工程金属材料

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,*,工程材料,第三节,工程材料的应用,一、汽车零件用材,1.缸体和缸盖,缸体常用的材料有灰铸铁和铝合金两种。缸盖应用导热性好、高温机械强度高、能承受反复热应力、铸造性能良好的材料来制造。目前使用的缸盖材料有两种：一是灰铸铁或合金铸铁；另一种是铝合金。,2.缸盖,常用缸套材料为耐磨合金铸铁，主要有高磷铸铁、硼铸铁、合金铸铁等。,3.活塞、活塞销和活塞环活塞组,活塞材料一般用20钢或20,Cr、20CrMnTi,等低碳合金钢。活塞销外表面应进行渗碳或碳氮共渗处理，以满足外表面硬而耐磨，材料内部韧而耐冲击的要求。,4.连杆,连杆材料一般采用用45钢、40,Cr,或者40,MnB,等调质钢。,气门 气门材料应选用耐热、耐蚀、耐磨的材料。进气门一般可用40,Cr、35CrMo、38CrSi、42Mn2V,等合金钢制造；而排气门则要求用高铬耐热钢制造，采用4,Cr10Si2Mo。,6.半轴,中、小型汽车的半轴一般用45钢、40,Cr，,而重型汽车用40,MnB,、40CrNi,或40,CrMnMo,等淬透性较高的合金制造。,7.钢板,钢板有08、20、25和16,Mn,等。热轧钢板主要用来制造一些承受一定载荷的结构件，如保险杠、刹车盘、纵梁等。冷轧钢板主要用来制造一些形状复杂，受力不大的机械外壳、驾驶室、轿车的车身等覆盖零件。,8.螺栓、铆钉等冷镦零件,9.汽车用塑料,（,1,）汽车内饰用塑料,内饰用主要塑料品种为聚氨酯（,PU,）、,聚氯乙烯（,PVC,）、,聚丙烯（,PP,）,和,ABS,等。,（,2,）汽车用工程塑料,汽车上常用的工程塑料有聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、,ABS,、,聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、酚醛树脂等。,（,3,）纤维增强塑料复合材料统称为,FRP,，,FRP,材料可用于制造汽车顶棚、空气导流板、前端板、前灯壳、发动机罩、挡泥板、后端板、三角窗框、尾板等外装件。,10.,汽车用橡胶,轮胎的主要材料有生胶（包括天然橡胶、合成橡胶、再生胶），丁苯橡胶主要用于轿车轮胎。,11.汽车用陶瓷材料,二、机床零件用材,1.机身、底座用材,常使用的灰铸铁牌号是:,HT150、HT200,及孕育铸铁,HT250、HT300、HT350、HT400,等。,机身、箱体等大型零部件在单件或小批量生产时，也可采用普通碳素钢来制造，如,Q215、Q235、Q255，,其中,Q235,用得最多。,2.齿轮用材,HT250、HT300,和,HT400,等灰铸铁由于容易做成复杂的形状和成本低的优点而成为首选材料。钢在无润滑情况下，只能用作小齿轮与铸铁的大齿轮相互啮合，常用普通碳素钢,Q235、Q255,和,Q275,制造。,闭式齿轮多采用40钢、45钢等经正火或调质处理的中碳优质钢制造。高速、重载或受强烈冲击的闭式齿轮，宜采用40,Cr,等调质钢或20,Cr、20CrMnTi,等渗碳钢制造，并进行相应的热处理。,不重要的闭式齿轮可使用普通碳素钢,Q275,制造。,3.轴类零件用材,一般采用正火或调质处理的45钢等优质碳素钢制造轴类零件。不重要的或受力较小的轴及一般较长的传动轴，可以采用,Q235、Q255,或,Q275,等普通碳素钢制造。承受载荷较大，且要求直径小、质量轻或要求提高轴颈耐磨性的轴，可以采用40,Cr,等合金调质钢或20,Cr,等合金渗碳钢，整体与轴颈应进行相应的热处理。,曲轴和主轴常采用,QT6002、KTZ6003,等球墨铸铁和可锻铸铁制造。,4.螺纹联接件用材,螺纹联接件可由螺栓、多头螺栓、紧固螺钉等联接零件构成。,无特殊要求的一般螺纹连接件常用低碳或中碳的普通碳素钢,Q235、Q255、Q275,制造。,用35钢、45钢等优质碳素结构钢制造的螺栓，常用与中等载荷以及精密的机床上。,合金结构钢40,Cr、40CrV,等主要用于制作受重载高速的极重要的联接螺栓。,5.螺旋传动用材,螺旋传动如丝杠螺母传动，不进行热处理的螺旋传动件用45钢、50钢制造；进行热处理的螺旋传动件用,T10、65Mn、40Cr,等制造。,螺母的材料用铸造锡青铜,ZcuSn10Zn2、ZCuSn6Zn6Pb3,使用得最为广泛。在较小载荷及低速传动中螺母用耐磨铸铁制造。,6.蜗轮传动用材,蜗轮的材料有铸造锡青铜、铸造铝青铜和铸铁。当滑动速度,3m/s,时，常采用铸造锡青铜,ZcuSn10Pb1,或,ZcuSn6Zn6Pb3,等。,为节约贵重的铜合金，直径为100200,mm,的青铜蜗轮，应采用青铜轮缘与灰铸铁轮芯分别加工再组装成一体的结构。,蜗轮材料一般为碳钢和合金钢，如用15钢、20钢、15,Cr,钢、20,Cr,钢，表面渗碳淬硬到5662,HRC，,或用45钢、40,Cr,钢，表面高频淬火到4550,HRC。,7.,滑动轴承用材,（1）金属材料 包括轴承合金（巴氏合金、铜基轴承合金）和铸铁。,（2）粉末冶金材料 粉末冶金材料可用于制造含油轴承。,（3）塑料轴承 常用的塑料轴承有,ABS,塑料、尼龙、聚甲醛、聚四氟乙烯等。,8.滚动轴承用材,滚动轴承的内外圈和滚动体一般用,GCr9、GCr15、GCr15SiMn,等高碳铬或铬锰轴承钢和,GSiMnV,等无铬轴承钢制造。,9.机床其它零件用材,（1）凸轮用材 一般尺寸不大的平板凸轮可用45钢制造，进行调质处理，要求高的凸轮可用45钢和40,Cr,钢制造，并进行表面淬火，硬度可达5060,HRC。,尺寸较大的凸轮（直径大于300,mm,或厚度大于30,mm），,一般采用,HT200、HT250,或,HT300,等灰铸铁或耐磨铸铁制造。,（2）刀具用材 刀具用材包括碳素工具钢（如,T8、T10、T12）、,合金工具钢（如9,Mn2V、9SiCr、CrW5、,CrMn,、,CrWMn,），,高速钢（,W18Cr4V、9W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、W6Mo5Cr4V3）,和硬质合金（,WCCo,型硬质合金,YG3、YG6、YG8、WCTiCo,型硬质合金,YT30、YT15、YT14、WCTiC,TaC,Co,型硬质合金,YW1、YW2）。,三、仪器仪表用材,1.壳体材料,（1）金属材料 低碳结构钢（如,Q195、Q215、Q235），,再用油漆防锈和装饰。铬不锈钢、铬镍奥氏体不锈钢（如1,Cr13、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti）,（2）,非金属材料 例如,ABS,塑料、易电镀和易成型、力学性能良好，是制造管道、储槽内衬、电机外壳、仪表壳、仪表盘、小轿车车身等的优秀材料。,2.轴类零件用材,用,Q235,等普通碳素钢、聚甲醛塑料等工程塑料制造。硬铝2,A12（LY12）、2A11（LY11）,和黄铜,HMn582,多用于制造重要且需要耐蚀的轴销等零件。,3.凸轮用材,仪器中多数凸轮所用材料为中碳钢或中碳合金钢，一般尺寸不大的平板凸轮可用45钢板制造，进行调质处理。要求高的凸轮可用45钢或40,Cr,钢制造，进行表面淬火。,4.齿轮用材,用普通碳素钢,Q275,制造齿轮，一般不经热处理。,QAl1044,可用来制造400以下工作的齿轮、阀座；,QAl1166,可用来制造500以下工作的齿轮、套管及其它减摩和耐蚀的零件。硅青铜,QSi31,有高的弹性、强度和耐磨性，耐蚀性良好，可用来制造耐蚀件及齿轮、制动杆等。铍青铜,Qbe2、Qbe1.9、Qbe1.7,可用于制造钟表等仪表。,5.蜗轮、蜗杆用材,QAl1166,可用来制造500以下工作的蜗轮、套管及其它减磨和耐蚀的零件。硅青铜,QSi31,有高的弹性、强度和耐磨性，耐蚀性良好，可用来制造蜗轮、蜗杆及耐蚀件等。,聚碳酸酯等工程塑料可制造轻载蜗轮、蜗杆等零件。,四、热能设备用材,（一）锅炉主要设备用钢,1.锅炉管道用钢,1)壁温500的过热器管和壁温450的蒸汽管道。一般选用优质碳素结构钢，常用的是20钢。,2)壁温550的过热器管和壁温510的蒸汽管道。15,CrMo,钢是在这个温度范围应用很广泛的钢种。,3)壁温580的过热器管和壁温540的蒸汽管道。12,CrMoV,钢是该温度范围应用最广泛的锅炉管道用钢。,4)壁温（600650）的过热器管和壁温（550600）的蒸汽管道。许需要用高合金耐热钢，较常用的是马氏体型耐热钢,。,2.锅炉汽包用钢,低压锅炉汽包用钢为12,Mng,、16Mng,和15,MnVg,等普通低合金钢板。14,MnMoVg,钢制造高压锅炉汽包。,（二）汽轮机主要零部件用钢,1.汽轮机叶片,1)铬不锈钢（1,Cr13,和2,Cr13）,2),强化型铬不锈钢 在1,Cr13,和2,Cr13,基础上加入钼、钨、钒、铌、硼等强化元素，得到,Cr11MoV、Cr12WmoV、Cr12WmoNbVB,和1,Cr11Ni2W2MoV,等。,3)铬镍不锈钢 在600以上工作的叶片，应选用铬镍奥氏体不锈钢或高温合金，如,Cr17Ni13W、Cr14Ni18W2NbBCe。,2.汽轮机转子,34,CrMo,钢采用正火（或淬火）+高温回火处理，用作工作温度480以下的汽轮机叶轮和主轴。,35,CrMoV,钢可用来制造要求较高强度的锻件，如用于工作室温为（550520）以下的叶轮和2.5万,kW,和5万,kW,中压汽轮机叶轮。,五、化工设备用材,1.压力容器用低合金结构钢,钢种有16,MnR,、15MnVR,和18,MnMoNbR,等。,2.不锈钢,（1）铬不锈钢 1,Cr13、2Cr13,等钢种在弱腐蚀介质（如盐水溶液、硝酸、浓度不高的有机酸等）和温度低于30时有良好的耐蚀性，在海水、蒸汽和潮湿大气条件下也有足够的耐蚀性。,（2）铬镍不锈钢 有耐蚀要求的压力容器常用铬镍不锈钢，主要牌号有1,Cr18Ni9、0Cr18Ni11Ti,和0,Cr17Ni12Mo2,等。该类钢经固溶处理后是单一的奥氏体组织，可得到良好的耐蚀性、耐热性、低温和高温力学性能及焊接性能。,3.耐热钢,（二）有色金属及其合金,1.铜及铜合金,化工上常用的黄铜代号是,H80、H68,和,H62,等。,H80,和,H68,塑性好，可在常温下冲压成形，用于制造容器零件。,H62,在常温下塑性较差，力学性能较高，可做深冷设备的筒体、管板、法兰和螺母等。,2.铝及铝合金,工业纯铝广泛应用于制造硝酸、含硫石油工业、橡胶硫化和含硫的药剂等生产设备。,防锈铝的耐蚀性比纯铝高，可用作空气分离的蒸馏塔、热交换器、各式容器和防锈蒙皮等。,铸铝可用来铸造形状复杂的耐蚀零件，如化工管件、气缸、活塞等。,六、航空航天器用材,航空航天器用材很广泛，工程塑料、橡胶、陶瓷材料和各种金属。,1.中碳调质钢,40,CrNiMoA,、34CrNi3MoA,用于高负载、大截面的轴类以及承受冲击载荷的构件，如喷气涡轮机轴、喷气式客机的起落架及火箭发动机外壳等。,2.高合金耐热钢,1,Cr13、2Cr25Ni、0Cr25Ni20、0Cr12Ni20Ti3AlB,用于制造涡轮泵及火箭发动机、航空发动机转子和其它零件。,3.高温合金,K403(Ni11Cr5.25Co4.65W4.3Mo5.6Al)。,它主要用于制造涡轮工作叶片和导向器叶片。,4.镍基耐蚀合金,Inconel718(Ni19Cr18.5Fe5.1Nb3Mo0.9Ti),制造泵轴、涡轮等航空发动机零部件。,H11,钢可用作超音速喷气机机体材料。,5.铝及其合金,（1）形变铝合金 5,A05（LF5）、5A11（LF11），,用于焊接油箱、油管，制造铆钉和中载零件制品。3,A21（LF21）,用于焊接油箱、油管，制造铆钉及轻载零件和制品。硬铝合金2,A01（LY1）,可制造工作温度不超过100的结构用中等强度铆钉。2,A11（LY11），,用于制造骨架、模锻的固定接头、支柱、螺旋桨叶片、局部镦粗的零件、螺栓和铆钉等中等强度的结构零件。2,A12（LY12），,适宜制造飞机的高强度结构零件，如骨架、蒙皮、隔框、肋、梁、铆钉等150以下工作的零件。超硬铝合金7,A04（LC