1.机床零件的选材
一个机床的零件有很多，按照其结构特点、受载荷的情况可以分为机身、底座、轴类零件、齿轮类零件、机床导轨等。
（1）机身、底座的选材
机身、底座，齿轮箱体、轴承座等重量大或形状复杂，一般选用灰铸铁HT150、HT200，球墨铸铁QT400-17、QT500-5等。它们的成本低、铸造性好、切削加工性优异、对缺口不敏感、减振性好，非常适合铸造上述零部件。
（2）轴类零件的选材
机床主轴是机床中最主要的轴类零件，根据机床主轴工作时所受载荷的大小和类型，其选材可分为以下4种情况：
①轻载或者不太重要的主轴可以采用Q235、Q255、45钢等钢制造；
②中载主轴由于磨损较严重，有一定的冲击载荷，一般用40Cr等调质钢或20Cr等渗碳钢制造，整体与轴颈应进行相应的热处理；
③重载主轴由于工作载荷大，磨损及冲击都较严重，一般用20CrMnTi钢制造，经渗碳、淬火并低温回火处理；
④高精度主轴由于精度要求非常高，热处理后变形应极小，工作过程中磨损应极轻微。例如，精密镗床的主轴，一般用38CrMoAl专用氮化钢制造，经调质处理后进行氮化及尺寸稳定化处理。
（3）齿轮类零件的选材
齿轮是机床重要的零件之一，按其工作条件可分为以下3类。
1）轻载齿轮
若为开式齿轮，则可选用HT250、HT300和HT400钢，和铸铁大齿轮互相啮合的小齿轮也可用Q235、Q255钢制造。闭式齿轮多采用40、45钢并正火或调质处理。
2）中载齿轮
中载齿轮一般用45钢制造，正火或调质后再进行高频表面淬火强化，以提高齿轮的承载能力及耐磨性。如果齿轮尺寸较大，则可用40Cr等合金调质钢制造。
3）重载齿轮
高速、重载或受强烈冲击的齿轮宜采用40Cr（调质）或20Cr、20CrMnTi经渗碳、淬火并低温回火处理。
（4）机床导轨的选材
机床导轨是机床最重要的零件之一，对整个机床的精度有很大的影响。设计师必须考虑其变形和磨损，可以选用灰铸铁制造，如HT200和HT350钢等。灰口铸铁在润滑条件下耐磨性较好，但抗磨粒磨损能力较差。
2.汽车零件的选材
在汽车零件中，冷冲压零件种类繁多，占总零件数的50%～60%。按其功用，汽车零件可以分为发动机传动系统和底盘、车身零件。汽车冷冲压零件用的材料有钢板和钢带，其中主要是钢板，包括热轧钢板和冷轧钢板，如钢板20、25和Q235等。
（1）发动机传动系统的选材
发动机的主要功用是提供动力，主要构件包括缸体、缸盖、缸套、活塞、连杆、曲轴等。缸体常用的材料有灰口铸铁和铝合金两种。缸盖一般选用灰铸铁、合金铸铁或者铝合金。缸套常用高磷铸铁、硼铸铁、合金铸铁等，为了提高缸套的耐磨性，可以采用镀铬及表面淬火等工艺对缸套进行表面处理。活塞材料需要满足导热性好、膨胀系数小、密度小、耐磨、耐蚀等工艺性能，常用铝硅合金。连杆连接活塞和曲轴，作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。连杆在工作中除了承受燃烧室燃气产生的压力外，还要承受纵向和横向的惯性力，是在一个很复杂的应力状态下工作的，既受交变的拉压应力作用，又受弯曲应力作用。连杆的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形，其工作条件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能，又要求其具有足够的刚性和韧性。连杆材料一般采用45钢、40Cr或40MnB等。汽车半轴在工作时主要承受扭转力矩和反复变曲以及一定的冲击载荷，因此中、小型汽车的半轴一般选用45钢、40Cr，而重型汽车则用40MnB、40CrNi或40CrMnMo等淬透性较高的合金钢制造。
（2）底盘、车身材料
随着能源和原材料供应的日趋短缺，人们对汽车节能降耗的要求越来越高。而减轻自重可减少材料消耗和燃油消耗，这在资源、能源的节约和经济价值方面具有非常重要的意义。底盘和车身相对于发动机传动系统来说不是很重要，选材时在满足其基本性能的前提下应尽量减轻重量。用铝合金或镁合金代替铸铁，重量可减轻至原来的1/3～1/4，但并不影响其使用性能。采用新型的比较薄的双相钢板材代替普通低碳钢板材生产汽车的冲压件，可以减轻自重，但一点也不降低构件的强度。在车身和某些不太重要的结构件中，采用塑料或纤维增强复合材料代替钢材，也可以降低自重，减少能耗。
3.仪器仪表的选材
仪器仪表一般由多种零部件组成，如壳体、面板、齿轮、涡轮轴、轴承、弹簧、电子元器件等，其种类繁多、性能各异，统一要求是外表美观、小巧、轻便和满足要求的使用性能。壳体及内部零件多在轻载荷下工作，对强度要求不高，但对精度、装饰性、耐蚀性及摩擦件的耐磨性的要求很高。这些零部件的工作温度多在-50～150℃之间，同时受到大气、水分、润滑油及其他介质的腐蚀作用。可选用材料有低碳结构钢，如Q195、Q215、Q235钢，再用油漆防锈和装饰，可以达到较好的效果；采用马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢（如12Cr13、12Cr18Ni9）则效果更好；工业纯铝1200（L5）及防锈铝3A21（LF21）等，以及黄铜H62等有色金属材料亦有很好的装饰效果。
（1）仪器仪表的辊子
仪器仪表的辊子可以使用Q235等钢、聚甲醛等工程塑料制造。2A12（LY12）、2A11（LY11）等多用于制造重要且需要耐蚀的轴销等零件。凸轮多用Q235、45钢制造。仪器齿轮可用普通碳素钢Q275制造。QBe2、QBe1.9、QBe1.7可用于制造钟表等齿轮。
（2）蜗轮、蜗杆
QAl11-6-6可用来制造500℃以下工作的蜗轮。硅青铜QSi3-1亦可用来制造蜗轮、蜗杆。
4.模具的选材
（1）模具材料选择和使用的意义(www.xing528.com)
模具是工业生产中不可缺少的重要工艺装备，是降低成本、提高产品质量和适应规模生产的基础和保证。模具的使用寿命严重地影响着工业生产的发展。影响模具使用寿命的因素有很多，其中模具材料的选择严重影响模具的使用寿命。它影响着模具产品的功能适用性、耐用度、安全性，在模具及其零件的设计、制造过程中，只有材料确定后，才能安排制造、装配的加工路线和加工工艺方法，以及估算制造成本。通过对各种典型模具的失效分析，设法满足材料的使用性能和工艺性能两方面的要求，找出能影响模具使用寿命的性能指标，然后以此为依据，有针对性地选择模具用钢及热处理工艺。
（2）模具钢的分类及性能要求
表16.1为3种模具钢的性能要求。合理选择模具钢的基本目的在于避免模具在服役时出现早期失效，以及在制造时减少废品率。模具钢的性能水平、材质优劣、使用合理与否等因素，对模具制造的精度、合格率以及服役时的承载能力、寿命水平，均有密切的关系。
表16.1 模具钢的性能要求
续表
注：•表示为主要要求；0表示次要要求；空白表示可以不做要求。
（3）冷作模具
1）冷作模具的工作条件
冷作模具主要用于完成金属或非金属材料的冲裁、弯曲、拉伸、镦锻、挤压等工序。由于加载方式及被加工材料的性质、规格不同，各种模具的工作条件差别很大，因而其失效的形式也各不相同。例如，各类紧固件的挤压成型是在强烈的三向压应力状态下完成的。凸模既受强大的压应力，又受各种不均衡侧向力，特别是在凸模尺寸变化应力集中处，易产生脆性断裂。而凹模有胀裂的可能以及由于金属材料剧烈流动而引起模腔严重磨损。而在冷镦和冷挤压时，冲头承受巨大的压力，凹模则承受巨大的张力，冷镦模工作时，凸模承受强烈的冲击力，其最大压应力可达到2500MPa；由于金属在型腔中剧烈流动，使冲头和凹模的工作面受到剧烈的摩擦而产生热量，故可使模具表面的瞬时温度达到200～400℃，局部温度甚至更高。所以冷镦及冷挤压模具要求型腔能承受巨大的压力、张力和摩擦，具有高的变形抗力、高的耐磨性和高的断裂抗力（包括疲劳断裂抗力）。
2）冲裁模的工作条件
冲裁模主要用于各种板料的冲切成型，模具的工作部位是刃口。冲裁模刃口承受的剪切力大，摩擦发热严重，易磨损，凸模易产生崩刃、折断等。要求刃口在工作中不崩刃、不易变形、不易磨损，保持其完整和锐利。在冲裁中、厚钢板时，特别是在厚钢板上冲小孔，冲头的单位压力极大。冲裁模要求刃口强韧性好、耐磨损，即具有高的耐磨性、高的抗崩刃能力、高的断裂抗力及疲劳断裂抗力，冲头尤其具有高的强韧性和耐磨性。
（4）热作模具
热作模具使用的环境和条件有其特殊性，它除了有冷作模具常出现的磨损、断裂和变形等基本失效形式外，更多的会出现冷热疲劳、塌陷和热浸蚀等失效形式。由于下模受热影响大，并有比较复杂的压制型腔及下模可能有较大的偏斜，因此约80%的失效发生在下模。
（5）塑料模具
塑料模具一般有凸模、凹模、型芯、镶块、成型杆和成型环等，这些零部件构成了塑料模具的型腔，用来成型塑料制品的各种表面，它们直接与塑料相接触，经受其压力、温度、摩擦和腐蚀等作用。
1）塑料模具的分类
按照塑料件的原材料性能和成型方法，可把塑料模具分为以下两大类。
①热固性塑料模：主要用于压缩、传递和注塑成型制品零件，包括压缩模、传递模、注射模3种类型，注射模较少用于热固性塑料件成型。常用的热固性塑料有酚醛塑料（即胶木）、氨基聚酯、环氧树脂、聚邻苯二甲酸二烯丙酯（PDAP）、有机硅塑料、硅酮塑料等。
②热塑性塑料模：主要用于热塑性塑料注射成型和挤出成型。热塑性塑料主要有聚酰胺、聚甲醛、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯等。这些塑料在一定压力下在模内成型冷却后可保持已成型的形状，如果再次加热又可软化熔融再次成型。此类模具还包括中空吹塑模具、真空成型模具。
2）对塑料模具材料的性能要求
塑料模具材料应具有下列性能要求。
①使用性能要求：足够的强度和硬度，以使模具能承受工作时的负荷而不致变形。通常塑料模具的硬度在38～55HRC范围内。若为形状简单，抛光性能要求高的塑料模具，则工作硬度可取高些；反之，可取低些。良好的耐磨性和耐蚀性，以使模具型腔的抛光表面粗糙度和尺寸精度能保持长期使用而不改变。足够的韧性，这是保证模具在使用过程中不会过早开裂的重要指标。
②较好的耐热性能和尺寸稳定性是要求模具材料有较低的膨胀系数和稳定组织。塑料模具材料中钢的膨胀系数较小，铍青铜次之，铝合金和锌合金的膨胀系数则较大。良好的导热性，以使塑料制件尽快地在模具中冷却成型。
③工艺性能是要求随着塑料制品种类的增加和质量要求的提高，以及塑料制品成型工艺趋向高速化、大型化、精密化和多型腔化，对塑料模具材料提出了较高的加工工艺要求。
机械加工性能。塑料模具型腔的几何形状大多比较复杂，型腔表面质量要求高，难加工部位相当多，因此，塑料模具材料应具有优良的可加工性和磨削加工性能。
焊接性能。塑料模型腔在加工中受到损伤时，或在使用中被磨损需要修复时，常采用焊补的方法（局部堆焊），因此模具材料要有较好的焊接性能。
热处理工艺性能。热处理工艺应简单，材料有足够的淬透性和淬硬性，变形开裂倾向小，工艺质量稳定。
镜面抛光性能。镜面抛光性能不好的材料，在抛光时会形成针眼、空洞和斑痕等缺陷。模具材料在电加工过程中有时会出现一般机械加工不会出现的问题。因此，模具材料必须要有良好的电加工性能。
3）塑料模具用钢及选用
随着高性能塑料技术的不断发展和需求的持续提高，塑料制品的种类日益增多，制品向精密化、大型化、复杂化发展，成型生产向高速化发展，因此模具的工作条件也越趋复杂。以往人们为了保证一般精塑料模具成本低廉而常常选用碳素钢，但碳素钢在热处理过程中很难控制变形，为了使模具精度符合要求，往往不经最终淬火、回火热处理加工，机加工成型后即交付使用，因而模具表面粗糙度较差，图案花纹容易磨损，模具的使用寿命也不高；而精密塑料模具通常采用合金工具钢制造，由于加工工艺性能差，难于加工出复杂的型腔，有时热处理变形问题也无法克服，因此，许多关键部件的塑料模具材料还常常依赖于进口的专用塑料模具钢。我国塑料模具钢耗用量很大，塑料模具用钢约占全部模具用钢的一半以上，为了解决钢材性能与加工精度之间的矛盾，国内有关科研院所和大专院校对专用塑料模具钢进行了研制，并取得了一定进展，目前已有部分商品进入市场，获得一定的效益。国产系列塑料模具钢不久将在机械、电子、仪表、轻工、塑料等行业普遍推广。
由于我国塑料模具的用钢体系建立时间不长，专用塑料模具钢（牌号前加前缀SM）。已纳入标准的仅有10余个，均是在优质碳素结构钢、合金结构钢、合金工具钢、不锈钢基础上经特殊冶炼和加工而成，以满足塑料模具的特殊要求。专用塑料模具钢即SM45、SM48、SM50、SM53、SM55、SM1Cr2Mo、SM3Cr2NilMo、SM2CrNi3MoAl1S、SM4Cr5MoSiV、SM4Cr5MoSiV1、SMCr12Mo1V1、SM2Cr13、SM4Cr13、SM3Cr17Mo等。
专用塑料模具钢的基本力学性能和热处理工艺与原钢种差别不大。因此，部分牌号的基本性能仍沿用一般的性能数据，有差异的则加以指明。例如，SM1CrNi3钢和合金结构钢12CrNi3A。
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