轴的材料及选择方式

大多数轴工作中既承受转矩，又承受弯矩，并且常为变应力状态，因此轴的材料应具有较好的强度和韧性，当用于滑动轴承时，还要具有较好的耐磨性。

轴的常用材料是碳素钢、合金钢及球墨铸铁。

碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性低，经热处理或化学处理可得到较高的综合力学性能（尤其在耐磨性和抗疲劳强度方面），应用最多。常用的碳钢有35、40、45和50等优质中碳钢，其中45钢应用最广，通常进行正火或调质处理，一般用于比较重要或承载较大的轴。对于不重要或承载较小的轴，也可采用Q235、Q275等普通碳素钢。

合金钢比碳素钢具有更高的力学性能和更好的热处理性能，常用于承载很大而重量、尺寸受限或有较高耐磨性、防腐性要求的重要的轴，以及处于高温或低温条件下工作的轴。例如，采用滑动轴承支承的高速轴，常用20Cr、20CrMnTi等低碳合金钢，经渗碳淬火后可提高轴的耐磨性；汽轮发电机转子轴在高温、高速和重载条件下工作，必须具有良好的高温力学性能，常采用38CrMoAlA、27Cr2MoV等合金结构钢。

球墨铸铁适用于制造成形轴（如曲轴、凸轮轴等），具有价格低廉，强度较高，耐磨性、吸振性和易切性良好，以及对应力集中的敏感性较低等优点。但铸铁件品质不易控制，可靠性差。表12-2列出了轴的常用材料及其主要力学性能。(www.xing528.com)

表12-2　轴的常用材料及其主要力学性能

（续表）

注：1.表中所列疲劳强度极限σ-1值按下列经验公式计算：对于碳钢，σ-1≈0.43σb；对于合金钢，σ-1≈0.2（σb+σs）+100 MPa；对于不锈钢，σ-1≈0.27（σb+σs），τ-1≈0.156（σb+σs）；对于球墨铸铁，σ-1≈0.36σb，τ-1≈0.31σb。
2.抗拉强度符号σb在《金属材料　室温拉伸试验方法》（GB/T 228—2002）中规定为Rm。

选择轴的材料和热处理方法，主要根据轴的受力、转速、重要性等对轴的强度和耐磨性提出的要求。研究表明，钢材的种类和热处理措施对其弹性模量影响甚小，如欲采用合金钢代替碳素钢或通过热处理来提高轴的刚度，收效甚微。轴的刚度主要取决于轴的剖面尺寸，可用适当增加轴的截面面积来提高轴的刚度。此外，合金钢对应力集中敏感性较强，价格也较高。这些因素在选材时也应予以考虑。