轴的材料选择及主要力学性能分析

根据轴的失效方式，其材料应具有一定的强度、刚度及耐磨性；同时还应考虑工艺性和经济性等因素。轴的材料主要采用碳素钢和合金钢。

碳素钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，故应用较广，可以利用热处理提高其耐磨性和抗疲劳强度。常用的碳素钢有35、40、45、50等优质碳素钢，其中以45钢使用最广；对于受力较小的或不太重要的轴，可以使用Q235、Q275等普通碳素钢。

合金钢比碳素钢机械强度高，热处理性能好，但对应力集中敏感性高，价格也较高，对于要求强度较高、尺寸较小或有其它特殊要求的轴，可以采用合金钢材料。如20Cr、20CrMnTi等低碳合金钢经渗碳淬火后可提高耐磨性能；20Cr2MoV、38CrMoAl等合金钢有良好的高温力学性能，常用于高温、高速及重载的场合；40Cr钢经过调质处理后，综合力学性能很好，是轴最常用的合金钢。

设计轴时应特别注意从结构上避免和降低应力集中，提高轴的表面质量。

应当指出，钢材的种类和热处理对其弹性模量的影响甚小。因此，欲采用合金钢或通过热处理来提高钢轴刚度的想法是徒劳的。(www.xing528.com)

高强度铸铁和球墨铸铁容易做成复杂的形状，且具有价廉、良好的吸振性和耐磨性以及对应力集中敏感性较低等优点，可用于制造外形复杂的轴。

表8.1中列出了轴的常用材料及其主要力学性能。

表8.1　轴的常用材料及其主要力学性能