机械设计常用材料

1、常用数据:金属材料熔点、热导率及比热容名称熔点C热导率W/ (m- K)比热容J (kg - KO名称熔点C热导率W/ (m- K)比热容J (kg - K0灰铸铁120046.492.8544.3铝658203904.3铸钢1425489.9铅32734.8129.5低碳钢1400150046.4502.4锡23262.6234.5黄铜95092.8393.6锌419110393.6青铜99563.8385.2银145259.2452.2材料线膨胀系数材料温度范围(C)202010202002030020400206002070020900701000工程用铜黄铜青铜铸铝合金铝合金 碳钢 铭

2、钢3Cr131Cr18/Ni9Ti铸铁馍铭合金砖水泥、混凝土 胶木、硬橡皮 玻璃有机玻璃18.4424.59.51014647716.617.117.817.622.024.010.612.211.210.216.68.711.114.5411.513017.117.218.817.923.424.811.3131 11.811.1178.511.6117.620.918.224.025.912.113.512.411.617.210.112.118.18.112.913.91311.917.511.512.71_ 二7 : 18.613.514.313.612.317.912.913.2-:

3、114.71512.818.619.317.6常用材料的密度材料名称密度材料名称密度材料名称密度碳钢 合金钢 球墨铸铁 灰铸铁紫铜黄铜锡青铜 无锡青铜 碾压磷青铜 冷拉青铜 工业用铝7.87.857.97.37.08.98.48.858.78.97.58.28.88.82.7铅锡镁合金硅钢片锡基轴承合金 铅基轴承合金 胶木板、纤维板 玻璃有机玻璃 矿物油橡胶石棉板11.377.291.747.557.87.347.759.3310.671.31.42.42.61.181.190.921.52.0无填料的电木 赛璐珞 酚醛层压板尼龙6尼龙66 尼龙1010 纵纤维木材 横纤维木材石灰石、花岗石

4、砌砖混凝土1.21.41.31.451.41.141.141.151.041.060.70.90.70.92.42.61.92.31.82.45常用材料的弹性模量及泊松比名称弹性模量E切变模量G泊松比v名称弹性模量E切变模量G泊松比RGPaGPaGPaGPa灰、白口铸铁115160450.230.27铸铝青铜105420.25球墨铸铁151160610.250.29硬铝合金71270.310.42碳钢200220810.240.28冷拔黄铜919935370.310.34合金铜210810.25-0.3轧制纯铜110400.27铸钢17570840.250.29轧制锌84320.320.36轧

5、制磷青铜115420.320.35轧制铝6926370.42轧制镒黄铜110400.35铅177常用法定计量单位及换算关系量的名称法定计量单位非法定计量单位换算关系名称符号名称符号旋转速度转每分r/min1r/min=(1/60)r/s长度米m埃英寸?in1 ?=0.1nm=10-10m1in=0.0254m=25.4mm面积平方米2m公亩公顷aha1a=102ni1 ha=10 4n2体积容积立方米 升m3L(1) (1=10-3 rm)立方英尺 英加仑 美加仑ft3UkgalUSgal1ft 3=0.0283168m3 =28.3168dm3 i1Ukgal=4.54609cm3 31Us

6、gal=3.78541dm质量千克（公斤） 吨Kg t磅长吨（英吨）ebton1eb=31ton=1016.05kg力重力牛（顿）N达因千克力，（公斤力） 吨力dyn kgf tf1dyn=10-5N1kgf=9.80665N1tf=9.80665 X10 3N压力压强帕（斯卡）pa巴标准大气压毫米汞柱千克力每平方厘米（工程大气压）bar atm mmHg kgf/cm 2(at)1bar=0.1Mpa=10 5pa(1pa=1N/m2)1atm=101325pa1mmHg=133.3224pa1kgf/cm 2=9.80665X10 4pa应力M千克力每平方毫米Kgf/mm21kgf/mm2

7、=9.80665X10 6pa动力粘度帕斯卡秒Pa- s泊P1P=0O 1Pa - s运动粘度二次方米每秒2m/s斯托克斯St1St=1cm2/s=10-4m/s能，功 热量焦耳J千克力米 尔格卡热化学卡kgf - m erg calcalth1kgf - m=9.80665J 1erg=10-7J1cal=4.1868J1calth=4.1840J功率瓦特W米制马力1米制马力=735.499W比热容焦耳每千 克开尔文J/ (kg - K千卡每千克开尔文kcal/(kg - k)1kcal/(kg k)=4.1868 X10 3J/(Kg - K)传热系数瓦特每平 方米开尔 文W/(m2 -

8、K)卡每平方厘米秒开尔文cal/(cm 2 s K)1cal/(cm 2 s - K)=4.1868 X10 4W/(mi - K)热导率（导热系数）瓦特每米 开尔文W/(m2 - K)卡每厘米秒开尔文cal/cm - s - k1cal/(cm s - k)=4.1868 X10 2W/ (m- K)碳素结构钢（GB700-88）机械性能屈服点b s(MPa)屈服点b S(MPa)冲击试验脱氧牌等钢材厚度（直径）（mm抗拉强钢材厚度（直径）(mimi温V型冲号级< 16> 1640>4060>60100> 100150> 150度b bMPa< 16

9、> 1640>4060>60100> 100150>150度C击功（纵 向）方法不小于不/、于不小于Q195(195)(185)3153903332F、b、Q215A215205195185175165335460313029282726ZB2027AF、b、Q235B23522521520519518537546026252423222120ZC0ZD20LTZQ255A255245235225215205410510242322212019B2027ZQ275275265255245235225490610201918171615优质碳素结构钢（GB699-8

10、8）牌号推荐热处理C试 件 毛 坯尺 寸mm机械性能钢材交货状态硬度HB应用举例抗拉强度o b屈服强度0- s延伸率S 5收缩 率。冲击功 （值）Ak（a k）正火淬火回火MPa%不大于未热处理退火 钢不小于08F930252951 三175%.3560131用于需塑性好的零件，如管子、垫片 垫圈；心部强度要求不高的渗碳和条 化零件，如套筒、短轴、挡块，支架、 靠模，离合器盘10930253352053155137用于制造拉杆、卡头、钢管垫片、垫 圈、加钉。这种钢无回火脆性，焊接 性好，用来制造焊接零件。1592025i3752252755143用于受力不大韧性要求较高的零件， 渗碳零件、紧固

11、件、冲模锻件及不需 要热处理的低负荷零件，如螺栓、螺 钉、拉条、法兰盘及化工贮器、蒸汽 锅炉。20910254102452555156用于不经受很大应力而要求很大韧性的机械零件，如杠杆、轴套、螺钉、 起重钩等。也用于制造压力 <6Mpa 温度<450C、在非腐蚀介质中使用的 零件，加管子、导管等。还可用于表 面硬高而心部强度要求不大的渗碳 与氧化零件。牌号推荐热处理c试 件 毛坯 尺寸mm机械性能钢材交货状态硬度HB应用举例抗拉强度o b屈服强度0- s延伸率S 5收缩 率。冲击功 （值）Ak（a k）正火淬火回火MPa%不大于未热处理退火 钢不小于2590087060025450

12、275235071170用于制造焊接设备，以及经锻造、热 冲压和机械加工的不承受高应力的 零件，如轴、辐子、联接器、垫圈、 螺栓、螺钉及螺母3587085060025530315204555(7)197用于制造曲轴，垫圈、螺钉、螺母。 这种钢多在正火和调质状态下使用， 一般不作焊接。4086084060025570335194547(6)2171187用于制造辐子、轴、曲柄销、活赛杆、 圆盘4585084060025600355164039(5)229197用于制造齿轮、齿条、链轮、轴、键、 销、蒸发透平机的叶轮、压缩机及泵 的零件、轧辐等。可代替渗碳钢做齿 轮、轴、活塞销等，但要经高频或火

13、焰表面淬火。5083083060025630375144031(4)241207用于制造齿轮、拉杆、轴辐、轴、圆盘55820820600256453801335255217用于制造齿轮、连杆、轮圈、轮缘、 扁弹簧及轧辑等60810256754001235255229用于制造轧辐、轴、轮箍、弹簧圈、 弹簧、弹簧垫圈、离合器、凸轮、钢 绳等20Mn910254502752450197用于制造凸轮轴、齿轮、联轴器、较 链、拖杆等30Mn88086060025540r -315204563(8)217187用于制造螺栓、螺母、螺钉、杠杆及 刹车踏板等。40Mn860840600255903551745

14、47(6)229207用以制造承受疲劳负荷的零件，如 轴、万向联轴器、曲轴、连杆及在高 应力下工作的螺栓、螺母等。50Mn83083060025645390134031(4)255217用于制造耐磨性要求很高，在高负荷 作用下的热处理零件，如齿轮、齿轮 轴、摩擦盘、凸轮和截面在 80mm以 下的心轴等。60Mn810256954101135269229适于制造弹簧、弹簧垫圈，弹簧环和 片以及冷拔钢丝（V 7mm和发条弹簧钢（GB122-84）牌热处理制度机械性能交货状态硬度应用举例号淬火淬回火抗拉屈服延伸率收缩HB温度 C火 介质温度 C强度6 b强度6 sS 5S 10率不大于MPa%热轧冷

15、拉+热处理不小于65840油500981785935285321调压调速弹黄、术费弹黄、 测力弹簧、一般机械的圆、 方螺旋弹簧70830油480103083483065Mn830油540981785830302321小尺寸的扁、圆弹簧、座垫 弹簧、发条离合器簧片、弹 簧环、刹车弹簧55Si2Mn870油48012751177630302321汽车、拖拉机、机车的减震 板簧和螺旋弹簧、气缸安全 阀簧，止回阀簧，250c以 下使用的耐热弹簧。55Si2MnB32160Si2Mn52560Sin2MnA440156913732055CrMna830860油46051012261079(b0.2 )9

16、20321321用于车辆、拖拉机上负荷较 重、应力较大的板簧和直径 较大的螺旋弹簧60CrMnA46052060Si2CrA870油42017651569620321（热 轧+热 处理）321用于高应力及温度在300350 C以下使用的弹 簧，如调速器、破碎机、汽 轮机汽封用弹簧60Si2CrVA85041018631667合金结构钢（GB307L82）、不锈钢棒（GB1220-84）牌 号热处理截面尺 寸（试 样直 径）mm机械性能硬度特性及应用举例淬火回火抗拉 强度6 b屈服 极限6 s延伸率S 51收缩率冲击值ak钢材退火或高温回火 供应状态的布氏硬度温 度 C冷 却 剂温 度 C冷 却

17、 剂(Mpa%J/cm2压痕直径mm不小于HB*不大于>合金结构钢20Mn2850880水、油水、油200440水、空气水、空气15785588104058.84.4187截面小时与20Cr相当，用 于做渗碳小齿轮、小轴、 钢套、链板等，渗碳淬火后 HRC566235Mn2840水500水11251834686124568.74.2207对于截面较小的零件可代替40Cr,可做直径0 15m 的重要用途的冷徽螺栓及 小轴等，表面淬火 HRC405045Mn2L . ;.840油550水、油25883735104058.84.1217用于制造在较高应力与磨 损条件下的零件。在直径 060mm

18、0寸，与40Cr相当。 可做万向联轴器、齿轮、 齿轮轴、蜗杆、曲轴、连 杆、花键轴和摩擦盘等， 表面淬火HRC455535SiMn900水570水、油25883735154558.84.0229除了要求低温（-20 C以 下）及冲击韧性很高的情 况外，可全面代替40Cr作 调质钢，亦可部分代替 40CrNi,可做中小型轴类、 齿轮等零件以及在 430 C 以下工作的重要紧固件， 表面淬人HRC455542SiMn880水590水25883735154058.84.0229与35SiMn钢同。可代替40Cr、35CrMo钢做大齿圈。 适于作表面淬火件，表面淬火 HRC455520Mnv880水、

19、油200水、空气15785588104068.74.4187相当于20CrNi的渗碳钢，渗碳淬火HRC566220MVBSin900油200水、空气151177981104568.74.2207可代替 18CrMnTi、20CrMnTi做高级渗碳齿轮等零件渗碳淬火 HRC56640MnB850油500水、油25981785104558.84.2207可代替40Cr做重要调质 件，如齿轮、轴、连杆、 螺栓等37SiMn2MoV870水、油650水、空气25987834125078.53.7269可代替34CrNiMO等做高强 度重负荷轴、曲轴、齿轮、 蜗杆等零件，表面淬火HRC505520CrM

20、nTi第一次880第二次870油200水、空气151079834104568.74.1217强度韧性均高，是铭银钢 的代用品。用于承受高速、 中等或重负荷以及冲击磨 损等的重要零件，如渗碳 齿轮，凸轮等，渗碳淬火 HRC566220CrMnMo850油200水、空气151177883104568.74.1 I- *1jf 217用于要求表面硬度高、耐 磨、心部有较高强度、韧 性的零件、如传动齿轮和 曲轴等，渗碳淬火 HRC566238CrMoA1940水、油640水、油30981834145088.34.0229用于要求高耐磨性、高疲 劳强度和相当高的强度且 热处理变形最小的零件， 如链杆、主

21、轴、蜗杆、齿 轮、套筒、套环等，渗氮 后，表面硬度HV110020Cr第一次880第二次800水、油200水、空气15834539104058.84.5179用于要求心部强度较高， 承受磨损、尺寸较大的渗 碳零件，如齿轮、齿轮轴、 蜗杆、凸轮、活塞销等； 也用于速度较大受中等冲 击的调质零件，渗碳淬火 HRC566240Cr850油1520* 1水、油2598178594558.84.5207用于承受交变负荷、中等 速度、中等负荷、强烈磨 损而无很大冲击的重要零 件如重要的齿轮、轴、曲 轴、连杆、螺栓、螺母等 零件；并用于直径大于 400mm要求低温冲击韧性 的轴与齿轮等，表面淬 HRC485

22、520CrNi850水、油460水、油25785105885078.54.3197用于制造承受较高载荷的 渗碳零件，如齿轮、轴、 花键轴、活塞销等40CrNi820油500水、油25981785104568.73.9241用于制造要求强度高、韧 性高的零件，如齿轮、轴、 链条、连杆等40CrNiMOA不锈钢棒1Cr139501000油700750快冷539343(6 0.2)255598.1200具有良好的耐蚀性、机械 加工性，用作水压机阀体、 热裂设备管路附件、汽轮 机叶片2Cr13920980油600750快冷637441(6 0.2)205078223同上，淬火状态下硬度较 高3Cr13

23、920980油600750快冷735539(6 0.2)124029235同上，比2Cr13淬火后硬 度高，作刃具、喷嘴、阀 座阀门等0Cr19Ni910101150快冷 （固溶处理）5202064060187（固溶处 理）作为不锈钢使用最广泛， 食品设备，一般化工设备， 原子能工业用注：1.表中合金结构钢HB*g YB6-71规定的硬度值，不锈钢棒HB呐GB1220-84规定的硬度值。2.表中1CU3、2CU3、3CU3钢和CU9和Ni19钢的数据分别适用于直径、边长、内切圆直径厚度075mnf 口 < 180mm 冈棒。般工程用铸造碳钢（GB5676-85牌 号抗拉 强度a b屈服强

24、度6 s 或 6 0.2延伸 率S根据合同选择硬度应用举例-7 /收菊毕 小冲击功（值）Akv （a。正火 回火HB表面 淬火HRCMPaMPa%J(kgf - /cm 2)最小值ZG200-400400200254030(6.0)各种形状的机件，如机座，变速箱壳等ZG230-450450230223225 (4.5)> 131铸造平坦的零件，如机座、机盖、箱体、 铁砧台，工作温度在 450c以下的管路附 件等。焊接性良好。ZG270-500500270182522 (3.5)> 1434045各种形状的机件，如飞轮、机架、蒸汽锤、 桩锤、联轴器、水压机工作缸、横梁等。 焊接性尚可

25、。ZG310570570310152115 (3)> 1534050各种形状的机件，如联轴器，气缸、齿轮、 齿轮圈及重负荷机架等ZG340-640640340101810 (2)1692294555起重运输机中齿轮，联轴器及重要的机件 等球墨铸铁（GB1348-88）牌 号参考壁厚e mm抗拉强度a bMpa屈服强度a 0.2MPa延伸率%冲击值（室温23 ）2、aJ/cm ）供参考用途布氏硬度HB最小值QT400-1840025018141301801 .制造轧辐。不仅在治金 工业上应用，造纸，玻璃、 橡胶、面粉等工业在不断 的改用球墨铸铁。2 .制造轴类零件，如些油 机曲轴（一般采用

26、 QT600-3）、凸轮轴及水泵 轴等。3 .投影造齿轮（一般采用 QT400-18）,合适的养的铸 件壁厚为1075mm4 .制造活赛环、摩擦片、 汽车后轿等零件。5 .制造中压阀门、低压阀 门、轴承座、千斤顶底座、 球球磨机及各种机床零件 和医疗器材等零件。QT400-1540025015130180QT4501045031010160210QT500-75003207170230QT600-36003703190270QT700-27004202205305QT800-2QT400-18A>30603902501814130180>602003702401212QT400-1

27、5A>306039025015130180>6020037024012QT500-7A>30604503007170240>602004202905QT600-3A>30606003603180270>602005503401QT700-2A>30607004002220320>602006503801注：牌号无后面字母A,表示牌号系由单铸试块测定的机械性能。牌号后面具有字母A,表示牌号系由附铸试块测定的机械性能，这些牌号适用于质量大于 2000kg及壁厚在30200mm勺球软件灰铸铁（GB9439- 88）牌铸件壁厚（mm最小抗拉强度硬度HB应

28、用举例号大于至b bMPaHT1002.510130110166盖、外罩、油盘、手轮、手把、支架等1020100931402030908713130508082122HT1502.510175137205端盖、汽轮泵体、轴承座、阀壳、管子及管路附件、手 轮、一般机床底座、床身其他复杂零件，滑座、工作台 等。102014511917920301301101663050120141157HT2002.510220157236气缸、齿轮、底架、机体、飞轮、齿条、衬筒、一般机庆铸有导轨的庆身及中等压力（Mpa以下）油缸、液压泵和阀的南壳体等。. |'1.10201951482222030170

29、1342003050160128192HT2504.010270175262阀壳、油缸、气缸、联轴器、机体、齿轮、齿轮臬处壳、飞轮、衬筒、凸轮、轴承座等1 r .一102024016424620302201572363050200150225HT3001020290182272齿轮、凸轮、车床卡盘、剪床、压力机的机身、导板、 六角自动车床及其他重负荷机床铸有导轨的床身、高压 油缸、液压泵和滑阀的壳体等。20302501682513050230161241HT350102034019929920302901822723050260171257bb）196Mpa时，HB=RH（100+0.438（

30、r b）。RH一般取 o.801.20注：灰铸铁的硬度，系由经验关系式计算，即，当冷轧钢板和钢带（GB708-88）0.2,0.25,0.3,0.4,0.45,0.55,0.6,0.65,0.70,0.75,0.80,0.90,1.001.1,1.2,1.3,1.4,1.5,1.6,1.7,1.8,2.0,2.1,2.2,2.5,2.8,3.0,3.5,3.8,3.9,4.0,4.5,5.5,6.7,8.9热轧钢板（GB709-88）0.35,050,0.55,0.60,0.65,0.70,0.75,0.80,0.901.0,1.21.6（0.1厚度位）,1.8,2.0,2.2,2.5,2.8

31、,3.0,3.2,3.5,3.8,3.9,4.0,4.5,5,6,7.8,9,1022（1 进位），25,2642（2 进位），45, 48, 50, 52, 5595 （5进位）100,105,110,120,125,130160（10 进位）,165,170,180200（5 进位）注：钢板宽度系歹U为 600,650,700,710,7501000（50 进位），1250,1400 , 1420, 15003000 （100 进位），3200380 （200 进位。）热轧圆钢和方钢尺寸（GB702-86）圆方 钢钢 直边 径长5.566.578910*111213141516171819

32、202122*23242526*27*28*2930*3132*3334*353638404245485053*55*56*586063*65*68707580859095100105110115120125130140150160170180190200220250注：1.本标准适用于直径为 5.5250mm的热轧圆钢和边长为 5.5200mm的热轧方钢。2 .各种直径优质钢的长度为 26m;普通钢的长度当直径或边长小于25mm寸为410m.3 .表中带*者不推荐使用。热轧等边角钢（GB9797-88）角钢 号数尺寸截面面积cm2参考数值重心距离Zocm角钢 号数尺寸（mm截面面 积Crm参

33、考数值重心距离ZoCmbdrxxbdrx-xJxCm4i xCmJxCrmi xCm22033.51.1320.400.590.60770485.57026.392.181.8641.4590.500.580.6456.87532.312.161.912.52531.4320.820.760.7668.16037.772.151.5641.8591.030.740.7679.42443.092.141.9933034.51.7491.460.910.85(7.5 )75597.36736.972.332.0442.2761.840.900.8968.76746.952.312.073.6363

34、2.1092.581.111.00710.16053.572.302.1142.7563.291.091.04811.50359.962.282.1553.3823.591.081.071014.12671.982.262.22440352.3593.591.231.13880159 i7.19248.792.482.1543.0864.601.221.1769.39757.352.472.1953.7915.531.211.22710.86065.582.462.234.54532.6595.171.401.22812.30373.492.442.2743.4866.651.381.2610

35、15.12688.432.422.3554.2928.041.371.3099061010.63782.772.792.4465.0769.331.361.33712.30194.832.782.4855035.52.9717.181.551.34813.944106.472.762.5243.8979.261.541.381017.167128.582.742.5954.80311.21.1531.421220.36149.222.712.6765.68813.051.521.461010061211.932114.953.102.675.656363.34310.191.751.48713

36、.796131.863.092.7144.390113.181.731.53815.638148.243.082.7655.41516.021.721.571019.261179.513.052.8468.36723.631.681.681222.800208.903.032.916.363474.97819.031.961.701426.256236.533.002.9956.14323.171.941.741629.627262.532.983.0667.28827.121.931.7885.51534.461.901.851011.65741.091.881.93注：1.角钢长度为：角钢

37、号 29,长度量1014,长度479mb2.热轧槽钢（GB707-88）WWy截面系数标记示例：热轧槽钢 180 70 9 -GB707 88 Q235 _A _GB 700 _88（碳素结构钢 Q235-A,尺寸为180X70X9mm型号尺寸截面面参考数值重心距离乙cm积cm2x-x1y-yhbdtrwwCrn1Cn3i880435.08.08.04.010.2425.35.791.4.310100485.38.58.54.212.7439.77.801.5212.61265.59.09.09.04.515.6962.110.21.5914a140586.09.59.54.818.5180.

38、513.01.7114b140608.09.59.54.821.3187.114.11.6716a160636.510.010.05.021.9510816.31.8016160658.510.010.05.025.1511717.61.7518a180687.010.510.5i 15.225.6914120.01.8818180709.010.510.55.226.2915221.51.8420a200737.011.011.05.528.8317824.22.0120200759.011.011.05.532.8319125.91.9522a220777.011.511.55.831.8421828.22.1022220799.011.511.55.836.2423430.12.0325a250787.012.012.06.034.