軸類零件在機(jī)械傳動(dòng)中起著至關(guān)重要的作用，不同的工作條件和使用要求對(duì)軸加工材料有不同的要求，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

力學(xué)性能要求

強(qiáng)度

高負(fù)荷工作軸：對(duì)于承受較大載荷的軸，如大型機(jī)械中的傳動(dòng)軸、發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸等，需要材料具有較高的強(qiáng)度。像 40Cr 等中碳鋼或中碳合金鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，能獲得良好的綜合力學(xué)性能，其抗拉強(qiáng)度可達(dá)到 980MPa 以上，適用于此類高負(fù)荷工作的軸。

一般負(fù)荷工作軸：在一些負(fù)荷較小的普通機(jī)械中，如辦公設(shè)備、小型家電中的軸，可選用 Q235 等普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，其抗拉強(qiáng)度在 375-500MPa 之間，能滿足一般的強(qiáng)度要求，且成本較低。

韌性

承受沖擊載荷的軸：在一些可能承受沖擊載荷的場(chǎng)合，如礦山機(jī)械、建筑機(jī)械中的軸，材料需要有良好的韌性。像 20CrMnTi 等低碳合金鋼，經(jīng)滲碳淬火處理后，不僅表面具有高硬度和耐磨性，心部還具有良好的韌性，能有效抵抗沖擊載荷。

高速旋轉(zhuǎn)的軸：高速旋轉(zhuǎn)的軸在運(yùn)行過程中可能會(huì)因振動(dòng)等原因產(chǎn)生沖擊，也需要材料具有一定的韌性。例如，航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的軸，常采用高強(qiáng)度鋁合金或鈦合金，它們?cè)诰哂休^高強(qiáng)度的同時(shí)，也有較好的韌性，能保證軸在高速旋轉(zhuǎn)下的安全運(yùn)行。

硬度

耐磨軸：對(duì)于需要耐磨的軸，如機(jī)床的主軸、印刷機(jī)的滾筒軸等，要求材料表面具有較高的硬度。可通過選用合適的材料并進(jìn)行表面淬火、滲氮等處理來(lái)提高硬度。如 GCr15 軸承鋼，經(jīng)淬火回火后，表面硬度可達(dá) HRC61-65，具有良好的耐磨性，適用于制造對(duì)耐磨性要求高的軸。

抗疲勞軸：軸在長(zhǎng)期交變載荷作用下容易產(chǎn)生疲勞失效，提高材料的硬度可以增強(qiáng)其抗疲勞性能。例如，采用氮化處理的 38CrMoAl 鋼，表面硬度可達(dá)到 HV900 以上，能有效提高軸的抗疲勞強(qiáng)度，延長(zhǎng)使用壽命。

加工性能要求

切削性能

易切削材料：對(duì)于一些形狀復(fù)雜、加工精度要求高的軸，為了提高加工效率和質(zhì)量，需要材料具有良好的切削性能。如 Y12、Y15 等易切削鋼，通過在鋼中添加硫、鉛等元素，降低了材料的切削力和切削溫度，使切削過程更加順利，表面質(zhì)量更好。

難切削材料：在一些特殊情況下，如需要軸具有高溫強(qiáng)度、耐腐蝕性等特殊性能時(shí)，可能會(huì)選用一些難切削材料，如高溫合金、不銹鋼等。對(duì)于這些材料，需要采用特殊的切削工藝和刀具，如使用硬質(zhì)合金刀具、采用合適的切削參數(shù)和冷卻潤(rùn)滑措施等，來(lái)保證加工質(zhì)量和效率。

熱處理性能

淬透性：對(duì)于一些需要通過熱處理來(lái)提高性能的軸，材料的淬透性是一個(gè)重要指標(biāo)。例如，45 鋼是一種常用的軸類材料，但其淬透性相對(duì)較差，對(duì)于較大尺寸的軸，采用水淬可能會(huì)導(dǎo)致表面和心部組織差異較大，影響軸的綜合性能。而 40Cr 等合金鋼的淬透性較好，能在較大尺寸范圍內(nèi)獲得均勻的組織和性能。

變形開裂傾向：軸在熱處理過程中，希望材料的變形和開裂傾向越小越好。像一些高合金鋼，由于其合金元素含量高，在淬火冷卻時(shí)容易產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致變形甚至開裂。因此，在選擇材料和制定熱處理工藝時(shí)，需要充分考慮材料的這一特性，采取合適的措施來(lái)減少變形和開裂的風(fēng)險(xiǎn)，如采用分級(jí)淬火、等溫淬火等工藝。

其他性能要求

耐磨性

滑動(dòng)摩擦軸：在一些存在滑動(dòng)摩擦的場(chǎng)合，如滑動(dòng)軸承中的軸頸，需要材料具有良好的耐磨性。除了通過提高材料硬度來(lái)增強(qiáng)耐磨性外，還可以選擇具有自潤(rùn)滑性能的材料或進(jìn)行表面處理來(lái)降低摩擦系數(shù)。例如，在一些要求不高的滑動(dòng)軸中，可以采用青銅等減摩材料，其具有良好的耐磨性和自潤(rùn)滑性能；對(duì)于一些高精度的軸，可以采用鍍硬鉻等表面處理方法，提高軸表面的硬度和耐磨性。

滾動(dòng)摩擦軸：對(duì)于承受滾動(dòng)摩擦的軸，如滾動(dòng)軸承的軸頸，材料的耐磨性同樣重要。GCr15 等軸承鋼不僅具有高硬度和高強(qiáng)度，還具有良好的耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度，能滿足滾動(dòng)軸承中軸頸的使用要求。

耐腐蝕性

在腐蝕環(huán)境中工作的軸：在一些腐蝕性介質(zhì)中工作的軸，如化工設(shè)備中的軸、海洋工程中的軸等，需要材料具有良好的耐腐蝕性。不銹鋼是常用的耐蝕材料，如 304 不銹鋼具有良好的耐腐蝕性，能在一般的酸堿環(huán)境中工作；對(duì)于更苛刻的腐蝕環(huán)境，可以選用 316L 等耐蝕性更好的不銹鋼或鈦合金等材料。

防止表面腐蝕的措施：除了選擇耐蝕材料外，還可以通過表面防護(hù)處理來(lái)提高軸的耐腐蝕性。例如，采用電鍍、化學(xué)鍍、噴涂防腐涂層等方法，在軸表面形成一層保護(hù)膜，阻止腐蝕性介質(zhì)與軸材料接觸，從而提高軸的耐腐蝕性。