第十二章 金 屬 材 料

1、第十二章金 屬 材 料第一節(jié)鋼 鐵 材 料一、鋼中常存雜質(zhì)元素對其性能的影響二、合金元素在鋼中的主要作用三、鋼的分類與牌號(hào)四、結(jié)構(gòu)鋼五、工具鋼一、鋼中常存雜質(zhì)元素對其性能的影響(一)硅和錳的影響(二)硫和磷的影響(三)氣體元素的影響二、合金元素在鋼中的主要作用(一)合金元素在鋼中的存在形式(二)合金元素對鐵碳平衡相圖的影響(三)合金元素對鋼熱處理的影響(一)合金元素在鋼中的存在形式圖12-1合金元素對鐵素體的影響a)硬度b)韌性(二)合金元素對鐵碳平衡相圖的影響(三)合金元素對鋼熱處理的影響圖12-2回火時(shí)的二次硬化三、鋼的分類與牌號(hào)(一)鋼的分類(二)鋼的牌號(hào)表示方法(一)鋼的分類圖12-3

2、鋼分類的關(guān)系圖(二)鋼的牌號(hào)表示方法表12-1中國主要鋼號(hào)表示方法說明(二)鋼的牌號(hào)表示方法表12-1中國主要鋼號(hào)表示方法說明四、結(jié)構(gòu)鋼(一)碳素結(jié)構(gòu)鋼(二)低合金結(jié)構(gòu)鋼(三)表面硬化鋼(四)調(diào)質(zhì)鋼(五)彈簧鋼(六)滾動(dòng)軸承鋼(七)超高強(qiáng)度鋼(八)其他專用結(jié)構(gòu)鋼(一)碳素結(jié)構(gòu)鋼表12-2(普通)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)、成分、性能與應(yīng)用(二)低合金結(jié)構(gòu)鋼表12-3優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)、力學(xué)性能和用途表12-4低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)(新、舊標(biāo)準(zhǔn))與用途舉例(三)表面硬化鋼表12-5常用主要滲碳鋼牌號(hào)、熱處理、性能與用途(三)表面硬化鋼表12-6主要滲氮鋼牌號(hào)與成分(四)調(diào)質(zhì)鋼表12-7常用調(diào)質(zhì)鋼的牌號(hào)

3、、熱處理、性能和用途(四)調(diào)質(zhì)鋼表12-7常用調(diào)質(zhì)鋼的牌號(hào)、熱處理、性能和用途(四)調(diào)質(zhì)鋼表12-8非調(diào)質(zhì)鋼與45鋼力學(xué)性能比較表-部分低碳馬氏體鋼與調(diào)質(zhì)鋼力學(xué)性能(五)彈簧鋼表12-10常用主要彈簧鋼的牌號(hào)性能特點(diǎn)與用途(六)滾動(dòng)軸承鋼表12-11常用主要軸承鋼的牌號(hào)、特點(diǎn)及用途(六)滾動(dòng)軸承鋼表12-11常用主要軸承鋼的牌號(hào)、特點(diǎn)及用途(七)超高強(qiáng)度鋼表12-12部分超高強(qiáng)度鋼類型與牌號(hào)、熱處理及力學(xué)性能(八)其他專用結(jié)構(gòu)鋼表12-13碳素鑄鋼的牌號(hào)、性能與用途五、工具鋼(一)刃具鋼(一)刃具鋼表12-14碳素工具鋼的牌號(hào)、成分及用途(2)低合金工具鋼。表12-15部分常用低合金工具鋼的牌

4、號(hào)、熱處理工藝、性能及用途(3)高速工具鋼(高速鋼)。表12-16部分常用高速鋼的牌號(hào)、成分、熱處理和主要性能(3)高速工具鋼(高速鋼)。圖12-4W18Cr4V鋼硬度與回火溫度的關(guān)系(3)高速工具鋼(高速鋼)。圖12-5W18Cr4V鋼的熱處理工藝示意圖4.超硬刀具材料簡介為適應(yīng)高硬度難切削材料的加工，可采用硬度、耐磨性、熱硬性更好的刀具材料。(二)模具鋼1.冷作模具用鋼冷作模具鋼是指在常溫下使金屬材料變形成形的模具用鋼。2.熱作模具用鋼熱作模具鋼是使熱態(tài)金屬(固態(tài)或液態(tài))成形的模具用鋼。3.成形模具用鋼成形模具包括塑料模、橡膠模、粉末冶金模、陶土模、石棉制品模等，這里只討論生產(chǎn)中使用最廣泛

5、的塑料模具用鋼。表12-17常用熱作模具鋼及類型(三)量具用鋼1.工作條件與性能要求量具是度量工件尺寸形狀的工具，是計(jì)量的基準(zhǔn)，如卡尺、塊規(guī)、塞規(guī)及千分尺等。2.常用量具鋼量具無專用鋼種，根據(jù)量具的種類及精度要求，可選不同的鋼來制造。3.熱處理特點(diǎn)量具用鋼的熱處理基本上可依照其相應(yīng)鋼種的熱處理規(guī)范進(jìn)行。六、特殊性能鋼(一)不銹鋼(一)不銹鋼表12-18常用主要不銹鋼的類型、牌號(hào)、成分、性能及應(yīng)用舉例(二)耐熱鋼1.性能要求主要有抗氧化性和熱強(qiáng)性。2.成分與組織特點(diǎn)成分合金化和組織穩(wěn)定性是保證耐熱鋼上述兩個(gè)主要性能的關(guān)鍵。3.耐熱鋼的分類與常用鋼號(hào)按使用特性不同，耐熱鋼分為抗氧化鋼和熱強(qiáng)鋼；若按

6、組織不同，耐熱鋼又可分為鐵素體類耐熱鋼(又稱-Fe基耐熱鋼，包括珠光體鋼、馬氏體鋼和鐵素體鋼)和奧氏體類耐熱鋼(又稱-Fe基耐熱鋼)。(二)耐熱鋼4.耐熱合金(高溫合金)簡介耐熱鋼在較高載荷下的最高使用溫度一般是在800以下，而對航空航天工業(yè)的某些耐熱零構(gòu)件(如噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī))卻是在800以上的高溫下長期承受一定的載荷工作，因此，耐熱鋼已不能滿足抗氧化性尤其是熱強(qiáng)性要求。(三)低溫鋼1.性能要求韌脆轉(zhuǎn)變溫度低，低溫沖擊韌度高；一定的強(qiáng)度及對所接觸介質(zhì)的耐蝕性；優(yōu)良的焊接性能與冷塑性成形性能。2.成分與組織特點(diǎn)低碳，一般wC0.20；主要合金元素，Mn、Ni對低溫韌性有利，尤其是Ni最明顯，V、T

7、i、Nb、Al等元素可細(xì)化晶粒而進(jìn)一步改善低溫韌性；嚴(yán)格控制損害韌性的P、Si等元素含量；面心立方結(jié)構(gòu)(如奧氏體鋼、鋁、銅金屬)的低溫韌性良好，而體心立方結(jié)構(gòu)(如鐵素體)的冷脆現(xiàn)象較明顯。(三)低溫鋼3.低溫鋼的種類與常用鋼號(hào)低溫鋼可按其使用溫度等級、組織類型或主要化學(xué)成分不同來進(jìn)行分類，表12-19為根據(jù)GB35311994和部分國外標(biāo)準(zhǔn)摘錄的常用低溫鋼。(四)耐磨鋼1.高錳鋼。2.低合金耐磨鋼低合金耐磨鋼包括某些合金結(jié)構(gòu)鋼(主要代表為Si-Mn型結(jié)構(gòu)鋼，如40SiMn2、65SiMnRE等)和一些工具鋼(如Cr03、Cr06等)。3.石墨鋼石墨鋼是一種高碳低合金鑄鋼，兼有鑄鋼和鑄鐵的綜合性

8、能，其組織是由鋼基體二次滲碳體游離點(diǎn)狀石墨(體積分?jǐn)?shù)約占0.20.4)組成。1.高錳鋼。表12-20高錳鋼牌號(hào)、成分與用途舉例2.低合金耐磨鋼低合金耐磨鋼包括某些合金結(jié)構(gòu)鋼(主要代表為Si-Mn型結(jié)構(gòu)鋼，如40SiMn2、65SiMnRE等)和一些工具鋼(如Cr03、Cr06等)。3.石墨鋼石墨鋼是一種高碳低合金鑄鋼，兼有鑄鋼和鑄鐵的綜合性能，其組織是由鋼基體二次滲碳體游離點(diǎn)狀石墨(體積分?jǐn)?shù)約占0.20.4)組成。七、鑄鐵(一)鑄鐵的石墨化(二)灰鑄鐵(三)球墨鑄鐵(四)其他鑄鐵(一)鑄鐵的石墨化圖12-6石墨的晶體結(jié)構(gòu)(一)鑄鐵的石墨化圖12-7鐵碳合金雙重相圖(一)鑄鐵的石墨化表12-21

9、鑄鐵經(jīng)不同程度石墨化后所得到的組織(一)鑄鐵的石墨化表12-22各種鑄鐵的力學(xué)性能(二)灰鑄鐵表12-23灰鑄鐵牌號(hào)、力學(xué)性能和應(yīng)用舉例(摘自GB/T94391988)(二)灰鑄鐵圖12-8鑄件壁厚和碳含量對鑄鐵組織的影響(三)球墨鑄鐵表12-24我國球墨鑄鐵的牌號(hào)、力學(xué)性能與應(yīng)用舉例(摘自GB/T13481988)(四)其他鑄鐵表12-25常用可鍛鑄鐵牌號(hào)、力學(xué)性能與應(yīng)用舉例(摘自GB/T94401988)(四)其他鑄鐵表12-26蠕墨鑄鐵的牌號(hào)、性能特點(diǎn)及應(yīng)用第二節(jié)有色金屬材料一、鋁及其合金一、鋁及其合金(一)工業(yè)純鋁(二)鋁合金(一)工業(yè)純鋁(二)鋁合金圖12-9鋁合金分類示意圖(二)鋁合金圖12-10鋁合金時(shí)效硬化曲線示意圖(二)鋁合金表12-27部分常用變形鋁合金的牌號(hào)、化學(xué)成分及力學(xué)性能(GB/T31901996)二、銅及其合金(一)工業(yè)純銅(二)銅合金(一)工業(yè)純銅(二)銅合金表12-28部分常用黃銅的牌號(hào)、力學(xué)性能及用途(二)銅合金表12-29部分常用青銅的牌號(hào)