机械工程材料oweroinresenai

§1—2常用金属材料

金属材料主要包括三大类：工业用钢

铸铁

有色金属一、钢（含碳量小于2.11%的铁碳合金）钢的分类：1）以含碳量分（按碳的质量分数ωC%）低碳钢(ωc≤0.25%)中碳钢(0.25%≤ωc≤

0.6%)高碳钢(0.6%<ωc≤

2.11%)2）以化学成份分（按合金成份）碳素钢（以Fe、C成份为主）合金钢（除Fe、C外，还有其它合金元素）3）以钢的品质分（按有害杂质S、P含量）普通钢（ωs≤0.05%;ωp≤0.045%）优质钢（ωs≤0.04%;ωp≤0.04%）高级优质钢（ωs≤0.03%；ωp≤0.035%）4）以钢的用途分（按行业使用）结构钢（建筑、机械制造用）工具钢（工具、刀具、模具等用）特殊性能钢（防腐蚀、高温、导磁等场合用）

5）按冶炼时脱氧程度分沸腾钢（不脱氧F）镇静钢（脱氧完全Z）半镇静钢（脱氧不完全b）介绍钢的成份、使用特点及应用、牌号：（一）结构钢牌号：1、普通碳素结构钢字母Q+屈服点数值(Mpa)+质量等级。表示普碳结构钢共分195、215、235、255、275五种。共有A,B,C,D四个级别，A级最差。如：Q235A；Q215B；成份：ωC=0.06∼0.38%,S、P含量较高，不需热处理。特点与应用：Q195、Q215钢：塑性和韧度好，制造薄板、冲压件和焊接件；Q235钢：强度较高，制造钢板、钢筋、农业机械用钢和不重要的机械零件，拉杆、连杆和转轴。Q255、Q275钢：强度高，质量好制作建筑、桥梁工程上质量要求较高的焊接件。2、优质碳素结构钢牌号：由两位数字组成表示碳的平均万分含量（常用：08∼85）如45（表示ωC≤0.45%的优质碳素结构钢）当ωMn=0.7∼1.2%时，在数字后加Mn如65Mn（表示ωc=0.65%,ωMn=0.7∼1.2%的优质碳钢）。成份：ωC=0.08∼0.85%,S、P含量较低，通常经热处理后使用，以发挥其性能潜力。特点与应用：10—25钢：有较好的塑性、韧度、焊接性和冷成型性，主要用于各种冲压件和焊接件。30—55钢：强度较高，有一定的塑性和韧度，经热处理后，用于齿轮、轴、螺栓等重要零件。65—85钢：有较高的强度、硬度和弹性，塑性和韧性较低，常用于弹簧和耐磨零件。2、合金结构钢牌号：数字+元素符号+数字表示碳的平均万分含量元素平均百分含量：<1.5%不标记，表示所含合金元素的名称如：20Cr（表示ωc=0.2%,ωCr<1.5%的合金结构钢)如：38CrMnAl（表示ωc=0.38%,ωCr、ωMnωAl的含量均<1.5%的合金结构钢)如：60Si2Mn（表示ωc=0.6%,ωSi=1.5∼2.49%，的ωMn<1.5%的合金结构钢)成份：ωC=0.1∼0.7%,加入了Cr、Mn、Si、Ni、Ti、V等合金元素，热处理后使用。特点与应用：20Cr、20MnTi、20Cr2Ni4：有较高的韧度，经热处理后表面硬而耐磨，用于受冲击载荷的重要零件。40Cr、40CrMn、38CrMnAl

：有较高的综合力学性能，用于受力复杂的重要零件。55Si2Mn、60Si2Mn：具有高屈强比，高疲劳强度，高弹性极限和韧性，用于弹簧等零件。*滚动轴承钢

是合金结构钢中的一类专门用钢。牌号：字母G+合金元素+数字表示滚动轴承用钢表示所含主要合金元素的名称如：GCr9（表示ωCr=0.9%的滚动轴承钢)只标出铬元素平均千分含量，其它不标记，如：GCr15SiMn（表示ωCr=1.5%的滚动轴承钢)成份：ωC=1∼1.15%,加入了Mn、Si等合金元素，热处理后使用。（二）工具钢1、碳素工具钢牌号：字母T+数字+质量级别表示工具钢表示碳的平均千分含量（7∼13）

末尾标，表示是高级优质如T7（表示含碳量为ωC≈0.7%的碳素工具钢）；如T10（表示含碳量为ωC≈1.0%的碳素工具钢）；成份：ωC=0.65∼1.35%,有少量的Si和Mn，热处理后使用。特点与应用：T7——T13:有一定的硬度和耐磨性，但热硬性和韧度较差，用于低速工具（如凿子、木工具、剪刀、冲头、丝锥、锉刀、刮刀、冷冲模具等）。2、合金工具钢牌号：数字+元素符号+数字表示碳的平均千分含量,>1%不标记表示所含合金的名称元素平均百分含量：<1.5%不标记，成份：ωC=0.3∼1.7%,加入了Cr、Mn、Si、Mn、W、V等合金元素，热处理后使用。如：9CrSi（表示含碳量为ωC≈0.9%，ωCr<1.5%的ωSi<1.5%合金工具钢）；如：CrWMn（表示含碳量为ωC>1%，ωW<1.5%的ωMn<1.5%合金工具钢）；如：3Cr2W8V

（表示含碳量为ωC≈0.3%，ωCr≈2%的ωW≈8%，ωV<1.5%合金工具钢）；特点与应用：9CrSi、9Cr2：量具刃具钢（丝锥、钻头、铣刀、手术刀、量规、冷冲模等）；Cr12MoV、CrWMn：冷模具钢；5CrNiMo、4Cr5W2VSi：热模具钢;W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2：高热硬性，用于刀具等。*高速工具钢（锋钢）是合金工具钢中的一类专门用钢。（表达特殊）

ωC<1.0%ωw=18%ωCr=4%ωV<1.5%（三）特殊性能钢1、不锈钢（主要合金元素为Cr和Ni）牌号：数字+元素符号+数字表示碳的平均千分含量，<0.08%时用0表示表示所含合金的名称元素平均百分含量如：1Cr13（表示ωc≈0.1%,ωCr≈13%的不锈钢)；如：1Cr18Ni9（表示ωc≈0.1%,ωCr≈18%，ωNi≈9%的不锈钢)；如：2Cr13（表示ωc≈0.2%,ωCr≈13%的不锈钢)；成份：ωC<0.45%,有较高含量的Cr和Ni。特点与应用：铬不锈钢（如1Cr13、3Cr13）：随含碳量增加，强度、硬度上升，韧度、耐腐蚀性下降。用于水、蒸汽、硝酸等弱腐蚀性场合，如汽轮机、水压机的零件，医疗器械，食品设备。铬镍不锈钢（如1Cr18Ni9）：耐腐蚀性、塑性、韧性、焊接性优良。用于腐蚀性较大的酸碱、有机酸等化工设备、管道以及医疗器械。2、耐热钢牌号：数字+元素符号+数字表示碳的平均千分含量，<0.08%时用0表示表示所含合金的名称元素平均百分含量<1.5%不标记，如：4Cr10Si2Mo（表示ωc≈0.4%,ωCr≈10%，ωSi≈2%，ωMo<1.5%的耐热钢)；如：5Cr2Mn9Ni4N（表示ωc≈0.5%,ωCr≈2%，ωMn≈9%，ωNi≈

4,ωN<1.5%的耐热钢)；如：0Cr13Al（表示ωc<0.08%,ωCr≈13%，ωAl<1.5%的耐热钢)；特点与应用：抗氧化钢（如3Cr18Mn12Si2N）：

Cr、Si、Al等合金元素，容易在钢表面形成稳定的氧化物保护膜。主要用于800∼1000℃的锅炉加热、内燃机等设备零件。热强钢（如4Cr10Si2Mo）：

Ti、Nb、V、W、Mo、Ni等合金元素，可提高钢的高温强度。主要用于高温高载荷的汽车发动机、气轮机等机器中的零件。ωC<0.45%,加入Cr、Si、Al或

Ti、Nb、V、W、Mo、Ni等合金元素。成份：牌号：字母+数字—数字表示钢片的轧制方法表示钢片“铁热损值”×10后的值表示钢片的磁化频率比如：JDR540—5050Hz的磁化频率铁损值为5.4热轧DQ133—30冷轧有取向DW133—30冷轧无取向3、软磁钢（硅钢片）成份：钢中ωSi=1∼4.5%,含杂质较少。特点与应用：有较高的磁通性能，主要用于变压器中的硅钢片。（四）铸钢牌号：字母ZG+数字—数字表示铸钢表示抗拉强度σb（Mpa）表示屈服点σs（Mpa）成份：可分为铸茧造碳钢、嚼铸造低合粒金钢、铸颗造高合金艺钢。一般ωC=0.2丢∼0.6展%,铸造合嚷金钢中桐加入了Cr、M扑o、Si、V等合金孤元素.如ZG2踩30—陕450（表示含碳个量屈服点腿为σs=23箩0MP皆a,抗拉强度坛为的σb=450梨Mpa的碳素铸钢除）；特点与应浙用：由于铸智造特性摧，一般虑用于制谨造形状独复杂，吴难以切服削加工更、尺寸绝大，难猪以锻造证加工的被重要零于件，如劳：大型结齿轮、毯缸体、部变速箱拼机架等烦。二、铸铁（含碳量大基于2.1贝1%的铁汗碳合金）1、白喷口铸铁牌号：无牌号立标记成份：ωC=2.渗11∼援6.6培9%,碳以Fe3C（化合物）耗的形式存配在，并含济有Si、匠Mn、暖P、S等杂质特点与级应用：断面呈白妻色，性能团硬而脆，机不能切削隙加工，一门般不用来涨制造机械爽零件，主脆要用作炼辣钢的原料吼。2、灰争口铸铁牌号：字母HT缺+数字表示灰口挡铸铁表示最低剂抗拉强度σb（Mpa）如：HT1衣50(表示最低俯抗拉强度宵为σb=150MPa的灰口串铸铁）薪；成份：ωC=2.8∼4.0%渗,有一定讽含量的Si、欢Mn及杂质。葵在钢的基难体上分布星着片层状泼石墨（碳慌）组织，者断面呈灰积色。特点与应欠用：强度、破塑性、喇韧性不层如钢，颜软而脆浊；片层返状石墨四上的微供裂纹尖杀端会产陡生应力诞集中，更故抗压扶强度高献，抗拉睛强度低离。有良级好的耐顿磨性、鞋减震性港和切削右性；石耽墨有自稀润滑作绢用。常牲用于床平身、机雪架、底岩座、箱丝式体、壳乔体、导萄轨、缸渔体、活英塞环、属带轮等创零件。3、可锻稻铸铁牌号：字母KTH(友KTZ)抛+数字—均数字KTH表示“朗黑心”派可锻铸脏铁KTZ表示“珠爬光体”可帖锻铸铁表示最低剖抗拉强度σb（Mpa）表示最低偿伸长率δ（%）如：KTH3拉00—0温6(表示最彻低抗拉随强度为σb=300MPa跳，δ=6%的黑心可曲锻铸铁）贱；如：KTZ4毒50—0水4(表示最叼低抗拉怀强度为σb=450M嚷Pa，δ=4%的珠光问体可锻镇铸铁）磁；成分：ωC=3.8∼4.0纵%,有一定酒含量的Si、朝Mn及杂质镰。在白怜口铸铁丙基础上孝经“可急锻化处活理”（根长时高艰温退火涨），在精钢的基雷体上分唐布着团旷絮状石画墨（碳惩）组织。特点与欲应用：黑心可隶铁：塑靠性、韧读性高、递强度低气。珠光专体可铁孝：强度叫、硬度亩和耐磨怠性较高坐；团絮拍状石墨对基体割瞎裂作用小贝，宜制造览形状复杂削，要求一俗定塑性、伯韧性，承侍受冲击和仗震动的薄涌壁铸件。竟如汽车、艘拖拉机零绣件、管道栋、阀门等什。4、球墨登铸铁牌号：字母QT+数字—悠数字表示球箱墨铸铁表示最低鼓抗拉强度σb（Mpa）表示最活低伸长学率δ（%）如：QT40魔0—18(表示最孔低抗拉疼强度为σb=400MPa，δ=1绵8%的球墨铸备铁）；成分：ωC=3.戒8∼4.0%物,有一定盟含量的Si、例Mn、葬Mg及杂质。扬在浇注前践加入球化般剂，在钢的基判体上产生腔球状石墨枝（碳）组配织。特点与失应用：球状石亩墨对基累体的割晕裂作用亏小，综艰合力学根性能较辫高，并怖具有良谊好的减付震性和答耐磨性絮，有些辛性能指偷标接近.于钢。可代替呢部分钢赤和合金偷钢制造扭一些受盾力复杂杜、强度邻韧性和笨耐磨性劣较高的劣零件，首如曲轴、凸朋轮轴、齿东轮、蜗杆基、伐门、显机座、汽王车后桥等毯。三、有速色金属——除爪钢铁（像黑色金寄属）以聚外的其简它金属令材料。1、铝例及铝合纷金（1）练纯铝旧牌号：L1、杀L2、类L3、谱L4、----序号越大蛛，纯度越步低新牌号：1070逢、106巡寿0、10火50、1士040、----纯度依次占降低特点及梅应用：轻，密度端低→烟配置催铝合金避导电导败热性好攀→导线裁、电容锈抗大气蛇腐蚀→轧包覆材杯料扰加工性扇能好→分包装姜材料他强竖度低→指不能作为捐承受载荷献的结构材臣料应用（2）类铝合金牌号：LF2匀（防锈）、LY1俊1（硬铝）气、LC3终（超硬铝）LD5头（锻铝）-柳---（旧）掘变形铝承合金（新）变榴形铝合金5A0捧2（防锈）满、2A11荡（硬铝）船、7A0楚3（超硬铝匹）2A50亡（锻铝）打---箭-铸造铝合薯金（代号保）ZL╳╳╳铝合金组巾别（表示厚除铝以外喊的主要合里金）A表示原史始合金秤,其它顺字母为拍改型合仆金区分同访组的不瞧同合金表示所含辛合金成分特点及应贤用：铝锰合金姿（防锈铝昨合金）：抗蚀性伐高，塑四性好。访应用于查油箱、肾油管笑（罐）覆、铆钉长等。铝铜合爸金（又称硬山铝）：强度较答高，塑益性好。主要用于每飞机构件驶，如飞机蒙皮、螺旋桨寺、叶片等重要消零件。铝锌合金予（超硬铝惧）：强度很词高，耐骂热性、臣抗蚀性批差。应恢用于飞笔机大梁帅、起落服架等主脏要受力恢构件。铝镁合折金（锻辛铝合金亦）：塑性好、迎易于压力蹦加工。应屯用于航空牛工业中的想管道、铆腾钉等。变形铝合瘦金：制成扩各种型材拆、棒料、杯板、管、漠线、箔等谜。铸造铝合匪金（以硅骂和铝元素熄形成的铝黑合金称作禁“硅铝明帖”）：力洞学性能不民如变形铝亭合金，铸羡造性能好蜘，用于生期产形状复捷杂，或体画积很大的雷零件。简单硅铝享明ZL1必02（撒ZAL填Si1符2）：铸造性能述好，强度征低，用于资形状复杂殖、受力不敏大的零件捡，如仪表右外壳等。复杂硅手铝明（唤在AL—俊Si基础上加豪入其它合却金元素Cu,M谨n,Ni迁,Mg等）：铸造性添能好，姑有较高暴的强度暑和耐磨舒性、耐珠热性。苍用于制盒造形状醒复杂中拣等强度年的零件装，如发动机活悬塞、气缸体、女风机叶片粪、液压泵栽壳体等。2、铜及帽铜合金（1）坐纯铜（斜紫铜）牌号：T1、T痕2、T3垮、T4、---炉-序号越苗大，纯致度越低特点及加应用：玫瑰红乳色,表湖面形成程氧化膜燥后呈紫绝色,故亮一般称掠为紫铜谨。有良螺好的导诱电性、什导热性斤、极好镇的塑性彼和耐蚀滚性。主伶要用于杂电线、满电缆、沟电子元轨件及导株热器件欧等。（2）与铜合金（a）黄铜（王铜锌合垄金）牌号：普通黄覆铜：H××平均含湾铜量的绍百分数特点及应云用：对海水和膊大气有良攀好的耐蚀烧性，一般兼用于制造摔弹壳、散闷热器、垫惯片、油管冻等器件。（b）青铜（部铜锡、榜铜铝、发铜硅、坑铜铅等叔合金的摘总称）牌号：对压力加足工的锡青昏铜：QSn××Sn含量的旬百分数对铸造韵青铜：ZCu××除铜外其屋它元素的企符号和含申量的百分赏数特点及应保用：生产中镜最常用亚的有，锡青铜：有较高的团抗蚀性、窃耐磨性，睬多用于制离造轴瓦、资轴套等耐捆磨零件。铝青铜：有较高的雷强度、抗星蚀性