机械设计常用金属材料的性能参数

10常用数据:

热导率比热容热导率比热容热导率比热容名称熔点℃名称熔点℃W/〔m·K〕J〔kg·K〕W/〔m·K〕J〔kg·K〕灰铸铁120046.4~92.8544.3铝658203904.3铸钢1425489.9铅32734.8129.5低碳钢1400~150046.4502.4锡23262.6234.5黄铜95092.8393.6锌419110393.6青铜99563.8385.2镍145259.2452.2材料铝合金碳钢铬钢3Cr131Cr18/Ni9Ti铸铁砖

20 20~1016.6~17.117.817.618.44~24.522.0~24.010.6~12.211.210.216.68.7~11.114.59.510~14

材料线[膨]胀系数温 度 范 围

20~20020~30020~20020~30020~40020~60017.1~17.217.618.~18.118.618.820.917.918.223.4~24.811.3~1324.0~25.912.1~13.512.9~13.913.5~14.311.812.41313.611.111.611.912.31717.217.517.98.5~11.610.1~12.111.5~12.712.9~13.214.7~1512.818.6 19.317.6玻璃

64~77

4~11.5130密 度密 度密 度密 度密 度材料 名称cm3g (tm3)cm3g (tm3)材料 名称cm3g (tm3)碳钢7.8~7.85铅11.37无填料的电木1.2合金钢7.9锡7.29赛璐珞1.4球墨铸铁7.3镁合金1.74酚醛层压板1.3~1.45灰铸铁7.0硅钢片7.55~7.861.4~1.14紫铜8.9锡基轴承合金7.34~7.75661.14~1.15黄铜8.4~8.85铅基轴承合金9.33~10.6710101.04~1.06锡青铜8.7~8.9胶木板、纤维板1.3~1.4纵纤维木材0.7~0.9无锡青铜7.5~8.2玻璃2.4~2.6横纤维木材0.7~0.9碾压磷青铜8.8有机玻璃1.18~1.19石灰石、花岗石2.4~2.6冷拉青铜8.8矿物油0.92砌砖1.9~2.3工业用铝2.7橡胶石棉板1.5~2.0混凝土1.8~2.45常用材料的弹性模量及泊松比E切变模量GE切变模量G名称GPaGPa泊松比μ 名称GPa泊松比μGPa115~160450.23~0.27铸铝青铜105420.25球墨铸铁151~160610.25~0.29硬铝合金7127碳钢200~220810.24~0.28冷拔黄铜91~9935~370.31~0.42合金铜210810.25-0.3轧制纯铜110400.31~0.34铸钢17570~840.25~0.29轧制锌84320.27轧制磷青铜115420.32~0.35轧制铝6926~370.32~0.36轧制锰黄铜110400.35铅1770.42常用法定计量单位及换算关系法定计量单位法定计量单位量的名称名称转每分符号r/min非法定计量单位名称换算关系符号旋转速度长度米m面积平方米m2体积容积升质量m3L(1)(1=10-3m3)千〔公斤〕 Kg吨 t力牛〔顿〕N压力压强帕〔斯卡〕pa埃英加仑美加仑磅〔英吨〕达因千克力〔公斤力吨力巴毫米汞柱千克力每平方厘米〔工程大气压〕泊斯[托克斯]尔格Åinahaft3UkgalUSgalebtondynkgftfbaratmmmHg1r/min=(1/60)r/s1Å=0.1nm=10-10m1in=0.0254m=25.4mm1a=102m21ha=104m21Ukgal=4.54609cm31Usgal=3.78541dm31ton=1016.05kg1dyn=10-5N1kgf=9.80665N1tf=9.80665×103N1bar=0.1Mpa=105pa(1pa=1N/m2)1atm=101325pa1mmHg=133.3224pa1kgf/cm2=9.80665×104pa应力能,功热量帕[斯卡]秒二次方米每秒MPa·s焦[耳]JPStkgf·merg1kgf/mm2=9.80665×106pa1P=0。1Pa·s1St=1cm2/s=10-4m2/s1kgf·m=9.80665J1erg=10-7J法定计量单位非法定计量单位量的名称换算关系名称 符号名称符号卡cal1cal=4.1868J热化学卡calth1calth=4.1840J功率瓦[特] W[米制]马力1[米制]马力=735.499W焦[耳]每千千卡每千克开比热容J/〔kg·K〕kcal/(kg·k)1kcal/(kg·k)=4.1868×103J/(Kg·K)[尔文][尔文]传热系数瓦[特]每平方米开[尔W/(m2·K)卡每平方厘米秒开cal/(cm2·s·K)1cal/(cm2·s·K)=4.1868×104W/(m2·K)文][尔文]热导率〔导热系瓦[特]每米W/(m2·K)卡每厘米秒开[尔cal/cm·s·k1cal/(cm·s·k)=4.1868×102W/〔m·K〕数〕开[尔文]文]牌等机牌等机械性能屈服点σS(MPa)屈服点σ (MPa)钢材厚度〔直径〔m〕≤16＞16~40＞40 ＞60~60~100＞100＞150~150度σbMPaS钢材厚度〔直径〔m〕≤16＞16~40＞40 ＞60~60~100＞100~150＞150号级—ABABCDAB—〔195〕〔185〕不小于—不小于Q195———315~3903332————Q215215205195185175165335~460313029282726Q235235225215205195185375~460262524232221Q255Q275255245255245235225215205410~510242322212019275265255245235225490~610201918171615冲击试验脱V型冲温氧〔纵度方向〕℃法不小于————F、b、2027Z——F、b、20Z0Z—20TZ——2027Z——优质碳素构造钢〔GB699—88〕牌 试 机 械 性能

件 毛 坯 σb

屈服延长 强度率δ5 率ψσs

A(a)

HB

应 用 举 例k k正 淬 回 尺

不大于寸号 火 火 火

MPa

%不 小 于

Jcm2

未热 退火处理 钢

089302529517508930252951753560131F1093025335205315513715920253752252755143209102541024525551562590087060025450275235071〔9〕1703587085060025530315204555(7)1974086084060025570335194547(6)2171874585084060025600355164039(5)2291975083083060025630375144031(4)24120755820820600256453801335255217性好，用来制造焊接零件。锅炉。用于不经受很大应力而要求很大韧起重钩等。也用于制造压力<6Mpa、温度<450零件，加管子、导管等。还可用于外表硬高而心部强度要求不大的渗碳与氰化零件。冲压和机械加工的不承受高应力的螺栓、螺钉及螺母一般不作焊接。圆盘销、蒸发透平机的叶轮、压缩机及泵的零件、轧辊等。可代替渗碳钢做齿轮、轴、活塞销等，但要经高频或火焰外表淬火。盘扁弹簧及轧辊等0.20.2〕螺旋弹簧60Si2CrA87042017651569321用于高应力及温度在抗拉强度屈服强度σbσs81025675400123525522991025450275245019788086060025540315204563(8)21718786084060025590355174547(6)22920783083060025645390134031(4)255217810256954101135269229牌试机械性能推举热处理℃回牌试机械性能推举热处理℃回件毛坯尺寸mm延长率δ5收缩率ψ冲击功〔值〕HBA(a)k k应用举例正淬kgfm不大于MPa %Jcm2号火火火不小 于未热处理退火钢6020Mn30Mn40Mn50Mn60Mn用于制造轧辊、轴、轮箍、弹簧圈、绳等链、拖杆等刹车踏板等。用以制造承受疲乏负荷的零件，如应力下工作的螺栓、螺母等。下的心轴等。适于制造弹簧、弹簧垫圈，弹簧环和〔≤7mm〕和发条热处理制度淬火淬火回火抗拉强度机械性 能交货状态硬度牌延长率率ψHB应用举 例σδ5bσs号温度℃介质温度℃MPaδ10%不大于不小于热轧冷拉+热285321302321302321321321321调压调速弹簧、术赛弹簧、测旋弹簧小尺寸的扁、圆弹簧、座垫弹刹车弹簧汽车、拖拉机、机车的减震板止回阀簧，250℃以下使用的耐热弹簧。应力较大的板簧和直径较大的850油41018631667620〔热轧+热 321处理〕300~350用弹簧65840油50098178593570830油480103083483065Mn830油54098178583055Si2Mn55Si2MnB60Si2Mn60Sin2MnA870油48044012751569117713736530252055CrMna60CrMnA830~860油460~510460~52012261079〔σ920合金构造钢GB3078、不锈钢棒GB122—8〕热处理热处理机 械性 能硬 度牌淬火温 冷温回火冷 截面尺寸〔试σb屈服延长率极限 δσ 5收缩率ψ冲击值ak钢材退火或高温回火特性及应用举例s度 却 度 号℃ 剂 ℃

样 直 Mpa % J/cm2 压痕直径 HB*径〕mm mm 不大于≥ 不小于合 金 结 构 钢20Cr相当，用20Mn2850水、油20015785588104058.84.4187于做渗碳小齿轮、小轴、880水、油440钢套、链板等，渗碳淬火HRC56~62对于截面较小的零件可代40Cr15mm35Mn2840水500水25834686124568.74.2207的重要用途的冷镦螺栓及HRC40~50用于制造在较高应力与磨损条件下的零件。在直径≤60mm40Cr相当。45Mn242SiMn88042SiMn880水590水25883735154058.84.022920Mnv880水、油20015785588104068.74.418720MVBSin900油200151177981104568.74.220740MnB37SiMn2MoV

HRC45~55840油550水、油25883735104058.84.1217900水570水、油258837351545840油550水、油25883735104058.84.1217900水570水、油25883735154558.84.022935SiMn钢同。可代替40Cr、35CrMo钢做大齿圈。适于作外表淬火件，HRC45~55HRC56~62可代替18CrMnTi、20CrMnTi做高级渗碳齿轮等零件渗碳淬火HRC56~62850油500水、油25850油500水、油25981785104558.84.2207870水、油65025987834125078.53.7269强度重负荷轴、曲轴、齿轮、蜗杆等零件，外表淬HRC50~5520CrMnTi

第一次

强度韧性均高，是铬镍钢880油880油200151079834104568.74.1217中等或重负荷以及冲击磨其次次870损等的重要零件，如渗碳齿轮，凸轮等，渗碳淬火HRC56~62用于要求外表硬度高、耐850油200151177883104568.74.1217磨、心部有较高强度、韧性的零件、如传动齿轮和HRC56~62用于要求高耐磨性、高疲劳强度和相当高的强度CrMnMo38CrMoA1 940 水、油640 水、油 30 981 834 14 50 88.3 4.0 229

且热处理变形最小的零20Cr

第一次齿轮、套筒、套环等，渗氮后，外表硬度齿轮、套筒、套环等，渗氮后，外表硬度HV1100用于要求心部强度较高，承受磨损、尺寸较大的渗水、油20015834539104058.84.5179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其次次击的调质零件，渗碳淬火HRC56~62击的调质零件，渗碳淬火HRC56~62用于承受交变负荷、中等速度、中等负荷、猛烈磨损而无很大冲击的重要零40Cr850油520水、油2598178594558.84.5207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，外表淬HRC48~5520CrNi850水、油460水、油25785105885078.54.3197花键轴、活塞销等40CrNi820油500水、油25981785104568.73.9241用于制造要求强度高、韧链条、连杆等40CrNiMOA不锈钢棒1Cr13 1000

700~750油 快冷

539 343 25〔σ0.2〕

55 98.1

200

具有良好的耐蚀性、机械热裂设备管路附件、汽轮机叶片2Cr13

920~980 油

600~750快冷

637

441 20 50 78〔σ0.2〕

223

高3Cr13

920~980 油1010~1150

600~750快冷

735 539 12 40 29〔σ0.2〕

2Cr13淬火后硬235 座阀门等187 作为不锈钢使用最广泛，0Cr19Ni9 快 冷〔固溶处理〕

520 206 40 60

〔固溶处食品设备，一般化工设备，理〕原子能工业用注：1.表中合金构造钢HB*YB6——71规定的硬度值，不锈钢棒HB*GB1220-84规定的硬度值。2.1Cr13、2Cr13、3Cr13钢和Cr19Ni1975mm和≤180mm钢棒。一般工程用铸造碳钢〔GB5676-85〕牌牌抗拉屈服延长依据合同选择硬度应用举例强度σb强 度σ 或σs 0.2率δ收缩率ψ冲击功〔值〕A 〔a〕KV kMPaMPa%%J(kgf·/cm2)最小值ZG200-400400200254030(6.0)ZG230-450450230223225〔4.5〕≥131ZG270-500500270182522〔3.5〕≥14340~45ZG310~570570310152115〔3〕≥15340~50ZG340-640640340101810〔2〕169~22945~55号正火回火HB外表淬火HRC号正火回火HB外表淬火HRC各种外形的机件，如机座，变速箱壳等铸造平坦的零件，如机座、机盖、箱体、铁焊接性良好。接性尚可。齿轮圈及重负荷机架等起重运输机中齿轮，联轴器及重要的机件等牌号emm抗拉强度屈服强度σMpabσMPa最0.2延长率δ%小冲击值(供参考a(J/cm2)HB用途K值QT600-3A180~270QT700-2A220~320用球墨铸铁。曲轴〔QT600-3凸轮轴及水泵轴等。3．投影造齿轮〔一般承受QT400-18，适宜的养的铸。制造活赛环、摩擦片、汽车后轿等零件。、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。QT400-184002501814130~180QT400-1540025015—130~180QT450~1045031010—160~210QT500-75003207—170~230QT600-36003703—190~270QT700-27004202—205~305QT800-2QT400-18A>30~60>60~20039037025024018121412130~180QT400-15A>30~60>60~2003903702502401512——130~180QT500-7A>30~60>60~20045042030029075——170~240>30~606003603—>60~2005503401—>30~607004002—>60~2006503801—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2023kg30~200mm的球软件。牌号〔mm〕最小抗拉强度大牌号〔mm〕最小抗拉强度大于至σHB应用举例bMPaHT100盖、外罩、油盘、手轮、手把、支架等HT150端盖、汽轮泵体、轴承座、阀壳、管子及管路附件、手2.510130110~16610201009313130508082~1222.510175137~2051020145119~1792030130110~1663050120141~1572.510220157~2361020195148~2222030170134~2003050160128~1924.010270175~2621020240164~2462030220157~2363050200150~2251020290182~2722030250168~2513050230161~2411020340199~2992030290182~2723050260171~257轮、一般机床底座、床身其他简单零件，滑座、工作台等。HT200轮、一般机床底座、床身其他简单零件，滑座、工作台等。HT200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。HT250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HT300齿轮、凸轮、车床卡盘、剪床、压力机的机身、导板、油缸、液压泵和滑阀的壳体等。HT350

≥196Mpa时，HB=RH(100+0.438σb

)。RH一般取o.80~1.20b冷轧钢板和钢带〔GB708-88〕厚度厚度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〕0.35,050,0.55,0.60,0.65,0.70,0.75,0.80,0.900.35,050,0.55,0.60,0.65,0.70,0.75,0.80,0.90厚度1.0,1.2~1.6(0.1进位),1.8,2.0,2.2,2.5,2.8,3.0,3.2,3.5,3.8,3.9,4.0,4.5,5,6,7.8,9,10~22(1进位)，25,26~42(2进位)，45，48，50，52，55~95〔5进位〕100,105,110,120,125,130~160(10进位),165,170,180~200(5进位)600,650,700,710,750~1000〔50进位，1250,1400，1420，1500~3000100进位，3200~380200〕热轧圆钢和方钢尺寸〔GB702-86〕圆方5.566.578910*11121314151617 18 192021钢钢22*23242526*27*28*2930*3132*3334*35 36 384042直边45485053*55*56*586063*65*68707580 85 9095100径长105110115120125130140150160170180190200220 250注：1.5.5~250mm5.5~200mm的热轧方钢。2~6m;25mm4~10m.热轧等边角钢〔GB9797—88〕角钢角钢尺寸cm2参考数值重心距离角钢〔mm〕b d r x~xZbdr0号数积Cm2参考数值x-x重心距离号数JxixcmJxixZ0Cm4 Cm Cm4 CmCm31.1320.4031.1320.400.590.6045.57026.392.181.8643.51.4590.500.580.64770586.87532.312.161.9131.4320.820.760.7668.16037.772.151.5641.8591.030.740.7679.42443.092.141.9931.7491.460.910.8557.36736.972.332.0442.2761.840.900.8968.76746.952.312.0734.52.1092.581.111.00(7.5)757910.16053.572.302.113.6 36 42.7563.291.091.04811.50359.962.282.1553.3823.591.081.071014.12671.982.262.2232.3593.591.231.1357.19248.792.482.154 40 43.0864.601.221.1769.39757.352.472.1953.7915.531.211.228807910.86065.582.462.2345 352.6595.171.401.22812.30373.492.442.2743.4866.651.381.261015.12688.432.422.3554.2928.041.371.30610.63782.772.792.4465.0769.331.361.33712.30194.832.782.4832.9717.181..551.3499081013.944106.472.762.5245 505.53.8979.261.541.381017.167128.582.742.5954.80311.21.1531.421220.36149.222.712.6765.68813.051.521.46611.932114.953.102.6733.34310.191.751.48713.796131.863.092.714 4.39013.181.731.53 8 15.638 148.24 3.08 2.765.656565.41516.021.721.5710100101219.261179.513.052.8468.36723.631.681.681222.800208.903.032.9144.97819.031.961.701426.256236.533.002.9956.14323.171.941.741629.627262.532.983.066.363677.28827.121.931.7885.51534.461.901.851011.65741.091.881.932.5 253 304.5注：1.2~910~144~19m。

1d3热轧槽钢〔GB707-88〕W, W——截面系数x y标记例如：180709GB70788Q235AGB70088Q235-A180×70×9mm〕重心距离重心距离型号尺寸截面面cm2参考数值Z0cmhbdtrr1x-xWxy-yWy880435.08.08.04.010.2425.35.791.4.310100485.38.58.54.212.7439.77.801.5212.61265.59.09.09.04.515.6962.110.21.5914a140586.09.59.54.818.5180.513.01.7114b140608.09.59.54.821.3187.114.11.6716a160636.510.010.05.021.9510816.31.8016160658.510.010.05.025.1511717.61.7518a180687.010.510.55.225.6914120.01.8818180709.010.510.55.226.2915221.51.8420a200737.011.011.05.528.8317824.22.0120200759.011.011.05.532.8319125.91.9522a220777.011.511.55.831.8421828.22.1022220799.011.511.55.836.2423430.12.0325a250787.012.012.06.034.9127030.62.725b250809.012.012.06.039.9128232.71.9825b2508211.012.012.06.044.9129535.91.9228a280827.512.512.56.24