1、1,金屬材料,2,主要內容 金屬材料的力學性能 碳鋼的分類、牌號及性能 合金鋼的分類、牌號及性能 鑄鐵的分類、牌號及性能 鋼的熱處理,3,金屬的性能,金屬材料,物理性能密度、熔點、導熱性、 導電性、熱膨脹性、磁性 化學性能耐腐蝕性、抗氧化性、 化學穩(wěn)定性 力學性能強度、塑性、硬度、韌性、 疲勞強度,使用性能,工藝性能 鑄造性能、鍛造性能、焊接性 切削加工性能,填11、14 選4,4,力學性能：金屬在外力作用時表現(xiàn)出來的性能,強度：金屬抵抗塑性變形或斷裂的能力 性能指標：屈服點、抗拉強度 是機械零件設計和選材的主要依據 塑性：斷裂前金屬材料產生永久變形的能力 性能指標：伸長率、斷面收縮率 數(shù)值越

2、大，材料的塑性越好,金屬材料,金屬的性能,填1 判9 選2,5,金屬的性能,金屬材料,硬度：材料抵抗硬的物體壓入自己表面的能力。 性能指標：布氏硬度HB、洛氏硬度、維氏硬度 一般情況下，材料的硬度和強度成正比 韌性：金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。 性能指標：沖擊韌度 疲勞強度：疲勞極限,6,金屬材料,常用金屬材料的分類,金屬：指具有良好的導電性和導熱性、有一定 的強度和塑性、并具有光澤的物質,金屬材料：由金屬元素或以金屬元素為主要材料、 并具有金屬特性的工程材料 包括純金屬和合金,7,金屬材料,常用金屬材料的分類,金 屬,黑色金屬,有色金屬,碳素鋼：碳素結構鋼、碳素工具鋼、鑄造碳鋼,

3、合金鋼：合金結構鋼、合金工具鋼、 特殊性能鋼、鑄造合金鋼,鑄鐵：灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵,銅及其合金：純銅、黃銅、白銅、青銅,鋁及其合金：純鋁、變形鋁合金、鑄造鋁合金,軸承合金：錫基軸承合金、鉛基軸承合金、 鋁基軸承合金,鈦及其合金,硬質合金,填5 判4,8,碳素鋼分類,含碳量小于2.11%而不含有特意加入合金元素的鋼,金屬材料,常存雜質元素對碳鋼的影響 錳降低鋼的脆性，減輕硫的有害作用（有益） 硅提高鋼的強度和硬度（有益） 硫產生熱脆（有害） 磷產生冷脆（有害）,填9 判1、2、3 選1,9,按鋼的含碳量分,低碳鋼：c0.25% 中碳鋼：c=0.25%0.60% 高碳鋼：c 0.

4、60%,碳素鋼分類,按鋼的質量分,普通質量鋼：s0.050%，p0.045% 優(yōu)質鋼：s0.035%，p0.035% 高級優(yōu)質鋼：s0.020%，p0.030% 特級質量鋼：s0.015%，p0.025%,填10 判16,10,按鋼的用途分,碳素結構鋼主要制造各種機械零件和工程結構件 c 0.70% （低碳鋼、中碳鋼） 碳素工具鋼主要制造各種刀具、模具和量具 c0.70% （屬于高碳鋼）,金屬材料,碳素鋼分類,11, 碳素結構鋼,Q235 -AF Q215 -Bb,屈服點為235 MPa 的A級沸騰鋼,牌號：,Q235：用于制作鋼板、型鋼、一般工程構件 及受力不大的小軸、連桿、螺栓、法蘭等。,

5、Q215：用于制作釘子、鉚釘、墊鐵及輕負荷的 沖壓件。,金屬材料,碳素鋼牌號及用途,用途,Q屈服點質量等級脫氧方法,A B C D,F b Z TZ,四3,12,用兩位數(shù)字表示，表示該鋼的平均含碳量 的萬分之幾。如：45、08等,含錳量較高的鋼在牌號后標出元素符號 “Mn”或“錳”如：50 Mn,沸騰鋼：10F ；專用鋼：20g, 優(yōu)質碳素結構鋼,牌號：,碳素鋼牌號及用途,金屬材料,填13 四2,13,0820鋼屬于低碳鋼：強度、硬度較低，塑性、韌性及焊接性良好。主要制作沖壓件、焊接結構件及強度要求不高的機械零件及滲碳件。如壓力容器、法蘭盤、銷子、小軸、螺釘和墊圈等。,3055鋼屬于中碳鋼：強

6、度、硬度較高，塑性、韌性隨含碳量的增加而降低，切削性能良好。調質后，主要用于制作受力較大的機械零件，如連桿、齒輪、聯(lián)軸器、曲軸等。,碳素鋼牌號及用途,金屬材料,用 途,60鋼以上屬于高碳鋼：強度、硬度和彈性較高，焊接性能不好，切削性能稍差。主要由于制作較高強度、耐磨性和彈性的零件。如：氣門彈簧、彈簧墊圈等彈性元件及耐磨件。,14, 碳素工具鋼,以T數(shù)字表示， T “碳”的漢語拼音首字母，數(shù)字表示鋼中平均含碳量的千分之幾。如：T8、T12A、 T12Mn,牌號：,用途：,主要用于制造刀具、模具和量具。,碳素鋼牌號及用途,金屬材料,填2 判13 選13、15 四4,15, 鑄造碳鋼,用ZG兩組數(shù)字

7、表示， ZG鑄鋼兩字的漢語拼音首字母，兩組數(shù)字分別表示屈服、抗拉強度。 如： ZG270-500表示屈服強度不小于270 MPa ， 抗拉強度不小于500 MPa的鑄造碳鋼。,牌號：,用途：不同牌號的鑄造碳鋼用于不同使用要求的零件,金屬材料,碳素鋼牌號及用途,16,合金鋼,金屬材料,合金鋼為了改善鋼的性能，特意加入 一種或數(shù)種合金元素的鋼。,合金元素在鋼中的主要作用,強化鐵素體,形成合金碳化物,細化晶粒,提高鋼的淬透性,提高鋼的回火穩(wěn)定性,17,合金鋼分類,按用途分,合金結構鋼 合金工具鋼 特殊性能鋼,按合金元素 總含量分,低合金鋼 5 中合金鋼 510 高合金鋼 10,金屬材料,18, 合金

8、結構鋼,兩位數(shù)字 + 元素符號 + 數(shù)字,平均含碳量的萬分之幾,主要合金元素,該合金元素的含量,如：60Si2Mn、40Cr,若合金元素含量小于1.5%時不標數(shù)，含量為1.52.5%、2.53.5%，相應地標2、3。,金屬材料,合金鋼牌號,判11 選12,19, 合金工具鋼,一位數(shù)字+元素符號（或漢字）+數(shù)字,平均含碳量的千分之幾,主要合金元素,該合金元素的含量,如：9CrSi、Cr12MoV,當含碳量1%時，不標出。,合金鋼牌號,金屬材料,四5,20, 特殊性能鋼,與合金工具鋼的牌號表示相同，當含碳量在0.030.08之間時，標注0，當含碳量0.03時，標00,如：不銹鋼2Cr13、1Cr1

9、8Ni9,金屬材料,合金鋼牌號, 滾動軸承鋼,高碳高鉻軸承鋼屬于專用鋼，加“G”表示，Cr含量以其千分之幾表示，碳的含量不標。其他元素仍按百分之幾表示。 如：GCr15、G Cr15SiMn,選5,21,合金結構鋼：用途最廣、用量最大。,合金鋼用途,金屬材料,低金結構鋼,主要用于工程結構， 如橋梁、建筑、車輛、船舶、鍋爐高壓容器、起重機械等。,機 械 制 造 用 鋼,合金滲碳鋼制造既有優(yōu)良的耐磨性、耐疲勞性， 又能承受沖擊載荷的零件 合金調質鋼調質、制造受力復雜的重要零件 合金彈簧鋼彈簧和彈性元件 滾動軸承鋼各種軸承的內外圈及滾動體,滲碳鋼0.100.25、20CrMnTi 調質鋼0.250.

10、 50、 40Cr 彈簧鋼0.450. 70、60Si2Mn,常用牌號：GCr15、 GCr15SiMn,常用牌號：16Mn,22,用途：用于制造尺寸大、精度高和形狀復雜的 模具、量具以及切削速度較高的刀具。,合金工具鋼,按用途分,合金刃具鋼 合金模具鋼 合金量具鋼,低合金刃具鋼,高速鋼,冷作模具鋼,熱作模具鋼,制造各種金屬成形用的模具,選11,23,主要制造切削刀具，如：車刀、銑刀、鉆頭、絲錐等 性能要求：高的硬度、耐磨性、熱硬性，足夠的強 度、塑性和韌性。 低合金刃具鋼碳素鋼的基礎上加入少量合金元素 成分特點：碳0.751.5，保證鋼的淬硬性和形成合 常用牌號：9SiCr,合金刃具鋼,24

11、, 高速鋼因切削速度比低合金刃具高而得名 性能特點熱硬性高達600 ，切削時長時間保持 刃口鋒利，具有高的硬度、強度和淬透性 成分特點：高碳0.751.6，是為淬火后保證高硬 度、耐磨性和良好的熱硬性。鎢、鉬提高 鋼的熱硬性，釩提高鋼的硬度和耐磨性。,合金刃具鋼,常用牌號：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2,選6,25,合金量具鋼,性能要求：高硬度、高耐磨性、高的尺寸穩(wěn)定性及足 夠的強度和韌性，同時還要求熱處理變形小。 熱處理：淬火和低溫回火 注意：量具用鋼無專用鋼種。 形狀簡單、尺寸較小、精度要求不高碳素工具鋼； 或滲碳鋼、中碳鋼等熱處理后制造。 精度要求高或形狀復雜合金工具鋼、滾動軸承鋼

12、制造,26,鉻不銹鋼（Cr13型）,鉻鎳不銹鋼（188型不銹鋼）,鉻不銹鋼,1Cr13、 2Cr13抗大氣、海水、蒸汽等介質腐蝕,3Cr13、 3Cr13Mo 、7Cr13弱腐蝕條件,鉻鎳不銹鋼0Cr19Ni9、 1Cr18Ni9188型不銹鋼 硝酸、磷酸、有機酸及堿水溶液等強腐蝕酸,不銹鋼,耐磨鋼,耐熱鋼,特殊性能鋼,鉻錳不銹鋼,具有特殊物理、化學性能的合金鋼,常用,27,鑄 鐵,含碳量大于2.11%的鐵碳合金（一般在2.54.0）,特性：力學性能較低，具有良好的鑄造性能和 切削加工性能，并且耐壓、耐磨、減震,按石墨的 形態(tài)分類,灰鑄鐵 可鍛鑄鐵 球墨鑄鐵 蠕墨鑄鐵,金屬材料,按碳的存在 形

13、式分類,白口鑄鐵 灰鑄鐵 麻口鑄鐵,判6、14,28,牌號： HT+ 一組數(shù)字,金屬材料,灰 鑄 鐵,如：HT100、HT200、HT300等,灰鐵首字母,最低抗拉強度MPa,灰鑄鐵指一定成分的鐵水作簡單的爐前處理， 澆注后獲得具有片狀石墨的鑄鐵。,性能：良好的鑄造性能、切削加工性能、減摩性好、 減振性強以及缺口敏感性較低。被廣泛用于制 造各種承受壓力、要求耐磨和減振的零件等。,填8 四1 五2,29, 應 用,HT100：承受小負荷、對摩擦、磨損無特殊要求的 零件，如蓋、油盤、支架、手輪等。,HT150：承受中等負荷的零件，如機床支柱、底座、 刀架、軸承座等。,HT300、HT350：承受高

14、負荷的重要零件，如齒 輪、凸輪、大型發(fā)動機曲軸、缸體、 缸套、缸蓋、閥體、泵體等。,金屬材料,灰 鑄 鐵,HT200、HT250：大負荷的零件，如機床床身、立柱、汽車缸體、缸蓋、輪轂、聯(lián)軸器油缸、齒輪、飛輪,30,牌號：,三個字母 + 兩組數(shù)字,如 KT H 300-06,最低伸長率%,最低抗拉 強度（ MPa ）,可鍛鑄鐵的類型,可鐵首字母,KTZ450-06,可鍛鑄鐵,金屬材料,可鍛鑄鐵由一定成分的鐵水澆注成白口坯件，經 可鍛化退火而獲得具有團絮狀石墨的鑄鐵。,黑心、珠光體、白心,31, 應 用,廣泛應用于汽車、拖拉機制造部門，用來制造形狀復雜、承受沖擊載荷的薄壁、中小型零件。,金屬材料,

15、可鍛鑄鐵,性能：優(yōu)于灰鑄鐵，并接近同類基體的球墨鑄鐵 缺點：工藝復雜、成本較高，逐漸被球墨鑄鐵取代,32,球墨鑄鐵,牌號,QT + 兩組數(shù)字,QT400-18、QT500-7,最低抗拉強度（MPa） 最低延伸率（%）,金屬材料,球鐵兩首字母,球墨鑄鐵：指一定成分的鐵水在澆注前，經過球化 處理和孕育處理，獲得具有球狀石墨的鑄鐵。,判7,33,用途：可以代替碳素鑄鋼、合金鑄鋼和可鍛鑄鐵，制造各種受力復雜、負荷較大和耐磨的重要鑄件、鍛件。如柴油機的曲軸、凸輪軸、減速箱齒輪等。,金屬材料,球墨鑄鐵,性能：鑄造性能優(yōu)良，減摩性好、切削加工性良好等 力學性能明顯優(yōu)于灰鑄鐵。,34,蠕墨鑄鐵,牌號,RUT+

16、一組數(shù)據,最低抗拉強度為420MPa的蠕墨鑄鐵,用途,主要應用于經受循環(huán)載荷、要求組織致密、強度要求較高、形狀復雜的零件，如大型柴油機的機體、汽缸蓋、進排氣管、液壓件、鋼錠模等。,金屬材料,RUT420,蠕墨鑄鐵向鐵水中加入蠕化劑，使石墨呈蠕蟲狀 結晶的的工藝,性能：介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間，其強度、韌性、 耐磨性等比灰鑄鐵高，但強度、韌性不如球墨鑄鐵,35,合金鑄鐵,合金鑄鐵為改善鑄鐵的力學性能和物理化學性能， 在鑄鐵中特意加入一定量的合金元素而得到。,根據合金的特殊性能，合金鑄鐵分為,耐磨鑄鐵 耐熱鑄鐵良好的耐熱性 耐蝕鑄鐵腐蝕性介質中工作,減摩鑄鐵潤滑條件下工作 抗磨鑄鐵無潤滑干摩擦條件

17、下工作,36,常用熱處理知識,定義:是將固態(tài)金屬或合金采用適當?shù)姆绞竭M行 加熱、保溫、冷卻以獲得所需要的組織結構 和性能的工藝。,熱處理的三個階段： 加熱、保溫、冷卻,時間,溫度,加熱,保溫,冷卻,金屬材料,填7 五1,37,常用熱處理知識,熱 處 理,普通熱處理,表面熱處理,退火 正火 淬火 回火,表面淬火,化學熱處理,火焰加熱 感應加熱 電接觸加熱 激光加熱,滲碳 滲氮 碳氮共滲 滲金屬及其它,填12 選9,38,退 火,退火：將鋼加熱到適當?shù)臏囟?，保持一定時間，然后 緩慢冷卻(一般隨爐冷卻)的熱處理工藝 主要特點：緩慢冷卻,金屬材料,降低硬度、提高塑性，利于切削加工 細化晶粒，均勻組織及

18、成分，改善性能 消除殘余內應力，防止變形和開裂 為最終熱處理（淬火、回火）作準備,目 的,判15,39,金屬材料,常用退火方法,完全退火：降低強度、細化晶粒、充分消除內應力 主要用于中碳鋼及低、中碳合金結構鋼的 鍛件、鑄件等,球化退火：降低硬度，便于切削加工 主要用于碳素工具鋼、合金工具鋼、軸承 鋼等鍛造加工后采用，才適宜切削加工 去應力退火：消除內應力 鍛造、鑄造、焊接以及切削加工后采用，消除內應力,填6 選10,40,正火：將鋼加熱到一定溫度，保溫一段 時間在空氣中冷卻的熱處理工藝,用于普通結構零件，力學要求不高時作 為最終熱處理。 用于低碳鋼、低碳合金鋼，作為預備熱 處理，改善切削加工性能。,金屬材料,正 火,目 的,選8,41,正 火,金屬材料,正火與退火區(qū)別：正火冷卻速度快，組織較細，強 度、硬度高；正火生產周期短，成本低，操作簡便， 故在可能的條件下優(yōu)先采用正火。,正火與退火的選擇,考慮切削加工性 170230HBS最好,考慮使用性能,考慮經濟性,42,淬火：將鋼加熱到一定溫度，經保溫后 在水中 （或油中）快速冷卻的方法。,淬火方法,單液淬火法 雙介質淬火法 分級淬火法 等溫淬火法,金屬材料,淬 火,淬火目的：提高硬度