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1、常用工程材料,Part01,Part02,Part03,Contents,目录,P,01,铁基金属材料,非铁基金属材料,P,12,非金属材料,P,25,钢,铸铁,钢与铸铁对比,铝及铝合金,铜及铜合金,钛及钛合金,滑动轴承合金,硬质合金,高分子材料,陶瓷材料,复合材料,功能材料,第,节,1,钢,2.1,钢,?,按化学成分,非合金钢,低合金钢,合金钢,?,杂质元素：炼钢时,难于除尽,的杂质。有益元素：硅、锰，,有害元素：硫（热脆）、磷（冷脆）、氢（氢脆）。,?,合金元素：为了改善钢的某些性能或使之具有某些特殊,性能，在炼钢时,有意加入,的元素。,非合金钢：种类多、价格低、工艺性能好、,力学性能一般
2、。,低合金钢：有较高的屈服强度、良好的塑性,和韧性，良好的焊接性。,合金钢：高强度、高硬度、高耐磨性及特殊,的物理和化学性能。主要用于制造各种,重,要的机器零件和受力工程结构,。,一、非合金钢,(,一,),分类,?,按含碳量,低碳钢（,0.25%,）,中碳钢（,0.25%0.6%,）,高碳钢（,0.6%,）,?,按质量,普通钢,优质钢,高级优质钢,?,按用途,碳素结构钢：用于制造金属结构、零件,碳素工具钢：用于制造刃具、量具、模具,(,碳含量,0.7%,，属于高碳钢）,(,二,),牌号标注,?,碳素结构钢：,Q+,最低屈服强度值，质,量等级符号，脱氧方式；,例：,Q235A,表示屈服强度,23
3、5MPa,，质量等级为,A,级的,镇静钢,。,Q235,常,用于制作型钢、钢筋、螺栓、法兰盘、焊接结,构件。,(,二,),牌号标注,?,优质碳素结构钢：两位阿拉伯数字,（表示钢的平均碳的质量分数的万分,之几）,例：,08,钢表示平均碳的质量分数为,0.08%,的优质碳素结,构钢。,08,钢含碳量低，塑性好，主要用于制造冷冲压零件；,45,钢，经热处理后可获得良好的综合力学性能，主要用,制造齿轮、套筒、轴类零件等；,60,钢（,65Mn,），有较高的弹性极限，用于弹性零件、,耐磨零件。,(,二,),牌号标注,?,碳素工具钢,：,T+,数字（表示碳的质,量分数的千分数）,(,属于高碳钢）,例：,T
4、8,表示平均碳的质量分数为,0.8%,的碳素工具钢。,T7,、,T8,钢，用于制造具有较高韧性的工具，如冲头、,凿子等。,T9,、,T10,、,T11,钢，用作要求中等韧性、高硬度的刃具，,如钻头、丝锥、锯条等。,T12,、,T13,钢，用于要求更高硬度、高耐磨性的锉刀、,拉丝模具等,。,二、低合金钢,(,一,),分类,?,按质量,普通质量低合金钢,优质低合金钢,特殊质量低合金钢,?,按使用特性,低合金耐候钢,低合金专业用钢,可焊接的低合金高强度结构钢,(,二,),牌号标注,?,低合金高强度结构钢：,Q+,最低屈服,强度数值、质量等级,例：,Q390A,表示屈服强度,390MPa,，质量为,A
5、,级的低,合金高强度结构钢。,Q345HP,表示焊接气瓶用钢，,Q345R,表示压力容器用钢，,Q390G,表示锅炉用钢，,Q420Q,表示桥梁用钢。,(,二,),牌号标注,?,焊接结构用耐候钢：,Q+,最低屈服强度,数值,+NH+,质量等级代号（,C,、,D,、,E,）,应用：桥梁、建筑,?,高耐候性结构钢：,Q+,最低屈服强度数,值,+GNH,应用：机车车辆、建筑、塔架,三、合金钢,(,一,),分类,工程结构,钢,合金结构钢,合金渗碳钢,机械制造,钢,合金调质钢,合金弹簧钢,合金,刃具,钢,低合金刃具钢,高速钢,合金钢,合金工具钢,合金,模具,钢,冷变形模具,热变形模具,合金,量具,钢,不
6、锈耐酸钢,特殊性能钢,耐热钢,耐磨钢,滚动轴承钢,(,二,),牌号标注,（,1,）合金结构钢：两位数字（碳的质量分数的万分数）,+,元素,符号,+,数字（合金元素的质量分数）；,例：,60Si2Mn,：,W,C,=0.6%,，,W,si,=2%,，,W,Mn,1.5%.,（,2,）合金工具钢：碳的质量分数,1%,时，牌号前以千分之几,（一位数）表示；碳的质量分数,1%,时，不标出碳的质量,分数,例：,9Mn2V,：,W,C,=0.9%,W,Mn,=2%,W,V,1.5%.,CrWMn,：,W,C,1%,W,Cr,1.5%,W,w,1.5%,W,Mn,1.5%.,（,3,）滚动轴承钢：,G+,铬
7、元素符合,Cr,（以千分之几表示）,+,其,余合金元素,+,数字（合金元素的百分数）；,(,三,),合金结构钢特点、应用,（,1,）合金渗碳钢：表面有高硬度、高耐磨性，,心部,有较高强度和韧性,。例：,20Cr,，,20CrMnMo,。,应用：轴、活塞销、汽车与拖拉机用齿轮。,（,2,）合金调质钢：在中碳钢（,30,、,35,、,40,、,45,、,50,钢）基础上加入一种或几种合金元素，有良好,的,综合力学性能,，例：,40Cr,，,40CrMnMo,。,应用：制造负荷较大的重要零件，如机床主轴、,发动机轴、车轴、连杆及传动齿轮。,（,3,）合金弹簧钢：制造截面积较大、,屈服强度要求,较高,
8、的重要弹簧钢种。例：,60Mn,。,C,(,三,),合金工具钢特点、应用,（,1,）制作刃具和量具：热处理后变形小，具有高硬度和高耐,磨性。,应用：丝锥、拉刀、铰刀、圆锯；量规、精密丝杠。,常用牌号：,9SiCr,、,9Cr2,、,CrWMn,、,Cr2,、,9Mn2V,（,2,）耐冲击工具：高硬度和高耐磨性，良好的,冲击韧性,。,应用：风动工具、金属冷剪刀片、冲孔冲头。,常用牌号：,4CrW2Si,、,5CrW2Si,、,6CrW2Si,（,3,）高速工具钢：平均碳的质量分数为,0.7%1.65%,，含有,W,、,Mo,、,Cr,、,V,、,Co,等贵重元素，具有高硬度和高耐磨,性，,较高的
9、热硬性,。,应用：中速或高速切削工具。,常,用,牌,号,：,W18Cr4V,、,W6Mo5Cr4V2,、,W9Mo3Cr4V,、,W18Cr4V2Co8,(,三,),合金工具钢特点、应用,（,4,）冷作模具：高硬度和高耐磨性，一定的,冲击韧性和,抗疲劳性,。,应用：冷冲模、冷拔模、冷挤压模。,常用牌号：,Cr12MoV,、,Cr12,、,9Mn2V,、,CrWMn,（,5,）热作模具：高强度、较好的韧性和耐磨性，,较好的,抗热疲劳性能。,应用：锻模、压铸模。,常用牌号：,5CrNiMo,、,5CrMnMo,、,3Cr2W8V,、,8Cr3,(,三,),特殊性能钢特点、应用,（,1,）不锈钢：碳
10、的质量分数最大不超过,1.2%,的钢，,铬,的质量分数高，,不锈、耐蚀,。,应用：,10Cr17,钢用于制作建筑装饰品、家用电器,部件、食品用设备；,12Cr18Ni9,钢用于制作装饰品、,耐腐蚀部件；,68Cr17,用于制作刃具、量具、轴承、医,用手术刀片。,（,2,）耐热钢：在高温下具有抗氧化性和,高温热强性,。,应用：风动工具、金属冷剪刀片、冲孔冲头。,(,三,),特殊性能钢特点、应用,（,3,）耐磨钢：,不易进行切削加工，但铸造性能好,。,牌号：,ZG(,表示铸钢,)+,元素符号,Mn+,含,Mn,量百分数,例：,ZGMn13-1,W,Mn,=13%,序号为,1,的高,锰耐磨钢,应用：
11、,坦克和拖拉机的履带板、,球磨机衬板、挖掘,机铲齿、破碎机牙板、铁路道岔。,(,四,),滚动轴承钢特点、应用,特,点,：,平,均,碳,的,质,量,分,数,较,高,（,0.95%1.15%,），钢中,铬,的加入量,为,0.4%1.65%,，具有高硬度、高,耐磨,性、高耐压强度、高疲劳强度等性能。,应用：制造滚动轴承中的钢球、钢柱、,钢针及套圈，也可用来制造高耐磨性的,量具、模具、低合金刃具。,第,节,2,铸铁,铸铁,?,（一）分类,按碳在铸铁中存在的形式,白口铸铁,灰铸铁,可锻铸铁,球墨铸铁,蠕墨铸铁,合金铸铁,(,二,),灰铸铁牌号、应用,牌号：,HT+,灰铸铁的最低抗拉强度,例：,HT100
12、,是最低抗拉强度为,100MPa,的灰铸铁。,特点：断口呈灰色，,优良的铸造性能，,良好的减摩性和切削加工性,，消振性，,较低的缺口敏感性。,应用：机床床身、床头箱、各类机器底,座。,(,二,),球墨铸铁牌号、应用,牌号：,QT+,最低抗拉强度,-,最低断后伸长,率,例：,QT400-15,。,特点：力学性能优于,HT,，具有,较高的强,度和良好的塑性与韧性,；铸造性能低于,；,“以铁带钢”。,应用：汽车、拖拉机或柴油机的连杆、,曲轴、凸轮轴、齿轮及涡轮。,(,二,),蠕墨铸铁牌号、应用,牌号：,RuT+,最低抗拉强度,例：,RuT420,。,特点：力学性能高于,HT,，低于,QT,；,铸造,
13、性能、导热性能,优于,QT,。,应用：机床立柱，柴油机汽缸盖、缸套、,排气管。,(,二,),可锻铸铁牌号、应用,牌号：,KTH/KTZ+,最低抗拉强度,-,最低断,后伸长率。,特点：,不能进行锻压加工,；力学性能高,于,HT,；,低温韧性好,；能源消耗大，成,本高。,应用：制作形状复杂、承受冲击载荷的,薄壁中、小型零件。,(,二,),合金铸铁牌号、应用,（,1,）耐磨铸铁：,不易磨损,牌号：,KmTB+,合金元素符号,+,数字,（,2,）耐热铸铁：在,高温,下使用，抗氧化性和抗生长,性能符号使用要求。,牌号：,HTR/QTR+,合金元素符号,+,数字,应用：加入的硅、铝、铬等元素可形成氧化膜，
14、,阻止气体渗入铸铁内部产生内氧化和生长，,工业加,热炉附件,（,3,）耐蚀铸铁：,耐化学、电化学腐蚀,牌号：,HTS+,合金元素符号,+,数字,应用：,化工机械,，如管道、阀门、耐酸泵、反,应锅及容器。,对比总结,钢（碳的质量分数,2.11%,）,?,使用性能：有良好塑性，,钢制品具有强度,高，韧性好、耐高温、耐腐蚀、易加工、,抗冲击、易提炼。,抗拉不抗压,。,?,工艺性能：具有良好的,锻压性能,，但铸造,性能较差。低碳钢有良好的焊接性能，合,金钢有较好的热处理性能。,?,应用：用做,核心部件,。,对比总结,铸铁（碳的质量分数,2.11%,）,?,使用性能：,硬而脆，,良好的耐磨性、高消振,性
15、，,抗拉强度较低，塑性较差,。,抗压不抗拉,。,?,工艺性能：,切削加工性优于钢，,具有优良的,铸造性能和切削加工性能，低缺口敏感性以,及优良的切削加工性能，加工成本低，但不,能锻造，可焊性很差。,?,应用：用做,大型支撑部件,床身、箱体、机架、,导轨、液压件。,第,节,3,非铁基金属材料,铝及铝合金,(,一）铝,组成：平均铝的质量分数不低于,99%,。,特点：,密度小，熔点低,，良好的,导电性和导,热性,，,耐大气腐蚀，塑性好,、强度低。,应用：制造电线、电缆、电器元件、换热器,件及制作质轻、导热、导电、耐大气腐蚀,但强度要求不高的机电构件。,铝及铝合金,二）铝合金,组成：纯铝,+,一种或多
16、种其他元素。,特点：抗拉强度大，比强度高，具有良好的,耐腐蚀性和可加工性。,铸造铝合金,特点：具有良好的,铸造性能,，但,塑性与韧性较低，不能进行压力加工。,铸造铝合金应用：质量轻、导热性好，耐腐,蚀的汽缸体、箱体、活塞、框架、壳体。,铜及铜合金,一）工业纯铜,/,加工铜,/,紫铜,/,电解铜,特点：很高的,导电性和导热性,，抗磁,性，抗拉强度、硬度较低，,塑性好,。,牌号：,T+,数字,。数字顺序越大，纯度,越低，有,T1,、,T2,、,T3,三种。,应用：电线、电缆、电子器件、导热,器件、冶炼铜合金的原料。,二）铜合金,（,1,）黄铜：铜,+,锌,1,）普通黄铜,牌号：,H+,数字,（铜的
17、质量分数的百分数）,特点：,色泽美观,，具有良好的耐腐蚀性，加工性能,较好。,应用：,H90,、,H80,：装饰材料、镀层、,艺术品,、奖章、,散热器；,H70,弹壳,、垫片、雷管；,H62,散热器、,油,管、螺母,、弹簧,2,）特殊黄铜,牌号：,H+,主加合金元素,+,平均铜的质量分数,+,主加合,金元素平均质量分数,应用：,HSn 90-1,制作弹性件、套管、,耐腐蚀,零件、,HSi80-3,制作,船用,零件、水管零件。,二）铜合金,（,2,）白铜：铜,+,镍,1,）普通白铜,牌号：,B+,数字,（,镍,的质量分数的百分数）,特点：塑性、耐腐蚀性、耐热性、特殊的电性,能。,应用：精密机械零
18、件、仪表零件、冷凝器、蒸,馏器、热交换器、电器元件。,2,）特殊白铜,牌号：,B+,主加合金元素,+,镍的质量分数,+,主加合,金元素平均质量分数,应用：热电偶、变阻器、加热器。,二）铜合金,（,3,）青铜：除了黄铜和白铜以外的铜合金,牌号：,Q+,第一主加元素的化学符号及数字,+,其他,元素符号及数字,应用：,QSi3-1,制作弹簧、齿轮、蜗杆、蜗轮、,电话线、输电线。,（,4,）铸造铜合金,牌号：,Zcu+,主加元素符号及平均质量分数,+,其他,加入元素符号及平均质量分数,应用：制作艺术品常用的铸造合金。,钛及钛合金,?,一）钛,特点：塑性好，比强度高，容易加工成形，,耐腐蚀性、抗海水腐蚀
19、性。,牌号：,TA+,顺序号,，数字顺序越大，纯度越低，,有,TA1,、,TA2,、,TA3,、,TA4,三种。,应用：飞机骨架、发动机部件；海水净化装,置及舰船零部件；热交换器、泵体、搅拌,器。,钛及钛合金,?,二）钛合金,特点：室温时的强度和高温下的耐热性高。,牌号：,T+,合金类别代号,+,顺序号,，合金代号分,别用,A,、,B,、,C,表示,、,、（+,）型钛合金,。,应用：,型钛合金，使用温度不超过,500,C,的,零件；,型钛合金，使用温度,350,C,以下的,结构零件和紧固件；,（+,）型钛合金，使,用温度,400,C,以下和在低温下工作的结构零,件。,滑动轴承合金,?,牌号：,Z+,基体金属元素符号,+,主添加合金元素符号及含量,+,辅添加合金元素符号及含量,?,分类：,锡基、铅基、铜基、铝,基,。,硬质合金,?,特点：,硬度高于高速钢；热硬性高，,耐磨性好,。含有大量的,W,、,Co,、,Ti,、,Ni,、,Mo,、,Ta,、,Nb,等贵重金属，价格较,贵。加工时，只能采用,特种加工或专,门的砂轮磨削,，采用钎焊、粘结或机,械装夹方法。,?,分类：,P,、,M,、,K,、,N,、,S,、,H,
