機械設計制造14

1、機械制造技術基礎機械制造技術基礎主編主編 李長河李長河 第第1章章 金屬材料概述金屬材料概述 1.4 常用金屬材料常用金屬材料 l1.4.1 常用鋼鐵材料常用鋼鐵材料 l1.4.2 常用非鐵合金常用非鐵合金 機械制造技術基礎機械制造技術基礎主編主編 李長河李長河 第第1章章 金屬材料概述金屬材料概述 1.4 常用金屬材料常用金屬材料 1.4.1 常用鋼鐵材料常用鋼鐵材料 1碳鋼碳鋼 l碳碳鋼也稱碳素鋼，是碳的質量分數(shù)低于鋼也稱碳素鋼，是碳的質量分數(shù)低于2.11%2.11%（一般低于（一般低于1.35%1.35%）的鐵碳合金的總稱。常含有錳、硅、磷、硫、氫、氧等雜質。的鐵碳合金的總稱。常含有錳、

2、硅、磷、硫、氫、氧等雜質。l按碳的質量分數(shù)分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。按碳的質量分數(shù)分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。l按用途可分為碳素結構鋼（包括普通碳素結構鋼、碳素滲碳鋼、按用途可分為碳素結構鋼（包括普通碳素結構鋼、碳素滲碳鋼、碳素調質鋼和碳素彈簧鋼）、碳素工具鋼和鑄鋼。碳素調質鋼和碳素彈簧鋼）、碳素工具鋼和鑄鋼。l按硫、磷等有害雜質的含量可分為普通碳素鋼、優(yōu)質碳素鋼和高按硫、磷等有害雜質的含量可分為普通碳素鋼、優(yōu)質碳素鋼和高級優(yōu)質碳素鋼；按退火組織可分為亞共析鋼、共析鋼和過共析鋼。級優(yōu)質碳素鋼；按退火組織可分為亞共析鋼、共析鋼和過共析鋼。 機械制造技術基礎機械制造技術基礎主編主編 李長河李長河

3、 第第1章章 金屬材料概述金屬材料概述 1.4 常用金屬材料常用金屬材料 1.4.1 常用鋼鐵材料常用鋼鐵材料 碳鋼按用途分類：碳鋼按用途分類：l碳素結構鋼碳素結構鋼：碳素結構鋼是用作工程結構和機器零件的碳素鋼。：碳素結構鋼是用作工程結構和機器零件的碳素鋼。可分為普通碳素結構鋼（也叫碳素結構鋼）和優(yōu)質碳素結構鋼?？煞譃槠胀ㄌ妓亟Y構鋼（也叫碳素結構鋼）和優(yōu)質碳素結構鋼。 l碳素工具鋼碳碳素工具鋼碳：碳素工具鋼碳的質量分數(shù)為：碳素工具鋼碳的質量分數(shù)為wC=0.65%1.35%，是用于制造工具的碳素鋼。它的性能特點是：高的硬度、耐磨是用于制造工具的碳素鋼。它的性能特點是：高的硬度、耐磨性；切削工藝性

4、好；淬透性低，易變形；價格便宜。性；切削工藝性好；淬透性低，易變形；價格便宜。 l鑄鋼鑄鋼：用鋼水直接澆注成零件毛坯的鋼稱為鑄鋼，一般用于制：用鋼水直接澆注成零件毛坯的鋼稱為鑄鋼，一般用于制造形狀復雜或大型的，難以鍛造而又要求具有較高的強度和塑造形狀復雜或大型的，難以鍛造而又要求具有較高的強度和塑性，并承受沖擊載荷的零件。性，并承受沖擊載荷的零件。 機械制造技術基礎機械制造技術基礎主編主編 李長河李長河 第第1章章 金屬材料概述金屬材料概述 1.4 常用金屬材料常用金屬材料 1.4.1 常用鋼鐵材料常用鋼鐵材料 2 2合金鋼合金鋼 l合金鋼是為了得到或改善某些性能，在碳素鋼基礎上合金鋼是為了得

5、到或改善某些性能，在碳素鋼基礎上加入一種或多種合金元素所得到的鋼。加入一種或多種合金元素所得到的鋼。l常用的合金元素有硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、常用的合金元素有硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、鈮、鈷、鋯、銅、硼、稀土等，磷、硫、氮等在某些鈮、鈷、鋯、銅、硼、稀土等，磷、硫、氮等在某些情況下也可起合金元素作用。情況下也可起合金元素作用。l合金鋼中由于含有不同數(shù)量和種類的合金元素，再采合金鋼中由于含有不同數(shù)量和種類的合金元素，再采取適當?shù)墓に嚧胧?，就可以分別具有較高的強度、韌取適當?shù)墓に嚧胧?，就可以分別具有較高的強度、韌性、淬透性、耐磨性、耐熱性、耐蝕性、耐低溫性、性、淬透性、耐磨性、耐熱性

6、、耐蝕性、耐低溫性、紅硬性、磁性等特殊性能。紅硬性、磁性等特殊性能。 機械制造技術基礎機械制造技術基礎主編主編 李長河李長河 第第1章章 金屬材料概述金屬材料概述 1.4 常用金屬材料常用金屬材料 1.4.1 常用鋼鐵材料常用鋼鐵材料 合金鋼的分類合金鋼的分類l合金鋼按用途可分為合金結構鋼、合金工具鋼和特殊性能鋼；合金鋼按用途可分為合金結構鋼、合金工具鋼和特殊性能鋼；l按合金元素總含量可分為低合金鋼（按合金元素總含量可分為低合金鋼（wMe5%以下）、中合金以下）、中合金鋼（鋼（wMe5%10%）和高合金鋼（）和高合金鋼（wMe10%以上）；以上）；l按主要合金元素可分為鉻鋼、鋅鋼、錳鋼、鉻鎳鋼

7、、鉻鎳鋁鋼按主要合金元素可分為鉻鋼、鋅鋼、錳鋼、鉻鎳鋼、鉻鎳鋁鋼等；等；l按合金的金相組織可分為鐵素體鋼、珠光體鋼、貝氏體鋼、馬按合金的金相組織可分為鐵素體鋼、珠光體鋼、貝氏體鋼、馬氏體鋼、奧氏體鋼以及亞共析鋼、過共析鋼等。氏體鋼、奧氏體鋼以及亞共析鋼、過共析鋼等。 機械制造技術基礎機械制造技術基礎主編主編 李長河李長河 第第1章章 金屬材料概述金屬材料概述 1.4 常用金屬材料常用金屬材料 1.4.1 常用鋼鐵材料常用鋼鐵材料 合金鋼按用途分類：合金鋼按用途分類：l（1 1）合金結構鋼：合金結構鋼包括低合金高強度結構鋼、）合金結構鋼：合金結構鋼包括低合金高強度結構鋼、合金滲碳鋼、合金調質鋼、

8、合金彈簧鋼、滾動軸承鋼。合金滲碳鋼、合金調質鋼、合金彈簧鋼、滾動軸承鋼。l（2 2）合金工具鋼：合金工具鋼按其用途分為合金刃具鋼、）合金工具鋼：合金工具鋼按其用途分為合金刃具鋼、合金模具鋼和合金量具鋼三類，但各類鋼之間實際應用的界合金模具鋼和合金量具鋼三類，但各類鋼之間實際應用的界限并不嚴格。例如，某些低合金刃具鋼除作刀具外，也可作限并不嚴格。例如，某些低合金刃具鋼除作刀具外，也可作冷沖模具或量具。冷沖模具或量具。l（3 3）特殊性能鋼：有些機器零件，如拖拉機和坦克的履帶）特殊性能鋼：有些機器零件，如拖拉機和坦克的履帶板、挖掘機鏟齒、破碎機腭板等，在工作時承受強烈沖擊和板、挖掘機鏟齒、破碎機腭

9、板等，在工作時承受強烈沖擊和嚴重磨損，要求材料應具有很高的韌性和耐磨性。嚴重磨損，要求材料應具有很高的韌性和耐磨性。機械制造技術基礎機械制造技術基礎主編主編 李長河李長河 第第1章章 金屬材料概述金屬材料概述 1.4 常用金屬材料常用金屬材料 1.4.1 常用鋼鐵材料常用鋼鐵材料 鑄鐵簡介鑄鐵簡介l鑄鐵是碳的質量分數(shù)大于鑄鐵是碳的質量分數(shù)大于2.11%的鐵碳合金。的鐵碳合金。l此外它還含有硅、錳、硫、磷、鉬、鉻、鋁等化學元素。此外它還含有硅、錳、硫、磷、鉬、鉻、鋁等化學元素。l鑄鐵與鋼的主要區(qū)別：一是碳的質量分數(shù)及硅含量高，并且碳多鑄鐵與鋼的主要區(qū)別：一是碳的質量分數(shù)及硅含量高，并且碳多以石墨

10、形式存在；二是硫、磷雜質多。以石墨形式存在；二是硫、磷雜質多。l鑄鐵作為工程材料歷史悠久，并被廣泛應用于各個工業(yè)部門。鑄鐵作為工程材料歷史悠久，并被廣泛應用于各個工業(yè)部門。l由于鑄鐵制造成本低，又有良好的減振性、耐磨性、加工工藝性，由于鑄鐵制造成本低，又有良好的減振性、耐磨性、加工工藝性，在不少應用中是不能被替代的在不少應用中是不能被替代的 。3鑄鐵鑄鐵機械制造技術基礎機械制造技術基礎主編主編 李長河李長河 第第1章章 金屬材料概述金屬材料概述 1.4 常用金屬材料常用金屬材料 1.4.1 常用鋼鐵材料常用鋼鐵材料 鑄鐵的分類鑄鐵的分類l 鑄鐵的種類很多，可以有不同的分類。目前，工業(yè)中通常是按

11、鑄鐵的種類很多，可以有不同的分類。目前，工業(yè)中通常是按照鑄鐵中碳的存在形式和石墨的形態(tài)劃分的，有白口鑄鐵、灰鑄照鑄鐵中碳的存在形式和石墨的形態(tài)劃分的，有白口鑄鐵、灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵。鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵。l 白口鑄鐵中的碳全部或部分以滲碳體形式存在，斷口呈銀白色；白口鑄鐵中的碳全部或部分以滲碳體形式存在，斷口呈銀白色；灰鑄鐵中的碳除了少量溶于基體外，其余的全部以石墨形式存在灰鑄鐵中的碳除了少量溶于基體外，其余的全部以石墨形式存在于鑄鐵中。于鑄鐵中。l 可鍛鑄鐵中的碳全部或大部分以團絮狀石墨存在；球墨鑄鐵中可鍛鑄鐵中的碳全部或大部分以團絮狀石墨存在；球墨鑄鐵中的碳大

12、部分以球狀石墨形式存在。的碳大部分以球狀石墨形式存在。l 蠕墨鑄鐵中的碳大部分以蠕蟲狀石墨形式存在。蠕墨鑄鐵中的碳大部分以蠕蟲狀石墨形式存在。 機械制造技術基礎機械制造技術基礎主編主編 李長河李長河 第第1章章 金屬材料概述金屬材料概述 1.4 常用金屬材料常用金屬材料 1.4.1 常用鋼鐵材料常用鋼鐵材料 幾種常見的鑄鐵幾種常見的鑄鐵l（1 1）灰鑄鐵灰鑄鐵：常用來制造各種機器的底座、機架、工作臺、機身、：常用來制造各種機器的底座、機架、工作臺、機身、齒輪箱箱體、閥體及內燃機的氣缸蓋、氣缸體等齒輪箱箱體、閥體及內燃機的氣缸蓋、氣缸體等 。l（2 2）可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵：可鍛鑄鐵是由白口鑄鐵經(jīng)高

13、溫、長時間的石墨化，：可鍛鑄鐵是由白口鑄鐵經(jīng)高溫、長時間的石墨化，使?jié)B碳體在固態(tài)下分解，而獲得的團絮狀石墨的鑄鐵使?jié)B碳體在固態(tài)下分解，而獲得的團絮狀石墨的鑄鐵 。l（3 3）球墨鑄鐵球墨鑄鐵：具有很高的強度、良好的韌性、塑性和切削加工性：具有很高的強度、良好的韌性、塑性和切削加工性, ,焊接性也較好。焊接性也較好。l（4 4）蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵：其石墨很像蠕蟲而命名。它的強度高于灰鑄鐵，韌：其石墨很像蠕蟲而命名。它的強度高于灰鑄鐵，韌性和耐磨性良好；鑄造性能與灰鑄鐵相當。性和耐磨性良好；鑄造性能與灰鑄鐵相當。l（5 5）合金鑄鐵合金鑄鐵：在鑄鐵中加入一定量的合金元素，生成的特殊性能：在鑄鐵中加入

14、一定量的合金元素，生成的特殊性能鑄鐵，稱為合金鑄鐵。鑄鐵，稱為合金鑄鐵。機械制造技術基礎機械制造技術基礎主編主編 李長河李長河 第第1章章 金屬材料概述金屬材料概述 1.4 常用金屬材料常用金屬材料 1.4.2 常用非鐵合金常用非鐵合金 1 1鋁合金鋁合金 鋁合金是使用了鋁合金是使用了100多年的傳統(tǒng)材料，目前世界原鋁產(chǎn)量達多年的傳統(tǒng)材料，目前世界原鋁產(chǎn)量達1900萬萬t。其中。其中50%用來制取加工材與深加工產(chǎn)品。目前我國的鋁合金品種用來制取加工材與深加工產(chǎn)品。目前我國的鋁合金品種，約為美國的一半，規(guī)格不足美國的，約為美國的一半，規(guī)格不足美國的1/4。傳統(tǒng)的鋁合金有鑄造鋁合金。傳統(tǒng)的鋁合金有

15、鑄造鋁合金和變形鋁合金兩大類。和變形鋁合金兩大類。20世紀世紀70年代以來，鋁合金方面的發(fā)展有以下年代以來，鋁合金方面的發(fā)展有以下幾方面幾方面： Al-Li系合金系合金 超塑鋁合金超塑鋁合金 粉末冶金鋁合金粉末冶金鋁合金 鋁合金功能膜鋁合金功能膜 機械制造技術基礎機械制造技術基礎主編主編 李長河李長河 第第1章章 金屬材料概述金屬材料概述 1.4 常用金屬材料常用金屬材料 1.4.2 常用非鐵合金常用非鐵合金 （1 1）黃銅）黃銅l以鋅為主要合金元素的銅基合金稱為黃銅。以鋅為主要合金元素的銅基合金稱為黃銅。l黃銅具有良好的力學性能、加工成形性、導電性和導熱性。而黃銅具有良好的力學性能、加工成形

16、性、導電性和導熱性。而且色澤美麗，價格較低，是重非鐵合金材料中應用最廣的金屬且色澤美麗，價格較低，是重非鐵合金材料中應用最廣的金屬材料。材料。l黃銅分普通黃銅和特殊黃銅兩大類。黃銅分普通黃銅和特殊黃銅兩大類。l黃銅按生產(chǎn)方式分壓力加工黃銅和鑄造黃銅。黃銅按生產(chǎn)方式分壓力加工黃銅和鑄造黃銅。l合金元素加入黃銅后，一般都能提高其強度。合金元素加入黃銅后，一般都能提高其強度。2銅合金銅合金 機械制造技術基礎機械制造技術基礎主編主編 李長河李長河 第第1章章 金屬材料概述金屬材料概述 1.4 常用金屬材料常用金屬材料 1.4.2 常用非鐵合金常用非鐵合金 （2 2）青銅）青銅l除黃銅、白銅以外的銅合金

17、均稱為青銅。除黃銅、白銅以外的銅合金均稱為青銅。l工業(yè)上常用的青銅有錫青銅、鋁青銅、鈹青銅等。工業(yè)上常用的青銅有錫青銅、鋁青銅、鈹青銅等。l 錫青銅：以錫為主要添加元素的銅基合金稱錫青銅。錫青銅常用錫青銅：以錫為主要添加元素的銅基合金稱錫青銅。錫青銅常用牌號或代號有牌號或代號有QSn4-3、QSn4-4-4、ZQSn10等。等。 l鋁青銅：以鋁為主要合金元素的銅基合金稱鋁青銅，一般鋁的質鋁青銅：以鋁為主要合金元素的銅基合金稱鋁青銅，一般鋁的質量分數(shù)為量分數(shù)為8.510.5%。常用牌號或代號有。常用牌號或代號有 QA15、QA19-4、ZCuAl11Fe3Mn2等。等。 l鈹青銅，以鈹為主要合金

18、元素的銅基合金稱鈹青銅。一般鈹?shù)馁|鈹青銅，以鈹為主要合金元素的銅基合金稱鈹青銅。一般鈹?shù)馁|量分數(shù)為量分數(shù)為1.7%2.5%。常用代號有。常用代號有QBe2、QBe2.5等。等。機械制造技術基礎機械制造技術基礎主編主編 李長河李長河 第第1章章 金屬材料概述金屬材料概述 1.4 常用金屬材料常用金屬材料 1.4.2 常用非鐵合金常用非鐵合金 （3 3）鈦合金）鈦合金l鈦及鈦合金密度?。ㄢ伡扳伜辖鹈芏刃。?.5g/cm3），強度大大高于鋼。比強度和比模），強度大大高于鋼。比強度和比模量性能突出。量性能突出。l鈦的耐腐蝕性能優(yōu)異，是目前耐海水腐蝕的最好的材料。鈦是制造鈦的耐腐蝕性能優(yōu)異，是目前耐海水

19、腐蝕的最好的材料。鈦是制造工作溫度在工作溫度在500以下，如火箭低溫液氮燃料箱、導彈燃料罐、核以下，如火箭低溫液氮燃料箱、導彈燃料罐、核潛艇船殼、化工廠反應釜等構件的重要材料。潛艇船殼、化工廠反應釜等構件的重要材料。l鈦合金高溫強度差，不宜在高溫中使用。為解決鈦合金的高溫強度，鈦合金高溫強度差，不宜在高溫中使用。為解決鈦合金的高溫強度，世界各國正積極研究采用中間化合物即金屬和金屬之間的化合物作世界各國正積極研究采用中間化合物即金屬和金屬之間的化合物作為高溫材料。為高溫材料。機械制造技術基礎機械制造技術基礎主編主編 李長河李長河 第第1章章 金屬材料概述金屬材料概述 1.4 常用金屬材料常用金屬材料 1.4.2 常用非鐵合金常用非鐵合金 （4 4）鎳及鎳合金）鎳及鎳合金l 鎳是重要的戰(zhàn)略性資源。鎳是重要的戰(zhàn)略性資源。l鎳基高溫合金鎳基高溫合金(Nickel base supeRalloy)用以制造噴氣發(fā)動機渦用以制造噴氣發(fā)動機渦輪盤及葉片，其使用溫度可接近輪盤及葉片，其使用溫度可接近0757t熔。熔。l鎳銅系耐蝕合金可制造高壓充油電纜、油槽、醫(yī)療器材。鎳銅系耐蝕合金可制造高壓充油電纜、油槽、醫(yī)療器材。l鎳錳系是電真空材