§1 — 2 常用金属材料
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铸铁. 工业 用钢. 有色 金属. §1 — 2 常用金属材料. 金属材料主要包括三大类:. 一、钢 (含碳量小于2.11%的铁碳合金). 钢的分类:. 低碳钢 ( ω c ≤0.25%). 中碳钢(0.25% ≤ ω c ≤ 0.6%). 1)以含碳量分 (按碳的质量分数 ω C %). 高碳钢(0.6% < ω c ≤ 2.11%). 碳素钢(以 F e、 C 成份为主). 2)以化学成份分 (按合金成份 ). 合金钢(除 F e、 C 外,还有其它合金元素). - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
第一章 机械工程材料
§1—2 常用金属材料 金属材料主要包括三大类:
工业 用钢
铸铁 有色 金属
第一章 机械工程材料
一、钢(含碳量小于 2.11% 的铁碳合金)钢的分类:
1)以含碳量分 (按碳的质量分数 ωC
%)
低碳钢 ( ωc≤0.25%)
中碳钢 (0.25% ≤ ωc ≤ 0.6%)
高碳钢 (0.6% < ωc ≤ 2.11%)
2 )以化学成份分 (按合金成份)
碳素钢(以 Fe 、 C 成份为主)合金钢(除 Fe 、 C 外,还有其它
合金元素)
第一章 机械工程材料
3 )以钢的品质分 (按有害杂质 S、 P 含
量)
普通钢( ωs≤0.05% ;ωp≤0.045% )
优质钢 ( ωs≤0.04% ;ωp≤0.04% )高级优质钢( ωs≤0.03% ; ωp≤0.035% )
4 )以钢的用途分 (按行业使用)
结构钢(建筑、机械制造用)工具钢(工具、刀具、模具等用)特殊性能钢(防腐蚀、高温、导磁等场合用)
5 )按冶炼时脱氧 程度分
沸腾钢(不脱氧 F )镇静钢(脱氧完全 Z )
半镇静钢(脱氧不完全 b )
第一章 机械工程材料介绍钢的成份、使用特点及应用、牌号:(一)结构钢
牌号:
1 、普通碳素结构钢
字母 Q + 屈服点数值 (Mpa) + 质量等级。
表示普碳结构钢
共分 195 、 215 、 235 、 255 、 275 五种。
共有 A,B,C,D四个级别, A 级最
差。如: Q235A;Q215B;
第一章 机械工程材料
成份:ωC=0.06∼0.38%,S、 P 含量较高,不需热处理。
特点与应用:Q195、 Q215钢:塑性和韧度好,制造薄板、冲压件和焊接件;Q235钢:强度较高,制造钢板、钢筋、农业机械用钢和不重要的机械零件,拉杆、连杆和转轴。
Q255、 Q275钢:强度高,质量好制作建筑、桥梁工程上质量要求较高的焊接件。
第一章 机械工程材料2 、优质碳素结构钢
牌号: 由两位数字组成
表示碳的平均万分含量(常用: 08 85∼ )
如 45(表示 ωC≤0.45%的优质碳素结构钢)
当 ωMn=0.7∼1.2%时,在数字后加 Mn
如 65 Mn(表示 ωc=0.65% ,ωMn=0.7∼1.2%的优质碳钢)。
第一章 机械工程材料成份:ωC=0.08∼0.85%, S、 P 含量较低,通常经热处理后使用,以发挥其性能潜力。特点与应用:10—25钢:有较好的塑性、韧度、焊接性和冷成型性,主要用于各种冲压件和焊接件。30—55钢:强度较高,有一定的塑性和韧度,经热处理后,用于齿轮、轴、螺栓等重要零件。65—85 钢:有较高的强度、硬度和弹性,塑性和韧性较低,常用于弹簧和耐磨零件。
第一章 机械工程材料2 、合金结构钢牌号: 数字 + 元素符号 + 数字
表示碳的平均万分含量
元素平均百分含量:<1.5% 不标记,
表示所含合金元素的名称
如: 20Cr(表示 ωc=0.2% ,ωCr<1.5%的合金结构钢 )如: 38CrMnAl(表示 ωc=0.38% ,ωCr 、 ωMn ωAl 的含量均 <1.5% 的合金结构钢 )
如: 60Si2Mn(表示ωc=0.6% ,ωSi=1.5∼2.49%,的 ωMn<1.5%的合金结构钢 )
第一章 机械工程材料成份:
ωC=0.1∼0.7%, 加入了Cr、 Mn、 Si 、 Ni 、 Ti、 V 等合金元素,热处理后使用。特点与应用:
20Cr、 20MnTi 、 20Cr2Ni4:有较高的韧度,经热处理后表面硬而耐磨,用于受冲击载荷的重要零件。40Cr、 40CrMn 、 38CrMnAl :有较高的综合力学性能,用于受力复杂的重要零件。55Si2Mn 、 60Si2Mn:具有高屈强比,高疲劳强度,高弹性极限和韧性,用于弹簧等零件。
第一章 机械工程材料*滚动轴承钢 是合金结构钢中的一类专门用钢。
牌号: 字母 G+合金元素 +数字
表示滚动轴承用钢
表示所含主要合金元素的名称
如: GCr9(表示 ωCr=0.9% 的滚动轴承钢 )
只标出铬元素平均千分含量,其它不标记,
如: GCr15SiMn(表示 ωCr=1.5% 的滚动轴承钢 )成份:ωC=1∼1.15%, 加入了 Mn、 Si 等合金元素,热处理后使用。
第一章 机械工程材料
(二)工具钢1、碳素工具钢牌号: 字母 T + 数字 + 质量级别
表示工具钢
表示碳的平均千分含量( 7 1∼
3 )
末尾标,表示是高级优质
如 T7(表示含碳量为 ωC≈0.7%的碳素工具钢);如 T10(表示含碳量为 ωC≈1.0%的碳素工具钢);
第一章 机械工程材料
成份:ωC=0.65∼1.35%, 有少量的 Si和 Mn,热处理后使用。
特点与应用:T7——T13: 有一定的硬度和耐磨性,但热硬性和韧度较差,用于低速工具(如凿子、木工具、剪刀、冲头、丝锥、锉刀、刮刀、冷冲模具等)。2 、合金工具钢牌号: 数字 + 元素符号 + 数字
表示碳的平均千分含量 ,>1% 不标记
表示所含合金的名称
元素平均百分含量: <1.5%不标记,
第一章 机械工程材料
成份:ωC=0.3∼1.7%, 加入了Cr、 Mn、 Si、 Mn、 W、 V 等合金元素,热处理后使用。
如: 9CrSi(表示含碳量为ωC≈0.9% , ωCr<1.5%的 ωSi<1.5%合金工具钢);如: CrWMn(表示含碳量为 ωC>1% , ωW<1.5%的 ωMn<1.5%合金工具钢);如: 3Cr2W8V (表示含碳量为ωC≈0.3% , ωCr≈2%的 ωW≈8%, ωV<1.5%合金工具钢);
第一章 机械工程材料
特点与应用:9CrSi 、 9Cr2:量具刃具钢(丝锥、钻头、铣刀、手术刀、量规、冷冲模等);Cr12MoV、 CrWMn:冷模具钢;5CrNiMo、 4Cr5W2VSi:热模具钢 ;
W18Cr4V、 W6Mo5Cr4V2:高热硬性,用于刀具等。
* 高速工具钢(锋钢)是合金工具钢中的一类专门用钢。
(表达特殊) ωC<1.0% ωw=18% ωCr=4% ωV<1.5%
第一章 机械工程材料
(三)特殊性能钢1、不锈钢(主要合金元素为 Cr和 Ni)
牌号: 数字 + 元素符号 + 数字
表示碳的平均千分含量, <0.08% 时用 0表
示
表示所含合金的名称
元素平均百分含量
如: 1Cr13(表示 ωc≈0.1% ,ωCr≈13% 的不锈钢 ) ;
如: 1Cr18Ni9(表示ωc≈0.1% ,ωCr≈18%, ωNi≈9% 的不锈钢 ) ;
如: 2Cr13(表示 ωc≈0.2% ,ωCr≈13% 的不锈钢 ) ;
第一章 机械工程材料
成份:ωC<0.45%, 有较高含量的 Cr和 Ni。
特点与应用:铬不锈钢(如 1Cr13 、 3Cr13 ):随含碳量增加,强度、硬度上升,韧度、耐腐蚀性下降。用于水、蒸汽、硝酸等弱腐蚀性场合,如汽轮机、水压机的零件,医疗器械,食品设备。铬镍不锈钢(如 1Cr18Ni9 ):耐腐蚀性、塑性、韧性、焊接性优良。用于腐蚀性较大的酸碱、有机酸等化工设备、管道以及医疗器械。
第一章 机械工程材料2 、耐热钢牌号: 数字 + 元素符号 + 数字
表示碳的平均千分含量, <0.08% 时用 0表
示
表示所含合金的名称
元素平均百分含量 <1.5% 不标记,
如: 4Cr10Si2Mo(表示 ωc≈0.4% ,ωCr≈10% ,ωSi≈2% , ωMo<1.5% 的耐热钢 ) ;如: 5Cr2Mn9Ni4N(表示 ωc≈0.5% ,ωCr≈2% ,ωMn≈9% , ωNi ≈ 4, ωN<1.5 % 的耐热钢 ) ;如: 0Cr13Al(表示 ωc<0.08% ,ωCr≈13% ,ωAl< 1.5% 的耐热钢 ) ;
第一章 机械工程材料
特点与应用:抗氧化钢(如 3Cr18Mn12Si2N): Cr、 Si、 Al等合金元素,容易在钢表面形成稳定的氧化物保护膜。主要用于 800∼1000℃的锅炉加热、内燃机等设备零件。热强钢(如 4Cr10Si2Mo): Ti、 Nb、 V、 W、 Mo、 Ni等合金元素,可提高钢的高温强度。主要用于高温高载荷的汽车发动机、气轮机等机器中的零件。
ωC<0.45%, 加入 Cr、 Si、 Al或 Ti、 Nb、 V、 W、 Mo、 Ni等合金元素。
成份:
第一章 机械工程材料
牌号: 字母 + 数字— 数字
表示钢片的轧制方法
表示钢片“铁热损值”×10 后的
值
表示钢片的磁化频率
比如:JDR540—50 50Hz的磁化频率
铁损值为 5.4热轧
DQ133—30冷轧有取向
DW133—30
冷轧无取向
3 、软磁钢(硅钢片)
第一章 机械工程材料
成份:钢中 ωSi=1∼4.5%,含杂质较少。 特点与应用:有较高的磁通性能,主要用于变压器中的硅钢片。
(四)铸钢
牌号: 字母 ZG + 数字— 数字
表示铸钢表示抗拉强度σb ( Mpa )
表示屈服点σs ( Mpa )
第一章 机械工程材料
成份: 可分为铸造碳钢、铸造低合金钢、铸造高合金钢。一般 ωC=0.2∼0.6%, 铸造合金钢中加入了 Cr、 Mo、 Si 、 V 等合金元素 .
如 ZG230—450(表示含碳量屈服点为 σs=230MPa,抗拉强度为的 σb=450Mpa 的碳素铸钢);特点与应用: 由于铸造特性,一般用于制造形状复杂,难以切削加工、尺寸大,难以锻造加工的重要零件,如:大型齿轮、缸体、变速箱机架等。
第一章 机械工程材料
二、铸铁(含碳量大于 2.11% 的铁碳合金)1 、白口铸铁
牌号:无牌号标记成份:ωC=2.11∼6.69%,碳以 Fe3C(化合物)的形式存在,并含有 Si、 Mn、 P、 S 等杂质特点与应用:
断面呈白色,性能硬而脆,不能切削加工,一般不用来制造机械零件,主要用作炼钢的原料。
第一章 机械工程材料2 、灰口铸铁
牌号: 字母 HT + 数字
表示灰口铸铁 表示最低抗拉强度 σb ( Mpa )
如: HT150( 表示最低抗拉强度为 σb= 150MPa的灰口铸铁);
成份:ωC=2.8∼4.0%, 有一定含量的Si、 Mn及杂质。在钢的基体上分布着片层状石墨(碳)组织,断面呈灰色。
第一章 机械工程材料特点与应用:
强度、塑性、韧性不如钢,软而脆;片层状石墨上的微裂纹尖端会产生应力集中,故抗压强度高,抗拉强度低。有良好的耐磨性、减震性和切削性;石墨有自润滑作用。常用于床身、机架、底座、箱体、壳体、导轨、缸体、活塞环、带轮等零件。
3 、可锻铸铁
牌号: 字母 KTH(KTZ) + 数字— 数字
KTH 表示“黑心”可锻铸铁 KTZ 表示“珠光体”可
锻铸铁
表示最低抗拉强度 σb ( Mpa )
表示最低伸长率
δ ( % )
第一章 机械工程材料
如: KTH300—06( 表示最低抗拉强度为σb=300MPa , δ=6%的黑心可锻铸铁);如: KTZ450—04( 表示最低抗拉强度为σb=450MPa , δ=4%的珠光体可锻铸铁);成分:
ωC=3.8∼4.0%, 有一定含量的Si、 Mn及杂质。在白口铸铁基础上经“可锻化处理”(长时高温退火),在钢的基体上分布着团絮状石墨(碳)组织。
第一章 机械工程材料特点与应用: 黑心可铁:塑性、韧性高、强度低。珠光体可铁:强度、硬度和耐磨性较高;团絮状石墨对基体割裂作用小,宜制造形状复杂,要求一定塑性、韧性,承受冲击和震动的薄壁铸件。如汽车、拖拉机零件、管道、阀门等。
4 、球墨铸铁
牌号: 字母 QT+ 数字— 数字
表示球墨铸铁 表示最低抗拉强度σb ( Mpa )
表示最低伸长率δ ( % )
第一章 机械工程材料
如: QT400—18( 表示最低抗拉强度为σb=400MPa , δ=18%的球墨铸铁);成分:ωC=3.8∼4.0%, 有一定含量的Si、 Mn、 Mg及杂质。在浇注前加入球化剂,在钢的基体上产生球状石墨(碳)组织。特点与应用: 球状石墨对基体的割裂作用小,综合力学性能较高,并具有良好的减震性和耐磨性,有些性能指标接近 .
第一章 机械工程材料
于钢。可代替部分钢和合金钢制造一些受力复杂、强度韧性和耐磨性较高的零件,如曲轴、凸轮轴、齿轮、蜗杆、伐门、机座、汽车后桥等。
三、有色金属——除钢铁(黑色金属)以外的其它金属材料。
1 、铝及铝合金
( 1)纯铝
第一章 机械工程材料
旧牌号:L1 、 L2 、 L3 、 L4 、 ---- 序号越大,纯度越低
新牌号:1070 、 1060 、 1050 、 1040 、 ---- 纯度依次降低
特点及应用:
轻,密度低 → 配置铝合金 导电导热性好 → 导线、电容 抗大气腐蚀 → 包覆材料 加工性能好 → 包装材料 强度低→ 不能作为承受载荷的结构材料应用
第一章 机械工程材料( 2)铝合金牌号:
LF2 (防锈)、 LY11 (硬铝)、 LC3 (超硬铝) LD5 (锻铝) ----(旧)变形铝合金
(新)变形铝合金 5A02(防锈)、 2A11(硬铝)、 7A03 (超硬铝) 2A50(锻铝) ----
铸造铝合金(代号) ZL╳╳╳
铝合金组别(表示除铝以外的主要合金)
A 表示原始合金 ,其它字母为改型合
金
区分同组的不同合金
表示所含合金成分
第一章 机械工程材料特点及应用:
铝锰合金(防锈铝合金):抗蚀性高,塑性好。应用于油箱、 油管(罐)、铆钉等。铝铜合金(又称硬铝):强度较高,塑性好。主要用于飞机构件,如飞机蒙皮、螺旋桨、叶片等重要零件。铝锌合金(超硬铝):强度很高,耐热性、抗蚀性差。应用于飞机大梁、起落架等主要受力构件。铝镁合金(锻铝合金):塑性好、易于压力加工。应用于航空工业中的管道、铆钉等。
变形铝合金:制成各种型材、棒料、板、管、线、箔等。
第一章 机械工程材料 铸造铝合金(以硅和铝元素形成的铝合金称作“硅铝明”):力学性能不如变形铝合金,铸造性能好,用于生产形状复杂,或体积很大的零件。
简单硅铝明 ZL102( ZALSi12):铸造性能好,强度低,用于形状复杂、受力不大的零件,如仪表外壳等。
复杂硅铝明(在 AL—Si基础上加入其它合金元素 Cu,Mn,Ni,Mg等):铸造性能好,有较高的强度和耐磨性、耐热性。用于制造形状复杂中等强度的零件,如发动机活塞、气缸体、风机叶片、液压泵壳体等。
第一章 机械工程材料
2 、铜及铜合金( 1)纯铜(紫铜)牌号:T1 、 T2 、 T3 、 T4 、 ---- 序号越大,纯度越低
特点及应用: 玫瑰红色 , 表面形成氧化膜后呈紫色 ,故一般称为紫铜。有良好的导电性、导热性、极好的塑性和耐蚀性。主要用于电线、电缆、电子元件及导热器件等。( 2)铜合金
第一章 机械工程材料( a)黄铜(铜锌合金)
牌号: 普通黄铜: H××
平均含铜量的百分数
特点及应用: 对海水和大气有良好的耐蚀性,一般用于制造弹壳、散热器、垫片、油管等器件。
( b)青铜(铜锡、铜铝、铜硅、铜铅等合金的总称)牌号: 对压力加工的锡青铜: QSn×× Sn 含量的
百分数
对铸造青铜: ZCu××除铜外其它元素的符号和含量的百分数
第一章 机械工程材料
特点及应用: 生产中最常用的有,锡青铜:有较高的抗蚀性、耐磨性,多用于制造轴瓦、轴套等耐磨零件。铝青铜:有较高的强度、抗蚀性、耐磨性、耐热性和焊接性,常用于铸造承受重载的耐磨件,如齿轮、蜗轮、轴套、船舶等零件。
第一章 机械工程材料课 后 小 结
——含碳量小于 2.11% 的铁碳合金1 )以含碳量 ωC% <0.25% (低), 0.25~0.6% (中), >0.6%
(高)2 )以化学成份
碳素钢,合金钢
3)以钢的品质
普通钢,优质钢 ,高级优质钢
4)以钢的用途
结构钢,工具钢,特殊性能钢
* 常用钢种的牌号及识别:
钢
第一章 机械工程材料
结
构
钢
普通碳素结构钢: Q235A;Q215B;优质碳素结构钢: 45 ; 65 Mn;
合金结构钢: 20Cr;38CrMnAl;60Si2Mn;(GCr9)
工
具
钢
碳素工具钢: T7 ;T10;合金工具钢: 9CrSi; 3 CrWMn;
5CrNiMo; ( W18Cr4V )
第一章 机械工程材料
特殊性能钢
不锈钢: 1Cr13 ; 2Cr13 ;1Cr18Ni9耐热钢: 4Cr10Si2Mo; 0Cr13Al
软磁钢(硅钢片) : JDR540—50; DQ133—30
铸
钢铸造碳钢: ZG230—450 ; ZG270—500;
第一章 机械工程材料
—— 含碳量大于 2.11% 的铁碳合金
白口铸铁 无牌号标记
灰口铸铁 HT150 ; HT200;
可锻铸铁 KTH300—06 ; KTZ450—04;
球墨铸铁 QT400—18; QT600—3
铸铁