屈服强度-辽宁石化职业技术学院课件

辽宁石化职业技术学院机构零部件设计与应用主讲：JIGOULINGBUJIANSHEJIYUYINGYONG辽宁石化职业技术学院机构零部件设计与应用主讲：JIGOU2辽宁石化职业技术学院学习情境4构件尺寸和材料确定机构的设计除了满足运动要求外，还要满足安全与经济的要求。工程中衡量安全的指标是：强度、刚度、稳定性。构件抵抗破坏的能力称为构件的强度，抵抗变形的能力称为构件的刚度，维持原有形态平衡的能力称为稳定性。为了确保设计安全，通常要求多用材料和用高质量材料，而为了使设计符合经济的原则，又要求少用材料和用廉价材料，这就产生了矛盾。机构设计的目的就是合理地解决这一矛盾，为完成既安全又经济的设计提供理论依据和计算方法。本学习情境通过确定内燃机连杆的尺寸，选择连杆材料的学习，掌握机构设计的基本原则，选择适当的材料、截面形状和尺寸，设计出既安全又经济的结构构件和机械零件。2辽宁石化职业技术学院学习情境4构件尺寸和材料确定机构的目录3辽宁石化职业技术学院工作任务工作任务分析相关知识123任务实施4进入进入进入进入自主训练5进入目录3辽宁石化职业技术学院工作任务工作任务分析相关知识123学习情境4.2内燃机连杆材料的选用4辽宁石化职业技术学院工作任务根据内燃机连杆(图4-20)的工作情况、设计要求、制造工艺等，分析内燃机连杆材料的选用。返回目录页1-连杆体2-连杆盖3-轴套4-上轴瓦5-下轴瓦6-联接螺栓7-螺母8-开口销图4-20内燃机连杆工作图学习情境4.2内燃机连杆材料的选用4辽宁石化职业技术学院学习情境4.2内燃机连杆材料的选用5辽宁石化职业技术学院任务分析材料是机械的物质基础，它标志着人类文明的进步和社会发展水平，金属材料在现代工业中是应用最广泛的材料，机械工程中合理选用材料对于保证产品质量、降低生产成本有着极为重要的作用。为了正确、合理地使用金属材料，必须要了解其性能。金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。使用性能是指材料在使用过程中所表现出的特性，它包括力学性能、物理性能和化学性能。优良的使用性能可以满足生产和生活上的各种需要。工艺性能是指材料在加工制造过程中所表现出的特性，它包括热处理性能、切削加工性能、铸造性能、压力加工性能和焊接性能等。优良的工艺性能可使材料易于采用各种加工方法，制成各种形状、尺寸的零件和工具。因此，必须熟悉常用工程材料的力学性能、工艺性能、热处理工艺特点及其应用，掌握不同类型不同牌号的不同性能的材料，以便合理选择和使用材料。返回目录页学习情境4.2内燃机连杆材料的选用5辽宁石化职业技术学院【相关知识】一、金属材料的力学性能6辽宁石化职业技术学院金属零件或工具在使用时，往往会受到各种载荷的作用。金属材料在载荷的作用下表现出来的特性，称为金属材料的力学性能。衡量金属材料力学性能的指标有强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度等。根据载荷的作用方式不同，强度可分为抗拉强度、抗压强度、抗剪强度、抗扭强度和抗弯强度。通常以抗拉强度代表材料的强度指标。抗拉强度指标是通过拉伸试验测定的。它利用拉伸试验机产生的静拉力，对标准试样进行轴向拉伸，同时连续测量变化的载荷和试样的伸长量，直至试样断裂。并根据测得的数据，计算得出有关的力学性能指标。返回目录页1强度指标【相关知识】一、金属材料的力学性能6辽宁石化职业技术学院金属【相关知识】一、金属材料的力学性能7辽宁石化职业技术学院以纵坐标表示拉伸力F，以横坐标表示试样的伸长量，按试验全过程绘制出的曲线称为力----伸长曲线或拉伸曲线。图4-21(a)所示为低碳钢的力----伸长曲线。图4-21b所示铸铁的拉伸曲线。返回目录页（a）低碳钢的拉伸曲线

(b)铸铁的拉伸曲线图4-21金属材料的力----伸长示意曲线【相关知识】一、金属材料的力学性能7辽宁石化职业技术学院以纵【相关知识】一、金属材料的力学性能8辽宁石化职业技术学院常用的强度指标有两个：抗拉强度和屈服强度。材料在断裂前所能承受的最大应力称为抗拉强度。返回目录页（4-9）式中

——抗拉强度，MPa；Fm——试样在屈服阶段后所能抵抗的最大拉力（无明显屈服的材料，为实验期间的最大拉力），N；So——试样原始横截面面积，mm2。屈服强度是当金属材料呈现屈服现象时，在实验期间发性塑性变形而力不增加的应力点。屈服强度分为上屈服强度

sH和下屈强度

sL。在金属材料中，一般用下屈服强度代表其屈服强度

。【相关知识】一、金属材料的力学性能8辽宁石化职业技术学院常用【相关知识】一、金属材料的力学性能9辽宁石化职业技术学院返回目录页（4-10）式中

——试样的屈服强度，MPa；

FeL——试样屈服时的最小载荷，N；So——试样原始横截面面积，mm2。除低碳、中碳钢及少数合金钢有屈服现象外，大多数金属材料没有明显的屈服现象，因此，对这些材料，规定产生0.2%残余伸长时的应力作为条件屈服强度，可以替代，称为（名义）屈服强度，其确定方法如图4-22所示。图4-22没有明显屈服现象的力---伸长曲线【相关知识】一、金属材料的力学性能9辽宁石化职业技术学院返回【相关知识】一、金属材料的力学性能10辽宁石化职业技术学院返回目录页塑性是指金属材料受力后在断裂之前产生不可逆永久变形的能力。判断金属材料塑性好坏的主要判据有断后伸长率和断面收缩率。断后伸长率2塑性指标（4-11）式中LO——试样原始标距长度，mm；Lu——试样拉断后的标距长度，mm；断面收缩率（4-12）式中SO——试样原始截面面积，

mm2；Su——试样拉断后缩颈处的横截面面积，

mm2；【相关知识】一、金属材料的力学性能10辽宁石化职业技术学院返【相关知识】一、金属材料的力学性能11辽宁石化职业技术学院返回目录页硬度是指金属材料低抗其他更硬物体压入其表面的能力。常用的硬度指标有布氏硬度和洛氏硬度。（1）布氏硬度布氏硬度的测定是在布氏硬度试验机上进行的，其试验原理是用直径为D的淬硬钢球和硬质合金球，在规定压力F作用下压入被测金属表面至规定时间后，卸除压力，金属表面留有压痕，压力F与压痕表面积A的比值称为布氏硬度，用符号HBW（压头为硬质合金球）表示，即式中F——试验压力，N；S——压痕表面积，

mm2；3硬度（4-13）【相关知识】一、金属材料的力学性能11辽宁石化职业技术学院返【相关知识】一、金属材料的力学性能12辽宁石化职业技术学院返回目录页（2）洛氏硬度洛氏硬度的测定是在洛氏硬度试验机上进行的，是用一个顶角为120°的金刚石圆锥，或直径为1.5875mm的淬火钢球为压头，在一定载荷下压入被测金属材料表面，根据压痕深度来确定硬度值。洛氏硬度可分为HRA（120°金刚石圆锥压头）、HRB（φl.588mm淬火钢球压头）、HRC（120°金刚石圆锥压头）三种，以HRC应用最多。在常用范围内，布氏硬度值近似等于洛氏硬度值的10倍。【相关知识】一、金属材料的力学性能12辽宁石化职业技术学院返【相关知识】一、金属材料的力学性能13辽宁石化职业技术学院返回目录页冲击韧性是指金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力，冲击韧性值用表示。越大，材料抗冲击能力越强，材料的韧性越好，在受到冲击时越不容易断裂。式中——冲击韧度，J/cm2；Ak——冲击吸收功，J；So——试样缺口处的横截面面积cm2。4冲击韧性（4-14）【相关知识】一、金属材料的力学性能13辽宁石化职业技术学院返【相关知识】一、金属材料的力学性能14辽宁石化职业技术学院返回目录页金属材料抵抗交变载荷作用而不产生破坏的能力称为疲劳强度。疲劳极限用符号表示。5疲劳强度（1）疲劳现象机器和工程结构中有很多零件，如内燃机的连杆、齿轮的轮齿、车辆的车轴，都受到随时间作用周期性变化的应力作用，这种应力称为交变应力。构件在交变应力作用下的破坏时构件内的最大应力远低于强度极限，甚至低于屈服极限；因此疲劳破坏无明显的预兆，容易造成严重的后果。所以在设计零件选材时，要考虑金属材料对疲劳断裂的抗力。【相关知识】一、金属材料的力学性能14辽宁石化职业技术学院返【相关知识】一、金属材料的力学性能15辽宁石化职业技术学院返回目录页（2）疲劳强度金属材料在无数次交变载荷的作用下而不发生断裂的最大应力称为疲劳强度，用表示。图4-23疲劳曲线【相关知识】一、金属材料的力学性能15辽宁石化职业技术学院返【相关知识】一、金属材料的力学性能16辽宁石化职业技术学院返回目录页疲劳强度是通过试验所得到的，如图4-23所示，为钢铁材料在对称循环应力作用下的疲劳曲线示意图。从图4-23可以看出，当应力达到σ5时，曲线与横坐标趋平行，表示应力低于此值时，试样可以经受无数周期循环而不破坏，此应力值即为材料的疲劳强度。实际上，金属材料不可能做无数次交变载荷试验。对于黑色金属，一般规定应力循环107周次而不断裂的最大应力为疲劳强度，有色金属、不锈钢等取108周次。【相关知识】一、金属材料的力学性能16辽宁石化职业技术学院返【相关知识】二、金属材料的热处理17辽宁石化职业技术学院返回目录页钢的热处理就是将钢在固态下通过加热、保温和不同的冷却方法，如图4-24所示，从而改变其组织结构，满足性能要求的一种加工工艺。生产中不但各种工具、刀具要进行热处理，使它们具有足够的硬度，而且对于一些重要的机械零件，如轴、齿轮、凸轮等也要进行热处理。通过热处理能显著改善钢的力学性能，延长其使用寿命。图4-24钢的热处理【相关知识】二、金属材料的热处理17辽宁石化职业技术学院返回【相关知识】二、金属材料的热处理18辽宁石化职业技术学院返回目录页普通热处理包括：退火、正火、淬火和回火。（1）退火退火的目的是降低钢的硬度、均匀成分、消除内应力、细化组织，从而改善钢的力学性能和加工性能，为后续的机械加工和淬火做好准备。退火是把钢加热到临界温度以上（所谓临界温度就是使钢组织转变的温度，不同钢号它的临界温度是不同的，一般是710-760oC）,保温一段时间，随后在炉中或导热性较差的介质中缓慢冷却的热处理方法。退火主要用于铸件和焊件。（2）正火正火与退火目的相似，所得到的组织比退火细，强度、硬度有所提高，改善其切削加工性能。正火的热处理操作与退火基本相同，只是冷却速度较退火快，一般可放在空气中冷却。正火常用与低、中碳钢。对于力学性能要求不高的工件，正火可作为最终热处理。1普通热处理【相关知识】二、金属材料的热处理18辽宁石化职业技术学院返回【相关知识】二、金属材料的热处理19辽宁石化职业技术学院返回目录页（3）淬火淬火的目的是提高硬度和强度，提高耐磨性。淬火是将钢加热到临界温度以上，保温一室时间后，在水、盐水或油中急剧冷却的一种热处理方法。淬火后的硬度高且脆，必须经过回火以消除其淬火应力，所以淬火和回火两种热处理操作常常是零件的最终热处理。（4）回火回火的主要目的在于降低脆性，减少内应力，防止变形开裂；获得工件所需求的机械性能；稳定钢件的组织，保证工件的尺寸、形状稳定。回火是把淬火后的钢加热到一定温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理方法。淬火后提高了工件的强度和硬度，塑性和韧性却显著降低，且存在较大内应力，进一步变形至开裂，为此，淬火后要及时回火。随着回火温度的升高，其强度和硬度降低、塑性、韧性则升高。根据回火的温度不同，回火可分为低温回火、中温回火、高温回火。【相关知识】二、金属材料的热处理19辽宁石化职业技术学院返回【相关知识】二、金属材料的热处理20辽宁石化职业技术学院返回目录页①低温回火（150～250℃）。其目的在于降低淬火内应力的脆性，保证高硬度和耐磨性。主要用于高硬度、高耐磨的工件，如刀具、量具、冲压模、滚动轴承等的处理。②中温回火（350～450℃）。中温回火后，钢的强度、硬度仍然较高，并保持一定的韧性。中温回火一般用于要求弹性高、有足够韧性的工作，如弹簧、发条和锻模等的处理。③高温回火（500～650℃）。淬火后加高温回火又叫调质，其目的是获得强度、硬度和塑性、韧性都较好的综合力学性能。调质处理主要用于各种重要的、受力复杂的中碳钢零件，如曲轴、连杆、齿轮、螺栓等。【相关知识】二、金属材料的热处理20辽宁石化职业技术学院返回【相关知识】二、金属材料的热处理21辽宁石化职业技术学院返回目录页普通热处理包括：退火、正火、淬火和回火。（1）表面淬火对于一些要求表面有高硬度以增加其耐磨性，而心部有高韧性以提高其抗冲击能力的零件，可以采用表面热处理，即是对钢的表面进行淬火的工艺。主要有火焰加热表面淬火、感应加热表面淬火等。（2）化学热处理化学热处理是将工件置于一定介质中加热和保温，使介质中的活性原子渗入工件表层，以改变表层的化学成分和组织，从而使工件表面具有某些的力学或物理化学性能的一种热处理工艺。常见的化学热处理有渗碳、渗氮、碳氮共渗等。2钢的表面热处理【相关知识】二、金属材料的热处理21辽宁石化职业技术学院返回【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号22辽宁石化职业技术学院返回目录页钢铁材料是工业上对钢和铸铁的总称。钢依据其中是否有合金元素分为非合金元素（习惯上称为碳素钢）和合金钢两大类。碳素钢具有性能较好、加工容易、成本低廉的特点，是工程上应用最广、使用量最大的重要金属材料；但碳素钢存在淬透性不高、耐回火性较差和不能满足更高的力学性能或某些特殊性能（如耐热、耐蚀）要求，故在某些重要和特殊场合难以应用。合金钢是在碳素钢中加入一定量的合金元素，克服了碳素钢性能的不足，从而可在某些重要和特殊场合下使用，但也要认识到其成本的升高及某些性能恶化的缺点。铸铁虽然综合力学性能较钢差，但却具有优良的铸造性能、切削加工性能、减震减摩性等，且生产更方便、成本更低廉，故也是一种比较重要的金属材料。【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号22辽宁石化职业技术学院【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号23辽宁石化职业技术学院返回目录页铸铁通常是指含碳量大于2.11%的铁碳合金，并且含有较多的硅、猛、磷等元素。1铸铁（1）灰铸铁在灰铸铁中碳主要以石墨形式存在，其断口呈暗灰色，故称灰铸铁。灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性都较差。但石墨对灰铸铁的抗压强度影响不大，所以灰铸铁的抗压强度与相同基体的钢差不多。由于石墨的存在，也使灰铸铁获得了良好的耐磨性、抗振性、切削加工性和铸造性能。【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号23辽宁石化职业技术学院【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号24辽宁石化职业技术学院返回目录页由于以上优良性能和低谦的价格，灰铸铁在生产上得到了广泛的应用。常用于制造形状复杂而力学性能要求不高的工件，承受压力、要求消振的工件，以及一些耐磨工作。常用的热处理工艺有去应力退火，消除白口组织的退火和表面淬火。灰铸铁的牌号中“HT”是“灰铁”两字汉语拼音的首字母，其后数字表示其最低抗拉强度。如：HT100、HT300，灰铸铁的牌号、力学性能及主要用途可查相应的国家标准。【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号24辽宁石化职业技术学院【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号25辽宁石化职业技术学院返回目录页（2）可锻铸铁可锻铸铁（习称玛铁、马口铁）因对铸铁进行了可锻化退火而得名的，并不能锻造。可锻铸铁的强度和韧性都比灰铸铁好，但由于退火时间长，生产过程复杂，生产效率低，成本高，现已很少使用。【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号25辽宁石化职业技术学院【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号26辽宁石化职业技术学院返回目录页（3）球墨铸铁铁液经球化处理和孕育处理，使石墨全部或大部分呈球状的铸铁称为球墨铸铁。球墨铸铁有较高的抗拉强度和抗疲功强度，塑性、韧性也比灰铸铁好得多，可与铸钢媲美。此外，球墨铸铁的铸造性能、耐磨性、切削加工性都比钢好。因此球墨铸铁常用于制造载荷较大且受磨损和冲击作用的重要零件，如汽车、拖拉机的曲轴，连杆和机床的蜗杆、蜗轮等。球墨铸铁的牌号用“QT”和其后的两组数字组成。两组数字分别表示最低抗拉强度和最低伸长率。如QT400-15表示球墨铸铁，其最低抗拉强度为400MPa，最低伸长率为15%。【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号26辽宁石化职业技术学院【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号27辽宁石化职业技术学院返回目录页（4）蠕墨铸铁蠕墨铸铁是近代发展起来的一种新型结构材料，蠕墨铸铁的力学性能介于灰铸铁与球墨铸铁之间，其铸造性、切削加工性、吸振性、导热性和耐磨性接近于灰铸铁，抗拉强度和疲劳强度相当于铁素体球墨铸铁。常用于制造复杂的大型铸件、高强度耐压件和冲击件，如立柱、泵体、机床床身、阀体、汽缸盖等。蠕墨铸铁的牌号是用“RuT”与一组数字表示，数字表示最低抗拉强度极限σb的兆帕值。例如RuT420表示最低抗拉强度极限为420MPa的蠕墨铸铁。【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号27辽宁石化职业技术学院【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号28辽宁石化职业技术学院返回目录页钢分为碳素钢和合金钢两类，碳素钢俗称碳钢，是最基本的铁碳合金，它是指冶炼时没有特意加入合金元素，且含碳量大于0.0218%而小于2.11%的铁碳合金。2工业用钢的编号（1）按用途分为结构钢、工具钢、专门用途钢和特殊性能钢。为了便于分析，可以对钢进行如下分类：（2）按含碳量的多少分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。（3）按有害杂质元素（硫、磷）含量的多少分为普通质量钢、优质钢和高级优质钢。（4）按合金元素含量的多少分为非合金钢、低合金钢和合金钢，其界限值可查有关手册。【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号28辽宁石化职业技术学院【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号29辽宁石化职业技术学院返回目录页为了便于学习在此先分析各种钢产品牌号的编号方法。（1）非合金钢（碳素钢）产品牌号的编号方法见表4-2表4-2非合金钢（碳素钢）产品牌号的编号方法分类编号方法举例说明碳素结构钢Q235A·F“Q”为“屈”字的汉语拼音字首，后面的数字为屈服点值（MPa）；A、B、C、D表示质量等级，从左到右，质量依次提高；F、b、Z、TZ依次表示脱氧程度，即沸腾钢、半镇静钢、镇静钢、特殊镇静钢。Q·F表示屈服点为235MPa、质量为A级的沸腾钢【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号29辽宁石化职业技术学院【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号30辽宁石化职业技术学院返回目录页优质碳素结构钢45(wc=0.45%wMn=0.25-0.5%)40Mn(wc=0.4%wMn=0.7-1.0%)两位数字表示钢的平均碳的质量分数，以万分之几来计。该钢分为两种：一种是普通含锰量的优质碳素结构钢，如65、40等；另一种是较高含锰量的优质碳素结构钢，如65Mn、40Mn等。在GB17616-1998统一数字代号体系中，代号均为Uxxxxx碳素工具钢T8(wc=0.8%)T12A(wc=1.2%)用“碳”的汉语拼音字母大写的字头表示碳素工具钢，一位数字表示该钢的平均碳的质量分数，以千分之几来计，钢号后加“A”表示高级优质碳素工具钢铸造碳钢ZG200-400(=200Mpa=400Mpa)“ZG”代表铸钢，其后面第一组数字表示屈服点，第二组数字表示抗拉强度。如ZG200-400表示屈服点为200MPa、抗拉强度为400MPa的铸造碳钢，统一数字代号为：Cxxxxx【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号30辽宁石化职业技术学院【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号返回目录页（2）低合金钢产品牌号的编号方法是用字母“”（表示“屈服强度”）起头，接排屈服强度值及质量等级(从低到高用A、B、C、D、E表示)。如Q345C、Q420C等。（3）合金钢产品牌号的编号方法见表4-3。31辽宁石化职业技术学院【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号返回目录页（2）低合金钢【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号返回目录页表4-3合金钢产品牌号的编号方法分类编号方法（原则：数字+化学元素+数字）举例说明合金结构钢60Si2Mn或60硅2锰(wc=0.60%，wSi=2%，wMn<1.5%)前面两位数字表示钢的平均碳的质量分数，以万分之几来计；化学元素用汉字或化学元素符号表示；后面的数字表示该元素的平均质量分数，以百分之几来计。当该元素的平均质量分数小于1.5%时，编号中只标明元素，一般不标明含量，当质量分数大于1.5%、2.5%、3.5%…，则相应以2、3、4…表示，统一数字代号为Axxxxx合金工具钢9Mn2V(wc=0.90%)W18Cr4V(wc=0.7%-0.8%)与合金结构钢编号方法的区别在于：用一位数字表示钢的平均碳的质量分数，以千分之几来计；当平均碳的质量分数大于或等于1%时，钢号前无数字；但高速钢例外，它的平均碳的质量分数小于1%时也不标出。统一数字号均为Txxxxx。合金元素质量分数的表示方法与合金结构钢的相同特殊性能钢0Cr18Ni9(wc≤0.08%)00Cr18Ni9(wc=0.1%)与工具钢的编号方法相同，但特殊性能钢的平均碳的质量分数较低。当其平均碳的质量分数小于或等于0.08%时，在钢号的前面分别冠上“0”、“00”。如0Cr18Ni9表示平均碳的质量分数为0.03%铬的质量分数为18%、镍的质量分数为9%的耐热钢。合金元素质量分数的表示方法与合金结构的相同。32辽宁石化职业技术学院【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号返回目录页表4-3【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号33辽宁石化职业技术学院返回目录页①碳素结构钢。碳素结构钢为低碳钢或中碳钢，其力学性能一般，加工工艺好，价格便宜，使用时不用进行热处理，多用来制造一般工程结构构件和不重要的进行零件。碳素结构钢的常用牌号有：Q195、Q215A、Q215B、Q235A、Q235B、Q235C、Q235D、Q275A、Q275C、Q275D。其性能可查阅有关资料。结构钢主要用来制造金属结构物（如井架、汽车外壳等）或机械零件（如轴、齿轮、螺栓等），包括碳素结构钢、低合金高强度结构钢、优质碳素结构钢与合金结构钢等。3工业用钢的性能和应用（1）结构钢【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号33辽宁石化职业技术学院【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号34辽宁石化职业技术学院返回目录页②低合金高强度结构钢。在低碳碳素结构钢中加入少量的锰、钒、钛、铌、铬、镍等合金元素（以锰为主）后，可以制成一个新钢种-----低合金高强度结构钢。因该钢种与碳素结构钢相比具有较高的强度，较好的韧性、焊接性和耐蚀性，较高的性能价格比，故在桥梁、船舶、车辆、容器和建筑结构中得到了广泛的应用。低合金高强度结构钢的牌号从Q295至Q460有多个，最常用的是Q345钢。③优质碳素结构钢。优质碳素结构钢中的有害杂质含量较少，化学成分准确，力学性能可靠，常用来制造比较重要的机械零件。优质碳素结构钢一般都要进行热处理，以便充分发挥其良好的力学性能。常用优质碳素结构钢的牌号有08F、15、20、25、35、40、40Mn、45、50Mn、65、60Mn、65Mn，其性能、特点及应用可查有关手册，其中常用的是45号钢。【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号34辽宁石化职业技术学院【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号35辽宁石化职业技术学院返回目录页④合金结构钢。在优质碳素结构钢中加入一定量的不同的合金元素可得到性能更好的钢种----合金结构钢。使用合金结构钢可以减小零件的尺寸和重量，从而使整机小而轻。合金结构钢的品种很多，性能各有所长，但价格较高，可根据需要进行合理选用。常用的合金结构钢有合金渗碳钢与合金调质钢，它们都是用来制造重要机械零件的。合金渗碳钢属于低碳合金钢，要经过渗碳、淬火、低温回火后才能使用。它们的表面硬度高（可达58-64HRC），心部韧性好，切削加工性好，适合制造工作时受强烈冲击和摩擦的零件。合金调质钢属于中碳钢，要经过调质处理后才能使用，调质后还可进行表面淬火或化学热处理。合金调质钢的综合力学性能好，淬透性好，切削加工性好，更适合制造工作时受力大、易出现严重磨损的重要零件。常用合金渗碳钢的牌号有：20Cr、20CrMnTi、20Cr2Ni4，其热处理及性能和应用可查有关资料。典型合金调质钢的牌号有：40Cr、35CrMo、40CrNiMoA，其热处理及性能和应用可查阅有关资料。【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号35辽宁石化职业技术学院【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号36辽宁石化职业技术学院返回目录页⑤铸钢。许多形状复杂或尺寸很大的批量生产零件可以用铸钢来制造。铸钢的铸造性能比铸铁差，但力学性能和焊接性能却大大优于铸铁，故多用在工程机械和车辆中。目前应用较多的是铸造碳钢。工程用典型铸造碳钢的牌号有：ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570。①碳素工具钢。碳素工具钢是一种高碳优质钢，有害杂质含量少，经淬火和低温回火后硬度高、耐磨性好。但因其热硬性（又称红硬性，即高温下保持高硬度的性能）很差，当温度超过250C后，硬度会急剧下降，故多用来制作在常温下使用的低速工具、手动工具、模具和耐磨零件等。碳素工具钢的牌号有T7、T7A、T8、T8A、T8Mn、T8MnA、T9、T9A、T10、T10A、T11、T11A、T12、T12A、T13、T13A等。随着含碳量的增加，碳素工具钢的硬度和耐磨性增加，但韧性和淬透性降低。工具钢主要用来制造工具、模具、量具和刃具。通常将工具钢分为碳素工具钢、合金工具钢和高速工具钢。（2）工具钢【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号36辽宁石化职业技术学院【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号37辽宁石化职业技术学院返回目录页②合金工具钢。为了满足工具、刃具、量具对钢材的某些特殊要求，可以在碳素工具钢内增加某些合金元素，制成合金工具钢。合金工具钢主要包括量具刃具钢、冷作模具钢、热作模具钢、塑料模具钢等。常用的量具刃具钢的牌号有9SiCr、Cr2、Cr06、9Cr2等。③高速工具钢。高速工具钢简称高速钢。与量具刃具钢相比，高速钢除了具有更高的硬度、更好的耐磨性和韧性之外，最大的优点是热硬性好，即使在600C高温下工作，也能保证其硬度在60HRC以上，多用来制造各种中速切削刀具。常用高速钢的牌号有：W18Cr4V、W6M5Cr4V2、W6Mo5Cr4V2Al。为了满足某些专用零件或结构的工作要求，人们制造出了许多专门用途钢，如滚动轴承钢、弹簧钢、锅炉钢、桥梁钢等。为了满足某些场合对钢的特殊性能要求，人们又制造出了许多特殊性能钢，如不锈钢、磁钢、无磁钢、耐热钢、易切钢等。要想了解专门用途与特殊性能钢的详细情况，请查阅有关信息、资料。（2）专门用途与特殊性能钢【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号37辽宁石化职业技术学院学习情境4.2内燃机连杆材料的选用38辽宁石化职业技术学院任务实施连杆的工作情况：连杆的作用是将作用在活塞上的气体压力传递给曲轴，并将活塞的往复运动变成曲轴的旋转运动。连杆小头与活塞销相连接，与活塞一起做往复运动，连杆大头与曲柄销相连和曲轴一起做旋转运动。因此，连杆体除有上下运动外，还左右摆动，做复杂的平面运动。连杆的设计要求：连杆主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷，因此，在设计时应首先保证连杆具有足够的疲劳强度和结构刚度。如果强度不足，就会发生连杆螺栓、大头盖或杆身的断裂，造成严重事故，同样，如果连杆组刚度不足，也会对曲柄连杆结构的工作带来不好的影响。所以设计连杆的一个主要要求是在尽可能轻巧的结构下，保证足够的刚度和强度。为此，必须选用高强度的材料，合理的结构和尺寸。返回目录页学习情境4.2内燃机连杆材料的选用38辽宁石化职业技术学学习情境4.2内燃机连杆材料的选用39辽宁石化职业技术学院任务实施材料的选择：连杆材料应具有较高的疲劳强度和冲击韧性，可以用45、40Cr、40MnB、20Cr、42CrMo、20CrMo等钢。合金钢有较高的综合力学性能，但当存在产生应力集中的因素时，它的耐疲劳能力急剧下降。所以合金钢连杆的形状设计、过渡圆滑性、毛坯表面质量等，必须给予更多的注意，才能充分发挥优质材料的潜力。为了保证连杆在结构轻巧的条件下有足够的刚度和强度，采用精选含碳量的优质中碳钢45模锻，表面喷丸处理，提高强度。返回目录页学习情境4.2内燃机连杆材料的选用39辽宁石化职业技术学自主训练40辽宁石化职业技术学院上网查找内燃机曲轴的常用材料，根据曲轴的工作性质、工作条件及使用性能，写出材料选择的分析报告。返回目录页自主训练40辽宁石化职业技术学院上网查找内燃机曲轴的常用材料41辽宁石化职业技术学院本单元结束41辽宁石化职业技术学院本单元结束辽宁石化职业技术学院机构零部件设计与应用主讲：JIGOULINGBUJIANSHEJIYUYINGYONG辽宁石化职业技术学院机构零部件设计与应用主讲：JIGOU43辽宁石化职业技术学院学习情境4构件尺寸和材料确定机构的设计除了满足运动要求外，还要满足安全与经济的要求。工程中衡量安全的指标是：强度、刚度、稳定性。构件抵抗破坏的能力称为构件的强度，抵抗变形的能力称为构件的刚度，维持原有形态平衡的能力称为稳定性。为了确保设计安全，通常要求多用材料和用高质量材料，而为了使设计符合经济的原则，又要求少用材料和用廉价材料，这就产生了矛盾。机构设计的目的就是合理地解决这一矛盾，为完成既安全又经济的设计提供理论依据和计算方法。本学习情境通过确定内燃机连杆的尺寸，选择连杆材料的学习，掌握机构设计的基本原则，选择适当的材料、截面形状和尺寸，设计出既安全又经济的结构构件和机械零件。2辽宁石化职业技术学院学习情境4构件尺寸和材料确定机构的目录44辽宁石化职业技术学院工作任务工作任务分析相关知识123任务实施4进入进入进入进入自主训练5进入目录3辽宁石化职业技术学院工作任务工作任务分析相关知识123学习情境4.2内燃机连杆材料的选用45辽宁石化职业技术学院工作任务根据内燃机连杆(图4-20)的工作情况、设计要求、制造工艺等，分析内燃机连杆材料的选用。返回目录页1-连杆体2-连杆盖3-轴套4-上轴瓦5-下轴瓦6-联接螺栓7-螺母8-开口销图4-20内燃机连杆工作图学习情境4.2内燃机连杆材料的选用4辽宁石化职业技术学院学习情境4.2内燃机连杆材料的选用46辽宁石化职业技术学院任务分析材料是机械的物质基础，它标志着人类文明的进步和社会发展水平，金属材料在现代工业中是应用最广泛的材料，机械工程中合理选用材料对于保证产品质量、降低生产成本有着极为重要的作用。为了正确、合理地使用金属材料，必须要了解其性能。金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。使用性能是指材料在使用过程中所表现出的特性，它包括力学性能、物理性能和化学性能。优良的使用性能可以满足生产和生活上的各种需要。工艺性能是指材料在加工制造过程中所表现出的特性，它包括热处理性能、切削加工性能、铸造性能、压力加工性能和焊接性能等。优良的工艺性能可使材料易于采用各种加工方法，制成各种形状、尺寸的零件和工具。因此，必须熟悉常用工程材料的力学性能、工艺性能、热处理工艺特点及其应用，掌握不同类型不同牌号的不同性能的材料，以便合理选择和使用材料。返回目录页学习情境4.2内燃机连杆材料的选用5辽宁石化职业技术学院【相关知识】一、金属材料的力学性能47辽宁石化职业技术学院金属零件或工具在使用时，往往会受到各种载荷的作用。金属材料在载荷的作用下表现出来的特性，称为金属材料的力学性能。衡量金属材料力学性能的指标有强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度等。根据载荷的作用方式不同，强度可分为抗拉强度、抗压强度、抗剪强度、抗扭强度和抗弯强度。通常以抗拉强度代表材料的强度指标。抗拉强度指标是通过拉伸试验测定的。它利用拉伸试验机产生的静拉力，对标准试样进行轴向拉伸，同时连续测量变化的载荷和试样的伸长量，直至试样断裂。并根据测得的数据，计算得出有关的力学性能指标。返回目录页1强度指标【相关知识】一、金属材料的力学性能6辽宁石化职业技术学院金属【相关知识】一、金属材料的力学性能48辽宁石化职业技术学院以纵坐标表示拉伸力F，以横坐标表示试样的伸长量，按试验全过程绘制出的曲线称为力----伸长曲线或拉伸曲线。图4-21(a)所示为低碳钢的力----伸长曲线。图4-21b所示铸铁的拉伸曲线。返回目录页（a）低碳钢的拉伸曲线

(b)铸铁的拉伸曲线图4-21金属材料的力----伸长示意曲线【相关知识】一、金属材料的力学性能7辽宁石化职业技术学院以纵【相关知识】一、金属材料的力学性能49辽宁石化职业技术学院常用的强度指标有两个：抗拉强度和屈服强度。材料在断裂前所能承受的最大应力称为抗拉强度。返回目录页（4-9）式中

——抗拉强度，MPa；Fm——试样在屈服阶段后所能抵抗的最大拉力（无明显屈服的材料，为实验期间的最大拉力），N；So——试样原始横截面面积，mm2。屈服强度是当金属材料呈现屈服现象时，在实验期间发性塑性变形而力不增加的应力点。屈服强度分为上屈服强度

sH和下屈强度

sL。在金属材料中，一般用下屈服强度代表其屈服强度

。【相关知识】一、金属材料的力学性能8辽宁石化职业技术学院常用【相关知识】一、金属材料的力学性能50辽宁石化职业技术学院返回目录页（4-10）式中

——试样的屈服强度，MPa；

FeL——试样屈服时的最小载荷，N；So——试样原始横截面面积，mm2。除低碳、中碳钢及少数合金钢有屈服现象外，大多数金属材料没有明显的屈服现象，因此，对这些材料，规定产生0.2%残余伸长时的应力作为条件屈服强度，可以替代，称为（名义）屈服强度，其确定方法如图4-22所示。图4-22没有明显屈服现象的力---伸长曲线【相关知识】一、金属材料的力学性能9辽宁石化职业技术学院返回【相关知识】一、金属材料的力学性能51辽宁石化职业技术学院返回目录页塑性是指金属材料受力后在断裂之前产生不可逆永久变形的能力。判断金属材料塑性好坏的主要判据有断后伸长率和断面收缩率。断后伸长率2塑性指标（4-11）式中LO——试样原始标距长度，mm；Lu——试样拉断后的标距长度，mm；断面收缩率（4-12）式中SO——试样原始截面面积，

mm2；Su——试样拉断后缩颈处的横截面面积，

mm2；【相关知识】一、金属材料的力学性能10辽宁石化职业技术学院返【相关知识】一、金属材料的力学性能52辽宁石化职业技术学院返回目录页硬度是指金属材料低抗其他更硬物体压入其表面的能力。常用的硬度指标有布氏硬度和洛氏硬度。（1）布氏硬度布氏硬度的测定是在布氏硬度试验机上进行的，其试验原理是用直径为D的淬硬钢球和硬质合金球，在规定压力F作用下压入被测金属表面至规定时间后，卸除压力，金属表面留有压痕，压力F与压痕表面积A的比值称为布氏硬度，用符号HBW（压头为硬质合金球）表示，即式中F——试验压力，N；S——压痕表面积，

mm2；3硬度（4-13）【相关知识】一、金属材料的力学性能11辽宁石化职业技术学院返【相关知识】一、金属材料的力学性能53辽宁石化职业技术学院返回目录页（2）洛氏硬度洛氏硬度的测定是在洛氏硬度试验机上进行的，是用一个顶角为120°的金刚石圆锥，或直径为1.5875mm的淬火钢球为压头，在一定载荷下压入被测金属材料表面，根据压痕深度来确定硬度值。洛氏硬度可分为HRA（120°金刚石圆锥压头）、HRB（φl.588mm淬火钢球压头）、HRC（120°金刚石圆锥压头）三种，以HRC应用最多。在常用范围内，布氏硬度值近似等于洛氏硬度值的10倍。【相关知识】一、金属材料的力学性能12辽宁石化职业技术学院返【相关知识】一、金属材料的力学性能54辽宁石化职业技术学院返回目录页冲击韧性是指金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力，冲击韧性值用表示。越大，材料抗冲击能力越强，材料的韧性越好，在受到冲击时越不容易断裂。式中——冲击韧度，J/cm2；Ak——冲击吸收功，J；So——试样缺口处的横截面面积cm2。4冲击韧性（4-14）【相关知识】一、金属材料的力学性能13辽宁石化职业技术学院返【相关知识】一、金属材料的力学性能55辽宁石化职业技术学院返回目录页金属材料抵抗交变载荷作用而不产生破坏的能力称为疲劳强度。疲劳极限用符号表示。5疲劳强度（1）疲劳现象机器和工程结构中有很多零件，如内燃机的连杆、齿轮的轮齿、车辆的车轴，都受到随时间作用周期性变化的应力作用，这种应力称为交变应力。构件在交变应力作用下的破坏时构件内的最大应力远低于强度极限，甚至低于屈服极限；因此疲劳破坏无明显的预兆，容易造成严重的后果。所以在设计零件选材时，要考虑金属材料对疲劳断裂的抗力。【相关知识】一、金属材料的力学性能14辽宁石化职业技术学院返【相关知识】一、金属材料的力学性能56辽宁石化职业技术学院返回目录页（2）疲劳强度金属材料在无数次交变载荷的作用下而不发生断裂的最大应力称为疲劳强度，用表示。图4-23疲劳曲线【相关知识】一、金属材料的力学性能15辽宁石化职业技术学院返【相关知识】一、金属材料的力学性能57辽宁石化职业技术学院返回目录页疲劳强度是通过试验所得到的，如图4-23所示，为钢铁材料在对称循环应力作用下的疲劳曲线示意图。从图4-23可以看出，当应力达到σ5时，曲线与横坐标趋平行，表示应力低于此值时，试样可以经受无数周期循环而不破坏，此应力值即为材料的疲劳强度。实际上，金属材料不可能做无数次交变载荷试验。对于黑色金属，一般规定应力循环107周次而不断裂的最大应力为疲劳强度，有色金属、不锈钢等取108周次。【相关知识】一、金属材料的力学性能16辽宁石化职业技术学院返【相关知识】二、金属材料的热处理58辽宁石化职业技术学院返回目录页钢的热处理就是将钢在固态下通过加热、保温和不同的冷却方法，如图4-24所示，从而改变其组织结构，满足性能要求的一种加工工艺。生产中不但各种工具、刀具要进行热处理，使它们具有足够的硬度，而且对于一些重要的机械零件，如轴、齿轮、凸轮等也要进行热处理。通过热处理能显著改善钢的力学性能，延长其使用寿命。图4-24钢的热处理【相关知识】二、金属材料的热处理17辽宁石化职业技术学院返回【相关知识】二、金属材料的热处理59辽宁石化职业技术学院返回目录页普通热处理包括：退火、正火、淬火和回火。（1）退火退火的目的是降低钢的硬度、均匀成分、消除内应力、细化组织，从而改善钢的力学性能和加工性能，为后续的机械加工和淬火做好准备。退火是把钢加热到临界温度以上（所谓临界温度就是使钢组织转变的温度，不同钢号它的临界温度是不同的，一般是710-760oC）,保温一段时间，随后在炉中或导热性较差的介质中缓慢冷却的热处理方法。退火主要用于铸件和焊件。（2）正火正火与退火目的相似，所得到的组织比退火细，强度、硬度有所提高，改善其切削加工性能。正火的热处理操作与退火基本相同，只是冷却速度较退火快，一般可放在空气中冷却。正火常用与低、中碳钢。对于力学性能要求不高的工件，正火可作为最终热处理。1普通热处理【相关知识】二、金属材料的热处理18辽宁石化职业技术学院返回【相关知识】二、金属材料的热处理60辽宁石化职业技术学院返回目录页（3）淬火淬火的目的是提高硬度和强度，提高耐磨性。淬火是将钢加热到临界温度以上，保温一室时间后，在水、盐水或油中急剧冷却的一种热处理方法。淬火后的硬度高且脆，必须经过回火以消除其淬火应力，所以淬火和回火两种热处理操作常常是零件的最终热处理。（4）回火回火的主要目的在于降低脆性，减少内应力，防止变形开裂；获得工件所需求的机械性能；稳定钢件的组织，保证工件的尺寸、形状稳定。回火是把淬火后的钢加热到一定温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理方法。淬火后提高了工件的强度和硬度，塑性和韧性却显著降低，且存在较大内应力，进一步变形至开裂，为此，淬火后要及时回火。随着回火温度的升高，其强度和硬度降低、塑性、韧性则升高。根据回火的温度不同，回火可分为低温回火、中温回火、高温回火。【相关知识】二、金属材料的热处理19辽宁石化职业技术学院返回【相关知识】二、金属材料的热处理61辽宁石化职业技术学院返回目录页①低温回火（150～250℃）。其目的在于降低淬火内应力的脆性，保证高硬度和耐磨性。主要用于高硬度、高耐磨的工件，如刀具、量具、冲压模、滚动轴承等的处理。②中温回火（350～450℃）。中温回火后，钢的强度、硬度仍然较高，并保持一定的韧性。中温回火一般用于要求弹性高、有足够韧性的工作，如弹簧、发条和锻模等的处理。③高温回火（500～650℃）。淬火后加高温回火又叫调质，其目的是获得强度、硬度和塑性、韧性都较好的综合力学性能。调质处理主要用于各种重要的、受力复杂的中碳钢零件，如曲轴、连杆、齿轮、螺栓等。【相关知识】二、金属材料的热处理20辽宁石化职业技术学院返回【相关知识】二、金属材料的热处理62辽宁石化职业技术学院返回目录页普通热处理包括：退火、正火、淬火和回火。（1）表面淬火对于一些要求表面有高硬度以增加其耐磨性，而心部有高韧性以提高其抗冲击能力的零件，可以采用表面热处理，即是对钢的表面进行淬火的工艺。主要有火焰加热表面淬火、感应加热表面淬火等。（2）化学热处理化学热处理是将工件置于一定介质中加热和保温，使介质中的活性原子渗入工件表层，以改变表层的化学成分和组织，从而使工件表面具有某些的力学或物理化学性能的一种热处理工艺。常见的化学热处理有渗碳、渗氮、碳氮共渗等。2钢的表面热处理【相关知识】二、金属材料的热处理21辽宁石化职业技术学院返回【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号63辽宁石化职业技术学院返回目录页钢铁材料是工业上对钢和铸铁的总称。钢依据其中是否有合金元素分为非合金元素（习惯上称为碳素钢）和合金钢两大类。碳素钢具有性能较好、加工容易、成本低廉的特点，是工程上应用最广、使用量最大的重要金属材料；但碳素钢存在淬透性不高、耐回火性较差和不能满足更高的力学性能或某些特殊性能（如耐热、耐蚀）要求，故在某些重要和特殊场合难以应用。合金钢是在碳素钢中加入一定量的合金元素，克服了碳素钢性能的不足，从而可在某些重要和特殊场合下使用，但也要认识到其成本的升高及某些性能恶化的缺点。铸铁虽然综合力学性能较钢差，但却具有优良的铸造性能、切削加工性能、减震减摩性等，且生产更方便、成本更低廉，故也是一种比较重要的金属材料。【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号22辽宁石化职业技术学院【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号64辽宁石化职业技术学院返回目录页铸铁通常是指含碳量大于2.11%的铁碳合金，并且含有较多的硅、猛、磷等元素。1铸铁（1）灰铸铁在灰铸铁中碳主要以石墨形式存在，其断口呈暗灰色，故称灰铸铁。灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性都较差。但石墨对灰铸铁的抗压强度影响不大，所以灰铸铁的抗压强度与相同基体的钢差不多。由于石墨的存在，也使灰铸铁获得了良好的耐磨性、抗振性、切削加工性和铸造性能。【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号23辽宁石化职业技术学院【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号65辽宁石化职业技术学院返回目录页由于以上优良性能和低谦的价格，灰铸铁在生产上得到了广泛的应用。常用于制造形状复杂而力学性能要求不高的工件，承受压力、要求消振的工件，以及一些耐磨工作。常用的热处理工艺有去应力退火，消除白口组织的退火和表面淬火。灰铸铁的牌号中“HT”是“灰铁”两字汉语拼音的首字母，其后数字表示其最低抗拉强度。如：HT100、HT300，灰铸铁的牌号、力学性能及主要用途可查相应的国家标准。【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号24辽宁石化职业技术学院【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号66辽宁石化职业技术学院返回目录页（2）可锻铸铁可锻铸铁（习称玛铁、马口铁）因对铸铁进行了可锻化退火而得名的，并不能锻造。可锻铸铁的强度和韧性都比灰铸铁好，但由于退火时间长，生产过程复杂，生产效率低，成本高，现已很少使用。【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号25辽宁石化职业技术学院【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号67辽宁石化职业技术学院返回目录页（3）球墨铸铁铁液经球化处理和孕育处理，使石墨全部或大部分呈球状的铸铁称为球墨铸铁。球墨铸铁有较高的抗拉强度和抗疲功强度，塑性、韧性也比灰铸铁好得多，可与铸钢媲美。此外，球墨铸铁的铸造性能、耐磨性、切削加工性都比钢好。因此球墨铸铁常用于制造载荷较大且受磨损和冲击作用的重要零件，如汽车、拖拉机的曲轴，连杆和机床的蜗杆、蜗轮等。球墨铸铁的牌号用“QT”和其后的两组数字组成。两组数字分别表示最低抗拉强度和最低伸长率。如QT400-15表示球墨铸铁，其最低抗拉强度为400MPa，最低伸长率为15%。【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号26辽宁石化职业技术学院【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号68辽宁石化职业技术学院返回目录页（4）蠕墨铸铁蠕墨铸铁是近代发展起来的一种新型结构材料，蠕墨铸铁的力学性能介于灰铸铁与球墨铸铁之间，其铸造性、切削加工性、吸振性、导热性和耐磨性接近于灰铸铁，抗拉强度和疲劳强度相当于铁素体球墨铸铁。常用于制造复杂的大型铸件、高强度耐压件和冲击件，如立柱、泵体、机床床身、阀体、汽缸盖等。蠕墨铸铁的牌号是用“RuT”与一组数字表示，数字表示最低抗拉强度极限σb的兆帕值。例如RuT420表示最低抗拉强度极限为420MPa的蠕墨铸铁。【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号27辽宁石化职业技术学院【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号69辽宁石化职业技术学院返回目录页钢分为碳素钢和合金钢两类，碳素钢俗称碳钢，是最基本的铁碳合金，它是指冶炼时没有特意加入合金元素，且含碳量大于0.0218%而小于2.11%的铁碳合金。2工业用钢的编号（1）按用途分为结构钢、工具钢、专门用途钢和特殊性能钢。为了便于分析，可以对钢进行如下分类：（2）按含碳量的多少分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。（3）按有害杂质元素（硫、磷）含量的多少分为普通质量钢、优质钢和高级优质钢。（4）按合金元素含量的多少分为非合金钢、低合金钢和合金钢，其界限值可查有关手册。【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号28辽宁石化职业技术学院【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号70辽宁石化职业技术学院返回目录页为了便于学习在此先分析各种钢产品牌号的编号方法。（1）非合金钢（碳素钢）产品牌号的编号方法见表4-2表4-2非合金钢（碳素钢）产品牌号的编号方法分类编号方法举例说明碳素结构钢Q235A·F“Q”为“屈”字的汉语拼音字首，后面的数字为屈服点值（MPa）；A、B、C、D表示质量等级，从左到右，质量依次提高；F、b、Z、TZ依次表示脱氧程度，即沸腾钢、半镇静钢、镇静钢、特殊镇静钢。Q·F表示屈服点为235MPa、质量为A级的沸腾钢【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号29辽宁石化职业技术学院【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号71辽宁石化职业技术学院返回目录页优质碳素结构钢45(wc=0.45%wMn=0.25-0.5%)40Mn(wc=0.4%wMn=0.7-1.0%)两位数字表示钢的平均碳的质量分数，以万分之几来计。该钢分为两种：一种是普通含锰量的优质碳素结构钢，如65、40等；另一种是较高含锰量的优质碳素结构钢，如65Mn、40Mn等。在GB17616-1998统一数字代号体系中，代号均为Uxxxxx碳素工具钢T8(wc=0.8%)T12A(wc=1.2%)用“碳”的汉语拼音字母大写的字头表示碳素工具钢，一位数字表示该钢的平均碳的质量分数，以千分之几来计，钢号后加“A”表示高级优质碳素工具钢铸造碳钢ZG200-400(=200Mpa=400Mpa)“ZG”代表铸钢，其后面第一组数字表示屈服点，第二组数字表示抗拉强度。如ZG200-400表示屈服点为200MPa、抗拉强度为400MPa的铸造碳钢，统一数字代号为：Cxxxxx【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号30辽宁石化职业技术学院【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号返回目录页（2）低合金钢产品牌号的编号方法是用字母“”（表示“屈服强度”）起头，接排屈服强度值及质量等级(从低到高用A、B、C、D、E表示)。如Q345C、Q420C等。（3）合金钢产品牌号的编号方法见表4-3。72辽宁石化职业技术学院【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号返回目录页（2）低合金钢【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号返回目录页表4-3合金钢产品牌号的编号方法分类编号方法（原则：数字+化学元素+数字）举例说明合金结构钢60Si2Mn或60硅2锰(wc=0.60%，wSi=2%，wMn<1.5%)前面两位数字表示钢的平均碳的质量分数，以万分之几来计；化学元素用汉字或化学元素符号表示；后面的数字表示该元素的平均质量分数，以百分之几来计。当该元素的平均质量分数小于1.5%时，编号中只标明元素，一般不标明含量，当质量分数大于1.5%、2.5%、3.5%…，则相应以2、3、4…表示，统一数字代号为Axxxxx合金工具钢9Mn2V(wc=0.90%)W18Cr4V(wc=0.7%-0.8%)与合金结构钢编号方法的区别在于：用一位数字表示钢的平均碳的质量分数，以千分之几来计；当平均碳的质量分数大于或等于1%时，钢号前无数字；但高速钢例外，它的平均碳的质量分数小于1%时也不标出。统一数字号均为Txxxxx。合金元素质量分数的表示方法与合金结构钢的相同特殊性能钢0Cr18Ni9(wc≤0.08%)00Cr18Ni9(wc=0.1%)与工具钢的编号方法相同，但特殊性能钢的平均碳的质量分数较低。当其平均碳的质量分数小于或等于0.08%时，在钢号的前面分别冠上“0”、“00”。如0Cr18Ni9表示平均碳的质量分数为0.03%铬的质量分数为18%、镍的质量分数为9%的耐热钢。合金元素质量分数的表示方法与合金结构的相同。73辽宁石化职业技术学院【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号返回目录页表4-3【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号74辽宁石化职业技术学院返回目录页①碳素结构钢。碳素结构钢为低碳钢或中碳钢，其力学性能一般，加工工艺好，价格便宜，使用时不用进行热处理，多用来制造一般工程结构构件和不重要的进行零件。碳素结构钢的常用牌号有：Q195、Q215A、Q215B、Q235A、Q235B、Q235C、Q235D、Q275A、Q275C、Q275D。其性能可查阅有关资料。结构钢主要用来制造金属结构物（如井架、汽车外壳等）或机械零件（如轴、齿轮、螺栓等），包括碳素结构钢、低合金高强度结构钢、优质碳素结构钢与合金结构钢等。3工业用钢的性能和应用（1）结构钢【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号33辽宁石化职业技术学院【相关知识】三、钢铁材料的分类与牌号75辽宁石化职业技术学院返回目录页②低合金高强度结构钢。在低碳碳素结构钢中加入少量的锰、钒、钛、铌、铬、镍等合金元素（以锰为主）后，可以制成一个新钢种-----低合金高强度结构钢。因该钢种与碳素结构钢相比具有较高的强度，较好的韧性、焊接性和耐蚀性，较高的性能价格比，故在桥梁、船舶、车辆、容器和建筑结构中得到了广泛的应用。低合金高强度结构钢的牌号从Q295至Q460有多个，最常用的是Q345钢。③优质碳素结构钢。优质碳素结构钢中的有害杂质含量较少，化学成分准确，力学性能可靠，常用来制造比较重要的机