0102常用金属材料

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,5-,*,1-2 常用金属材料,金属材料的分类：,钢（碳钢、合金钢）,、,铸铁,、,非铁金属,按用途分：结构钢、工具钢、特殊性能钢,普通质量钢（,0.045%P，0.05%S）,按品质分：优质钢（,0.035%P，0.035%S）,高级优质钢（,0.025%P，0.025%S）,低碳钢（0.6%,C）,低合金钢（10%）,一、常用钢材料的分类：,非合金钢（碳钢）,1、碳素结构钢,用于工程结构和要求不高的机械零件,（螺栓、钢窗、销子、吊钩、螺母、）,一般不热处理，热轧状态使用,牌号：,Q235 AF,屈,s,品质：只保证力学性能及,Si,S,P,成分,脱氧方式：沸腾钢,2、优质碳素结构钢,用于较重要的机械零件,一般热处理后使用,牌号：,08F 45,（,平均含碳量的万分数）,0.08%,C,0.45%C,3、碳素工具钢,用于形状简单、尺寸小的手用工、模、量具,热处理：预备：,最终：,牌号：,T 8 A T10 T12A,球化退火,球状,P,淬火+低温回火,回火,M+Fe3C+,残,A,碳,平均含碳量的千分数 0.8%,C,高级优质钢,4、易切削结构钢,用于机械结构件,牌号：,Y20 （,易+平均含碳量的万分数）,5、铸钢,用于工程结构,牌号：,ZG230-450 （,铸钢+,s,+,b,）,普通碳素结构钢牌号及成分,普通碳素结构钢力学性能,碳素工具钢牌号用途,合金钢,为什么要开发合金钢？,非合金钢的不足：淬透性低,（碳钢）强度低，屈强比低,无特殊性能,回火稳定性,同一回火温度下，合金钢硬度 、强度,同一回火硬度时，合金钢回火,，韧性,机械性能高,省料、减重,判断：合金钢的质量比非合金钢好？,合金钢的主要优点,：,淬透性好,可制造大型零件,合金钢编号,1 结构钢：,二位数字+元素符号+数字,（60,Si2Mn,09Mn2),平均含碳量的万分数,合金元素含量的百分数,（1.5%不注，1.5-2.5%注2，）,工具钢,特殊钢,一位数字+元素符号+数字,（,CrWMn,9SiCr),平均含碳量的千分数,（,1%时不注，高速钢不注）,合金元素含量的百分数,1.5%不注，1.5-2.5%注2，,3 高级优质钢：,牌号后加“,A”,特殊用途钢：,滚动轴承钢 牌号前加“,G”（,滚）,（,GCr15,含,Cr,量的,千分数,）,低合金结构钢,1 用途,：工程结构 桥梁，船舶，车辆外壳、支架,2 性能,：较高的,s,，,塑韧性，焊接性，抗蚀性，,冷脆转变温度低,3 成分,：0.10.2%,C，,合金元素23%,主加元素：,Mn,固溶强化,辅加元素：,Ti,Cr,Nb,弥散强化,4 使用状态,：热轧或正火，不需最终热处理,组织：,F+P,5 常用钢号,：,Q295（09Mn2），Q345 (16Mn),渗碳钢,1 用途,：受冲击和摩擦的零件（各类齿轮、凸轮）,2 性能,：表面硬、耐磨，心部塑韧,3 成分,：0.10.25%,C ,低碳钢,主加元素：,Cr,Ni,Mn,B,淬透性，强化基体,辅加元素：,W,Mo,V,Ti ,细化晶粒,4 最终热处理,：渗碳+淬火+低温回火,组织：表层：,高碳回火,M+Fe3C,或碳化物+残,A,心部：淬透：低碳回火,M,未淬透：,F+P,5 常用钢号,：,20,20Cr,20CrMnTi,18Cr2Ni4W,淬透性：低 中 高,适用：一般齿轮 中载变速齿轮 重载重要大齿轮,（举例：,机床 汽车 飞机）,渗碳钢的牌号用途,提高钢的淬透性,心部强韧性好,表面硬、耐磨、韧,形成的合金碳化物比,Fe3C,硬,细化晶粒,形成的合金碳化物较稳定,为什么重要零件用合金渗碳钢？,合金元素,调质钢,1 用途,：受复合应力的重要结构件（齿轮、连杆、机床主轴,）,2 性能,：良好的综合机械性能,3 成分,：0.30.5%,C ,中碳钢,主加元素：,Cr,Ni,Mn,Si,淬透性，强化基体,辅加元素：,W,Mo,V,Ti ,细化晶粒,回火稳定性,4 热处理,：,消除淬火应力，防止磨削裂纹,预备：,正火,S,改善组织，消除锻造应力，,便于切削加工,最终：,调质,回火,S,获得良好的综合机械性能,如对表面要求高硬度、耐磨、,-1,，,增加热处理：,表面淬火,（细,M）,+,低温回火,（回火,M）,5 常用钢号,：45，40,Cr,轴,调质钢牌号用途,大弹簧：热成型钢,在,A,化时成型弹簧,淬火+中温回火 （回火,T）,小弹簧：冷拉钢,冷绕成型弹簧,低温回火,（,加工硬化）（消除内应力，尺寸定型）,热处理后：喷丸,-1,弹簧钢,1 用途,：弹性元件,2 性能,：高的,e,、,b,、,-1,，一定的塑韧性,3 成分,：0.450.7%,C,（,碳钢0.60.9%,C）,主加元素：,Mn,Si,Cr,淬透性，强化基体,e,辅加元素：,Mo,W,V,防脱碳，细化,s,，,e,4 热处理,：,常用钢号,：65，65,Mn,，60Si2Mn,适用：,小尺寸的沙发弹簧 大尺寸的汽车板簧,弹簧钢的牌号用途,滚动轴承钢,1 用途,：滚动轴承元件，冷冲模，量具,（滚珠、滚柱、轴承套）,2 性能,：硬、耐磨，,-1,，一定的韧性,3 成分,：0.951.15%,C ,硬、耐磨,主加元素：,Cr,淬透性，硬，耐磨,4 热处理,：,预备：,球化退火,球状,P,HRC，,改善切削加工性,最终：,淬火+低温回火,回火,M+,细小均布碳化物+残,A,常用钢号,：,GCr15,超高强度钢,（略）,轴承,滚动轴承钢牌号用途,合金工具钢量具刃具钢,1 性能,：刃具：高硬度、耐磨性，红硬性（热硬性），,足够的强度、韧性,量具：高硬度、耐磨性、尺寸稳定性,2 成分,：0.81.5%,C ,硬、耐磨,Cr,W,Mn,V,淬透性、回火稳定性，,强化，细化，,HRC，,耐磨,3 热处理,：,一定温度下保持高硬度的能力,预备：,球化退火,球状,P,HRC，,改善切削加工性,最终：,淬火+低温回火,回火,M+,细小均布碳化物+残,A,HRC、,耐磨性,量具：淬火+,冷处理,+低回,人工时效,(消除残,A)（,稳定组织、尺寸）,4 常用钢号,：,9SiCr,CrWMn,9Mn2V,GCr15,（,量具）,合金刃具钢牌号用途,冷作模具钢,1 性能：高硬度、耐磨性，足够的强度、韧性,2 成分：（与刃具钢相近）,3 热处理：（与刃具钢相近）,4 常用钢号：,T10，GCr15,尺寸小、形状简单的模具,9,SiCr,9Mn2V,CrWMn,形状复杂模具,Cr12,Cr12MoV,大型复杂模具,（冷冲模，冷挤压模，冷镦模）,冷作模具钢选用举例,热作模具钢,性能,：高温足够的强韧性、耐磨性，,良好的抗疲劳性、导热性、淬透性,成分,：0.30.6%,C,中碳钢,Cr,Mn,Ni,Si,淬透性、强度,Mo,W,V,回火稳定性，回火脆性,热处理,：预备：退火,最终：淬火+高温回火 回火,S,（,中温回火）（回火,T）,4 常用钢号,：,5CrNiMo,中小型热锻模 （亚共析钢）,5,CrMnMo,中大型热锻模,3,Cr2W8V,压铸模,（过共析钢）,热作模具选材举例,高速钢特点,性能特点,：,红硬性高，淬透性好,成分特点,：,含碳量高 （0.71.2%,C）,合金元素含量高,热处理,：,预备：球化退火,S+,细粒状碳化物,改善切削加工性,（,HB210250,）,最终：淬火+三次高温回火,热处理特点：,预热次数多,防变形开裂,淬火温度高,使合金碳化物溶解，,合金元素尽可能多地溶入,A，,保证红硬性,回火温度高,产生二次硬化,（弥散强化+二次淬火）,回火次数多,消除残余,A,回火,M,+,粒状碳化物,+少量残,A,隐晶,M+,粒状碳化物,+,残,A,高速钢牌号和性能,常用钢号：,W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2,适用于：,车刀，铣刀，钻头等高速切削刀具（,比较碳素工具钢）,特殊性能钢,不锈钢，耐热钢，耐磨钢,不锈钢,成分：,0.10.2%,C,低碳,耐蚀性,主加元素,Cr,基体电极电位,形成钝化膜（,Cr,2,O,3,）,获得单相组织,常用钢种：,铁素体不锈钢,1,Cr17,不能热处理强化,马氏体不锈钢,1,Cr13,2Cr13,3Cr13,4Cr13,多用于：,结构件 工具、医疗器械,热处理：,淬火+高温回火 淬火+低温回火,组 织：,回火,S,回火,M,二、铸铁,1 铸铁中,C,的存在形式,：,Fe3C,或合金碳化物,石墨,2 石墨化方式,：从液相或,A,中直接析出石墨,由,Fe3C,分解得到石墨,石墨化程度与铸铁分类,第一阶段石墨化完全进行,C,主要以石墨存在,第二阶段石墨化,完全,进行,F,基体+石墨,第二阶段石墨化,部分,进行,P+F,基体+石墨,第二阶段石墨化,没有,进行,P,基体+石墨,第一阶段石墨化部分进行,第二阶段石墨化,没有,进行,石墨与,Fe3C,共存,第一阶段石墨化没有进行,第二阶段石墨化,没有,进行,C,以,Fe3C,形式存在,冷速,慢,快,灰口铸铁,麻口铸铁,白口铸铁,灰铸铁,性能：,b,、,比相同基体的钢低,，,抗压强度和硬度与钢接近,减振性好，耐磨性好，缺口敏感性低，,铸造性好，切削加工性好。,2 热处理对提高灰铸铁性能的效果不大,F,灰铸铁,P,灰铸铁,F+P,灰铸铁,灰铸铁牌号与组织性能,球墨铸铁,1 性能：,力学性能接近相应组织的钢，,耐磨性、减振性、,s,/,b,比钢好,2 热处理：,退火、正火、等温淬火、调质,F,球墨铸铁,F+P,球墨铸铁,P,球墨铸铁,球墨铸铁牌号与组织性能,可锻铸铁,生产过程,：,快冷,白口铸铁,长时间,石墨化退火,团絮状石墨,2 塑性比灰铸铁高,3 可锻造,P,可锻铸铁,F,可锻铸铁,可锻铸铁牌号与组织性能,蠕墨铸铁,三、非铁金属及其合金,（一）铝及其合金,变形铝合金,铸造铝合金,防锈铝,硬铝,超硬铝,锻铝,1、Al,Si,系铸造铝合金,3、AlMg,系铸造铝合金,2、AlCu,系铸造铝合金,4、A1Zn,系铸造铝合金,(二)铜及其合金,工业用纯铜含铜量高于995，通常呈紫红色，又称紫铜。纯铜具有优良的导电、导热、耐蚀和焊接性能，又有一定的强度，广泛用于导电、导热和耐蚀器件。,工业纯铜,无氧纯铜,纯铜,工业纯铜牌号有,T1，T2，T3,和,T4,四种。序号越大，纯度越低。,无氧铜含氧量低于0.003，牌号有,Tul，Tu2,等，主要用于电真空器件。,铜合金按加入元素可分为黄铜、青铜和白铜。,1黄铜,普通黄铜,特殊黄铜,2青铜,锡青铜,无锡青铜,压力加工锡青铜,铸造锡青铜,Sn,一般小于10,Sn,在10一14之间,常用的有铝青铜、铍青铜、铅青铜、锰青铜、硅青铜等,金属材料的分类回顾,金属,钢铁,铸铁,钢,白口铸铁、灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁,、蠕墨铸铁,非合金钢,（碳钢）,碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢、,易切削钢,、铸钢,合金钢,合金,结构钢,低合金结构钢、渗碳钢、调质钢、滚动轴承钢、弹簧钢,、超高强度钢,合金,工具钢,量具刃具钢,合金模具钢高速钢,冷作模具钢,热作模具钢,特殊性能钢,不锈钢,、耐热钢、耐磨钢,非铁金属 铜、铝、钛、锌、，轴承合金，,硬质合金,选材的基本原则,使用性原则、工艺性原则、经济性原则,为零件选材：,轿车外壳，钢丝钳，普通螺栓，轿车发动机曲轴，医用手术刀，硬面齿轮，钢窗，,圆柱铣刀，丝锥，滚动轴承，自行车车架，锉刀，,沙发弹簧，发动机连杆，钢制碗具，机床主轴，手用锯条，齿轮变速箱体，机床床身，高速车刀，机车板弹簧，重要大桥用钢,