常用材料介紹,熱處理及表面處理

常用材料介紹，熱處理及表面處理報(bào)告大綱一.常用金屬材料選型介紹二.常用金屬材料用途與對(duì)照表三.常用非金屬材料選型介紹四.常用材料的熱處理五.常用材料的表面處理一

常用金屬材料選型介紹一）.黑色金屬

黑色金屬包括:

生鐵，鐵合金，碳素結(jié)構(gòu)鋼，低合金結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)鋼等，下面主要介紹我們常用的幾種

。

1.

碳素結(jié)構(gòu)鋼：碳素結(jié)構(gòu)鋼可以不經(jīng)過冷熱加工或熱處理，直接用于建筑結(jié)構(gòu)和機(jī)械機(jī)構(gòu)，也可以經(jīng)過冷熱加工或熱處理用于制造螺絲，螺栓，螺帽，鉚釘，連桿，軸，銷子等機(jī)器零件，屬于普通鋼，其鋼號(hào)用屈服點(diǎn)“屈”拼音首位字母“Q”和保證屈服點(diǎn)的最小數(shù)值表示。鋼號(hào)Q195~Q235A比較常用，其中Q235A強(qiáng)度和塑性配合較好，用途最廣泛，常軋制成盤條，圓鋼，方鋼，扁鋼，角鋼，工字鋼，槽鋼和中厚鋼板（>4mm)等。

2.

低合金結(jié)構(gòu)鋼：低合金結(jié)構(gòu)鋼是含碳0.1~0.22%之間含有少量合金元素的鋼，這類鋼由于合金元素強(qiáng)化了鐵素體，增加了珠光體相對(duì)量，其屈服點(diǎn)比碳素結(jié)構(gòu)鋼高25~70%。低合金結(jié)構(gòu)鋼由于強(qiáng)度高且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，鋼材一般是在熱軋狀態(tài)下直接使用，可制成大型工字鋼，槽鋼，角鋼，中厚鋼板(>4mm，4mm及以下稱為薄鋼板)等。廣泛應(yīng)用于橋梁，船舶，鍋爐，容器，建筑等行業(yè)。

3.

優(yōu)質(zhì)鋼：優(yōu)質(zhì)鋼含優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，合金結(jié)構(gòu)鋼，彈簧鋼，滾動(dòng)軸承鋼，工具鋼，不銹耐酸鋼，耐熱鋼等。下面主要介紹常用的幾種：

3.1

優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼是優(yōu)質(zhì)鋼中使用最廣的一種鋼種，其純潔性和成分的均勻性比普通鋼好，因此鋼的塑性，韌性比較優(yōu)良。主要分為：低碳鋼，中碳鋼，高碳鋼。這類優(yōu)質(zhì)鋼由于價(jià)格低廉，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造行業(yè)中。3.1.1低碳鋼（含碳量<0.25%）

其特點(diǎn)是強(qiáng)度較低，塑性，韌性及焊接性能很好，切削性一般。這種鋼可以用各種冷加工或焊接的方法來制造各種受力不大，韌性要求較高且不加熱處理的機(jī)械零件或設(shè)備，不適宜退火處理。3.1.2中碳鋼（含碳量0.3~0.5%）

其特點(diǎn)是強(qiáng)度較高而韌性稍低，一般經(jīng)過淬火，回火或正火后使用。它們屬于調(diào)質(zhì)鋼類，淬火溫度決定于含碳量，回火溫度取決于零件所要求的強(qiáng)度和韌性。這類鋼主要用來制造承受負(fù)荷較大的機(jī)器零件如直軸，曲軸等，很少用來做焊接構(gòu)件。3.1.3高碳鋼（含碳量0.55%以上）

其特點(diǎn)是具有高的強(qiáng)度和良好的彈性，由于含碳量高，在水中淬火容易產(chǎn)生裂紋，所以多采用雙液淬火（水淬油冷），小截面零件則多采用油淬。這些牌號(hào)的鋼主要用于制造彈簧和易受磨損的零件。

優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼常用鋼號(hào)的性能及用途

（1）10：這種鋼的塑性及韌性高，在冷態(tài)下易于模壓成型。用作拉桿，鋼管，墊片，鋼絲，鋼板和型材。（2）15：這種鋼的塑性，韌性，焊接性，冷沖性均很好，但強(qiáng)度較低，用于制造受力不大但韌性要求高的零件，如螺栓，螺釘，拉條，法蘭盤，蒸汽鍋爐等，這種鋼的切削性能較差，可用880~900°水中淬火來改善切削性能。（3）20，25：這種鋼的強(qiáng)度比15號(hào)鋼稍高，很少淬火，這種鋼用于不經(jīng)受很大應(yīng)力而要求韌性較高的零件，如杠桿，軸套，螺釘，起重機(jī)的吊鉤，負(fù)荷不大的齒輪，鏈輪等。

（4）35：這種鋼有好的塑性和適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，廣泛用來制造各種鍛件和熱壓件，如曲軸，轉(zhuǎn)軸，軸銷，連桿，橫梁，套筒，螺釘螺母等。這種鋼大多在正火或調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用，一般不作焊接。（5）45：45號(hào)鋼是應(yīng)用很廣的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，通常是在調(diào)質(zhì)或正火狀態(tài)下使用，具有良好的綜合機(jī)械性能。這種鋼用于制造機(jī)器中的齒輪，軸，活塞銷，緊固件，汽輪機(jī)葉輪，壓縮機(jī)，泵的運(yùn)動(dòng)零件。（6）55：這種鋼經(jīng)熱處理后有高的表面硬度和強(qiáng)度，具有較好的韌性。一般在正火或淬火-回火后使用，制造齒輪，連桿，扁彈簧等。（7）65，70：這種鋼基本上屬于彈簧鋼類，經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幚砗螅哂邢喈?dāng)高的強(qiáng)度與彈性，大尺寸的零件往往采用正火處理，小尺寸的零件才采用淬火-低溫回火處理。3.2

合金結(jié)構(gòu)鋼是在優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上，適當(dāng)加入一種或數(shù)種合金元素?zé)捴贫傻匿摲N，它們有較高的強(qiáng)度或韌性，最主要的優(yōu)點(diǎn)是具有很好的淬透性。零件在使用前通常都要經(jīng)過調(diào)質(zhì)，化學(xué)熱處理，火焰淬火或高頻淬火等，從而使鋼獲得均勻的具有良好綜合機(jī)械性能的組織。主要分為以下三類：

3.2.1低碳滲碳合金結(jié)構(gòu)鋼這類鋼常用牌號(hào)為20Cr,20CrMnTi,其含碳量一般在0.10~0.25%之間。加入鉬，釩，鈦等元素主要是為了形成合金碳化物，提高鋼的回火穩(wěn)定性，以便滲碳后可以直接進(jìn)行淬火。這類鋼的最終熱處理是滲碳（或氰化）后淬火加低溫回火。牌號(hào)20CrMnTi是制造汽車，拖拉機(jī)齒輪的常用材料。

3.2.2中碳調(diào)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼這類鋼常用牌號(hào)為40Cr,35CrMoA,其含碳量在0.30~0.50%之間，由于這類鋼的淬透性高，可以用較低的冷卻速度獲得淬硬層，一般都用油淬。調(diào)質(zhì)鋼的最終性能取決于回火溫度，高溫回火溫度在500~650°之間,在此溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，強(qiáng)度，硬度下降而韌性上升。常用來制造承受較大載荷的軸，連桿，進(jìn)氣閥，大齒輪，緊固件等。3.2.3氮化鋼氮化鋼是含鋁的中碳調(diào)質(zhì)合金鋼，這類鋼常用牌號(hào)為38CrMoAlA。氮化鋼所制成的零件需先經(jīng)過調(diào)質(zhì)或表面淬火，高頻淬火處理，獲得所需要的力學(xué)性能后，再進(jìn)行最終切削精加工，然后進(jìn)行氮化處理，以進(jìn)一步提高表面硬度和耐磨性。這類鋼主要用于制造具有高耐磨性，高疲勞強(qiáng)度，處理后尺寸精確的氮化零件，如氣缸套，齒輪，檢規(guī)，高壓閥門，蝸桿，磨床及自動(dòng)車床主軸等。

3.3彈簧鋼彈簧鋼是用來制造彈簧或某些彈性元件的一種鋼。廣泛用于飛機(jī)，汽車，拖拉機(jī)，鐵路車輛，起重機(jī)械機(jī)身或車身下的抗震彈簧。彈簧鋼常用牌號(hào)為60Si2MnA,65Mn，按照化學(xué)成分可分為碳素彈簧鋼與合金彈簧鋼兩大類。彈簧鋼材常用外形為圓鋼，扁鋼其次是方鋼。彈簧鋼常用牌號(hào)用途如下：60，70號(hào)---火車車廂的螺旋彈簧，一般機(jī)器上的圓，方螺旋彈簧，小型機(jī)械的彈簧。

65Mn---用于較大尺寸的各種扁圓彈簧，如汽車的離合器彈簧。

60Si2MnA---汽車，拖拉機(jī)，鐵道車輛上的板簧，安全閥機(jī)止回閥簧，制造承受交變負(fù)荷及在高應(yīng)力下工作的大型彈簧等。3.4滾動(dòng)軸承鋼滾動(dòng)軸承鋼又叫滾子鋼，滾珠鋼，簡(jiǎn)稱軸承鋼，主要用來制造各種機(jī)械上的軸承，包括滾珠，內(nèi)外套圈等。分為以下幾類：3.4.1高碳鉻軸承鋼高碳鉻軸承鋼用電爐冶煉并經(jīng)真空脫氧處理，共有四個(gè)牌號(hào)：

GCr9鋼的耐磨性和淬透性較高，當(dāng)硬度為HB200左右時(shí)，切削加工性好，用于制造機(jī)械傳動(dòng)軸承上的鋼球和滾子。

GCr9SiMn鋼的耐磨性和淬透性與GCr15鋼相似，有回火脆性，適于制造較大尺寸的軸承套圈，可代替GCr15鋼。

GCr15鋼的耐磨性高，當(dāng)硬度為HB200左右時(shí)，切削加工性好，用于制造內(nèi)燃機(jī)，電動(dòng)機(jī)車，機(jī)床，鉆探機(jī)以及高速，高負(fù)荷轉(zhuǎn)動(dòng)軸承上的鋼球，滾子和軸套。

GCr15SiMn鋼的耐磨性和淬透性比GCr15鋼高，有回火脆性，用于制造大型軸承鋼球和滾子，其它用途與GCr15相似。3.4.2滲碳軸承鋼滲碳軸承鋼用電爐或平爐冶煉，或電爐，平爐鋼液經(jīng)爐外精煉。高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼還應(yīng)經(jīng)電渣重熔。3.4.3高碳鉻不銹軸承鋼這類鋼用電爐冶煉并經(jīng)電渣重熔，亦可采用非真空感應(yīng)爐或真空感應(yīng)爐冶煉并經(jīng)電渣重熔。

3.5工具鋼

工具鋼是現(xiàn)代工業(yè)中廣泛應(yīng)用的鋼種，鋼號(hào)較多，主要用來制造各種刀具，模具，量具及其它工具。

對(duì)工具鋼使用性能的要求：硬度和紅硬性（在受熱條件下仍能保持足夠高的硬度和切削能力），耐磨性，強(qiáng)度和韌性。

對(duì)工具鋼工藝性能的要求：要有較好的熱鍛壓變形性與冷切削加工性，淬火溫度范圍足夠?qū)?，淬硬性和淬透性，脫碳敏感性，熱處理時(shí)的變形性。

3.5.1碳素工具鋼碳素工具鋼的含碳量在0.65~1.35%范圍內(nèi)，常用牌號(hào)為T8A,T10A,T12A,熱處理后可得到高硬度和高耐磨性。由于生產(chǎn)成本較低，加工性能良好，在工具鋼中是被廣泛應(yīng)用的鋼種。不足之處是紅硬性差；不適宜制造尺寸較大的工具；不宜制造承受沖擊的工具。

3.5.2合金工具鋼合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入鉻，鎢，鉬，釩，硅，錳，鎳，鈷等合金元素經(jīng)冶煉，軋制而成的鋼種，它的突出優(yōu)點(diǎn)是淬透性好，熱處理時(shí)開裂傾向小，耐磨性與耐熱性高，可以適應(yīng)不同用途需要。按用途可分為三類：刃具用鋼，模具用鋼和量具用鋼。刃具用鋼常用牌號(hào)為9SiCr,CrWMn,它們主要用于切削刀具，屬于低合金鋼種；模具用鋼是用來制作鍛造，沖壓，切邊，壓鑄等模具的鋼種，包括熱模鋼和冷模鋼；量具用鋼在熱處理后，具有尺寸穩(wěn)定性，高耐磨性，高硬度和足夠的韌性，常用牌號(hào)為Cr12,CrWMn,Cr06,用來制造量規(guī)，塊規(guī)和樣板，這類鋼在淬火后具有很高的硬度，而且淬火變形很小。3.5.3高速工具鋼高速工具鋼的突出優(yōu)點(diǎn)是具有很高的熱硬性，同時(shí)又具有一定的韌性。它是一種高碳高合金鋼，含碳量在0.7~1.6%之間，含有鎢，鉬，鉻，釩，鈷等合金元素，合金元素總量均在10%以上，高的可達(dá)23%。

3.6不銹耐酸鋼

不銹耐酸鋼是不銹鋼和耐酸鋼的總稱，在空氣中能夠抵抗腐蝕的鋼叫不銹鋼，在化學(xué)腐蝕介質(zhì)中能抵抗腐蝕的鋼叫耐酸鋼，不銹鋼不一定耐酸，耐酸鋼一般具有良好的不銹性能。3.7耐熱鋼

耐熱鋼是在高溫下有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和較高強(qiáng)度，能較好適應(yīng)高溫條件下工作的合金結(jié)構(gòu)鋼。它分為抗氧化鋼和熱強(qiáng)鋼兩類。耐熱鋼常用于制造鍋爐，汽輪機(jī)，工業(yè)爐以及航空，石化等工業(yè)部門中在高溫下工作的零件。一

常用金屬材料選型介紹二）.有色金屬

除了黑色金屬以外的金屬都叫有色金屬。有色純金屬分為重有色金屬（指密度大于4.5g/cm3的常見有色金屬，如銅，鎳，鈷，鉛，鋅，錫，銻，汞，鎘，鉍等），輕有色金屬（指密度小于4.5g/cm3的有色金屬，如鋁，鎂，鈉，鈣，鉀，鍶，鋇等），貴金屬（包括金，銀和鉑族元素），半金屬（指硅，硒，銻，砷，硼，其理化性質(zhì)介于金屬和非金屬之間），稀有金屬（如鈦，鋰，銫，鈹，鎢，鉬，釩，錸等）；有色合金按合金系統(tǒng)分類，如銅合金，錫合金，鋁合金，鎂合金，鈦合金等，按用途分類，如變形合金（壓力加工用），鑄造合金，軸承合金，印刷合金，硬質(zhì)合金等。下面介紹常用的有色金屬及其合金：

1.

有色金屬及：碳素結(jié)構(gòu)鋼可以不經(jīng)過Q195~Q235A比較常用，其中Q235A強(qiáng)度和塑性1.

銅及銅合金：

1.1純銅：純銅又稱紫銅，密度8.94g/cm3，熔點(diǎn)10830C，無磁性，純銅突出特點(diǎn)是導(dǎo)電，導(dǎo)熱性好，具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，在大氣，淡水和水蒸汽中均有良好的抗蝕性，同時(shí)具備優(yōu)良的加工成型性和可焊性，其強(qiáng)度不高，但塑性很好。

1.2銅合金：分為黃銅，青銅，白銅，鑄造銅合金等。

1.2.1黃銅是以鋅為主要元素的銅合金，常用牌號(hào)及用途：H96---散熱器，冷凝器的管道，散熱片，導(dǎo)電零件等。H68---彈殼及工業(yè)上用的零件。H62---散熱器，墊圈，彈簧，螺釘，螺帽等。HSi80-3---船舶零件，蒸汽管和水管零件。

1.2.2青銅以錫為主要元素的稱為青銅或錫青銅，還有鋁青銅，鈹青銅，硅青銅等，其中鈹青銅除鈹元素外，還添加鎳，鈦合金元素，經(jīng)淬火時(shí)效后抗拉強(qiáng)度可達(dá)1250~1500MPa，硬度為HB350~400，接近于中強(qiáng)度鋼的性能，鈹青銅在淬火狀態(tài)時(shí)具有極好的塑性，可冷加工成管材，棒材，帶材等各種型材，還具有優(yōu)良的抗蝕性和導(dǎo)電導(dǎo)熱性，受沖擊時(shí)不產(chǎn)生火花，故廣泛用作各種儀表彈簧，重要彈性元件，耐磨零件及防爆工具等。

1.2.3鑄造銅合金鑄造銅合金包括鑄造黃銅和鑄造青銅兩大類，鑄造銅合金是用來鑄造形狀復(fù)雜的機(jī)械配件如閥門，管配件，軸瓦，缸套，渦輪等。2.

鋁及鋁合金：

2.1純鋁：純鋁是一種銀白色金屬，密度2.7g/cm3，熔點(diǎn)6600C，具有良好的導(dǎo)電性，其導(dǎo)電率僅次于銀和銅，導(dǎo)熱性也很好，并有很好的耐蝕能力，鋁的塑性很好，能承受各種冷熱加工，制成各種型，板，管等材料。同時(shí)鋁具有吸音性能，可用來制造建筑物的室內(nèi)裝飾，天花板以及其它需要隔音的設(shè)施。

2.2鋁合金：根據(jù)鋁合金的成分和生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，分為形變鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。

2.2.1形變鋁合金經(jīng)過熱或冷加工變形，以板材，管材，棒材和鍛胚等形狀供應(yīng)的鋁合金都屬于形變鋁合金。防銹鋁合金---包括鋁錳合金和鋁鎂合金，不能熱處理強(qiáng)化；硬鋁---主要是鋁銅鎂錳合金，是熱處理能強(qiáng)化的鋁合金中應(yīng)用最廣泛的一種。

超硬鋁---是鋁鋅鎂銅合金，是強(qiáng)度最高的一種鋁合金，其常用牌號(hào)為A7075。鍛鋁---是鋁鎂硅銅合金，具有良好的熱塑性和鑄造性能，具有較好的耐蝕性，常用牌號(hào)A6061，A6063等；

2.2.2鑄造鋁合金用來直接澆鑄機(jī)械零件的鋁合金稱為鑄造鋁合金，這里不再詳述。二

常用金屬材料用途與對(duì)照表零件名稱中國(guó)（G.B)標(biāo)準(zhǔn)日本（JIS)標(biāo)準(zhǔn)螺絲，螺母10；20；45；H62;1Cr18Ni9T1S10C；S20C；S45C；SUS304鍵，銷45；35S45C；S35C彈簧，彈片65Mn；63SiMn；50CrVASUP7；SUP10皮帶輪H150；H200傳動(dòng)軸45；20CrS45C；SCr20齒輪45；20Cr；40CrS45C；SCr20；SCr40渦輪QSi3-1；QA19-4SiB；AB3平墊圈10；20；A3S10C；S20C；SS41軸承GCr9；GCr15SUJ1；SUJ2注塑機(jī)螺桿38CrMnAiSNCM1鏈輪45；40Cr；20CrS45C；SCr20；SCr40聯(lián)軸器45；45Cr；H200S45C；SCr45普通構(gòu)架A3；10SS41；S10C金屬刀具T12；W18Cr4VSK2；SKH2沖頭T10；Cr12；Cr12MoVSK3；SKD1；SKD11三

常用非金屬材料選型介紹一）.塑料

塑料包括:

熱塑性塑料，熱固性塑料，泡沫塑料，塑料型材管材，塑料板材及進(jìn)口工程塑料等，下面主要介紹我們常用的幾種

。

1.

聚乙烯（PE）：聚乙烯是一個(gè)由多種工藝方法生產(chǎn)的具有多種結(jié)構(gòu)和特性的系列品種，主要有低密度聚乙烯（LDPE），高密度聚乙烯(HDPE）,線型低密度聚乙烯（LLDPE)及一些具有特殊性能的品種。PE韌性和沖擊強(qiáng)度較好，但硬度，剛性，彈性模量和一系列強(qiáng)度較常用塑料都低，貼標(biāo)機(jī)上的固定環(huán)用的材料就是PE。2.

聚氯乙烯（PVC）：

聚氯乙烯綜合性能優(yōu)良，可以滿足建筑材料，交通運(yùn)輸，包裝，家電等需要。

3.

聚甲醛（POM）：聚甲醛是一種具有優(yōu)良綜合性能的工程塑料，俗稱賽鋼，硬度大，耐磨性強(qiáng)，耐疲勞性和彈性好，化學(xué)穩(wěn)定性高，有突出的耐溶劑性，良好的熱性能和電絕緣性能，吸水性低及尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，被用來代替有色金屬和合金，廣泛應(yīng)用于汽車，電子電器工業(yè)等，但其不足之處是沖擊強(qiáng)度欠佳，易老化等。4.

聚酰胺（PA）：

聚酰胺俗稱尼龍，具有耐磨，強(qiáng)韌，質(zhì)輕，耐藥品，耐熱耐寒，易成型，自潤(rùn)滑等優(yōu)點(diǎn)，是最早應(yīng)用于受力結(jié)構(gòu)部件的工程塑料，例如齒輪，凸輪和軸承等傳動(dòng)和摩擦零件。

5.聚苯醚（PP0）：

聚苯醚具有優(yōu)良的物理力學(xué)性能和耐熱性，特別是它的尺寸穩(wěn)定性，耐水性及耐蒸煮性，電絕緣性等在工程塑料中名列前茅。廣泛應(yīng)用于電視機(jī)，電子電器零件，汽車，精密機(jī)械和紡織器材等。二）.硅橡膠

硅橡膠零件系由混煉膠經(jīng)壓延或壓出硫化而成，廣泛應(yīng)用于制作吸頭，壓頭及表面不允許有劃傷的工件定位等。三）.電木電木的化學(xué)名稱叫酚醛塑料，是塑料中第一個(gè)投入工業(yè)生產(chǎn)的