常用金屬材料以及性能

1、關(guān)于常用金屬材料及性能第一張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.1 鋼的分類與鋼中的合金元素（alloy element）5.1.1 工業(yè)用鋼分類與牌號(hào)(1) 我國(guó)現(xiàn)行鋼分類與牌號(hào)的特點(diǎn)有統(tǒng)一國(guó)標(biāo)，鋼號(hào)直觀、實(shí)用，并靠近國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。(2) 鋼的分類按Wc：低碳鋼（0.25%）； 中碳鋼（0.250.60%）; 高碳鋼（0.60%）。按冶金質(zhì)量：普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼和特級(jí)優(yōu)質(zhì) 鋼。按脫氧程度：沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼、特殊鎮(zhèn)靜鋼。按用途、成分、性能和熱處理特點(diǎn)（最實(shí)用）。表5-1圖5-1第二張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月(3)鋼的牌號(hào)要 求：會(huì)識(shí)別、（圖紙上）一看就明白。

2、基本類型：兩類 主要以力學(xué)性能表示：如Q235AF（常簡(jiǎn)寫成 Q235，不保證化學(xué)成分）。 主要以化學(xué)成分表示：碳與合金元素含量。 例1. 45 Wc=0.45%的優(yōu)質(zhì)鋼。 例2. 08F Wc=0.08%的沸騰鋼。 例3. 40Cr Wc=0.40%及Wcr=1%。記憶方式與技巧介紹。表5-2第三張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 5.2 結(jié)構(gòu)鋼（structural steel）用于結(jié)構(gòu)件 工程結(jié)構(gòu)：如建筑物珩架、橋梁、車輛等。 機(jī)器零件：如齒輪、螺栓、軸等。5.2.1 碳素結(jié)構(gòu)鋼（carbon structural steel）保證力學(xué)性能：一般用途；以型材（棒、板、型鋼）供應(yīng)。

3、組 織 狀 態(tài)：軋后空冷、F+P；不再熱處理。設(shè)計(jì)時(shí)注意尺寸效應(yīng)。典 型 牌 號(hào)：Q235。表5-3第四張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.2.1 低合金高強(qiáng)度鋼（HSLA）添加少量合金元素（Nb、V等）起各種強(qiáng)化作用。用于重要工程結(jié)構(gòu)（橋梁、壓力容器等），能減輕自 重、降低成本等。典型牌號(hào)：Q295、Q420等。表5-4第五張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.2.2 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 Ws、 Wp 0.035 %性能特點(diǎn)：隨Wc升高，強(qiáng)度和硬度提高，塑、韌性有所下降。零件制造中若經(jīng)過熱處理，可大幅度提高性能(強(qiáng)度)。 應(yīng)用: 0825(15Mn)：低碳鋼，塑性好，可焊性好，

4、直接沖壓成形或作焊接件。 1525：低碳鋼，可作滲碳用鋼。 3055：中碳鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理做較重要的機(jī)器零件。 60： 中高碳鋼，淬火中高溫回火，一般彈簧及較 高強(qiáng)度零件。表5-5第六張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.2.3 合金結(jié)構(gòu)鋼（alloy structural steel）(1)合金滲碳鋼用途及性能特點(diǎn)：用于承受較大沖擊負(fù)荷、同時(shí)表面經(jīng)受強(qiáng)烈摩擦磨損的零件(如換檔齒輪等)。經(jīng)滲碳及淬、回火后，表硬內(nèi)韌。合金化原則：低碳(0.25%)，保證滲碳及熱處理后表、里的良好配合。加提高淬透性元素，Cr、Mn、Ni、B等，保證心部良好強(qiáng)韌性。加V、Ti、W等，阻止?jié)B碳時(shí)晶粒長(zhǎng)大。第七張

5、，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月熱處理特點(diǎn)：一般滲碳后預(yù)冷、直接淬火低溫回火 (55HRC)。常 用 鋼 種：低淬透性15(20)、20Cr； 中淬透性20CrMnMo、20MnTiB； 高淬透性18Cr2Ni4W、20Cr2Ni4。表5-6第八張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月(2)合金調(diào)質(zhì)鋼用途及性能特點(diǎn)： 高強(qiáng)度（承受較大負(fù)荷）及高韌性（防止斷裂事故）的 重要零件（如機(jī)床主軸）具有良好的綜合力學(xué)性能。合金化原則：中碳（0.300.5%），保證熱處理后足夠強(qiáng)度，又不致太脆。加淬透性元素（Cr、Ni、Mn、Si、B），保證大截面均一的性能。 細(xì)化晶粒元素（V、W、Mo等）。加

6、Mo，消除回火脆性。熱處理：調(diào)質(zhì)即淬火+高溫回火（500650） 。常用典型鋼種：低淬透性:45、40Cr、40MnB； 中淬透性:35CrMo、30CrMnSi； 高淬透性:40CrNiMo、40CrMnMo。表5-7第九張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月(3)合金彈簧鋼用途、性能： 承受較大負(fù)荷的彈簧；高的e、-1及s/b。合金化： 中、高碳（0.450.9%）； 加Sie及（s/b）； 加Mn、Si、或Cr淬透性； 加Mo、W、V細(xì)化晶粒（重要彈簧）。熱處理： 淬火中溫回火，回火屈氏體 4248HRC。常用鋼種： 65；65Mn；60Si2Mn；50CrV。表5-8第十張，PPT

7、共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.2.4 其它結(jié)構(gòu)鋼易切削鋼： 加S、Pb、Ca、P等（減摩、易斷屑等），提高切削加工性，強(qiáng)度次要。鑄鋼（鑄鋼件）： 特 點(diǎn)：直接鑄造成零件的結(jié)構(gòu)鋼，用于形狀復(fù)雜、 性能要求較高的場(chǎng)合。重型機(jī)械，礦山、工 程機(jī)械等。 成 分：低、中碳。 熱處理：進(jìn)行正火、退火，重要件進(jìn)行淬火、回火。表5-9第十一張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.3 滾動(dòng)軸承鋼、工具鋼、不銹鋼和耐熱鋼5.3.1 滾動(dòng)軸承鋼（rolling bearing steel）用途、性能： 軸承零件；高抗壓強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、高硬度與耐磨性。合 金 化： 高碳（0.951.15%），0.41.6

8、5%Cr，以及特殊要求的成分。 S、P要求嚴(yán)，冶金質(zhì)量高。熱 處 理：球化退火（預(yù)先熱處理）及淬火、低溫回 火，6064HRC。典 型 鋼 種：GCr15（中小型軸承）; G20Cr2Ni4（大型滲碳軸承）; 9Cr18（不銹軸承）。表5-10第十二張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.3.2 工具鋼（tool steel）刃具鋼 用途、性能： 較高切削的刀具；高硬度、高耐磨性及高熱硬性。 合金化（高速鋼）： 高碳（c0.8%）,以形成大量碳化物，保證高硬度、高耐磨性。 較多W與Mo（10%）,產(chǎn)生W2C、Mo2C等細(xì)小彌散硬化，保證熱硬性。 4%Cr，淬透性。 加V，提高硬度、耐磨性

9、。 熱 處 理：預(yù)先熱處理；1200-1300 高溫淬火+3次 560回火,回火馬氏體+碳化物,6266HRC。 典型鋼種：W6Mo5Cr4V2、W9Mo3Cr4V、W18Cr4V。 圖5-2圖5-3 表5-13 表5-11 表5-12第十三張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月模具鋼1)冷作模具鋼：高碳（合金）鋼。 用途、性能：各種冷沖壓、冷成型模具；高硬度高耐 磨性、足夠整體強(qiáng)度與韌性。 合金化：高碳Wc0.60.7%； 淬透性元素：主加Cr，另Mn、Si； Mo、V細(xì)化晶粒;Cr、Mo、W、V提高耐磨性。 熱處理： 淬火+低溫回火，58HRC，細(xì)小馬氏體+碳化物+少 量殘余奧氏體。

10、典 型 鋼 種： T8、T10、T12；9Mn2V、9SiCr、GCr15、 Cr12MoV、65Nb、W6Mo5Cr4V2。第十四張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2)熱作模具鋼：中碳合金鋼用途、性能： 鍛模、熱擠壓模、熱彎模等；耐熱性、高溫強(qiáng)度，耐熱 疲勞，高淬透性。合金化： 中碳（0.30.6%）,保證強(qiáng)度、韌性等。 Cr、W、Si（抗熱疲勞）；Mo、W、V（高溫強(qiáng)度）； Cr、Mo、W等多元（淬透性）。熱處理： 淬火、中溫回火（高于工作溫度），3550HRC，回火屈氏體、回火馬氏體。典型鋼種： 45、40Cr(很少用)；5CrNiMo、5CrMnMo； 3Cr2W8V；H11(

11、4Cr5MoSiV)、H13(Cr5MoSiV1)。第十五張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月量具鋼：高碳（低合金）鋼 用途、性能： 各種量具（卡尺、塊規(guī)等）；高硬度、高耐磨性，高尺寸穩(wěn)定性。 合金化： 高碳（0.8%）；Cr、Mn、Si 等（淬透性）；Cr、W等（耐磨性）。 熱處理： 淬火+（冷處理）+多次回火，使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變及穩(wěn)定尺寸。 典型鋼種： 9SiCr、CrWMn、GCr15 或滲碳鋼，硬質(zhì)合金。第十六張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.3.3 不銹鋼和耐熱鋼不銹鋼（Stainless Steel）用途、性能： 腐蝕環(huán)境中的工作零件；耐蝕性及附加力學(xué)性能（強(qiáng) 度、

12、硬度）等。合金化：加Cr（1213%）提高電極電位、鈍化能力，使耐蝕性。加足夠Ni或Cr ，呈單相奧氏體或單相鐵素體狀態(tài)。加Ti、Nb等與碳形成穩(wěn)定晶內(nèi)碳化物，使晶間腐蝕?？杉覯n、N代Ni奧氏體不銹鋼。第十七張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月熱 處 理：A 不銹鋼：固溶處理(高溫快冷)； F 不銹鋼：退火處理； M不銹鋼：淬火、回火。典型鋼種：A 不銹鋼：1Cr18Ni9Ti； F 不銹鋼：1Cr17； M不銹鋼：3Cr13，9Cr18。表5-14上表5-14下第十八張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月耐熱鋼（heat resistant steel）用途、性能： 高溫下工作零

13、件（如鍋爐管道）；高溫強(qiáng)度、抗氧化性等。合金化： 低、中碳； Cr、Ni、Si、Mo等固溶強(qiáng)化； Cr、Si、Al等抗氧化； V、W、Mo形成穩(wěn)定碳化物彌散強(qiáng)化。熱處理（視用途而定）和典型鋼種。表5-15第十九張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.4 鑄鐵（cast iron） c2.11%，有共晶反應(yīng)。主要介紹石墨化鑄鐵。5.4.1 鑄鐵的主要類型及其特點(diǎn)碳的形態(tài)與鑄鐵類型一定條件下：Fe3C（亞穩(wěn)態(tài)） 3Fe+G（穩(wěn)定態(tài)） 碳呈化合態(tài)的Fe3C和共晶萊氏體；極脆，稱白口鑄鐵（斷口白殼），應(yīng)用很有限。碳呈游離態(tài)的石墨，（G）具有多種形態(tài)，鑄造性能優(yōu) 良，應(yīng)用廣泛。圖5-4第二十張，P

14、PT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月各類鑄鐵的特點(diǎn)1) 共性： 成 分：高碳、高硅（易形成G）及雜質(zhì)S、P較寬 （成本低廉、易澆注）。 組 織：鋼基（F、F+P、P等）+G。 性 能：G的存在，具有多重性影響。 分析基點(diǎn)：G作為空洞或裂紋看待。割裂基體，承載面積 b，k。 G 本身應(yīng)力集中鑄鐵易脆斷。 G是裂紋萌生及擴(kuò)展通道抗壓不抗拉，宜作承壓件。 G存在加工性能好（鑄造、切削加工）；減震減摩； 較小缺口敏感性。第二十一張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2)各類鑄鐵的特點(diǎn)灰鑄鐵 : 直接結(jié)晶獲得、成分亞共晶。 特點(diǎn)：片G應(yīng)力集中、割裂基體嚴(yán)重；鑄造性能最好。 應(yīng)用：承壓或受力不大的形狀

15、復(fù)雜件或薄壁件（如箱體等）。 典型牌號(hào)：HT200?？慑戣T鐵: 鐵水白口鐵石墨化退火 Fe3C分解為團(tuán)絮狀G。 特點(diǎn)：性能優(yōu)于灰鑄鐵（但并不可鍛），工藝復(fù)雜。 應(yīng)用：一定承載能力的結(jié)構(gòu)件。 典型牌號(hào)：KTH35010。圖5-5圖5-6圖5-7圖5-8表5-16圖5-9表5-17第二十二張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月球墨鑄鐵（球鐵）： 直接結(jié)晶、球化處理（加稀土鎂球化劑）。特點(diǎn)：高碳高硅（接近共晶成分）、雜質(zhì)少；強(qiáng)度和塑性改善，基體作用加強(qiáng)，性能在鑄鐵中最好。應(yīng)用：沖擊負(fù)荷不大時(shí)可代鋼（如柴油機(jī)曲軸）。典型牌號(hào)：QT45010。蠕墨鑄鐵 ： 直接結(jié)晶獲得（G形態(tài)介于片狀與球狀之間），

16、力學(xué)性 能明顯優(yōu)于灰鑄鐵、劣于球鐵，加工性能等優(yōu)于球鐵。 RuT300等。 表5-18第二十三張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.4.2 鑄鐵的熱處理石墨化退火：生產(chǎn)可鍛鑄鐵，消除鑄件薄壁處白口。去應(yīng)力退火：用于各種鑄件。正火、淬火回火：主要用于球鐵（提高基體強(qiáng)度）。第二十四張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.5 有色金屬其合金（non-ferrous alloy）5.5.1 鋁及鋁合金純鋁：導(dǎo)電導(dǎo)熱、抗大氣腐蝕；太軟。(1)鋁合金及其特點(diǎn) 比強(qiáng)度高（高強(qiáng)鋼）?？捎糜谳p結(jié)構(gòu)件，尤其航空。 突出理化性能。導(dǎo)電、抗大氣腐蝕。 良好加工性。高塑性、易冷成形；某些合金鑄造性能好，宜

17、作壓鑄件。第二十五張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月(2)鋁合金分類 變形鋁合金： 不可時(shí)效強(qiáng)化的鋁合金： 防銹鋁（F以左），單相固溶體，強(qiáng)度低、壓力加工性能好；用其優(yōu)良的耐蝕性能。牌號(hào)標(biāo)記LF。 可時(shí)效強(qiáng)化的變形鋁合金： 硬鋁（LY）、超硬鋁（LC）和鍛鋁（LD）。固溶時(shí)效提高性能。表5-19圖5-10第二十六張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 鑄造鋁合金： 具有共晶轉(zhuǎn)變的合金，鑄造性能良好。 提高性能方法：變質(zhì)細(xì)化粗鑄態(tài)組織；時(shí)效硬化。 牌號(hào) ：ZAL或ZL(3)鋁合金的熱處理：退火：消除應(yīng)力退火（200300）；再結(jié)晶退火（350415）。固溶時(shí)效硬化：500水冷 + 人

18、工時(shí)效（200）或自然時(shí)效（4天）。表5-20第二十七張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.5.2 銅及銅合金(1)銅和銅合金的特點(diǎn) 較好的理化性能 導(dǎo)電材料，導(dǎo)熱（純銅，汽車散熱器）；抗大氣、海水腐蝕（黃銅）。 良好的加工性 易冷成形，且鑄造銅合金，有良好鑄造性能。 某些特有性能 優(yōu)良減摩性和耐磨性（青銅和部分黃銅，滑動(dòng)軸承或蝸輪等），高的e和-1（鈹青銅，彈性元件）。 色澤美觀第二十八張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月(2)銅合金黃銅(Cu-Zn)、白銅(Cu-Ni)、青銅(其它,主要為Cu-Sn)。1)黃銅 主要CuZn合金 類別： 普通黃銅(CuZn)；特殊黃銅(加工黃

19、銅、鑄造黃銅)，是在Cu-Zn基礎(chǔ)上再加Ni、Pb、Al等，較高強(qiáng)度和耐蝕 性。典型牌號(hào)： H96(加工黃銅)，HPb601(特殊黃銅)，ZH(鑄造黃銅)。表5-21第二十九張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2)青銅 主要為CuSn合金 壓力加工青銅： 錫青銅（Sn2%5%）、鋁青銅（Al4%8%）及鈹青銅。 儀器儀表元件，耐蝕場(chǎng)合的耐磨件、抗磁件等。 鑄造青銅： 有共晶體（Sn 9%11%、Al9%11%），蝸輪、齒輪 （減摩耐蝕）。表5-22第三十張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月5.6 粉末冶金材料（自學(xué)） 課堂討論： 1.一般而言，什么情況下用鋼， 什么情況下用鑄鐵；

20、又什么情況下用有色金屬？ 2.傳統(tǒng)的火鍋，應(yīng)該用什么材料好？ 作業(yè)：2，3，4，5，6，7，10。第三十一張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月本 章 結(jié) 束 返 回第三十二張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月返回第三十三張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月返回第三十四張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月返回表5-3 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)、成分、性能與應(yīng)用第三十五張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月返回第三十六張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月返回第三十七張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月返回第三十八張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月返回第三十九張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月返回第四十張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月返回第四十一張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月返回第四十二張，PPT共六十七頁(yè)，創(chuàng)作于2022年