不锈钢和铝合金材料在机械结构设计中选用

根据计划，本周继续写机械加工价格基础，但由于一些特殊事件，老元社区新冠肺炎诊断病例，所以我被当地疾病控制中心安排在当地酒店集中隔离，一些准备材料留在家里，所以，今天改变话题。

在机械结构设计中，常规金属结构构件大致有三个层次：碳结构钢（碳钢）、不锈钢和铝合金，碳结构钢是我们的通用钢：45#和Q235，对于大多数机械设计师来说，选择两种钢选择基本上是小菜一碟。老袁专注于后两种。

Part 1

如何选择不锈钢

常规机械设计中更常用的不锈钢有四种:304，316L、420、440C，在大多数情况下，这四种不锈钢可以满足90%的需求。

这些品牌的名称实际上来自美国标准（或日本标准），但现在在中国太常用了，我们**标准的不锈钢品牌确实有点难以记住，所以上述名称在中国很流行。

1.1

三系不锈钢

3字开头，称为300系不锈钢或300系不锈钢Cr－Ni这种不锈钢是大多数人都知道的奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢，几乎是不锈钢中更不锈钢的钢，基本上没有磁性，主要用于食品和医疗行业。韧性很好，系不锈钢板冲压成型特别常见。

304不锈钢

又称食品级不锈钢，具有良好的防锈性能。家里厨房里有大量的304不锈钢。锅、锅、筷子和铲子基本上都是。与身体接触的手表外壳也是304。由于韧性好，锻造或冲压工艺常用。

316L不锈钢

又称医用级不锈钢或船用级不锈钢，在医疗、化工、船舶等行业得到广泛应用。

316L316改进型，L表示Low Carbon，低碳意味着硬度稍低，加工性好得多，更容易做热处理。

1.2

四系不锈钢

4字打头，称为400系不锈钢或400系不锈钢Cr这种不锈钢是马氏体不锈钢，硬度比上面的奥氏体不锈钢强很多，而且是磁性的。

420不锈钢

国内常说2Cr13，高强度、高硬度、高耐磨性，但更害怕酸碱腐蚀，即使在大湿度环境下也应小心使用，但可以做钝化处理，钝化后的耐腐蚀性能提高了10倍以上

440C不锈钢

国标“9Cr18Mo是更硬的不锈钢，强度、硬度、耐磨性高于420，耐腐蚀性好，比420强，高温尺寸稳定性强，常用于手术刀、医用剪刀、高温喷嘴、高温环境或无润滑环境轴承。

440C如果能在回火前进行深冷处理，则具有较强的硬度、耐磨性和尺寸稳定性。缺点是有点害怕振动。如果冲击载荷较大，请仔细使用。

Part 2

铝合金怎么选？

铝合金密度2.7大约是钢的三分之一，强度好，刚度好，耐腐蚀性好，不像钢那么容易生锈。

铝合金应用更大的问题是品牌太多了。从互联网上可见的数据中，我真的不知道什么时候使用什么材料。从传统机械设计的角度来看，老结了更常用的铝合金材料。

2.1

铝合金系列的划分及特点

三系：3003

大约1%的锰被添加到一个系列中。在这个位置上，我想说它可以取代一个系列。防锈性仅次于一个系列，导热性更好。我可以做一些热沉降、换热器、散热板等。只要记住3003的牌号。

二系：2024

铜铝合金，约4%铜；硬度高，常被称为硬铝；强度好，常用于应力结构件；表面不好看，容易腐蚀，表面阳极化效果不是很好；不易焊接，一般不用于焊接。

2024其实就是2A12（老牌号LY12，工厂叫硬铝十二)。

五系：5052

铝镁合金，更轻，不能做也不用做热处理；抗拉、抗延伸、耐疲劳，板材大量用于冲压；除了一系、三系外更耐腐蚀了，也容易焊接；在常规工业中十分常用。

六系：6061

铝合金具有更佳的综合性能，包括镁和硅元素，因此它结合了四五系的优点，可以完全取代四五系；耐腐蚀性好；切割性好；阳极氧化等表面处理效果好；机械性能也很好。

七系：7075

铝镁锌铜合金，常被称为超硬铝，可热处理，耐磨性强，耐腐蚀性差，不易焊接；价格比较贵，只有表面硬的时候才能使用，也叫航空铝合金。

2.2

铝合金选金选型原则

首先，上述五个具体品牌：3003、2024、5052、6061和7075，基本上可以覆盖95%以上的传统设计。对于绝大多数设计师来说，了解这五个品牌就足够了。

其次，在大多数设计场合，使用6061基本上可以解决问题，因为其综合性能优异，所以一般设计可以满足。

更后总结:6061:综合性能更强；3003:导热散热耐腐蚀；2024:应力内部结构件；5052:板材和冲压焊接；7075:更硬的铝合金。