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1、1.2 常用金属和非金属材料 金属材料分为黑色金属（铁碳合金）和有色金属两类。铁碳合金中碳的质量分数大于2%的称为铸铁，不大于2%的称为钢。含碳量越高，则铁碳合金的强度和硬度越高，塑性和韧性越低。,1.2.1.碳素钢的分类、编号及用途一、碳素钢的分类,1.按碳的质量分数分类:*低碳钢:Wc 0.25%*中碳钢:0.25%Wc 0.6%*高碳钢:Wc 0.6%,2.按钢的质量分类:,*碳素钢:Wp=(0.035%0.045%)Ws=(0.035%0.050%),*优质碳素钢:Wp=0.035%Ws=(0.030%0.035%),*高级优质碳素钢:Wp 0.030%Ws=(0.020%0.025%
2、),3.按钢的用途分类:,碳素结构钢(carbon structural steel)用于制造各种机械零件、工程构 件。一般为低、中碳钢。,碳素工具钢(carbon tool steel)用于制造各种工具。一般为高碳钢。,二、碳素钢的编号及用途,1.碳素结构钢:Q 235 A F,屈服强度越高，则碳素结构钢的塑性越低，焊接性和压延性越低。,2.优质碳素结构钢,*45-Wc=45%00,*较高锰质量分数的优质碳素结构钢 45Mn-Wc=45%00;WMn=0.7%1.0%,3.碳素工具钢,T 12 A,4.铸造碳钢,ZG 200-400,转炉炼钢,平炉炼钢,电弧炉炼钢,三、钢锭的组织、质量及缺陷
3、,一)杂质元素对钢的质量和性能的影响,Mn 脱氧、去硫,提高钢的强度 和硬度。,Si 有很强的固溶强化作用,能脱 氧。,1.有益元素,2.有害元素:,P 有很强的固溶强化作用,低温 韧性差(冷脆)。,S 能引起钢在热加工时或高温工 作下开裂(热裂)。,1.镇静钢(killed steel),钢液在浇注前用锰铁、硅铁和铅进行了充分脱氧,Wo=0.01%左右,成分较均匀、组织较致密。主要用于机械性能要求较高的零件。,二)不同脱氧程度的钢种,2.沸腾钢(boiling steel),钢液在浇注仅前进行轻度假脱氧,Wo=0.03%0.07%,成分偏析较严重、组织不致密。机械性能不均匀,冲击韧性差,常用
4、于要求不高的零件。,3.半镇静钢(balanced steel),半镇静钢是脱氧过程介于镇静钢和沸腾钢之间的钢,是用锰铁和硅铁进行脱氧。其质量也介于二者之间,可代替部分镇静钢,一般不适于做重要零件。,1.2.2.合金钢的分类、编号及用途,(Alloyed Steel),加入合金元素会对钢的组织和性能产生影响。,一.低合金高强度结构钢,牌号:Q 345 C,Q460钢含Mo、B，正火组织 为B，强度高，用于石化中温 高压容器。,压力容器,南京长江大桥,Q345钢(16Mn)综合性能好，用于船舶、桥梁、车辆等大 型钢结构。,Q390钢含V、Ti、Nb，强度 高，用于中等压力的容器。,20 Mn2
5、Ti A（合金渗碳钢）,二.合金结构钢,1.典型合金渗碳钢,低淬透性合金渗碳钢 钢含合金元素总量3%15Cr、20Cr、20Mn2。用 于受力小的耐磨件，如柴 油机的活塞销、凸轮轴等。,中淬透性合金渗碳钢 钢含合金元素总量在4%左 右。20 CrMn、20CrMnTi、20Mn2TiB。用于中等载荷 的耐磨件，如变速箱齿轮。,柴油机凸轮轴,活塞销(20Cr),高淬透性合金渗碳钢 钢含合金元素总量在 4%6%。18Cr2NiWA、20Cr2Ni4A等。用于大载荷 的耐磨件，如柴油机曲轴。,柴油机曲轴,2.典型合金调质钢,低淬透性调质钢,钢含合金元素总量3%。,40Cr、40MnB等。,中淬透性调
6、质钢,钢含合金元素总量在4%左右。,38 CrSi、35 CrMo 等。,常用于制造较小的齿轮、轴、螺栓等零件。,高淬透性调质钢,钢含合金元素总量在4%10%。,制造大截面重载荷零件，如曲轴等用高淬透性的零件等。38 Cr Mo Al A、40 Cr Mn Mo、25 Cr2 Ni4 W A等。,3.典型合金弹簧钢,6565 Mn60 Si 2 Mn50 Cr V A50 Cr Mn A55 Si Mn Mo V Nb,4.滚动轴承钢,G Cr9 Si Mn,性能要求:,高的硬度强度和耐磨性;高的接触疲劳强度;足够的韧性和耐蚀性;高的纯净度;,5.易切削钢的牌号,Y 40 Mn,2.性能要求:
7、,降低切削力和切削热,减少刀具磨损,延长刀具寿命,改排屑性能,提高切削速度。,3.化学成分特点:,1.用途:,适用于高速切削和在自动加工机床上加工的材料。,S:Ws=0.080.3%Pb:WPb=0.150.25%Ca:微量,三.合金工具钢(Alloy tool steel),合金刃具钢(alloy cutting steel)合金模具钢(alloy die steel)合金量具钢(alloy measuring steel),量 具,刃 具,1.合金刃具钢(alloy cutting steel),种类:低合金刃具钢;高速钢。牌号:,性能要求:,高硬度、高耐磨性、高的红硬性(600时,HRC
8、63以上)、有一定的强度和韧性。,高速钢-锋钢 如W18 Cr4 V,2.合金模具钢(alloy die steel),热作模钢:工作温度为600以上。,冷作模钢:工作温度为200300。,*热压模钢:如3 Cr2W8V,汽车四缸压铸模,冷作模钢(cold die steel),如Cr12、Cr12MoV,高的硬度,HRC62;高的耐磨性;足够高的韧性与疲劳抗力;热处理变形小;,汽车冲压模具,3.合金量具钢(alloy measuring steel),如CrWMn、4Cr13、GCr15、9SiCr、T12A、60等。,四.特殊用途钢(special performance steel),不
9、锈钢(stainless steel)耐热钢(heat resistant steel)耐磨钢(wear resistant steel),1.不锈钢(stainless steel),1.定义:在腐蚀介质中具有很高的抗腐 蚀能力的钢。,2.概念:*在空气中的年腐蚀量为0.01mm 以内的钢,称为在空气中使用的 不锈钢。*在强酸、强碱介质中的年腐蚀 量为0.1mm以内的钢,称为在强 酸、强碱介质中使用的不锈钢。,1)马氏体型不锈钢-Cr13型钢 Martensitic stainless steel,化学成分特点:Wc=0.1 0.4%WCr=13%,热处理特点:正火后的组体是马氏体。,牌号:
10、1Cr134Cr13,用途:医疗器械,医用镊子,2)铁素体型不锈钢(Ferritic stainless steel),化学成分特点:Wc=0.1%左右 WCr=17%,热处理特点:不能进行热处理强化。,牌号:1Cr17、1Cr17Ti、1Cr28等。,用途:化工设备中要求耐蚀性高、塑 性好、强度低的容器、管道等。,铁素体型不锈钢的用途,硝酸生产装置,合成氨生产装置,牌号:0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti。,用途:化工容器、管道等。,3)奥氏体型不锈钢-18 8型钢(Austenitic stainless steel),2.耐热钢(heat-re
11、sisting steel),1.定义:在高温下具有抗氧化性和高温 强度的特殊钢。,2.性能要求,抗氧化性(热稳定性),高温强度(热强性),蠕变强度,持久强度,钢种及 用途,抗氧化钢(不起皮钢):奥氏体型钢1Cr18Ni9Ti等,工作温度 850。,热强钢,珠光体型 16Mo，工作温度 600。,马氏体型1Cr13，工作温度 600。,奥氏体型18-8型，工作温度 850。,耐 热 钢 的 用 途,3.耐磨钢(wear-resistant steel),定义:在强烈冲击载荷作用下发生冲击 形变硬化的高锰钢。,牌号,ZG Mn13-1,高锰钢广泛用于既要求耐磨又要求耐冲击的零件。如拖拉机的履带板、球磨机的衬板、破碎机的牙板、挖掘机的铲齿和铁路的道岔等。,
