常用金屬材料簡(jiǎn)介

1、常用金屬材料簡(jiǎn)介常用的金屬材料有哪些？金屬材料黑色金屬有色金屬碳鋼合金鋼。銅合金鋁、鎂合金。鑄鐵碳鋼 碳鋼指的是含碳量在2.11%以下的鐵碳合金，根據(jù)含碳量的多少可分為低碳鋼（0.10.25%）、中碳鋼（0.250.6%）和高碳鋼（0.61.7%）。 幾種常用碳鋼的化學(xué)成分：牌號(hào)牌號(hào)化學(xué)成分，化學(xué)成分，%CSiMnCrNiCuSP不大于250.220.290.170.370.500.800.25 0.300.250.0350.035450.420.500.170.370.500.800.25 0.300.250.0350.0350.250.0350.035碳鋼牌牌號(hào)號(hào)力學(xué)性能力學(xué)性能硬度抗拉強(qiáng)

2、度/Mpa屈服強(qiáng)度/Mpa伸長(zhǎng)率/%斷面收縮率/%25未熱處理170HB450275235545熱軋鋼229HB退火鋼197HB調(diào)質(zhì)硬度HRC22346003551740幾種常用碳鋼力學(xué)性能對(duì)比：隨著含碳量的增加，碳鋼的硬度和強(qiáng)度增加，塑韌性下降。 材料的力學(xué)性能是由它的組織結(jié)構(gòu)決定的，碳鋼組織結(jié)構(gòu)隨化學(xué)成分和熱處材料的力學(xué)性能是由它的組織結(jié)構(gòu)決定的，碳鋼組織結(jié)構(gòu)隨化學(xué)成分和熱處理制度的不同而不同。理制度的不同而不同。碳鋼顯微組織對(duì)比08鋼100倍退火組織 45鋼400倍退火組織 T8鋼1000倍退火組織T8鋼 7000倍退火組織示意圖組織組織硬度/HB塑性變形能力/%鐵素體（F） 60803

3、050滲碳體（Fe3C）700800極小 需要說明的是珠光體的力學(xué)性能隨熱處理工藝的不同會(huì)有較大的差異。什么是鐵素體、滲碳體和珠光體？為什么力學(xué)性能會(huì)有如此差異？ -Fe原子排列示意圖鐵素體就（F）是碳在-Fe中的間隙固溶體 Fe3C結(jié)構(gòu)示意圖 Fe3C是一種金屬化合物珠光體（P）實(shí)際就是鐵素體（F）和滲碳體（Fe3）的機(jī)械混合物。不同成分碳鋼的應(yīng)用領(lǐng)域 低碳鋼強(qiáng)度、硬度較低，但有著較好的塑、韌性，冷成形性良好，常用于鈑金件。如：汽車車身、電腦主機(jī)箱、空調(diào)外殼、機(jī)械設(shè)備的外殼等。 不同成分碳鋼的應(yīng)用領(lǐng)域中碳鋼擁有較好的綜合力學(xué)性能，在碳鋼中應(yīng)用范圍最廣，適合制造機(jī)械零部件和作為建筑材料使用。不

4、同成分碳鋼的應(yīng)用領(lǐng)域高碳鋼擁較高的強(qiáng)度和硬度，高的彈性極限和疲勞極限，但焊接性能和冷塑性變形能力差。 常用于制造對(duì)硬度和耐磨性要求較高的錘、撬棍、銷等，高碳鋼還曾用于制造鉆頭、 絲攻、鉸刀等切削工具，但因切削效率不高，難以加工高硬度、高強(qiáng)度材料逐漸被其它材料取代。材料的強(qiáng)度、硬度和塑韌性對(duì)切削加工性能有著怎樣的影響？材料的硬度和強(qiáng)度越高，塑性越大，其切削溫度越高，刀具越容易磨損，切削加工性越差。低碳鋼硬度低，塑韌性高，變形大，斷屑難，容易粘屑，加工表面粗糙，加工性較差；中碳鋼性能適中，加工性良好；高碳鋼硬度高，塑性低，切削力大，溫度高，刀具耐用度低，加工性差。碳鋼的切削加工性能合金鋼 在普通碳

5、素鋼基礎(chǔ)上添加其它合金元素就構(gòu)成了合金鋼。根據(jù)添加合金元素的多少可以將合金鋼分為低合金鋼（合金元素總含量5%）、中合金鋼（5%10%）和高合金鋼（10%）。幾種常用的低合金鋼16Mn（現(xiàn)已歸入Q345）廣泛應(yīng)用于橋梁、車輛、船舶、建筑、壓力容器等。 GB/T1591對(duì)Q345A的化學(xué)成分的要求如下：C0.20%，Mn 1.70%，Si0.50%，P0.035%，S0.035%。 在碳鋼中加入Mn元素對(duì)材料力學(xué)性能的影響： 可以大幅提高材料的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，對(duì)材料的塑、韌性影響較小。但也會(huì)降低材料的焊接性和耐腐蝕性。 含碳量相近的15號(hào)鋼屈服強(qiáng)度僅略大于225Mpa，而加入Mn元素后材料的屈

6、服強(qiáng)度超過了345Mpa。幾種常用的低合金鋼40Cr40Cr鋼是機(jī)械制造業(yè)使用最廣泛的鋼之一 ，可用于制造汽車轉(zhuǎn)向節(jié)、后半軸、齒輪、曲軸、連桿、機(jī)床蝸桿等。 化學(xué)成分如下表（與40鋼對(duì)比）：牌號(hào)牌號(hào)化學(xué)成分化學(xué)成分/%CSiMnCrNiPSCu400.370.440.170.370.500.800.250.300.0350.0350.2540Cr0.370.440.170.370.500.800.801.100.0300.0350.0350.030碳鋼中加入Cr元素對(duì)材料力學(xué)性能的影響： 顯著提高強(qiáng)度、硬度、耐磨性和耐腐蝕性，同時(shí)降低塑性和韌性。 通過加入Cr元素，屈服強(qiáng)度由40號(hào)鋼的335M

7、pa提高到了785Mpa。幾種常用的低合金鋼35CrMo 用于制造承受沖擊、彎扭、高載荷的各種機(jī)器中的重要零件，如軋鋼機(jī)人字齒輪、曲軸、錘桿、連桿、緊固件，汽輪發(fā)動(dòng)機(jī)主軸、車軸，發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)零件等?；瘜W(xué)成分如下表（與35鋼對(duì)比）：牌號(hào)牌號(hào)化學(xué)成分化學(xué)成分/%CSiMnCrMoNiPSCu350.370.440.170.370.500.800.25-0.300.0350.0350.2535CrMo0.320.400.170.370.400.700.801.100.150.250.300.0350.0350.30碳鋼中加入Mo元素對(duì)材料力學(xué)性能的影響： 可以是材料的晶粒細(xì)化，并提高熱強(qiáng)性，進(jìn)而提高材

8、料的使用溫度。 35號(hào)鋼屈服強(qiáng)度315Mpa，35CrMo的屈服強(qiáng)度為835Mpa。幾種常用的低合金鋼20CrMnTi 多用于制造齒輪化學(xué)成分如下表（與20鋼對(duì)比）：牌號(hào)牌號(hào)化學(xué)成分化學(xué)成分/%CSiMnCrTiNiPSCu200.170.230.170.370.350.650.25-0.300.0350.0350.2520CrMnTi0.170.230.170.370.801.101.001.300.040.100.300.0350.0350.30碳鋼中加入Ti元素對(duì)材料力學(xué)性能的影響： 可以細(xì)化晶粒，強(qiáng)化晶界，改善焊接性。 20號(hào)鋼硬度一般156HB，而20CrMnTi 的硬度則略小于21

9、7HB； 20號(hào)鋼的屈服強(qiáng)度略大于245Mpa，而20CrMnTi的屈服強(qiáng)度則高達(dá)835MPa。與碳鋼相比低合金鋼的切削加工性能如何？ 與碳鋼相比，低合金鋼通過加入Cr、Mn、Mo、Ti、Ni、Nb、W、V等合金元素，大幅提高了材料的強(qiáng)度和硬度，而塑、韌性通常會(huì)略有下降。 因此，切削加工性較碳鋼要差些。不銹鋼 根據(jù)組織的狀態(tài)不銹鋼可以分為鐵素體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼。幾種常用的不銹鋼304（0Cr18Ni9）【304L(00Cr19Ni10)】 主要用于不銹鋼餐具、浴室廚房用具以及某些對(duì)抗腐蝕性能要求較高的零件。主要力學(xué)性能見下表：抗拉強(qiáng)度/MPa屈服強(qiáng)

10、度/MPa伸長(zhǎng)率/%斷面收縮率/%硬度/HB 5202054060187 從304不銹鋼力學(xué)性能參數(shù)來(lái)看，強(qiáng)度和硬度都不算高，有很好的塑、韌性。屈服強(qiáng)度和硬度比20號(hào)鋼還略低，抗拉強(qiáng)度也僅僅只是與45號(hào)鋼相當(dāng)。幾種常用的不銹鋼 但304不銹鋼有著很強(qiáng)的加工硬化傾向，這就意味著在進(jìn)行切削加工時(shí)實(shí)際切削力要遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度相近的45號(hào)鋼，并且這種加工硬化的特性還會(huì)加劇刀具后面的磨損。 此外304含Ni量較高，這使得材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)較低，因此該種不銹鋼的導(dǎo)熱能力較差，因此切削熱無(wú)法迅速傳導(dǎo)出去，致使刀尖溫度過高，影響刀具壽命。 并且304的塑、韌性較好，容易粘刀，不容易斷屑，這些特性使得304成為一種

11、很難加工的材料。 所以為了改善304的切削加工性能，牌號(hào)為303的不銹鋼應(yīng)運(yùn)而生。303在304的基礎(chǔ)上加入了少量的S、P，顯著的提升了304的切削加工性能。但降低了材料的抗拉強(qiáng)度和耐腐蝕性，并大幅降低材料的沖擊韌性。幾種常用的不銹鋼316（0Cr18Ni12Mo2）【316L（00Cr17Ni14Mo2）】 在304不銹鋼的基礎(chǔ)上提高了Ni含量，并加入了約2%的Mo，大幅提升了抗氯化物腐蝕的能力，主要用于食品工業(yè)和外科手術(shù)器材。410（1Cr13） 制作抗弱腐蝕介質(zhì)并承受載荷的零件，如汽輪機(jī)葉片、水壓機(jī)閥、螺栓、螺母等。 馬氏體型不銹鋼，淬、回火后抗拉強(qiáng)度540MPa，屈服強(qiáng)度345MPa，

12、低于300回火硬度可以達(dá)到338HBS。430（1Cr17） 常用于熱水罐、供熱水系統(tǒng)、衛(wèi)生器具、家庭用耐用器具、自行車飛輪等。 鐵素體型不銹鋼，抗拉強(qiáng)度450MPa，屈服強(qiáng)度205MPa，硬度一般183HB。不銹鋼的切削加工性能不同的不銹鋼的切削性能有很大的差異：奧氏體不銹鋼雖然強(qiáng)度和硬度不高，但加工硬化嚴(yán)重，導(dǎo)熱系數(shù)低，塑、韌性好，不易斷屑，切削性能較差。馬氏體型不銹鋼一般在淬火、回火狀態(tài)下使用，淬、回火后強(qiáng)度和硬度均較高，如果在該狀態(tài)下進(jìn)行切削加工則較為困難。但如果在退火狀態(tài)下進(jìn)行加工則切削加工性能和一般的碳鋼相當(dāng)。鐵素體型的切削加工性能均會(huì)隨著含碳量的增加而變差，這點(diǎn)與碳鋼很相似?？傮w

13、而言鐵素體不銹鋼切削加工性能較好。鑄鐵 鑄鐵是指含碳量大于2.0%的鐵碳合金，工業(yè)用鑄鐵一般含碳量為2%4%。鑄鐵中還含有較多的硅（0.6%3%）、錳、硫、磷等元素。鑄鐵按斷口顏色可以分為灰口鑄鐵、白口鑄鐵?；铱阼T鐵經(jīng)球化處理可獲得球墨鑄鐵，蠕化處理可獲得蠕墨鑄鐵，白口鑄鐵經(jīng)退火處理可獲得可鍛鑄鐵。其中灰口鑄鐵和球墨鑄鐵使用最為廣泛?；铱阼T鐵和球墨鑄鐵有什么區(qū)別？灰口鑄鐵顯微組織 球墨鑄鐵顯微組織在電子顯微鏡下灰口鑄鐵中石墨的形態(tài)在電子顯微鏡下球墨鑄鐵中石墨的形態(tài)灰口鑄鐵和球墨鑄鐵有什么區(qū)別？石墨存在形式強(qiáng)度塑性韌性脆性消振性主要用途灰口鑄鐵片狀低差差大好強(qiáng)度要求不高的零件，如各類箱體、底座等

14、球墨鑄鐵球狀較高較好良好較小略差強(qiáng)韌性要求高且形狀復(fù)雜的零件，如曲軸、連桿等。材料特性 需要說明的是使用鑄鐵制造的曲軸、連桿，力學(xué)性能要比使用鍛鋼鍛造成型的曲軸要差的得多，僅用于少數(shù)抵擋、小排量的微車，如五菱N系列的微車，奇瑞QQ等。鑄鐵的強(qiáng)度和硬度大致處于什么范圍呢？牌號(hào)牌號(hào)力學(xué)性能力學(xué)性能硬度抗拉強(qiáng)度/MpaHT100170HBW（鑄鐵經(jīng)高頻淬火，表面硬度可以達(dá)到HRC5060）100HT250HBW180225250HT350HBW220290350QT350160HBW350QT500HBW150230500QT600HBW190270600QT900HBW28036090045調(diào)質(zhì)硬

15、度HRC2030600鑄鐵的切削加工性能如何？ 鑄鐵中的石墨本身的強(qiáng)度和塑性幾乎為零，石墨就像金屬基體中的孔洞和裂縫，破壞了基體的連續(xù)性，這使得鑄鐵的強(qiáng)度和硬度都較低，因此切削力較小，且斷屑容易。此外，由于石墨具有潤(rùn)滑作用，對(duì)刀具來(lái)說是一種”潤(rùn)滑劑“，可以減少刀具的磨損，進(jìn)而提高刀具壽命。 和碳鋼一樣，鑄鐵的切削加工性能會(huì)隨著強(qiáng)度和硬度的提高而下降。如：HT350的切削加工性能是要比HT100差的。鋁合金及其切削加工性能 鋁合金強(qiáng)度和硬度相對(duì)較低，導(dǎo)熱性好，且鑄造鋁合金的塑性較低，因此鋁合金對(duì)刀具磨損較小，刀刃處溫度不高，切削加工性能較好，切削速度較高。 但鋁合金熔點(diǎn)較低，溫度升高后塑性增大，容易粘刀，容易影響工件表面粗糙度。如何將不同材料的切削加工性能進(jìn)行比較？ 以正火狀態(tài)45號(hào)鋼的T=60min時(shí)的切削速度為基準(zhǔn)，寫作（V60）j，然后把其他各種材料的T=60min時(shí)的切削速度同它相比，這個(gè)比值稱為相對(duì)加工性，即： 相對(duì)加工性相對(duì)