第2章常用工程材料

第2章常用工程材料工程材料分类金属材料非金属材料金属材料分类黑色金属有色金属铁铝、镁第一节非合金钢、低合金钢和合金钢第一节非合金钢、低合金钢和合金钢钢和铁的异同第一节非合金钢、低合金钢和合金钢主要化学成分相同，均为Fe原子都被称为铁－碳合金含碳量不同含碳量在2.11%以下的为钢含碳量在2.11%－6.69%的为铁钢材按化学成分的分类第一节非合金钢、低合金钢和合金钢非合金钢合金钢低合金钢以Fe为主要元素，C含量在2.11%以下，并含有少量其它元素非合金钢+一种或数种合金元素合金元素含量较少杂质元素对钢材的影响碳（C）第一节非合金钢、低合金钢和合金钢硅（Si）锰（Mn）硫（S）磷（P）氢（H）有益元素有益元素有益元素有害元素，产生热脆有害元素，产生冷脆有害元素，产生氢脆（白点）一、非合金钢的分类、牌号及用途1、非合金钢的分类分类方法碳的质量分数钢的品质钢的用途第一节非合金钢、低合金钢和合金钢低碳钢高碳钢碳的质量分数ωc<0.25%的铁碳合金中碳钢按碳的质量分数碳的质量分数ω＝0.25%-0.60%的铁碳合金碳的质量分数ωc>0.60%的铁碳合金08、10、15、20、2530、35、40、45、50、55、6065、70、75、80、85、T7、T8、T10、T12第一节非合金钢、低合金钢和合金钢第一节非合金钢、低合金钢和合金钢普通质量钢特殊质量钢用于一般用途，控制质量无特殊要求优质钢按钢的品质介于普通质量钢和特殊质量钢之间严格控制质量，严格控制性能Q195、Q215A、Q235A、Q27508、10、30、35、40、45、50、55、60、85T7、T8、T10、T12第一节非合金钢、低合金钢和合金钢碳素结构钢碳素工具钢用于制造机械零件和工程结构件，其含碳量一般都小于0.70%，常用于制造齿轮、轴、螺母、弹簧等按钢的用途用于制造工具，刃具、模具和量具，其含碳量一般都大于0.70%Q195、Q215A、20、30、45、50、60T7、T8、T10、T12第一节非合金钢、低合金钢和合金钢一、非合金钢的分类、牌号及用途2、非合金钢的牌号及用途普通碳素结构钢优质碳素结构钢其它优质专用钢碳素工具钢第一节非合金钢、低合金钢和合金钢普通碳素结构钢的牌号及用途牌号组成Q+屈服强度数值+质量等级符号+脱氧方法Q—“屈”字汉语拼音字首屈服强度数值—材料的屈服强度质量等级符号—分A、B、C、D四级，质量依次提高脱氧方法—用F（沸腾钢）、b（半镇静钢）、Z（镇静钢）、Tz（特殊镇静钢）表示，镇静钢Z可以省略第一节非合金钢、低合金钢和合金钢普通碳素结构钢的牌号及用途Q235-A·F屈服强度值≥235MPa，质量等级A级的沸腾碳素结构钢Q195、Q215系列常用制作薄板、线材、铁钉、冲压件等第一节非合金钢、低合金钢和合金钢Q235系列常用制作型钢、螺栓、连杆、钢筋等普通碳素结构钢的牌号及用途Q255和Q275系列常用制作高强度拉杆、键、轴等零件第一节非合金钢、低合金钢和合金钢优质碳素结构钢的牌号及用途牌号组成用两位阿拉伯数字表示，数字表示该钢的平均含碳量的万分之几（以0.01%为单位）55表示平均含碳量为0.55%的优质碳素结构钢08表示平均含碳量为0.08%的优质碳素结构钢数字+脱氧方法脱氧方法用“F”和“b”表示沸腾钢和半镇静钢08F第一节非合金钢、低合金钢和合金钢优质碳素结构钢的牌号及用途名称牌号性能用途冷冲压钢08、10、15塑性好，强度低焊接性能好薄板、焊接件冷冲压件渗碳钢20、25塑性、韧性高冷冲压、焊接性好表面硬度高心部韧性好的零件调质钢30、35、40、45、50、55调质（淬火+高温回火）具有良好的力学性能强度、塑性、韧性高的零件弹簧钢60、65、70、75、80、85能获得较高的弹性极限弹性零件及耐磨零件第一节非合金钢、低合金钢和合金钢汽车板弹簧，弹簧钢齿轮组和轴，调质钢第一节非合金钢、低合金钢和合金钢其它优质专用钢的牌号及用途易切削钢Y+数字Y是“易”的汉语拼音首字母，数字为钢中的碳含量的万分之几Y12、Y45Ca、Y30、Y35、Y40Mn易切削钢是在钢中加入一种或几种元素，常加入硫、磷、铅、钙、硒、碲等常用作受力较小、不太重要的标准件，螺钉、螺母，还有炸弹壳第一节非合金钢、低合金钢和合金钢其它优质专用钢的牌号及用途锅炉用钢数字+g20g、22g、16Mng优质碳素结构钢基础上发展专门用于制造锅炉构件的钢种常用作锅炉构件其它优质专用钢的牌号及用途铸造碳钢ZG+数字—数字ZG是“铸钢”的汉语拼音首字母，两组数字分别是两种强度ZG200－400、ZG230－450、ZG270－500常用作形状复杂、力学性能要求较高的零件，如箱体、曲轴、连杆第一节非合金钢、低合金钢和合金钢碳素工具钢的牌号及用途牌号组成T+数字+（A）T表示“碳”的汉语拼音字首，数字表示该钢的平均含碳量的千分之几，A表示高级优质T8、T8A、T10、T10A、T12、T12AT8A—含碳量为0.8%的高级优质碳素工具钢T8A制作冲头、木工工具T10制作手锯锯条、板牙、丝锥T12制作锉刀、钻头、刮刀第一节非合金钢、低合金钢和合金钢二、低合金钢的分类、牌号及用途1、低合金钢的性能较高的屈服强度良好的塑性和韧性良好的焊接性能第一节非合金钢、低合金钢和合金钢二、低合金钢的分类、牌号及用途2、合金元素的种类第一节非合金钢、低合金钢和合金钢硅（Si）、锰（Mn）、铬（Cr）、镍（Ni）、钨（W）、钼（Mo）、钒（V）、钛（Ti）、铌（Nb）、钴（Co）、铝（Al）、硼（B）、稀土（RE）第一节非合金钢、低合金钢和合金钢二、低合金钢的分类、牌号及用途3、低合金钢的分类主要质量等级主要性能和使用特性第一节非合金钢、低合金钢和合金钢按主要质量等级普通质量低合金钢优质低合金钢特殊质量低合金钢按主要性能和使用特性低合金高强度结构钢低合金耐候钢低合金钢筋钢铁道用低合金钢矿用低合金钢第一节非合金钢、低合金钢和合金钢二、低合金钢的分类、牌号及用途4、低合金钢的牌号及用途低合金高强度结构钢低合金耐候钢低合金钢筋钢铁道用低合金钢矿用低合金钢第一节非合金钢、低合金钢和合金钢低合金高强度结构钢的牌号及用途牌号组成Q+屈服强度数值+质量等级符号+脱氧方法Q—“屈”字汉语拼音字首屈服强度数值—材料的屈服强度质量等级符号—分A、B、C、D、E五级，质量依次提高脱氧方法—用F（沸腾钢）、b（半镇静钢）、Z（镇静钢）、Tz（特殊镇静钢）表示，Z和TZ可以省略第一节非合金钢、低合金钢和合金钢低合金高强度结构钢的牌号及用途Q390A屈服强度值≥390MPa，质量等级A级的低合金高强度结构钢Q295HP焊接气瓶用钢，“焊瓶”Q345R压力容器用钢，“容”Q390g锅炉用钢，“锅”Q420q桥梁用钢，“桥”Q295、Q345、Q390、Q420、Q460第一节非合金钢、低合金钢和合金钢低合金耐候钢的牌号及用途低合金耐候钢的形成低碳非合金钢+少量铜、铬、镍、钼、铌、钛、钒第一节非合金钢、低合金钢和合金钢低合金耐候钢的牌号及用途焊接结构用耐候钢牌号组成Q+屈服强度数值+NH+质量等级代号（C、D、E）Q355NHC桥梁、建筑等钢结构高耐候性结构钢牌号组成Q+屈服强度数值+GNH（+L，表示此钢含Cr、Ni）Q345GNHL机车车辆、塔架等钢结构第一节非合金钢、低合金钢和合金钢低合金专业钢的牌号及用途汽车用低合金钢低合金钢筋钢铁道用低合金钢矿用低合金钢制造汽车大梁、托架、车壳制造建筑钢筋结构制造重轨、轻轨制造矿用结构件09MnREL06TiL08TiL16MnL20MnK20MnVK25MnK20MnSi20MnTi20MnSiV25MnSiU71Cu45SiMnP09V第一节非合金钢、低合金钢和合金钢三、合金钢的分类、牌号及用途1、合金钢的分类主要质量等级主根性能和使用特性第一节非合金钢、低合金钢和合金钢按主要质量等级优质合金钢特殊质量合金钢按主要性能和使用特性工程结构用合金钢机械结构用合金钢不锈、耐蚀和耐热钢工具钢轴承钢特殊物理性能钢其它合金钢第一节非合金钢、低合金钢和合金钢三、合金钢的分类、牌号及用途2、合金钢的牌号原则：合金钢中平均碳的含量和所含合金元素种类及其含量来编制。第一节非合金钢、低合金钢和合金钢三、合金钢的分类、牌号及用途2、合金钢的牌号名称碳含量备注合金元素牌号示例合金结构钢表示平均碳质量分数的万分之几含碳量小于1.0%，牌号前加数字，表示千分之几，大于1.0%，牌号前不标数字合金元素的含量小于1.5%，牌号仅标合金元素符号，在1.5%－2.5%之间，合金元素符号后加“2”，依次类推。60Si2Mn40MnVB09Mn2合金工具钢表示平均碳质量分数的千分之几9MnV2CrWMn滚动轴承钢牌号前加“滚”的拼音字母“G”含铬量用千分之几表示GCr15SiMn不锈钢耐热钢含碳量大于0.04%用两位小数，含碳量小于0.03%，用3位小数10Cr17Mn9Ni4N022Cr17Ni7N第一节非合金钢、低合金钢和合金钢三、合金钢的分类、牌号及用途3、合金钢的用途高锰耐磨钢合金渗碳钢合金调质钢合金弹簧钢滚动轴承钢合金工具钢不锈钢耐热钢特殊物理性能钢第一节非合金钢、低合金钢和合金钢高锰耐磨钢常见牌号ZGMn13ZGMn13-1ZGMn13-2耐磨钢常用来制作坦克和拖拉机的履带板、球磨机衬板、挖掘机铲齿、破碎机牙板等受强烈冲击和严重磨损的零件第一节非合金钢、低合金钢和合金钢合金渗碳钢常见牌号20Cr20CrMnTi20CrMnMo20MnVB合金渗碳钢是在渗碳钢基础上加上少量合金元素得到的。常用来制作表面高硬度和高耐磨，心部具有较高的强度和韧性的零件。如汽车与拖拉机用齿轮等合金渗碳钢要想获得“外强内柔”性能，必须经过“渗碳+淬火+低温回火”处理。第一节非合金钢、低合金钢和合金钢合金调质钢常见牌号40B

40Cr40MnB40CrNi40CrMnMo合金调质钢是在调质钢基础上加上合金元素得到的。常用来制作良好的综合力学性能的零件。如机床主轴、发动机轴、连杆等渗氮钢38CrMoALA要求有较高硬度和疲劳强度，需要经过“调质处理+渗氮”处理第一节非合金钢、低合金钢和合金钢滚动轴承钢常见牌号GCr15GCr4GCr15SiMnGCr15SiMoGCr18Mo滚动轴承钢是常用来滚动轴承中的钢球、钢柱及内外圈，也可制作高耐磨的量具、模具、低合金刃具属于特殊质量合金钢第一节非合金钢、低合金钢和合金钢合金工具钢属于特殊质量合金钢，用来制作刃具、量具和耐冲击工具和模具第一节非合金钢、低合金钢和合金钢合金工具钢制作刃具的常见牌号9SiCr9Cr2CrWMnCr29Mn2V一般需要淬火+低温回火后使用第一节非合金钢、低合金钢和合金钢合金工具钢制作耐冲击工具的常见牌号4CrW2Si5CrW2Si6CrW2Si一般需要淬火+中温回火后使用经常用来制作金属冷剪切片，铆钉冲头和冲孔冲头第一节非合金钢、低合金钢和合金钢合金工具钢制作冷作模具的常见牌号Cr12MoVCr129Mn2VCrWMn一般需要淬火+低温回火后使用经常用来制作冷冲模、冷拔模、冷挤压模第一节非合金钢、低合金钢和合金钢合金工具钢制作热作模具的常见牌号5CrNiMo5CrMnMo3Cr2W8V8Cr3一般需要调质或淬火+中温回火后使用经常用来制作锻模、压铸模第一节非合金钢、低合金钢和合金钢合金工具钢高速工具钢的常见牌号W18Cr4VW6Mo5Cr4V2W9Mo3Cr4V一般需要淬火+多次高温回火后使用具有较高的热硬性，切削温度高达600度，硬度没有显著下降第一节非合金钢、低合金钢和合金钢不锈钢10Cr17用于制作建筑装饰品，家用电器部件、食品用设备12Cr18Ni9制作装饰品、耐腐蚀部件68Cr17制作刃具、量具、轴承和手术刀片不锈钢平均含铬量至少为10.5%，含碳量不超过1.2%。第一节非合金钢、低合金钢和合金钢耐热钢26Cr18Mn12Si2N制作加热炉内结构、燃烧室12CrMo15CrMoV制作锅炉钢管（350℃以下）14Cr11MoV制作发动机排气阀等（600℃以下）高温下具有良好的化学稳定性和较高的强度，既高温抗氧化性和高温热强性第一节非合金钢、低合金钢和合金钢特殊物理性能钢永磁钢、软磁钢、无磁钢、特殊弹性钢、高电阻钢第二节铸铁第二节铸铁钢和铁的不同含碳量不同含碳量在2.11%以下的为钢含碳量在2.11%－6.69%的为铁第二节铸铁硫、磷含量不同，铸铁含硫、磷量高第二节铸铁铸铁的性能良好的铸造性能、耐磨性、减摩性、减振性和切削加工性不能进行锻造、轧制和拉丝等成形加工第二节铸铁一、铸铁1、铸铁的分类白口铸铁灰口铸铁灰铸铁可锻铸铁球墨铸铁蠕墨铸铁合金铸铁以游离渗碳体形式存在以片状石墨形式存在可锻化处理，以团絮状形式存在球化处理，呈球状形式存在以石墨状态为蠕虫状形式存在加合金元素第二节铸铁一、铸铁2、铸铁的石墨化铸铁中的碳以石墨形式析出的过程，称为铸铁的石墨化影响石墨化的因素化学成分，C、Si促石墨化元素，含量越大，易石墨化冷却速度，冷却越快，越不易石墨化第二节铸铁二、铸铁的牌号和用途1、灰铸铁牌号组成HT表示“灰铁”拼音字首，数字表示灰铁的最低抗拉强度。HT+数字HT200表示最低抗拉强度为200MPa的灰铸铁HT100HT150HT200HT250HT300HT350第二节铸铁二、铸铁的牌号和用途1、灰铸铁铸造性能，常用作铸造形状复杂的薄壁铸件消振性能，常用作机床床身、床头箱、底座良好的减摩性和切削性能较低的缺口敏感性第二节铸铁二、铸铁的牌号和用途2、球墨铸铁牌号组成QT表示“球铁”拼音字首，数字表示球铁的最低抗拉