機(jī)械加工材料基本知識(shí).doc

一、碳鋼Q195、Q215，用于鉚釘、開(kāi)口銷(xiāo)等及沖壓零件和焊接構(gòu)件。Q235、Q255，用于螺栓、螺母、拉桿、連桿及建筑、橋梁結(jié)構(gòu)件。Q275，用于強(qiáng)度較高轉(zhuǎn)軸、心軸、齒輪等。Q345，用于船舶、橋梁、車(chē)輛、大型鋼結(jié)構(gòu)。08鋼，含碳量低，塑性好，主要用于制造冷沖壓零件。10、20鋼，常用于制造沖壓件和焊接件。也常用于制造滲碳件。35、40、45、50鋼屬中碳鋼，經(jīng)熱處理后可獲得良好的綜合力學(xué)性能，主要用制造齒輪、套筒、軸類(lèi)零件等。這幾種鋼在機(jī)械制造中應(yīng)用非常廣泛。T7、T8鋼，用于制造具有較高韌性的工具，如沖頭、鑿子等。T9、T10、T11鋼，用作要求中等韌性、高硬度的刃具，如鉆頭、絲錐、鋸條等。T12、T13鋼，用于要求更高硬度、高耐磨性的銼刀、拉絲模具等。（二）合金鋼合金鋼的分類(lèi)方法有多種，常見(jiàn)的有以下兩種。（1）按用途分類(lèi) 分為三類(lèi)：合金結(jié)構(gòu)鋼，用于制造各種性能要求更高的機(jī)械零件和工程構(gòu)件；合金結(jié)構(gòu)鋼，用于制造各種性能要求更高的刃具、量具和模具；特殊性能鋼，具有特殊物理和化學(xué)性能的鋼，如不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等。（2）銨合金元素總含量多少分類(lèi) 分為三類(lèi)：低合金鋼，合金元素總含量小于5%；中合金鋼，合金元素總含量為5%10%；高合金鋼，合金元素總含量大于10%。2合金鋼牌號(hào)的表示方法合金鋼是按鋼材的含碳量以及所含合金元素的種類(lèi)和數(shù)量編號(hào)的。 鋼號(hào)首部是表示含碳量以及所含合金結(jié)構(gòu)鋼與碳素結(jié)構(gòu)鋼相同，以萬(wàn)分之一的碳作為單位，如首部數(shù)字為45，則表示平均含碳量為0.45%；合金工具鋼以千分之一的碳作為單位，如首部數(shù)字為5，則表示平均含碳量為0.5%。 在表示含碳量的數(shù)字后面，用元素的化學(xué)符號(hào)表示出所含的合金元素。合金元素的含量以百分之幾表示，當(dāng)平均含量小于1.5%時(shí)，只標(biāo)明元素符號(hào)，不標(biāo)含量。如25Mn2V，表示平均含碳量為0.25%，含錳量約為2%，含釩量小于1.5%的合金結(jié)構(gòu)鋼。又如9SiCr，表示平均含碳量為0.9%，含硅、鉻都少于1.5%的合金工具鋼。 對(duì)于含碳量超過(guò)1.0%的合金工具鋼，則在牌號(hào)中不表示含碳量。如CrWMn鋼，表示含碳量大于1.0%并含有鉻、鎢、錳三種合金元素的合金工具鋼。但也有特例，高速鋼的含碳量小于1.0%，牌號(hào)中也不表示含碳量。如W18Cr4V鋼，其含碳量?jī)H為0.7%0.8%。 特殊性能鋼牌號(hào)中也不表示方法基本上與合金工具鋼相同。如2Cr13，表示平均含碳量為0.2%，含鉻量約為13%的不銹鋼。 有些特殊用鋼，則用專(zhuān)門(mén)的表示方法，如滾動(dòng)軸承鋼，其牌號(hào)以G表示，不標(biāo)含碳量，鉻的平均含量用千分之幾表示。如GCr15，表示含鉻量為1.5%的滾動(dòng)軸承鋼。 對(duì)于高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，在鋼號(hào)末尾加一個(gè)“A”字，如38CrMoAIA。3合金鋼的用途舉例09MnNb、16Mn、15MnTi鋼屬低合金結(jié)構(gòu)鋼，用于制造橋梁、車(chē)輛、鍋爐、油罐、建筑結(jié)構(gòu)和化工容器等。14MnVTiRe、14MnMoV、18MnNb、14CrMnMoVB鋼用于制造大型船舶、重要橋梁、電站設(shè)備及鍋爐、化工、石油等中高壓容器。20Cr、20MnV鋼，適于制造滲碳小齒輪、小軸、活塞銷(xiāo)等。20CrMnTi鋼，常用于制造汽車(chē)、拖拉機(jī)上的齒輪。18Cr2Ni4WA、15CrMn2SiMo、20Cr2Ni4A鋼，常用于制造大型滲碳齒輪和軸類(lèi)件。40MnB、40Cr、35CrMo、40CrMnMo鋼，用于制造重要調(diào)質(zhì)件，如主軸、曲軸、連連桿和齒輪等機(jī)械零件。65Mn、60Si2Mn鋼屬?gòu)椈射摚饕糜谥圃旖孛嫘∮?5mm的彈簧，如車(chē)箱板簧和機(jī)車(chē)板簧、扭桿簧等。GCr15、GsiMnMoV鋼屬軸承鋼，主要用于制造滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈、外圈和滾動(dòng)體，也可用于制造冷沖模、冷軋輥等。CrWMn、CrMn、9Mn2V鋼，用于制造測(cè)量工具，如卡尺、千分尺、量規(guī)、塊規(guī)塞規(guī)等。W18Cr4V、W6Mo5C4V2鋼，用于制造高速切削的刃具，如鉆頭、銑刀、滾刀、拉刀、鉸刀車(chē)刀等。5CrMnMo、3Cr2W8V鋼，屬熱模具鋼，用于制造熱鍛模、熱壓模、壓鑄模等。Cr12、Cr12MoV鋼，屬冷模具鋼，用于制造冷沖模具、冷切剪刀具等。1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13鋼，屬馬氏體不銹鋼，用于制造抗弱腐蝕性介質(zhì)并承受沖擊載荷的零件，還可用來(lái)制造具有較高硬度和耐磨性的醫(yī)療工具等。1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti鋼，屬奧氏體不銹鋼，用于制造耐硝酸、冷磷酸、有機(jī)酸及鹽、堿溶液腐蝕的設(shè)備零件。Mn13鋼，屬耐磨鋼，用于制造拖拉機(jī)鏈軌板、挖掘機(jī)鏟齒、球磨機(jī)襯板、鐵路道岔等。15CrMo、4Cr10Si2Mo鋼，屬耐熱鋼，用于制造在高溫下工作的零件或構(gòu)件。1.2.2 鑄鐵鑄鐵是含碳量大于2.11%的鐵碳合金，它含有比碳鋼更多的硅、錳、硫、磷等雜質(zhì)。工業(yè)上常用的鑄鐵含碳量為2.5%4.0%。根據(jù)鑄鐵中碳的存在形式不同，鑄鐵可分為白口鑄鐵可分為白口鑄鐵和灰口鑄鐵兩大類(lèi)。（一）白口鑄鐵白口鑄鐵中的碳幾乎全部以Fe3形式存在，斷口呈銀白色，性能硬而脆，很難進(jìn)行切削加工，工業(yè)上極少用來(lái)制造機(jī)械零件。主要用作煉鋼原料或用于可鍛鑄鐵的毛坯。（二）灰口鑄鐵灰口鑄鐵中的碳大部分或全部以自由狀態(tài)的石墨形式存在，斷口呈暗灰色。根據(jù)灰口鑄鐵中石墨存在形式不同，它又可分為普通灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵和球墨鑄鐵等。1普通灰口鑄鐵簡(jiǎn)稱(chēng)灰口鑄鐵，其石墨形態(tài)呈片狀。由于片狀石墨的存在，割裂了金屬基體組織，減少了承載的有效面積，因此其綜合力學(xué)性能較低，但其減振性、耐磨性、鑄造性及切削加工性較好，主要用于制造承受壓力的床身、箱體、機(jī)座、導(dǎo)軌等零件?；铱阼T鐵牌號(hào)的表示方法為“HT”加數(shù)字，其中“HT”是灰鐵兩字漢語(yǔ)拼音的第一個(gè)字母，數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度。常用的灰口鑄鐵牌號(hào)為HT100、HT150、HT200、HT250、HT300等。2可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵是由白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火后而得到，其后墨形態(tài)呈團(tuán)絮狀。由于其石墨呈團(tuán)絮狀，對(duì)金屬基體的割裂作用減小，故其抗拉強(qiáng)度、塑性、韌性都比灰口鑄鐵高，主要用于制造一些形狀比較復(fù)雜而在工作中承受一定沖擊載荷的薄壁小型零件，如管接頭、農(nóng)具等?？慑戣T鐵的牌號(hào)由“KTH”或“KTZ”加兩組數(shù)字組成。其中“KT”是可鐵兩字漢語(yǔ)拼音第一個(gè)字母，后面的“H”表示黑心可鍛鑄鐵，“Z”表示珠光體可鍛鑄鐵。其后面的兩組數(shù)字分別表示材料的最低抗拉強(qiáng)度數(shù)值和最小伸長(zhǎng)率數(shù)值。其主要牌號(hào)有KTH350-10、KTZ550-04等。3球墨鑄鐵球墨鑄鐵中石墨形態(tài)呈球狀。由于球狀石墨對(duì)金屬基體的割裂作用更小，因此它具有較高的強(qiáng)度、塑性和韌性，所以應(yīng)用較廣，在某些情況下可替代中碳鋼使用。主要用于制造受力較復(fù)雜、負(fù)荷較大的機(jī)械零件，如曲軸、連桿、齒輪、凸輪軸等。球墨鑄鐵的牌號(hào)由“QT”加兩組數(shù)字組成。其中“QT”是球鐵兩字漢語(yǔ)拼音的第一個(gè)字母，兩組數(shù)字分別表示最低抗拉強(qiáng)度數(shù)值和最小伸長(zhǎng)率數(shù)值。主要牌號(hào)有QT500-7、QT800-2等。1.2.3 鑄鋼鑄鋼也是一種重要的鑄造合金，其應(yīng)用僅次于鑄鐵。鑄鋼件的力學(xué)性能優(yōu)于各類(lèi)鑄件，并具有優(yōu)良的焊接性能，適于采用鑄焊聯(lián)合工藝制造重型鑄件。生產(chǎn)上鑄鋼主要用于制造形狀復(fù)雜、難于鍛造而又需承受沖擊載荷的零部件。如機(jī)車(chē)車(chē)架、火車(chē)車(chē)輪、水壓機(jī)的缸和立柱、大型齒輪、軋鋼機(jī)機(jī)架等。常用的鑄鋼有碳素鑄鋼和合金鑄鋼兩大類(lèi)，其中碳素鑄鋼應(yīng)用較廣，約占鑄鋼件的80%。一般工程用鑄鋼的牌號(hào)由“ZG”加兩組數(shù)字表示。其中“ZG”為鑄鋼二字漢語(yǔ)拼音第一個(gè)字母，后面兩位數(shù)字分別表示材料的最小屈服強(qiáng)度值和最小抗拉強(qiáng)度值。如ZG200-400、ZG270-500、ZG340-640等。1.2.4 銅合金及鋁合金銅、鋁合金是工業(yè)上最常用的有色合金。因具有某些特殊的使用性能，使其成為現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)中不可缺少的材料。（一）銅合金在純銅中加入某些合金元素（如鋅、錫、鋁、鈹、錳、硅、鎳、磷等），就形成了銅合金。銅合金具有較好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和耐腐蝕性，同時(shí)具有較高強(qiáng)度和耐磨性。根據(jù)成分不同，銅合金分為黃銅和青銅等。1黃銅是以鋅為主要合金元素的銅合金。按照化學(xué)成分，黃銅分為普通銅和特殊黃銅兩種。（1）普通黃銅 普通黃銅是銅鋅二元合金。由于塑性好，適于制造板材、棒材、線材、管材及深沖零件，如冷凝管、散熱管及機(jī)械、電器零件等。銅的平均含量為62%和59%的黃銅也可進(jìn)行鑄造，稱(chēng)為鑄造黃銅。（2）特殊黃銅 為了獲得更高的強(qiáng)度、抗蝕性和良好的鑄造性能，在銅鋅合金中加入鋁、硅、錳、鉛、錫等元素，就形成了特殊黃銅。如鉛黃銅、錫黃銅、鋁黃銅、硅黃銅、錳黃銅等。鉛黃銅的切削性能優(yōu)良，耐磨性好，廣泛用于制造鐘表零件，經(jīng)鑄造制作軸瓦和襯套。錫黃銅的耐腐蝕性能好，廣泛用于制造海船零件。鋁黃銅中的鋁能提高黃銅的強(qiáng)度和硬度，提高在大氣中的抗蝕性，鋁黃銅用于制造耐蝕零件。硅黃銅中的硅能提高銅的力學(xué)性能、耐磨性的耐蝕性，硅黃銅主要用于制造海船零件及化工機(jī)械零件。2青銅青銅原指銅錫合金，但工業(yè)上都習(xí)慣稱(chēng)含鋁、硅、鉛、鈹、錳等的銅合金也為青銅，所以青銅實(shí)際上包括錫青銅、鋁青銅、鋁青銅、鈹青銅、硅青銅、鉛青銅等。青銅也分為壓力加工青銅和鑄造青銅兩類(lèi)。（1）錫青銅 以錫為主要合金元素的銅基合金稱(chēng)錫青銅。工業(yè)中使用的錫青銅，錫含量大多在3%14%之間。錫含量小于5%錫青銅適于冷加工使用；錫含量為5%7%的錫青銅適于熱加工；錫含量大于10%的錫青銅適于鑄造。錫青銅在造船、化工、機(jī)械、儀表等工業(yè)中廣泛應(yīng)用，主要用以制造軸承、軸套等耐磨零件和彈簧等彈性元件以及抗蝕、抗磁零件等。（2）鋁青銅 以鋁為主要合金元素的銅基合金稱(chēng)鋁青銅。鋁青銅的力學(xué)性能比黃銅和錫青銅高。實(shí)際應(yīng)用的鋁青銅的鋁含量在5%12%之間，含鋁為5%7%的鋁青銅塑性最好，適于冷加工使用。鋁含量大于7%8%后，強(qiáng)度增加，但塑性急劇下降，因此多在鑄態(tài)或經(jīng)熱加工后使用。鋁青銅的耐磨性以及在大氣、海水、海水碳酸和大多數(shù)有機(jī)酸中的耐蝕性，均比黃銅和錫青銅高。鋁青銅可制造齒輪、軸套、蝸輪等高強(qiáng)度抗磨零件以及高耐蝕性彈性元件。（3）鈹青銅 以鈹為基本元素的銅合金稱(chēng)鈹青銅。鈹青銅的含鈹量為1.7%2.5%。鈹青銅的彈性極限、疲勞極限都很高，耐磨性和抗蝕性?xún)?yōu)異，具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，還具有無(wú)磁性、受沖擊時(shí)不產(chǎn)生火花等優(yōu)點(diǎn)。鈹青銅主要用于制作精密儀器的重要彈簧、鐘表齒輪、高速高壓下工作的軸承、襯套以及電焊機(jī)電極、防爆工具、航海羅盤(pán)等重要機(jī)件。（二）鋁合金鋁中加入合金元素就形成了鋁合金。鋁合金具有較高的強(qiáng)度和良好的加工性能。根據(jù)成分及加工特點(diǎn)，鋁合金分為形變鋁合金和鑄造鋁合金。1形變鋁合金形變鋁合金包括防銹鋁合金、硬鋁合金、超硬鋁合金等。因其塑性好，故常利用壓力加工方法制造沖壓件、鍛件等，如鉚釘、焊接油箱、管道、容器、發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、飛機(jī)大梁及起落架、內(nèi)燃機(jī)活塞等。2鑄造鋁合金鑄造鋁合金是用于制造鋁合金鑄件的材料，按主要合金元素的不同，鑄造鋁合金分為鋁硅合金、鋁銅合金、鋁鎂合金和鋁鋅合金。（1）鋁硅鑄造鋁合金 鋁硅合金是應(yīng)用最廣的鑄造鋁合金，通常稱(chēng)為硅鋁明。其鑄造性能好，比重小，并有相當(dāng)好的抗蝕性和耐熱性，適于制造形狀復(fù)雜的零件，如泵體、電動(dòng)機(jī)殼體、發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸頭、活塞以及汽車(chē)、飛機(jī)、儀器上的零件，也可制