常用工程材料選用

三、常用工程材料及選用純金屬因價貴，力學(xué)性能較低，不能滿足現(xiàn)代工業(yè)的要求,因此工業(yè)上多應(yīng)用合金。下面對工程中常用的金屬材料進行敘述。一、碳素鋼碳素鋼是指≤2。11％，并含少量硅、錳、磷、硫等雜質(zhì)元素的鐵碳合金。碳素鋼具有一定的力學(xué)性能和良好的工藝性能,且價格低廉，在工業(yè)中廣泛應(yīng)用。精品文檔放心下載碳素鋼的分類及牌號碳素鋼的種類很多,常按以下方法分類。1． 按鋼的含碳量分類可分為：低碳鋼（0.0218％〈Wc〈0。25%）、中碳鋼（0。25%≤Wc≤0。60%）、高碳鋼（0。60％<Wc≤2。11％>。謝謝閱讀2． 按鋼的主要質(zhì)量等級分類（1） 普通質(zhì)量碳素鋼(Ws≤0.050％、Wp≤0。045％）。精品文檔放心下載（2） 優(yōu)質(zhì)碳素鋼(Ws≤0。035％、Wp≤0。035％）。精品文檔放心下載（3） 特殊質(zhì)量碳素鋼（ws≤0。020％,Wp≤0。020%）。感謝閱讀3． 按鋼的用途分類(1）碳素結(jié)構(gòu)鋼:主要用于制作機械零件和工程構(gòu)件，一般屬于低、中碳鋼。感謝閱讀(2）碳素工具鋼:主要用于制作刃具、量具和模具，一般屬于高碳鋼.感謝閱讀此外,鋼按冶煉方法不同，可分為轉(zhuǎn)爐鋼和電爐鋼；按冶煉時脫氧程度的不同，可分為沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜和特殊鎮(zhèn)靜鋼等.謝謝閱讀生產(chǎn)中，常用的碳素鋼類別、牌號表示方法如表1—7所示。謝謝閱讀表1—7常用的碳素鋼類別、牌號表示方法編號方法分類舉例 說明“Q”為“屈"字的漢語拼音字首,后面的數(shù)字為屈服點（MPa）.A、B、C、D謝謝閱讀表示質(zhì)量等級，從左至右質(zhì)量依次提高。F、b、Z、TZ依次表示沸騰鋼、鎮(zhèn)精品文檔放心下載碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q235A?F靜鋼、半鎮(zhèn)靜和特殊鎮(zhèn)靜鋼。Q235A?F表示屈服點為235MPa，質(zhì)量為A級的沸騰鋼。謝謝閱讀優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu) 45 兩位數(shù)字表示鋼的平均含碳量的萬分數(shù)。如鋼號45表示平均含碳量為0。感謝閱讀40Mn45%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼.化學(xué)元素符號Mn表示鋼的含錳量較高。謝謝閱讀碳素工具鋼T8“T"為“碳”字的漢語拼音字首，后面的數(shù)字表示鋼的平均含碳量的千分數(shù)。T8A如T8A表示平均含碳量為0。8％的碳素工具鋼。“A”表示高級優(yōu)質(zhì)。鑄鋼ZG200—400“ZG”代表鑄鋼，其后面第一組數(shù)字為屈服點（MPa)；第二組數(shù)字為抗拉強度(Mpa).如ZG200-400表示屈服點為200MPa,抗拉強度為400MPa的鑄鋼。二、合金鋼為了改善碳素鋼的組織和性能，在碳素鋼基礎(chǔ)上有目的地加入一種或幾種合金元素所形成的鐵基合金，稱為低合金鋼或合金鋼。常加入的合金元素有硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、硼、鋁、鈮、鋯等。通常低合金鋼中加入合金元素的種類和數(shù)量較合金鋼少.不同元素的組合，不同的元素含量,可得到不同的性能。謝謝閱讀合金鋼的分類1。按質(zhì)量等級分按質(zhì)量等級，合金鋼可分為優(yōu)質(zhì)合金鋼(如一般工程結(jié)構(gòu)用合金鋼、耐磨鋼、硅錳彈簧鋼等)和特殊質(zhì)量合金鋼(如合金結(jié)構(gòu)鋼、軸承鋼、合金工具鋼、高速工具鋼、不銹鋼、耐熱鋼感謝閱讀1等）.2。按合金元素總量分按合金元素總量將合金鋼分為：低合金鋼（WMe〈5％）、中合金鋼（WMe=5％~10%）感謝閱讀和高合金鋼（WMe〉10%）按合金元素種類分按合金元素種類將合金鋼分為:鉻鋼、錳鋼、硅錳鋼、鉻鎳鋼等。謝謝閱讀按主要性能和使用特性分主要分為工程結(jié)構(gòu)用合金鋼,機械結(jié)構(gòu)用合金鋼,軸承鋼，工具鋼，不銹、耐蝕和耐熱鋼,特殊物理性能鋼等。謝謝閱讀合金鋼的編號我國合金鋼編號方法的原則是以鋼中碳含量（Wc×100）、合金元素的種類和含量（WMe×100）來表示.當鋼中合金元素的平均含量WMe〈1。5％時，鋼號中只標出元素符號，不感謝閱讀標明合金元素平均含量;當WMe≥1.5％、2.5％、3.5%……時,在該元素后面相應(yīng)的標出2、3、謝謝閱讀4……。合金鋼的具體編號方法見表1-11：表1—12合金鋼的編號方法分類低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼

編號方法 舉例鋼的牌號由代表屈服點的漢語拼音字母(Q）、屈服點數(shù) Q345C 表示屈服點為謝謝閱讀值、質(zhì)量等級符號（A、B、C、D、E）三個部分按順 345MPa、質(zhì)量為C級的低合精品文檔放心下載序排列。 金高強度結(jié)構(gòu)鋼。合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號用“兩位數(shù)字+元素符號+數(shù)字"表示，60Si2Mn表示鋼中平均碳含前面兩位數(shù)字表示鋼中平均碳的質(zhì)量分數(shù)的萬倍值；元量為0.6%、含硅量為2%，素符號表示鋼中所含的合金元素；元素符號后面的數(shù)字含錳量小于1。5%的合金結(jié)表示該元素平均質(zhì)量分數(shù)的百倍值。若為高級優(yōu)質(zhì)鋼則構(gòu)鋼.謝謝閱讀滾動軸承鋼合金工具鋼高速工具鋼

在牌號后面加“A”。滾動軸承鋼的牌號用“G+Cr+數(shù)字”表示，G表示“滾”,合金元素鉻后面的數(shù)字表示平均鉻質(zhì)量分數(shù)的千倍值.謝謝閱讀合金工具鋼的編號方法與合金結(jié)構(gòu)鋼相似。區(qū)別僅在于：若鋼中平均Wc〈1％時,牌號前面用一位數(shù)字表示平均碳的質(zhì)量分數(shù)的千倍值;若Wc≥1％時則不標出。感謝閱讀高速工具鋼的編號方法與合金工具鋼略有不同，主要區(qū)別是鋼中平均Wc〈1％時也不標出數(shù)字感謝閱讀

40CrNiMoAGCr15表示含鉻量為1。5%的滾動軸承鋼9Mn2V表示含碳量為0。9％,含錳量為2%，含釩量小于1.5％的合金工具鋼.謝謝閱讀CrWMnW18Cr4V表示含鎢量為18％,含鉻量為4％，含釩量小于1.5％的高速工具鋼謝謝閱讀特殊性能鋼

特殊性能鋼的牌號表示方法與合金工具鋼基本相同。當4Cr13表示含碳量為0.4%，Wc≤0.03％及Wc≤0。08％時，牌號前面分別加“00"含鉻量為13％特殊性能鋼。謝謝閱讀及“0” 0Cr19Ni9、00Cr17Ni14Mo2感謝閱讀低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼由于其較高強度和良好的工藝性能，是近年來發(fā)展最快，最有前景的一類合金鋼，目前其主要的發(fā)展方向之一是通過合金化和熱處理改變基體組織(如馬氏體、貝氏體等）以提高強度，同時超低碳化，即進一步降低含碳量，以充分保證韌性和工藝性能。感謝閱讀1． 化學(xué)成分（1）含碳量:Wc〈0。20％，鋼中含碳量較低,是為了獲得良好的塑性、焊接和冷變形能力。精品文檔放心下載（2）常用合金元素種類及主要作用:低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼主要合金元素有錳、釩、鈦、鈮、鋁、鉻、鎳等.錳有固溶強化鐵素體、增加并細化珠光體的作用；釩、鈦、鈮等主要作用是細化晶粒；鉻、鎳可提高鋼的沖擊韌性，改善鋼的熱處理性能，提高鋼的強度，并且鋁、精品文檔放心下載2鉻、鎳均能提高對大氣的抗蝕能力。為改善鋼的性能，高性能級別鋼可加入鉬、稀土等元素。謝謝閱讀2．熱處理特點低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼大多在熱軋、正火狀態(tài)下供應(yīng)，使用時一般不再進行熱處理。精品文檔放心下載合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼按其用途和熱處理特點，可分為滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、軸承鋼。感謝閱讀１?；瘜W(xué)成分1-14列出了合金結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分及其特點。1-14合金結(jié)構(gòu)鋼的成分特點成分類別合金滲碳鋼合金調(diào)質(zhì)鋼合金彈簧鋼Wc=0.10%~0。25％Wc=0.25％~0.5%,含碳量過含碳量以保證零件心部有低,不易淬硬，回火后強度不Wc=0。5％~0.7％足夠的塑性和韌性夠;含碳量過高，韌性差

滾動軸承鋼Wc=0.90％～1.10％，以保證具有高的硬度和耐磨性常用合金元Cr、Ni、Mn：提高Cr、Ni、Si、Mn：提高淬Si、Mn:提高淬透性、Cr:提高淬透性、淬透性,強化基體。透性、耐回火性，強化基體，耐回火性，強化基體，耐磨性和接觸疲素種類及主提高屈強比.B：提高淬透提高屈強比.Cr、V：Ti、V:細化晶粒,提勞強度。Si、Mn：要作用高耐磨性性。W、Mo:防止第二類回細化晶粒，提高淬透提高淬透性火脆性性和耐回火性2。熱處理特點（1） 合金滲碳鋼①預(yù)備熱處理：正火。②最終熱處理：滲碳、淬火和低溫回火。（2） 合金調(diào)質(zhì)鋼①預(yù)備熱處理：正火或退火.②最終熱處理：合金調(diào)質(zhì)鋼的最終熱處理為調(diào)質(zhì)，以保證具有良好的綜合力學(xué)性能。對于某些承受沖擊的耐磨零件，也可采用調(diào)質(zhì)、表面淬火并低溫回火或調(diào)質(zhì)后氮化處理，以滿足表面的耐磨性要求和抗沖擊要求.謝謝閱讀（2）合金彈簧鋼①當彈簧直徑或板簧厚度大于10mm時，常采用熱成形，即將彈簧鋼加熱到比正常淬火溫度高出50~80℃進行熱成形，然后利用余熱立即淬火并中溫回火，得到回火托氏體組織,硬度為40～48HRC，有較高的彈性極限和疲勞強度，以及一定的塑性和韌性。謝謝閱讀②當彈簧直徑或板簧厚度小于8~10mm時，常用冷拔彈簧鋼絲冷卷成形.例如，淬火回火鋼絲是將鋼絲冷拔到規(guī)定尺寸后，進行油淬和中溫回火,冷卷成彈簧后在200～300℃進行去應(yīng)力退火即可。感謝閱讀彈簧鋼熱處理后通常進行噴丸處理,其目的是在彈簧表面產(chǎn)生殘余壓力，以提高彈簧的疲勞強度.感謝閱讀（3）滾動軸承鋼①預(yù)備熱處理：軸承鋼的預(yù)先熱處理是正火和球化退火。②最終熱處理:軸承鋼的最終熱處理是淬火和低溫回火,回火后的組織為細回火馬氏體加均勻分布的細粒狀碳化物及少量殘余奧氏體,硬度為61～65HRC。對精密的軸承鋼零件，為保證尺寸穩(wěn)定性，可在淬火后立即進行冷處理（–60～–80℃）,以盡量減少殘余奧氏體量,冷處理后進行低溫回火和粗磨，接著在120~130℃進行時效處理,最后進行精磨。精品文檔放心下載合金工具鋼3合金工具鋼包括量具、刃具鋼、冷作模具鋼、熱作模具鋼、塑料模具鋼等。感謝閱讀1． 合金量具鋼量具工作時，主要受磨損，承受外力很小,因而要求量具用鋼要有高硬度、高耐磨性；為保證測量的準確性，要求量具用鋼具有良好的尺寸穩(wěn)定性。謝謝閱讀量具用鋼沒有專用鋼。為了保證量具用鋼具有高的尺寸穩(wěn)定性，可采用冷處理和進行穩(wěn)定化處理。謝謝閱讀2． 合金刃具鋼（1）性能要求刃具工作時，刃部與切屑、毛坯間產(chǎn)生強烈摩擦,使刃部磨損并產(chǎn)生高溫(可達500～感謝閱讀600℃）;另外，刃具還承受沖擊和震動，因此要求刃具鋼具有以下性能:謝謝閱讀①高的硬度和耐磨性;②高的熱硬度；③足夠的強度和韌性，以防在受沖擊和震動時,刀具突然斷裂和崩刃。感謝閱讀（2）化學(xué)成分①含碳量:Wc=0。80%～1。50％,以保證高硬度和耐磨性。精品文檔放心下載②合金元素:Cr、Mn、Si：提高淬透性、耐回火性和改善熱硬性；W、V：可提高鋼的熱硬性和耐磨性.感謝閱讀（3）熱處理特點①預(yù)備熱處理:采用球化退火，以改善切削加工性能②最終熱處理：采用淬火和低溫回火,其組織為細回火馬氏體、合金碳化物和少量殘留精品文檔放心下載奧氏體，硬度為60~65HRC3． 冷作模具鋼冷作模具鋼用于制造在冷態(tài)下變形或分離的模具，如冷沖模、冷鐓模、冷擠壓模等。感謝閱讀（1）性能要求冷作模具在工作時承受的彎曲應(yīng)力、壓力、沖擊及摩擦，因此冷作模具鋼應(yīng)具有高硬度、耐磨性和足夠的強度、韌性。大型模具用鋼還應(yīng)具有好的淬透性、熱處理變形小的等性能。謝謝閱讀（2）化學(xué)成分①含碳量：Wc=1。0％～2.0%,其目的是為了獲得高硬度和耐磨性。謝謝閱讀②合金元素：Cr、Mo、W、V:提高耐磨性、淬透性和耐回火性。感謝閱讀（3）熱處理特點①預(yù)備熱處理：加工前進行反復(fù)鍛打后退火。②最終熱處理：采用淬火和低溫回火.回火后組織為回火馬氏體、碳化物和殘留奧氏體，精品文檔放心下載硬度為60～62HRC。鑄鐵鑄鐵是Wc〉2。11%的鐵碳合金.除鐵、硅、碳、錳以外，還含有較高的硫、磷等雜質(zhì)元素，在合金鑄鐵中，還加入一定含量的其他合金元素。鑄鐵在工業(yè)中應(yīng)用量較大，按重量百分比,一般機械中，鑄鐵件占約40％~70%，在機床和重型機械中達60%～90%。謝謝閱讀碳除極少量固溶于鐵素體外，一般均以游離狀態(tài)的石墨或化合狀態(tài)的滲碳體存在.根據(jù)碳在鑄鐵中存在的形式不同，可分為以下幾種：謝謝閱讀（1） 白口鑄鐵這種鑄鐵中的碳主要以游離碳化物的形式析出,斷口呈銀白色。由于大量硬而脆的滲碳體感謝閱讀4存在。白口鑄鐵硬度高、脆性大,難以切削加工。（2） 灰口鑄鐵這種鑄鐵中的碳大部分或全部以石墨的形式析出，斷口呈暗灰色。按石墨形態(tài)不同，灰口鑄鐵又分為灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵和蠕墨鑄鐵。感謝閱讀（3） 麻口鑄鐵這種鑄鐵中的碳部分以游離碳化物形式析出，部分以石墨形式析出，斷口灰、白色相間.此類鑄鐵硬脆性較大，故工業(yè)上很少使用。感謝閱讀1。5.3.1一般工程用鑄鐵1．灰鑄鐵（1）灰鑄鐵的成分灰鑄鐵的化學(xué)成分范圍一般為：Wc=2。5%～3。6％,WSi=1。0％～2。5％,Wp≤0.3％，感謝閱讀WMn=0.5%～1。3％，WS≤0。15％.（2）灰鑄鐵的組織灰鑄鐵的組織可看成碳素鋼的基體加片狀石墨。按基體組織不同分為：鐵素體基體灰鑄鐵，鐵素體—珠光體基體灰鑄鐵，珠光體基體灰鑄鐵。精品文檔放心下載(3）灰鑄鐵的性能①力學(xué)性能：灰鑄鐵的性能主要取決于基體的組織和石墨形態(tài)。因石墨的強度極低，相當于在鋼的基體上分布了許多孔洞和裂紋，分割、破壞了基體的連續(xù)性，減小了基體的有效承載截面,而且石墨的尖角外易產(chǎn)生應(yīng)力集中,所以灰鑄鐵的抗拉強度比相應(yīng)基體的鋼低很多，塑性、韌性極低.石墨片數(shù)量越多，尺寸越大、分布越不均勻，灰鑄鐵的抗拉強度越低?；诣T鐵的抗壓強度、硬度主要取決于基體，石墨對其影響不大，故灰鑄鐵的抗壓強度和硬度與相同基體的鋼體的鋼相似.灰鑄鐵的抗壓強度一般是其抗拉強度的3—4倍。當石墨存在形態(tài)一定時,鑄鐵的力學(xué)性能取決于基體組織,珠光體基體比鐵素體基體灰鑄鐵的強度、硬度、耐磨性均高,但塑性、韌性低；鐵素體一珠光體基體灰鑄鐵的性能介于前二者之間。感謝閱讀②其他性能：石墨雖然降低了灰鑄鐵的力學(xué)性能，但卻給灰鑄鐵帶來一系列其他的優(yōu)良性能，如良好的鑄造性能,良好的減振性,良好的耐磨性能，良好的切削加工性能和較小的缺口敏感性.精品文檔放心下載由于灰鑄鐵具有以上一系列性能特點,因此被廣泛地用來制作各種受壓應(yīng)力作用和要求消震的機床床身與機架、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的殼體與箱體、承受摩擦的缸體與導(dǎo)軌等。謝謝閱讀2。球墨鑄鐵（1)球墨鑄鐵的獲得球墨鑄鐵是通過鐵液的球化處理獲得的。澆注前向鐵液中加入球化劑，促使石墨呈球狀析出。這種處理方法稱為球化處理。目前常用的球化劑有鎂、稀土元素和稀土鎂合金3種，其中稀土鎂合金球化劑應(yīng)用最廣泛。稀土鎂合金球化劑多采用沖入法加入，即先將球化劑放在鐵水包內(nèi)，然后將鐵液沖入，使球化劑逐漸熔化.感謝閱讀由于鎂及稀土元素都強烈阻礙石墨化，因此在進行球化處理的同時，必須進行孕育處理，其作用是削弱白口傾向，以免得到白口組織，同時孕育處理可以改善石墨的結(jié)晶條件，使石墨球徑變小，數(shù)量增多，形狀圓整，分布均勻，從而提高了鑄鐵的力學(xué)性能。謝謝閱讀（2)球墨鑄鐵的成分球墨鑄鐵的化學(xué)成分是：Wc=3。8％~4。0%，Wsi=2。0％～2。8％，WMn=0。6％～0。8%，Ws≤0.04％，Wp<0。1%，WMg=0.03％~0.05%，WRE<0.03%～0。05%.謝謝閱讀（3)球墨鑄鐵的組織球墨鑄鐵的組織可看成是碳素鋼的基體加球狀石墨。按基體組織的不同，常用的球墨鑄謝謝閱讀5鐵有：鐵素體球墨鑄鐵、鐵素體-珠光體球墨鑄鐵、珠光體球墨鑄鐵和貝氏體球墨鑄鐵等.謝謝閱讀（4）球墨鑄鐵的性能①力學(xué)性能：球墨鑄鐵中由于石墨呈球狀,對基體的割裂作用和引起應(yīng)力集中現(xiàn)象明顯減小，基體對鑄鐵的性能影響起到了支配性的作用，因而球墨鑄鐵的強度、塑性與韌性都大大優(yōu)于灰鑄鐵，可與相應(yīng)組織的鑄鋼媲美。球墨鑄鐵中石墨球越圓整、球徑越小、分布越均勻,其性能就越好.感謝閱讀②其他性能:球墨鑄鐵同樣具有灰鑄鐵的一系列優(yōu)點，如良好的鑄造性、減振性、減摩性、削切加工性及低的缺口敏感性等，但凝固收縮較大，容易出現(xiàn)縮松與縮孔,熔化工藝要求高。精品文檔放心下載3．可鍛鑄鐵（1）可鍛鑄鐵的獲得可鍛鑄鐵是由白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火而獲得。石墨化退火的工藝過程是：將白口鑄鐵加熱到900℃～980℃,使鑄鐵組織轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體加滲碳體，在此溫度下長時間保溫后，滲碳體分解為團絮狀石墨，這時鑄鐵組織為奧氏體加石墨,此為一階段石墨化。在隨后的緩冷過程中,奧氏體中過飽和的碳將充分析出并附在已形成的團絮狀石墨表面，使石墨長大，完成第二階段石墨化（760～720℃），形成鐵素體和石墨，再緩冷至700~650℃，出爐空冷（圖1-49曲線①）最后得到鐵素體可鍛鑄鐵，又稱黑心可鍛鑄鐵.感謝閱讀4．蠕墨鑄鐵（1)蠕墨鑄鐵的獲得蠕墨鑄鐵的獲得方法與球墨鑄鐵相似，是通過鐵液的蠕化處理獲得的。澆注前向鐵液中加入蠕化劑,促使石墨呈蠕蟲狀析出,就得到了蠕墨鑄鐵，這種處理方法稱為蠕化處理。目前常用的蠕化劑有稀土鎂鈦合金、稀土硅鐵合金、稀土鈣鎂鐵合金等。感謝閱讀（2)蠕墨鑄鐵的組織和性能蠕墨鑄鐵的組織可看成碳素鋼的基體加蠕蟲狀石墨。蠕墨鑄鐵中石墨形態(tài)介于片狀與球狀之間,石墨的形態(tài)決定了蠕墨鑄鐵的力學(xué)性能介于相同基本組織的灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間，其鑄造性能、減振性和導(dǎo)熱性都優(yōu)于球墨鑄鐵,與灰鑄鐵相近。謝謝閱讀有色金屬鋁及其合金鋁是目前工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的有色金屬。它具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性,強度低,塑性好，可以進行各種壓力加工.為了獲得良好的的機械性能和工藝性能，通常在鋁中加入一定量的其他元素以制成具有較高強度的鋁合金.根據(jù)化學(xué)成分和工藝特點的不同，鋁合金分為形變鋁合金和鑄造鋁合金。精品文檔放心下載1．形變鋁合金根據(jù)主要性能特點和用途,形變鋁合金分為防銹鋁(代號LF），硬鋁（代精品文檔放心下載LY），超硬鋁（代號LC），鍛造鋁（代號LD）等。它們的供應(yīng)狀態(tài)是具有各種規(guī)格的型材、板材、線材、管材等。防銹鋁的牌號如LF5,LF21，具有良好的塑性和耐腐蝕性,可用于制作油箱、油管、鉚釘及窗框、餐具等結(jié)構(gòu)件。硬鋁(如LYll,