第4章常用材料用选用

1、第第4章章 常用材料及选用常用材料及选用 （1）常用材料的分类）常用材料的分类 提要：提要： （2）常用材料的牌号、性能、用途）常用材料的牌号、性能、用途 （3）材料选用的原则）材料选用的原则 作业：作业：P50习题习题3-1（1）、习题）、习题3-3 工程材料工程材料 是指各种工程上是指各种工程上(如机械、车辆、化工、能源、仪如机械、车辆、化工、能源、仪 器仪表、航空航天等器仪表、航空航天等)使用的各种材料使用的各种材料 金属材料金属材料 非金属材料非金属材料 工程材料工程材料 （按其属（按其属 性分）性分） 钢铁钢铁 有色金属及其合金有色金属及其合金 高分子材料高分子材料 陶瓷材料陶瓷材料

2、 复合材料复合材料 工程塑料工程塑料 合成纤维合成纤维 合成橡胶合成橡胶 胶粘剂胶粘剂 涂料涂料 陶瓷陶瓷 玻璃玻璃 非金属基复合材料非金属基复合材料 金属基复合材料金属基复合材料 4.1 碳钢碳钢 碳钢碳钢又称碳素钢，指含碳量小于又称碳素钢，指含碳量小于2.11%，并含有少量，并含有少量 冶炼过程中残存下来的硅、锰、磷、硫等杂质元素所冶炼过程中残存下来的硅、锰、磷、硫等杂质元素所 组成的铁碳合金。组成的铁碳合金。实际使用的碳钢含碳量实际使用的碳钢含碳量1.4% 一、碳钢的分类、牌号、性能和用途 1） 按含碳量分按含碳量分 碳钢碳钢 低碳钢低碳钢 中碳钢中碳钢 高碳钢高碳钢 c c0.25%

3、c c0.6% 0.25% c c0.6% 1. 碳钢的分类碳钢的分类 碳钢中残存下来的硅、锰、磷、硫等杂质元素，硅和碳钢中残存下来的硅、锰、磷、硫等杂质元素，硅和 锰有一定的强化作用，是有益元素；磷和硫的存在将锰有一定的强化作用，是有益元素；磷和硫的存在将 会造成钢材的塑性、韧性急剧下降，性能变脆（硫造会造成钢材的塑性、韧性急剧下降，性能变脆（硫造 成成“热脆热脆”性，而磷硫造成性，而磷硫造成“冷脆冷脆”性），是有害元性），是有害元 素。因此根据钢中有害杂质磷和硫的多少来分：素。因此根据钢中有害杂质磷和硫的多少来分： ） 按质量分按质量分 碳钢碳钢 普通碳素钢普通碳素钢 优质碳素钢优质碳素钢

4、 高级优质碳素钢高级优质碳素钢 s s0.050% p0.045% s s0.035% p0.035% s s0.020% p0.030% 3） 按用途分按用途分 碳钢碳钢 碳素结构钢碳素结构钢 碳素工具钢碳素工具钢 普通碳素结构钢普通碳素结构钢 0.7% Mn1.2% 0.15% c0.60% 优质碳素结构钢优质碳素结构钢 铸造碳钢铸造碳钢 普通含锰量的优普通含锰量的优 质碳素结构钢质碳素结构钢 含锰量较高的优含锰量较高的优 质碳素结构钢质碳素结构钢 0.65% c1.35% 2.碳钢的牌号、性能和用途碳钢的牌号、性能和用途 1）普通碳素结构钢）普通碳素结构钢 普通碳素结构钢的牌号以普通碳素

5、结构钢的牌号以“Q+数字数字+字母字母+字母字母”表示。表示。 其中，其中，“Q”字是钢材的屈服强度字是钢材的屈服强度“屈屈”字的汉语拼音字字的汉语拼音字 首，紧跟后面的数字是屈服强度值，再其后分别是首，紧跟后面的数字是屈服强度值，再其后分别是 质量等级符号和脱氧方法。例如：质量等级符号和脱氧方法。例如：Q235AF即表示即表示 屈服强度值为屈服强度值为235MPa的的A级沸腾钢。级沸腾钢。 牌号中规定了牌号中规定了A、B、C、D四种质量等级，其四种质量等级，其 中中A级钢含硫、磷量最高，级钢含硫、磷量最高，D级钢含硫、磷量最低，级钢含硫、磷量最低， 即即A、B、C、D表示钢材质量依次提高表示

6、钢材质量依次提高 。 按脱氧制度，沸腾钢在钢号后加按脱氧制度，沸腾钢在钢号后加“F”，半镇静，半镇静 钢在钢号后加钢在钢号后加 “b”， 镇静钢则不加任何字母。镇静钢则不加任何字母。 普通碳素结构钢的牌号、化学成分、性能普通碳素结构钢的牌号、化学成分、性能 2.碳钢的牌号、性能和用途 普通碳素结构钢多属低碳成分的钢，具有良好的普通碳素结构钢多属低碳成分的钢，具有良好的 塑性、焊接性及可锻性，常用来制造具有良好塑塑性、焊接性及可锻性，常用来制造具有良好塑 性的焊接结构件、压力加工件。性的焊接结构件、压力加工件。 Q195、Q215、塑性好、焊接性好，但强度、塑性好、焊接性好，但强度 低，一低，一

7、 般用来轧制成钢板或各种型材，主要用于工程结构般用来轧制成钢板或各种型材，主要用于工程结构 和受力较小的机械零件。如钢丝、钢管、钢钉等；和受力较小的机械零件。如钢丝、钢管、钢钉等； Q235良好的塑性、焊接性及可锻性，强度适中，良好的塑性、焊接性及可锻性，强度适中， 常用来制造拉杆、螺栓、螺母、角钢、槽钢等；常用来制造拉杆、螺栓、螺母、角钢、槽钢等； Q255、Q275强度较高，常用来制造受力中等的零件。强度较高，常用来制造受力中等的零件。 2）优质碳素结构钢）优质碳素结构钢 普通含锰量的优质碳素结构钢的牌号以普通含锰量的优质碳素结构钢的牌号以 “两位数字两位数字”表示。两位数字表示平均含表示

8、。两位数字表示平均含 碳量的万分之几，沸腾钢、半镇静钢以及碳量的万分之几，沸腾钢、半镇静钢以及 专门用途的优质碳素结构钢，应在钢号后专门用途的优质碳素结构钢，应在钢号后 特别标出。特别标出。如如45表示平均含碳量为表示平均含碳量为0.45% 的优质碳素结构钢的优质碳素结构钢 。 含锰量较高的优质碳素结构钢以含锰量较高的优质碳素结构钢以“两位数两位数 字字Mn表示。表示。如如65Mn表示平均含碳量为表示平均含碳量为 0.65%含锰量较高含锰量较高的优质碳素结构钢的优质碳素结构钢 。 优质碳素结构钢的牌号、化学成分、性能优质碳素结构钢的牌号、化学成分、性能 优质碳素结构钢中硫、磷的含量较低，质量较

9、好，优质碳素结构钢中硫、磷的含量较低，质量较好， 性能稳定，并可通过热处理进行强化，常用来制性能稳定，并可通过热处理进行强化，常用来制 造比较重要的零件。造比较重要的零件。 08、10、15、20钢属于低碳钢，塑性好，具有良好的冷冲压性钢属于低碳钢，塑性好，具有良好的冷冲压性 能和焊接性能，但强度能和焊接性能，但强度 低，一般用来轧制成薄板、冷冲压件，低，一般用来轧制成薄板、冷冲压件， 主要用于工程结构（焊接容器）和受力较小的机械零件（如螺钉、主要用于工程结构（焊接容器）和受力较小的机械零件（如螺钉、 螺母、开口销等）。螺母、开口销等）。20钢经渗碳处理后，可用作承受冲击载荷的钢经渗碳处理后，

10、可用作承受冲击载荷的 零件（如齿轮、凸轮等）；零件（如齿轮、凸轮等）； 3055钢属于中碳钢，经调质处理后具有良好的综合力学性能钢属于中碳钢，经调质处理后具有良好的综合力学性能 （既具有较高的强度、硬度，又具有良好的塑性、韧性），主（既具有较高的强度、硬度，又具有良好的塑性、韧性），主 要用来作齿轮、连杆、轴等机械零件，是优质碳素结构钢中应要用来作齿轮、连杆、轴等机械零件，是优质碳素结构钢中应 用最广的一种，其中用最广的一种，其中40、45钢用得最多；钢用得最多； 6085钢属于高碳钢，经淬火及中温回火处理后，具有高强度、钢属于高碳钢，经淬火及中温回火处理后，具有高强度、 良好的弹性和一定的韧

11、性，常用来制造截面尺寸较小的弹性零良好的弹性和一定的韧性，常用来制造截面尺寸较小的弹性零 件和易磨损的零件，如弹簧、弹性垫圈等用件和易磨损的零件，如弹簧、弹性垫圈等用65Mn制作。制作。 冷冲模的导柱和导套冷冲模的导柱和导套 材料：材料：20 处理：渗碳层的深处理：渗碳层的深 度度0.81.2mm，硬，硬 度度5862HRC 40、45钢钢 优质碳素结构钢优质碳素结构钢 根据热处理和用途的不同优质碳素结构钢又可分为根据热处理和用途的不同优质碳素结构钢又可分为： 优质碳素优质碳素 结构钢结构钢 渗碳钢（属于低碳钢，常用渗碳钢（属于低碳钢，常用15、20） 调质钢（属于中碳钢，常用调质钢（属于中碳

12、钢，常用35、40、45） 弹簧钢（属于高碳钢，常用弹簧钢（属于高碳钢，常用60、65、65Mn） 渗碳渗碳+淬火淬火+低温回火后，获得低温回火后，获得 “表硬里韧表硬里韧”的性能的性能 调质后，获得良好的综合力学性能调质后，获得良好的综合力学性能 调质后淬火调质后淬火+低温回火，也可获低温回火，也可获 得得“表硬里韧表硬里韧”的性能的性能 淬火淬火+中温回火后，以获得高的弹性极限中温回火后，以获得高的弹性极限 3）碳素工具钢）碳素工具钢 碳素工具钢的含碳量在碳素工具钢的含碳量在0.65%-1.35%之间，钢之间，钢 号用平均碳含量的千分数的数字表示，数字之号用平均碳含量的千分数的数字表示，数

13、字之 前冠以前冠以“T”（“碳碳”的汉语拼音字头）。的汉语拼音字头）。 例如，例如，T9表示碳含量为表示碳含量为0.9%（即千分之九）（即千分之九） 的碳素工具钢的碳素工具钢。 碳素工具钢均为优质钢，若含硫、磷更低，碳素工具钢均为优质钢，若含硫、磷更低， 则为高级优质钢，则在钢号后面标注则为高级优质钢，则在钢号后面标注“A”字。字。 例如，例如，T12A表示碳含量为表示碳含量为1.2%的高级优质碳的高级优质碳 素工具钢素工具钢。 碳素工具钢的牌号、化学成分、性能碳素工具钢的牌号、化学成分、性能 碳素工具钢其碳素工具钢其0.65% c1.35%，全属于，全属于 优质或高级优质的高碳钢。优质或高级

14、优质的高碳钢。 经淬火及低温回火处理后，具有高强度、高硬度经淬火及低温回火处理后，具有高强度、高硬度 及高耐磨性，常用来制造各种工具（刃具、量具、及高耐磨性，常用来制造各种工具（刃具、量具、 模具）。模具）。 T7、T8常用来制造如木工工具、榔头等能承受冲击、硬度适中，常用来制造如木工工具、榔头等能承受冲击、硬度适中， 并具有良好韧性的工具并具有良好韧性的工具。 T10、T11常用来制造如冷冲模、手锯条、丝锥等不承受剧烈常用来制造如冷冲模、手锯条、丝锥等不承受剧烈 冲击、高硬度、高耐磨的工具。冲击、高硬度、高耐磨的工具。 T12、T13常用来制造如拉丝模、锉刀、丝锥、刮刀、剃刀等常用来制造如拉

15、丝模、锉刀、丝锥、刮刀、剃刀等 不受冲击、要求更高硬度、更高耐磨的工具。不受冲击、要求更高硬度、更高耐磨的工具。 注塑机的浇口套注塑机的浇口套 T8A，热处理硬度，热处理硬度57HRC 铸造碳钢其铸造碳钢其0.15% c0.65%，用于形状复杂、很，用于形状复杂、很 难用压力加工成形，而铸铁难以满足性能要求的零件。难用压力加工成形，而铸铁难以满足性能要求的零件。 4）铸造碳钢）铸造碳钢 如如ZG230-450有一定的强度和较好的塑性、韧性有一定的强度和较好的塑性、韧性 和焊接性能，常用来制造外壳、轴承盖、底板等和焊接性能，常用来制造外壳、轴承盖、底板等 受力不大、要求韧性较好的零件。受力不大、

16、要求韧性较好的零件。 如如ZG310-570强度和切削性较好，塑性、韧性较强度和切削性较好，塑性、韧性较 低，常用来制造大齿轮、缸体、制动轮等载荷较低，常用来制造大齿轮、缸体、制动轮等载荷较 大的零件。大的零件。 3.2 合金钢合金钢 合金钢是在碳钢的基础上有目的地加入一定量合金元素而合金钢是在碳钢的基础上有目的地加入一定量合金元素而 形成的钢。常加入合金元素的有硅、锰、铬、镍、铝、硼、形成的钢。常加入合金元素的有硅、锰、铬、镍、铝、硼、 钨、钼、钒、钛和稀土元素钨、钼、钒、钛和稀土元素 1）合金元素的加入可以提高强度）合金元素的加入可以提高强度 3.2.1 合金元素的作合金元素的作 用用 合

17、金元素与钢的基本组元合金元素与钢的基本组元(铁和碳铁和碳)及合金元素间的相互作用，及合金元素间的相互作用， 使钢的组织和性能发生变化，合金元素的作用是十分复杂的。使钢的组织和性能发生变化，合金元素的作用是十分复杂的。 3）合金元素（钴除外）的加入可以提高淬透性和）合金元素（钴除外）的加入可以提高淬透性和 回火稳定性回火稳定性 4）合金元素的加入使钢的铸造、锻造、焊接、切）合金元素的加入使钢的铸造、锻造、焊接、切 削加工性能都不同程度的下降削加工性能都不同程度的下降 2）合金元素的加入可以改变室温组织）合金元素的加入可以改变室温组织 3.2.2合金钢的分类、牌号、性能和用途合金钢的分类、牌号、性

18、能和用途 1） 按合金元素含量分按合金元素含量分 合金钢合金钢 低合金钢低合金钢 中合金钢中合金钢 高合金钢高合金钢 合金元素总含量合金元素总含量5% 1. 合金钢的分类合金钢的分类 合金元素总含量合金元素总含量5%10% 合金元素总含量合金元素总含量10% ） 按用途分按用途分 合金钢合金钢 合金结构钢合金结构钢 合金工具钢合金工具钢 低合金结构低合金结构 钢钢 特殊性能钢特殊性能钢 合金合金渗碳钢渗碳钢 合金合金调质钢调质钢 合金合金弹簧钢弹簧钢 滚动轴承钢（用来制造滚动轴承滚动轴承钢（用来制造滚动轴承 的专用合金结构钢）的专用合金结构钢） 合金工具钢合金工具钢 低合金工具钢低合金工具钢

19、高速钢高速钢 合金模具钢合金模具钢 冷作模具钢冷作模具钢 热作模具钢热作模具钢 合金量具钢合金量具钢 不锈钢不锈钢 耐热钢耐热钢 耐磨钢耐磨钢 2.常用合金的牌号、性能和用途常用合金的牌号、性能和用途 1）低合金结构钢）低合金结构钢 2）合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢）合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢 3）滚动轴承钢）滚动轴承钢 4）合金工具钢）合金工具钢 5）特殊性能钢）特殊性能钢 1）低合金高强度结构钢）低合金高强度结构钢 合金结构钢牌号的含义与普通碳素结合金结构钢牌号的含义与普通碳素结 构钢相同。构钢相同。 2.常用合金的牌号、性能和用途常用合金的牌号、性能和用途 低合金结构钢的力

20、学性能、用途低合金结构钢的力学性能、用途 返回 2）合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧）合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧 钢钢 此类钢的牌号用此类钢的牌号用“数字数字+合金元素符号合金元素符号+数数 字字”来表示来表示 在表明平均含碳量数字之后，用元素的化学符号表在表明平均含碳量数字之后，用元素的化学符号表 明钢中主要合金元素，含量由其后面的数字标明，明钢中主要合金元素，含量由其后面的数字标明， 平均含量少于平均含量少于1.5%时不标数，平均含量为时不标数，平均含量为1.5% 2.49%、2.5%3.49%时，相应地标以时，相应地标以2、 3。有多个合金元素时按含量由高到低顺序排列。有多个合金元

21、素时按含量由高到低顺序排列 合金渗碳钢（常用合金渗碳钢（常用20Cr、 20CrMnTi） 合金调质钢（常用合金调质钢（常用40Cr、40MnB） 合金弹簧钢（常用合金弹簧钢（常用50Cr VA、60Si2Mn） 渗碳渗碳+淬火淬火+低温回火后，获得低温回火后，获得 “表硬里韧表硬里韧”的性能的性能 调质后，获得良好的综合力学性能调质后，获得良好的综合力学性能 调质后淬火调质后淬火+低温回火，也可获低温回火，也可获 得得“表硬里韧表硬里韧”的性能的性能 淬火淬火+中温回火后，以获得高的中温回火后，以获得高的 弹性极限弹性极限 返回 常用合金渗碳钢的牌号、热处理、力学性能及用途常用合金渗碳钢的牌

22、号、热处理、力学性能及用途 常用合金调质钢的牌号、热处埋、力学性能及用途常用合金调质钢的牌号、热处埋、力学性能及用途 常用合金弹簧钢的牌号、热处理、力学性能及用途常用合金弹簧钢的牌号、热处理、力学性能及用途 3）滚动轴承钢 滚动轴承钢是用来制造滚动轴承的滚动体滚动轴承钢是用来制造滚动轴承的滚动体 （滚针、滚柱、滚珠），内、外套圈的专（滚针、滚柱、滚珠），内、外套圈的专 用钢。用钢。 轴承钢属于专用钢，为了表示其用途，在牌号前轴承钢属于专用钢，为了表示其用途，在牌号前 加以加以“G”（“滚滚”字的汉语拼音首字母），铬字的汉语拼音首字母），铬 含量以其质量分数的千倍来表示，碳的含量不标含量以其质量

23、分数的千倍来表示，碳的含量不标 出，其他合金元素的表示方法与合金结构钢相同。出，其他合金元素的表示方法与合金结构钢相同。 例如例如GCr15SiMn钢，钢，表示表示Cr平均含量为平均含量为1.5， Si和和Mn都小于都小于1.5的滚动轴承钢的滚动轴承钢。 常用滚动轴承钢的牌号、热处理及用途常用滚动轴承钢的牌号、热处理及用途 中小型滚动轴承常用中小型滚动轴承常用GCr15、 大型滚动轴承常用大型滚动轴承常用GCr15SiMn 返回 4）合金工具钢）合金工具钢 合金工具钢按主要用途分为刃具钢、模具钢合金工具钢按主要用途分为刃具钢、模具钢 和量具钢三大类。但是，各类钢的实际使用和量具钢三大类。但是，

24、各类钢的实际使用 界限并非绝对，可以交叉使用。如某些低合界限并非绝对，可以交叉使用。如某些低合 金刃具钢也可用于制造冷冲模或量具。金刃具钢也可用于制造冷冲模或量具。 合金工具钢牌号的表示方法与合金结构钢相似，区别合金工具钢牌号的表示方法与合金结构钢相似，区别 仅在于碳含量的表示方法不同。当平均碳的质量分数仅在于碳含量的表示方法不同。当平均碳的质量分数 1时，牌号前面用一位数字表示平均碳的质量分数时，牌号前面用一位数字表示平均碳的质量分数 的千倍；当平均碳的质量分数的千倍；当平均碳的质量分数1时，牌号中不标碳时，牌号中不标碳 含量。如含量。如9SiCr钢，表示平均碳的质量分数为钢，表示平均碳的质

25、量分数为09， 合金元素合金元素Si、Cr的平均质量分数都小于的平均质量分数都小于1.5的合金工的合金工 具钢。具钢。 合金刃具钢合金刃具钢 合金刃具钢主要用来制造刀具，分为低合合金刃具钢主要用来制造刀具，分为低合 金刃具钢和高速钢两类。金刃具钢和高速钢两类。 常用低合金刃具钢的牌号、热处理及用途常用低合金刃具钢的牌号、热处理及用途 常用高速钢的牌号、热处理及用途常用高速钢的牌号、热处理及用途 合金模具钢 根据工作条件的不同，模具钢可分为冷作根据工作条件的不同，模具钢可分为冷作 模具钢和热作模具钢模具钢和热作模具钢 冷作模具钢用于制造使金属在冷态下产生变形的模冷作模具钢用于制造使金属在冷态下产

26、生变形的模 具，如冷冲模、冷挤压模、冷镦模、拉丝模等。对具，如冷冲模、冷挤压模、冷镦模、拉丝模等。对 于小型冷作模具，可用碳素工具钢和低合金刃具钢于小型冷作模具，可用碳素工具钢和低合金刃具钢 制造，如制造，如T10A、9SiCr、CrWMn、9Mn2V等。其热等。其热 处理一般也是球化退火、淬火和低温回火。处理一般也是球化退火、淬火和低温回火。Cr12型型 钢常用来制造大型模具，是最常用的冷作模具钢，钢常用来制造大型模具，是最常用的冷作模具钢， 牌号有牌号有Cr12和和Cr12MoV等。等。 落料凹模落料凹模 采用什么热处理 工艺？ 材料：CrWMn 热处理硬度：热处理硬度： 6063HRC

27、热作模具钢用于制造在受热状态下对金属热作模具钢用于制造在受热状态下对金属 进行变形加工的模具，如热锻模、压铸模进行变形加工的模具，如热锻模、压铸模 等。等。 常用热作模具钢的牌号、热处理及用途常用热作模具钢的牌号、热处理及用途 合金量具钢合金量具钢 量具是机械工程中用于测量加工零件的工具，如量具是机械工程中用于测量加工零件的工具，如 千分尺、卡规等。由于量具在使用过程中经常与千分尺、卡规等。由于量具在使用过程中经常与 被测零件接触，易受到磨损和碰撞，因此要求量被测零件接触，易受到磨损和碰撞，因此要求量 具有高硬度（具有高硬度（6265HRC）、高耐磨性。另外，）、高耐磨性。另外， 量具本身必须

28、具备很高的尺寸精确性和恒定性，量具本身必须具备很高的尺寸精确性和恒定性， 因而还要求量具有很高的尺寸稳定性和良好的磨因而还要求量具有很高的尺寸稳定性和良好的磨 削加工性能。削加工性能。 低合金工具钢（如低合金工具钢（如9SiCr、CrWMn、GCr15等）等） 常用于制造高精度或形状复杂的精密量具，如塞常用于制造高精度或形状复杂的精密量具，如塞 规、块规等。规、块规等。 5）特殊性能钢 特殊性能钢是一种含有较多合金元素，特殊性能钢是一种含有较多合金元素， 具有特殊物理、化学性能的钢。特殊性具有特殊物理、化学性能的钢。特殊性 能钢正在迅速发展，种类很多，在机制能钢正在迅速发展，种类很多，在机制

29、制造业中常用的是制造业中常用的是不锈钢不锈钢、耐热钢、耐耐热钢、耐 磨钢磨钢。 特殊性能钢的牌号表示方法与合金工具钢的牌号表特殊性能钢的牌号表示方法与合金工具钢的牌号表 示方法基本相同，只是当其平均碳含量小于示方法基本相同，只是当其平均碳含量小于0.03 和小于和小于008时，则在牌号前分别冠以时，则在牌号前分别冠以“00”及及“0”。 如如0Cr19Ni9表示平均碳含量小于表示平均碳含量小于008、Cr平均含平均含 量为量为19、Ni平均含量为平均含量为9的不锈钢。的不锈钢。 常用不锈钢的牌号、热处理、力学性能及用途常用不锈钢的牌号、热处理、力学性能及用途 想一想 现有下列钢号：现有下列钢号

30、： A Q235 B W18Cr4V C5CrNiMo D60Si2Mn E ZG270500 FQ345 G lCr13 H20CrMnTi I9SiCr J lCr18Ni9 K T12 L40Cr M GCr15 N Cr12MoV 请按用途选择钢号：请按用途选择钢号： （l）制造机床齿轮应选用（）制造机床齿轮应选用（ ）；（）；（2）制造汽车）制造汽车 板弹簧应选用（板弹簧应选用（ ）；（）；（3）制造滚动轴承应选）制造滚动轴承应选 用（用（ ）；（）；（4）制造高速车刀应选用（）制造高速车刀应选用（ ）；）； （5）制造桥梁应选用（）制造桥梁应选用（ ）；（）；（6）制造大尺寸）制造

31、大尺寸 冷作模具应选用（冷作模具应选用（ ）；（）；（7）制造耐酸容器应）制造耐酸容器应 选用（选用（ ）；（）；（8）制造锉刀应选用（）制造锉刀应选用（ ）。）。 L D MB A或或F N K或或IG或或J 3.3 铸铁铸铁 铸铁指含碳量大于铸铁指含碳量大于2.11%的铁碳合金。的铁碳合金。 以铁、碳、以铁、碳、 硅为主，含有较多的锰、磷、硫等杂质的多元合金。硅为主，含有较多的锰、磷、硫等杂质的多元合金。 加入一定量的合金元素，得到合金铸铁。加入一定量的合金元素，得到合金铸铁。 铸铁铸铁 灰铸铁灰铸铁 球墨铸铁球墨铸铁 蠕墨铸铁蠕墨铸铁 可锻铸铁可锻铸铁 常用铸铁的种类、牌号、主要特点和用

32、途常用铸铁的种类、牌号、主要特点和用途 名称名称类别类别 灰铸铁灰铸铁球墨铸铁球墨铸铁可锻铸铁可锻铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁合金铸铁合金铸铁 石墨呈粗大片石墨呈粗大片 状状 形形 态态 出出 现现 石墨呈球状形石墨呈球状形 态态 出出 现；其现；其 抗抗 拉强拉强 度、度、 冲冲 击击 韧韧 度度 可与中碳钢可与中碳钢 相媲美相媲美 石墨呈团絮状石墨呈团絮状 形态出现的形态出现的 铸铁（或铸铁（或 称称 马马 铁铁 ）；其）；其 断口心部有断口心部有 呈黑色与白呈黑色与白 色色 石石 墨墨 呈呈 蠕蠕 虫状；虫状； 是是 一一 种种 介介 于球墨铸铁于球墨铸铁 和灰铸铁之和灰铸铁之 间的铸铁间的铸铁

33、 具有耐热或耐磨具有耐热或耐磨 或耐蚀等特或耐蚀等特 殊性能的铸殊性能的铸 铁铁 常用种类常用种类HT150 HT200 HT350 QT400-2 QT600-3 QT800-2 KTH350-10 HTZ550-04 KTB400-05 RuT300 RuT340 RuT380 RTCr16 RTSi15 牌号表示方法牌号表示方法“”表表 示灰铸示灰铸 铁，数字表铁，数字表 示最小抗拉示最小抗拉 强度值（强度值（ ） “”表球表球 墨铸铁，前墨铸铁，前 面数字表示面数字表示 最小抗拉强最小抗拉强 度值（度值（ ），后面），后面 数字表示断数字表示断 后伸长率后伸长率 “”表表 示黑心可示黑

34、心可 锻锻 铸铁；铸铁；“ ”表示表示 珠光体可锻珠光体可锻 铸铸 铁；铁；“ B”表示白表示白 心可锻铸铁；心可锻铸铁； 数字意义同数字意义同 球墨铸铁球墨铸铁 “”表蠕墨表蠕墨 铸铁，数字铸铁，数字 表示最小抗表示最小抗 拉强度值拉强度值 （）（） “”表示表示 耐热铸耐热铸 铁，铁， 化化 学学 符符 号号 表示合金表示合金 元元 素，数字表素，数字表 示合金元素示合金元素 质量分数的质量分数的 百分数百分数 用途举例用途举例底座、床身、泵底座、床身、泵 体、气缸体、体、气缸体、 阀体、凸轮阀体、凸轮 等等 扳手、犁刀、曲扳手、犁刀、曲 轴、连杆、轴、连杆、 机床主轴等机床主轴等 管接头

35、、低管接头、低 压阀压阀 门、纺织门、纺织 机机 械、缝纫械、缝纫 机机 械、齿轮等械、齿轮等 齿轮箱体、气缸齿轮箱体、气缸 盖、活塞环、盖、活塞环、 排气管等排气管等 化工机化工机 械零件、械零件、 炉底、换热炉底、换热 器等器等 冷冲模座 a）上模座 b）上模座 HT200 45或Q235A 专用零件专用零件 合金调质钢：合金调质钢： 40Cr、 40MnB 球墨铸铁：球墨铸铁： QT600-2 3.4 材料的选择材料的选择 首先满足零件的使用要求；首先满足零件的使用要求； 其次考虑零件的加工工艺性；其次考虑零件的加工工艺性； 最后考虑零件的经济性；最后考虑零件的经济性； 1.选材料的原则

36、选材料的原则 用所选材料制造的零件在使用过程中具有用所选材料制造的零件在使用过程中具有 良好的工作性能良好的工作性能 所选材料能够确保零件便于加工所选材料能够确保零件便于加工 所选材料能使产品具有较低的总成本所选材料能使产品具有较低的总成本 使用性能原则 l使用性能主要是指零件在使用状态下材料应该使用性能主要是指零件在使用状态下材料应该 具有的机械性能、物理性能和化学性能。对大具有的机械性能、物理性能和化学性能。对大 量机器零件和工程构件，则主要是机械性能。量机器零件和工程构件，则主要是机械性能。 对一些特殊条件下工作的零件，则必须根据要对一些特殊条件下工作的零件，则必须根据要 求考虑到材料的

37、物理、化学性能。材料的使用求考虑到材料的物理、化学性能。材料的使用 性能应满足使用要求。性能应满足使用要求。 工艺性原则工艺性原则 l工艺性是指材料是否容易加工成型的性能，工艺性是指材料是否容易加工成型的性能， 包括铸造性、锻压性、可焊性、切削性等。包括铸造性、锻压性、可焊性、切削性等。 良好的工艺性能不仅可以保证零件的质量，良好的工艺性能不仅可以保证零件的质量， 而且有利于提高生产率，降低生产成本。而且有利于提高生产率，降低生产成本。 机械性能是设计的主要依据，淬透性机械性能是设计的主要依据，淬透性 和淬硬性又直接影响钢热处理后的性和淬硬性又直接影响钢热处理后的性 能，是钢材选用的重要依据之

38、一。能，是钢材选用的重要依据之一。 淬透性不同的钢材经调质处理后，沿截面的组织淬透性不同的钢材经调质处理后，沿截面的组织 和机械性能差别很大。图中和机械性能差别很大。图中40CrNiMo钢棒整个钢棒整个 截面都是回火索氏体，机械性能均匀，强度高，截面都是回火索氏体，机械性能均匀，强度高， 韧性好。而韧性好。而40Cr、40钢的都为片状索氏体钢的都为片状索氏体+铁素铁素 体，表层为回火索氏体，心部强韧性差。截面较体，表层为回火索氏体，心部强韧性差。截面较 大、形状复杂以及受力较苛刻的螺栓、拉杆、锻大、形状复杂以及受力较苛刻的螺栓、拉杆、锻 模、锤杆等工件，要求截面机械性能均匀，应选模、锤杆等工件

39、，要求截面机械性能均匀，应选 用淬透性好的钢。而承受弯曲或扭转载荷的轴类用淬透性好的钢。而承受弯曲或扭转载荷的轴类 零件、外层受力较大，心部受力较小，可选用淬零件、外层受力较大，心部受力较小，可选用淬 透性较低的钢种。透性较低的钢种。 淬透性不同的钢调质后机械性能的比较淬透性不同的钢调质后机械性能的比较 阶梯轴阶梯轴 材料：材料：45 经济性原则经济性原则 o在满足使用性能和加工质量的前提下，应尽在满足使用性能和加工质量的前提下，应尽 量选用价格低廉，加工费用低，便于采购、量选用价格低廉，加工费用低，便于采购、 运输和管理的材料。如在保证使用的前提下，运输和管理的材料。如在保证使用的前提下，

40、应优先选用碳钢和铸铁等相对价格低的材料，应优先选用碳钢和铸铁等相对价格低的材料， 也可合理选用非金属材料，以降低成本。也可合理选用非金属材料，以降低成本。 2.选材的方法选材的方法 冷冲模具工作对象是金属或非金属板材依靠冷冲模冷冲模具工作对象是金属或非金属板材依靠冷冲模 具的刃口完成冷冲压加工中的分离工序。具的刃口完成冷冲压加工中的分离工序。 冷冲裁模冷冲裁模课件课件2动画动画-落料冲孔复合模落料冲孔复合模.swf 冷冲模具的主要工作部位凸模（冲头）和凹模的刃冷冲模具的主要工作部位凸模（冲头）和凹模的刃 口，靠它们对板料施加压力，使其产生弹性变形、口，靠它们对板料施加压力，使其产生弹性变形、 塑性变形和分离过程。塑性变形和分离过程。 冷冲模具冷冲模具工作零件工作零件的最常见的失效形式是模具刃口的最常见的失效形式是模具刃口 的磨损，厚板冲裁模还会塑性变形、断裂或崩刃的磨损，厚板冲裁模还会塑性变形、断裂或崩刃。 凸模（冲头）承受压力同时还要承受冲击力、剪切凸模（冲头）承受压力同时还要承受冲击力、剪切 力和弯曲力的作用。凹模的刃口端面和侧面承受挤力和弯曲力的作用。凹模的刃口端面和侧面承受挤 压和摩擦力的作用。压和摩擦力的作用。 模具的塑性变形模具的塑性变形 凸模弯曲凸模弯曲