机械制造基础-第1章工程材料导论第5讲.ppt
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1.41.4常用金属材料及其分类常用金属材料及其分类11、碳素钢分类、碳素钢分类碳素钢简称碳钢，碳素钢简称碳钢，WcWc1.541.54，并有硅、锰、磷、，并有硅、锰、磷、硫等杂质。
硫等杂质。
（1）按含碳量分：
低碳钢（wc0.25%）中碳钢（wc0.250.60）高碳钢（wc0.60）一、碳素钢（22）按冶金质量分：
）按冶金质量分：
普通碳素钢：
普通碳素钢：
S0.05S0.05、P0.045P0.045。
优质碳素钢：
优质碳素钢：
S0.035S0.035、P0.035P0.035。
高级优质碳素钢：
高级优质碳素钢：
S0.03S0.03、P0.03P0.03。
（33）按用途分：
）按用途分：
碳素结构钢碳素结构钢碳素工具钢碳素工具钢2.2.钢的编号和用途钢的编号和用途含碳量小于含碳量小于含碳量小于含碳量小于0.380.380.380.38，常小于，常小于，常小于，常小于0.250.250.250.25，即以低，即以低，即以低，即以低碳钢为主。
碳钢为主。
碳钢为主。
碳钢为主。
*结构钢的牌号：
结构钢的牌号：
结构钢的牌号：
结构钢的牌号：
Q+Q+Q+Q+三位数字三位数字三位数字三位数字+字母字母字母字母例：
例：
例：
例：
Q215Q215Q215Q215AAAAFFFFQQQQ屈服点的首字母、屈服点的首字母、屈服点的首字母、屈服点的首字母、215215215215屈服点的数值屈服点的数值屈服点的数值屈服点的数值MpaMpaMpaMpaAAAA质量等级，分为质量等级，分为质量等级，分为质量等级，分为AAAA、BBBB、CCCC、DDDD，其中，其中，其中，其中AAAA级质量最级质量最级质量最级质量最低，低，低，低，DDDD级质量最高（硫磷含量较低）级质量最高（硫磷含量较低）级质量最高（硫磷含量较低）级质量最高（硫磷含量较低）FFFF沸腾钢，沸腾钢，沸腾钢，沸腾钢，ZZZZ是镇静钢，是镇静钢，是镇静钢，是镇静钢，ZZZZ可不标可不标可不标可不标
（1）碳素结构钢Q195钢含碳量很低，塑性好。
常用作螺钉、螺母及各种薄板，也可用来代替优质碳素结构钢08或10钢，制造冲压件、焊接结构件。
Q275钢强度较高，可代替30钢、40钢用于制造较重要的某些零件，以降低原材料成本。
碳素结构钢的硫、磷含量较多，但由于冶炼容易，工艺性好，价格便宜，在力学性能上一般能满足普通机械零件及工程结构件的要求，因此用量很大。
一般以热轧空冷状态供应。
*常见的牌号有：
常见的牌号有：
常见的牌号有：
常见的牌号有：
Q195AQ195BQ215AQ215BQ235AQ235BQ235CQ235DQ195AQ195BQ215AQ215BQ235AQ235BQ235CQ235DQ195AQ195BQ215AQ215BQ235AQ235BQ235CQ235DQ195AQ195BQ215AQ215BQ235AQ235BQ235CQ235DQ255AQ255BQ275Q255AQ255BQ275Q255AQ255BQ275Q255AQ255BQ275（2
（2）优质碳素结构钢）优质碳素结构钢优质碳素结构钢S、P含量较低，非金属夹杂物也较少，因此机械性能比碳素结构钢优良，被广泛用于制造机械产品中较重要的结构钢零件。
一般都是在热处理后使用。
*优质碳素结构钢的牌号：
用优质碳素结构钢的牌号：
用二位数字二位数字表示表示例：
例：
2020表示含碳量为表示含碳量为0.20.2数字数字2020是钢中平均是钢中平均含碳量的万分数含碳量的万分数10F10F表示含碳量为表示含碳量为0.10.1，沸腾钢，沸腾钢08F08F、10F10F含碳低，塑性好，焊接性能好，主要用于制造冲压含碳低，塑性好，焊接性能好，主要用于制造冲压件和焊接件。
件和焊接件。
1515、2020、2525钢属于渗碳钢钢属于渗碳钢，经渗碳、淬火十低温回火后，表，经渗碳、淬火十低温回火后，表面硬度可达面硬度可达60HRC60HRC以上，耐磨性好，而心部具有一定的强度和以上，耐磨性好，而心部具有一定的强度和韧性，可用来制作要求表面耐磨并能承受冲击载荷的零件。
韧性，可用来制作要求表面耐磨并能承受冲击载荷的零件。
3030、3535、4040、4545、5050、5555钢属于调质钢，经淬火十高温回火钢属于调质钢，经淬火十高温回火后，具有良好的综合力学性能，主要用于要求强度、塑性和后，具有良好的综合力学性能，主要用于要求强度、塑性和韧性都较高的机械零件，如轴类零件。
韧性都较高的机械零件，如轴类零件。
6060、6565、7070钢属于弹簧钢，经淬火十中温回火后可获得高的钢属于弹簧钢，经淬火十中温回火后可获得高的屈强比屈强比，主要用于制造弹簧等弹性零件及耐磨零件。
，主要用于制造弹簧等弹性零件及耐磨零件。
（3（3）碳素工具钢）碳素工具钢碳素工具钢的含碳量为碳素工具钢的含碳量为0.70.71.351.35,淬火后有高的淬火后有高的硬度（硬度（60HRC60HRC）良好的耐磨性。
工作温度）良好的耐磨性。
工作温度250250，否，否则，硬度将迅速下降。
则，硬度将迅速下降。
牌号：
牌号：
T+T+一或二位数字（含碳量的千分数）一或二位数字（含碳量的千分数）例例T7AT7A其中：
其中：
TT碳素工具钢碳素工具钢77平均含碳量为平均含碳量为0.70.7AA高级优质碳素工具钢高级优质碳素工具钢常用牌号：
常用牌号：
常用牌号：
常用牌号：
T8T8T8T8、T10T10T10T10、T10AT10AT10AT10A、T12T12T12T12T8T8T8T8属共析钢，上述牌号中韧性最好，多用于制造受冲击的属共析钢，上述牌号中韧性最好，多用于制造受冲击的属共析钢，上述牌号中韧性最好，多用于制造受冲击的属共析钢，上述牌号中韧性最好，多用于制造受冲击的工具，例如錾子，锻工工具等。
工具，例如錾子，锻工工具等。
工具，例如錾子，锻工工具等。
工具，例如錾子，锻工工具等。
T10T10T10T10、T10AT10AT10AT10A硬度较高，且有一定的韧性，常用来制造锯条，硬度较高，且有一定的韧性，常用来制造锯条，硬度较高，且有一定的韧性，常用来制造锯条，硬度较高，且有一定的韧性，常用来制造锯条，小冲模等。
小冲模等。
小冲模等。
小冲模等。
T12T12T12T12硬度最高耐磨性好，但脆性大，适于制造不受冲击的耐硬度最高耐磨性好，但脆性大，适于制造不受冲击的耐硬度最高耐磨性好，但脆性大，适于制造不受冲击的耐硬度最高耐磨性好，但脆性大，适于制造不受冲击的耐磨工具，如，钢锉，刮刀等。
磨工具，如，钢锉，刮刀等。
磨工具，如，钢锉，刮刀等。
磨工具，如，钢锉，刮刀等。
碳素工具钢大多用于制造刃部受热程度较低的手用工具和低速、小进给量的机用工具，亦可制作尺寸较小的模具和量具。
1.41.4合金钢合金钢合金钢合金钢是在碳素钢中添加一些合金元素而炼制的是在碳素钢中添加一些合金元素而炼制的一类钢，以改善碳素钢的性能。
一类钢，以改善碳素钢的性能。
合金元素加入钢后，通常使钢的强度，硬度增加，合金元素超过一定量时，可能使韧性下降。
为什么要发展合金钢？
因为碳钢不能满足要求。
因为碳钢不能满足要求。
一、碳素钢的缺陷一、碳素钢的缺陷1、综合机械性能差、综合机械性能差虽然碳钢的强度、硬度随着含碳量的增加而提高，但塑性、虽然碳钢的强度、硬度随着含碳量的增加而提高，但塑性、韧性却随之下降，不能在同一成分中得到配合完善的综合机韧性却随之下降，不能在同一成分中得到配合完善的综合机械性能。
械性能。
2、热稳定性差、热稳定性差碳钢在使用温度超过碳钢在使用温度超过2000C后，软化变形，机械性能（强后，软化变形，机械性能（强度、韧性）急剧下降，不能用于高温场合度、韧性）急剧下降，不能用于高温场合。
3、耐腐蚀性差、耐腐蚀性差碳钢在大多数介质中的耐腐蚀性很差，尤其对酸几乎没有碳钢在大多数介质中的耐腐蚀性很差，尤其对酸几乎没有任何抵御能力。
任何抵御能力。
4、淬透性差、淬透性差碳钢不能用于制作大截面尺寸的重要零件，淬火时，急冷碳钢不能用于制作大截面尺寸的重要零件，淬火时，急冷易变形、开裂；缓冷，又淬不上火或淬透层很浅。
易变形、开裂；缓冷，又淬不上火或淬透层很浅。
5、不能满足某些特殊性能要求、不能满足某些特殊性能要求如：
耐低温、高磁性、无磁性等。
如：
耐低温、高磁性、无磁性等。
碳钢的冷脆转变温度较高，碳钢的冷脆转变温度较高，-20-300C，故碳钢的，故碳钢的使用温度应使用温度应-200C。
因此因此发展合金钢成为必然，二十一世纪结构材料发展合金钢成为必然，二十一世纪结构材料的重要发展方向之一是利用新技术、新工艺改造传的重要发展方向之一是利用新技术、新工艺改造传统材料统材料微合金化高强钢、低合金超高强钢。
微合金化高强钢、低合金超高强钢。
二、合金钢的分类二、合金钢的分类11、按用途分为：
、按用途分为：
合金结构钢合金结构钢（建筑、桥梁、船舶、锅炉、机械零件）（建筑、桥梁、船舶、锅炉、机械零件）合金工具钢合金工具钢（刃具、量具、模具）（刃具、量具、模具）特殊性能钢特殊性能钢（不锈钢、耐热钢、耐磨钢）（不锈钢、耐热钢、耐磨钢）22、按合金元素的总含量分为、按合金元素的总含量分为:
低合金钢低合金钢（WWMeMe55）中合金钢中合金钢（WWMeMe5%5%10%）10%）高合金钢高合金钢（WWMeMe1010）33、按钢的金相组织分为：
、按钢的金相组织分为：
铁素体钢、奥氏体钢、马氏体钢、珠光体钢、贝氏体钢。
铁素体钢、奥氏体钢、马氏体钢、珠光体钢、贝氏体钢。
三、合金钢的编号方法三、合金钢的编号方法（11）低合金高强度结构钢）低合金高强度结构钢由代表屈服点的字母Q屈服极限数值质量等级符号质量等级符号（A、B，C、D、E）例如Q390A，表示屈服强度s390N/mm2、质量等级A的低合金高强度结构钢如果是高级优质钢，则在牌号的末尾加“A”。
例如：
12CrNi3：
0.12C、Cr1.5、3Ni20CrMnTi：
0.20C、Cr、Mn、Ti1.5又如：
38CrMoAlA钢，则属于高级优质合金结构钢。
（2）合金结构钢合金元素的平均含量的合金元素的平均含量的百分数百分数，小于小于1.51.5时，不标数字。
时，不标数字。
钢中平均含碳量的钢中平均含碳量的万分数万分数数字数字+元素符号元素符号+数字数字（33）滚动轴承钢）滚动轴承钢牌号：
G+铬+数字例如GCr15钢，就是平均铬的质量分数WCr1.5的滚动轴承钢。
数字表示铬质量的千分数，其碳的质量分数不标出。
（44）合金工具钢）合金工具钢当Wc1时，用一位数字表示碳质量的千分数当碳的质量分数1%时，则不予标出合金元素的标注与合金结构钢相同例如：
Cr12MoV：
Wc=1.451.70%（不标出）；WCr=12，Mo和V1.5%。
又如:
9SiCr:
Wc=0.9，Si、Cr均1.5。
高速工具钢例外，其平均含碳量无论多少均不标出。
（55）不锈钢与耐热钢）不锈钢与耐热钢钢牌号前面数字表示碳质量的千分数，其它元素标注与合金结构钢相同例如：
3Crl3，Wc0.3，WCr13。
当碳的质量分数Wc0.03及Wc0.08时，则在牌号前面分别冠以“00”及“0”表示。
例如00Cr17Ni14Mo2，OCr19Ni9钢等。
四、合金结构钢四、合金结构钢在碳素结构钢中添加在碳素结构钢中添加Cr、Ni、Mn、Si、Mo、W、V、Ti等合金元素，使其具有较高的强度、韧等合金元素，使其具有较高的强度、韧性、淬透性。
性、淬透性。
合金结构钢分为：
合金结构钢分为：
低合金结构钢、合金渗碳钢、低合金结构钢、合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢。
合金调质钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢。
1、低合金高强度结构钢
（1）性能特点：
强度显著高于相同含碳量的碳素钢，且具有良好的塑性、韧性、焊接性能，比碳钢更低的冷脆转变温度。
（2）用途：
主要
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