸铁铸造好、吸震、耐压、成本低。 考点2 熟悉使用性能、工艺性能、经济性在材料选用中的应用（识记） 一、使用性能的具体应用 受静载荷：选塑性、韧性好的低碳钢、Q235。 受交变载荷、重载：选中碳钢、合金钢（45 钢、40Cr）。 受磨损：选高碳钢、工具钢、合金钢。 高温腐蚀环境：选耐热钢、不锈钢。 受压、需吸震：选铸铁。 二、工艺性能的具体应用 焊接结构：优先低碳钢（焊接性最好），避免铸铁、高碳钢。 锻造零件：选塑性好的碳钢、合金钢，不选铸铁。 铸造零件：选铸铁、铸钢，复杂形状优先铸铁。 切削加工：铸铁、中碳钢切削性好，高碳钢、合金钢难度稍高。 热处理：合金钢淬透性优于碳钢，适合整体强化。 三、经济性的具体应用 优先选用钢铁材料（用量大、价格低）。 能用碳钢不用合金钢，能用铸铁不用铸钢。 考虑全寿命成本（材料 + 加工 + 维护）。 大批量生产优先选易采购、易加工的通用牌号。 四、选材总原则 满足使用性能、保证工艺性能、兼顾经济性，三者统筹兼顾，优先满足使用要求。 【练习题】 1、 单项选择题 1. 受静载荷、要求焊接好选（） A. 低碳钢 B. 高碳钢 C. 铸铁 D. 高速钢 2. 受交变载荷、重载选（） A. 中碳钢、合金钢 B. 低碳钢 C. 灰铸铁 D. 纯铁 3. 受强烈磨损应选（） A. 高碳钢、工具钢 B. 低碳钢 C. 铸铁 D. 普通钢 4. 高温腐蚀环境选（） A. 碳钢 B. 特殊性能钢 C. 铸铁 D. 低合金钢 5. 需吸震、耐压选（） A. 铸铁 B. 低碳钢 C. 高碳钢 D. 工具钢 6. 焊接结构优先（） A. 低碳钢 B. 铸铁 C. 高碳钢 D. 高速钢 7. 锻造零件优先（） A. 碳钢 / 合金钢 B. 铸铁 C. 陶瓷 D. 高分子 8. 复杂形状铸件优先（） A. 铸铁 B. 低碳钢 C. 高碳钢 D. 工具钢 9. 切削性最好的是（） A. 铸铁 B. 高碳钢 C. 合金钢 D. 纯铁 10. 淬透性最好的是（） A. 合金钢 B. 低碳钢 C. 中碳钢 D. 铸铁 11. 经济性优先选（） A. 钢铁材料 B. 铝合金 C. 钛合金 D. 铜合金 12. 能用碳钢不用合金钢遵循（） A. 经济性 B. 使用性 C. 工艺性 D. 美观性 13. 大批量生产优先（） A. 通用牌号 B. 特殊材料 C. 进口材料 D. 稀有材料 14. 焊接性最差的是（） A. 铸铁 B. 低碳钢 C. Q235 D. 20 钢 15. 需调质处理选（） A. 中碳钢 B. 低碳钢 C. 铸铁 D. 纯铁 16. 不受冲击、受压为主选（） A. 灰铸铁 B. 低碳钢 C. 高碳钢 D. 工具钢 17. 工艺性能不包括（） A. 强度 B. 焊接性 C. 铸造性 D. 切削性 18. 使用性能不包括（） A. 韧性 B. 热处理性 C. 硬度 D. 耐蚀性 19. 40Cr 主要优势是（） A. 淬透性高 B. 焊接最好 C. 铸造最好 D. 成本最低 20. 选材核心是统筹三大原则，优先（） A. 使用性能 B. 工艺性能 C. 经济性 D. 加工难度 2、 多项选择题 1. 使用性能的应用场景（） A. 静载荷→低碳钢 B. 重载→合金钢 C. 磨损→工具钢 D. 腐蚀→不锈钢 2. 工艺性能的应用（） A. 焊接→低碳钢 B. 锻造→碳钢 C. 铸造→铸铁 D. 切削→铸铁 3. 经济性应用正确（） A. 优先钢铁 B. 能用碳钢不用合金钢 C. 优先通用材料 D. 用最贵材料 4. 适合焊接的材料（） A. Q235 B. 低碳钢 C. 20 钢 D. 铸铁 5. 不适合焊接的材料（） A. 铸铁 B. 高碳钢 C. 高速钢 D. 低碳钢 6. 适合锻造的材料（） A. 碳钢 B. 合金钢 C. 低碳钢 D. 铸铁 7. 铸铁的使用优势（） A. 铸造好 B. 吸震 C. 耐压 D. 韧性好 8. 合金钢优势（） A. 强度高 B. 淬透好 C. 耐磨 D. 耐热 9. 受磨损零件可选（） A. 高碳钢 B. 工具钢 C. 合金钢 D. 低碳钢 10. 工艺性能包含（） A. 热处理 B. 焊接 C. 锻造 D. 强度 11. 使用性能包含（） A. 韧性 B. 耐蚀 C. 硬度 D. 切削性 12. 低碳钢优势（） A. 焊接好 B. 塑性好 C. 易锻造 D. 强度高 13. 铸铁适合承受（） A. 压力 B. 静载 C. 磨损 D. 大拉力 14. 选材要考虑（） A. 受力 B. 加工 C. 成本 D. 环境 15. 符合经济性的是（） A. 降低材料成本 B. 降低加工成本 C. 延长寿命 D. 盲目用合金钢 3、 填空题 1. 静载荷构件选________钢。 2. 重载交变载荷选________钢或合金钢。 3. 磨损工况选________钢或工具钢。 4. 焊接结构优先________钢。 5. 锻造零件选塑性好的________。 6. 复杂铸件优先________。 7. ________钢淬透性优于碳钢。 8. 选材优先________材料，成本低。 9. 铸铁适合承受________力。 10. 低碳钢________性能最好。 11. 工艺性能包括焊接、锻造、铸造、________。 12. 使用性能包括强度、硬度、韧性、________。 13. 大批量生产优先________牌号材料。 14. 高温环境选________钢。 15. 三大原则统筹，优先满足________。 四、简答题 1. 简述使用性能在不同工况下的选材。 2. 为什么焊接结构优先选用低碳钢？ 3. 合金钢相比碳钢在工艺与使用上有哪些优势？ 4. 简述铸铁在使用与工艺上的适用场景。 5. 如何在选材中落实经济性原则？ 【答案】 1、 单项选择题 1.A 2.A 3.C 4.B 5.A6.A 7.B 8.A 9.C 10.A11.B 12.C 13.A 14.B 15.A16.C 17.A 18.B 19.A 20.A 2、 多项选择题 1.ABCD 2.ABCD 3.ABC 4.ABC 5.ABC6.ABC 7.ABC 8.ABCD 9.ABC 10.ABC11.ABC 12.ABC 13.ABC 14.ABCD 15.ABC 三、填空题 1. 低碳 2. 中碳 3. 高碳 4. 低碳 5. 碳钢、合金钢6. 铸铁 7. 合金 8. 钢铁 9. 压 10. 焊接11. 切削、热处理 12. 耐磨、耐蚀 13. 通用 14. 耐热 15. 使用性能 四、简答题 1. 静载→低碳钢；重载→合金钢；磨损→工具钢；腐蚀→不锈钢；受压→铸铁。 2. 低碳钢塑性韧性好，焊接不易开裂，焊接性最优。 3. 强度高、淬透好、耐磨耐热耐腐蚀，适合重载、高速、高温。 4. 铸造好、切削好、吸震耐压，适合床身、箱体、泵体等受压铸件。 5. 优先钢铁、能用碳钢不用合金钢、选通用牌号、控制材料与加工成本。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $