常用材料介紹,熱處理及表面處理

1、常用材料介紹，熱處理及表面處理,報(bào)告大綱,一.常用金屬材料選型介紹 二.常用金屬材料用途與對(duì)照表 三.常用非金屬材料選型介紹 四.常用材料的熱處理 五.常用材料的表面處理,一 常用金屬材料選型介紹,一）. 黑色金屬 黑色金屬包括: 生鐵，鐵合金，碳素結(jié)構(gòu)鋼，低合金結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)鋼等，下面主要介紹我們常用的幾種 。 1. 碳素結(jié)構(gòu)鋼： 碳素結(jié)構(gòu)鋼可以不經(jīng)過冷熱加工或熱處理，直接用于建筑結(jié)構(gòu)和機(jī)械機(jī)構(gòu)，也可以經(jīng)過冷熱加工或熱處理用于制造螺絲，螺栓，螺帽，鉚釘，連桿，軸，銷子等機(jī)器零件，屬于普通鋼，其鋼號(hào)用屈服點(diǎn)“屈”拼音首位字母“Q”和保證屈服點(diǎn)的最小數(shù)值表示。鋼號(hào)Q195Q235A比較常用，其中Q

2、235A強(qiáng)度和塑性配合較好，用途最廣泛，常軋制成盤條，圓鋼，方鋼，扁鋼，角鋼，工字鋼，槽鋼和中厚鋼板（4mm)等。,2. 低合金結(jié)構(gòu)鋼： 低合金結(jié)構(gòu)鋼是含碳0.10.22%之間含有少量合金元素的鋼，這類鋼由于合金元素強(qiáng)化了鐵素體，增加了珠光體相對(duì)量，其屈服點(diǎn)比碳素結(jié)構(gòu)鋼高2570%。低合金結(jié)構(gòu)鋼由于強(qiáng)度高且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，鋼材一般是在熱軋狀態(tài)下直接使用，可制成大型工字鋼，槽鋼，角鋼，中厚鋼板(4mm，4mm及以下稱為薄鋼板)等。廣泛應(yīng)用于橋梁，船舶，鍋爐，容器，建筑等行業(yè)。,3. 優(yōu)質(zhì)鋼： 優(yōu)質(zhì)鋼含優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，合金結(jié)構(gòu)鋼，彈簧鋼，滾動(dòng)軸承鋼，工具鋼，不銹耐酸鋼，耐熱鋼等。下面主要介紹常用的幾

3、種： 3.1 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼是優(yōu)質(zhì)鋼中使用最廣的一種鋼種，其純潔性和成分的均勻性比普通鋼好，因此鋼的塑性，韌性比較優(yōu)良。主要分為：低碳鋼，中碳鋼，高碳鋼。這類優(yōu)質(zhì)鋼由于價(jià)格低廉，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造行業(yè)中。,3.1.1 低碳鋼（含碳量0.25%） 其特點(diǎn)是強(qiáng)度較低，塑性，韌性及焊接性能很好，切削性一般。這種鋼可以用各種冷加工或焊接的方法來制造各種受力不大，韌性要求較高且不加熱處理的機(jī)械零件或設(shè)備，不適宜退火處理。,3.1.2 中碳鋼（含碳量0.30.5%） 其特點(diǎn)是強(qiáng)度較高而韌性稍低，一般經(jīng)過淬火，回火或正火后使用。它們屬于調(diào)質(zhì)鋼類，淬火溫度決定于含碳量，回火溫度取決于零件所要求的強(qiáng)度和韌性。這

4、類鋼主要用來制造承受負(fù)荷較大的機(jī)器零件如直軸，曲軸等，很少用來做焊接構(gòu)件。,3.1.3 高碳鋼（含碳量0.55%以上） 其特點(diǎn)是具有高的強(qiáng)度和良好的彈性，由于含碳量高，在水中淬火容易產(chǎn)生裂紋，所以多采用雙液淬火（水淬油冷），小截面零件則多采用油淬。這些牌號(hào)的鋼主要用于制造彈簧和易受磨損的零件。,優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼常用鋼號(hào)的性能及用途 （1） 10：這種鋼的塑性及韌性高，在冷態(tài)下易于模壓成型。用作拉桿，鋼管，墊片，鋼絲，鋼板和型材。 （2） 15：這種鋼的塑性，韌性，焊接性，冷沖性均很好，但強(qiáng)度較低，用于制造受力不大但韌性要求高的零件，如螺栓，螺釘，拉條，法蘭盤，蒸汽鍋爐等，這種鋼的切削性能較差，可

5、用880900水中淬火來改善切削性能。 （3） 20，25：這種鋼的強(qiáng)度比15號(hào)鋼稍高，很少淬火，這種鋼用于不經(jīng)受很大應(yīng)力而要求韌性較高的零件，如杠桿，軸套，螺釘，起重機(jī)的吊鉤，負(fù)荷不大的齒輪，鏈輪等。 （4） 35：這種鋼有好的塑性和適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，廣泛用來制造各種鍛件和熱壓件，如曲軸，轉(zhuǎn)軸，軸銷，連桿，橫梁，套筒，螺釘螺母等。這種鋼大多在正火或調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用，一般不作焊接。,（5） 45：45號(hào)鋼是應(yīng)用很廣的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，通常是在調(diào)質(zhì)或正火狀態(tài)下使用，具有良好的綜合機(jī)械性能。這種鋼用于制造機(jī)器中的齒輪，軸，活塞銷，緊固件，汽輪機(jī)葉輪，壓縮機(jī)，泵的運(yùn)動(dòng)零件。 （6） 55：這種鋼經(jīng)熱處理后有高

6、的表面硬度和強(qiáng)度，具有較好的韌性。一般在正火或淬火-回火后使用，制造齒輪，連桿，扁彈簧等。 （7） 65，70：這種鋼基本上屬于彈簧鋼類，經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幚砗螅哂邢喈?dāng)高的強(qiáng)度與彈性，大尺寸的零件往往采用正火處理，小尺寸的零件才采用淬火-低溫回火處理。,3.2 合金結(jié)構(gòu)鋼 是在優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上，適當(dāng)加入一種或數(shù)種合金元素?zé)捴贫傻匿摲N，它們有較高的強(qiáng)度或韌性，最主要的優(yōu)點(diǎn)是具有很好的淬透性。零件在使用前通常都要經(jīng)過調(diào)質(zhì)，化學(xué)熱處理，火焰淬火或高頻淬火等，從而使鋼獲得均勻的具有良好綜合機(jī)械性能的組織。主要分為以下三類： 3.2.1 低碳滲碳合金結(jié)構(gòu)鋼 這類鋼常用牌號(hào)為20Cr,20CrMnT

7、i,其含碳量一般在0.100.25%之間。加入鉬，釩，鈦等元素主要是為了形成合金碳化物，提高鋼的回火穩(wěn)定性，以便滲碳后可以直接進(jìn)行淬火。這類鋼的最終熱處理是滲碳（或氰化）后淬火加低溫回火。牌號(hào)20CrMnTi是制造汽車，拖拉機(jī)齒輪的常用材料。 3.2.2 中碳調(diào)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼 這類鋼常用牌號(hào)為40Cr,35CrMoA,其含碳量在0.300.50%之間，由于這類鋼的淬透性高，可以用較低的冷卻速度獲得淬硬層，一般都用油淬。調(diào)質(zhì)鋼的最終性能取決于回火溫度，高溫回火溫度在500650之間,在此溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，強(qiáng)度，硬度下降而韌性上升。常用來制造承受較大載荷的軸，連桿，進(jìn)氣閥，大齒輪，緊固件等

8、。,3.2.3 氮化鋼 氮化鋼是含鋁的中碳調(diào)質(zhì)合金鋼，這類鋼常用牌號(hào)為38CrMoAlA。氮化鋼所制成的零件需先經(jīng)過調(diào)質(zhì)或表面淬火，高頻淬火處理，獲得所需要的力學(xué)性能后，再進(jìn)行最終切削精加工，然后進(jìn)行氮化處理，以進(jìn)一步提高表面硬度和耐磨性。這類鋼主要用于制造具有高耐磨性，高疲勞強(qiáng)度，處理后尺寸精確的氮化零件，如氣缸套，齒輪，檢規(guī)，高壓閥門，蝸桿，磨床及自動(dòng)車床主軸等。 3.3 彈簧鋼 彈簧鋼是用來制造彈簧或某些彈性元件的一種鋼。廣泛用于飛機(jī)，汽車，拖拉機(jī)，鐵路車輛，起重機(jī)械機(jī)身或車身下的抗震彈簧。彈簧鋼常用牌號(hào)為60Si2MnA,65Mn，按照化學(xué)成分可分為碳素彈簧鋼與合金彈簧鋼兩大類。彈簧鋼

9、材常用外形為圓鋼，扁鋼其次是方鋼。彈簧鋼常用牌號(hào)用途如下： 60，70號(hào)-火車車廂的螺旋彈簧，一般機(jī)器上的圓，方螺旋彈簧，小型機(jī)械的彈簧。 65Mn-用于較大尺寸的各種扁圓彈簧，如汽車的離合器彈簧。 60Si2MnA-汽車，拖拉機(jī)，鐵道車輛上的板簧，安全閥機(jī)止回閥簧，制造承受交變負(fù)荷及在高應(yīng)力下工作的大型彈簧等。,3.4 滾動(dòng)軸承鋼 滾動(dòng)軸承鋼又叫滾子鋼，滾珠鋼，簡(jiǎn)稱軸承鋼，主要用來制造各種機(jī)械上的軸承，包括滾珠，內(nèi)外套圈等。分為以下幾類： 3.4.1 高碳鉻軸承鋼 高碳鉻軸承鋼用電爐冶煉并經(jīng)真空脫氧處理，共有四個(gè)牌號(hào)： GCr9鋼的耐磨性和淬透性較高，當(dāng)硬度為HB200左右時(shí)，切削加工性好，

10、用于制造機(jī)械傳動(dòng)軸承上的鋼球和滾子。 GCr9SiMn鋼的耐磨性和淬透性與GCr15鋼相似，有回火脆性，適于制造較大尺寸的軸承套圈，可代替GCr15鋼。 GCr15鋼的耐磨性高，當(dāng)硬度為HB200左右時(shí)，切削加工性好，用于制造內(nèi)燃機(jī)，電動(dòng)機(jī)車，機(jī)床，鉆探機(jī)以及高速，高負(fù)荷轉(zhuǎn)動(dòng)軸承上的鋼球，滾子和軸套。 GCr15SiMn鋼的耐磨性和淬透性比GCr15鋼高，有回火脆性，用于制造大型軸承鋼球和滾子，其它用途與GCr15相似。,3.4.2 滲碳軸承鋼 滲碳軸承鋼用電爐或平爐冶煉，或電爐，平爐鋼液經(jīng)爐外精煉。高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼還應(yīng)經(jīng)電渣重熔。 3.4.3 高碳鉻不銹軸承鋼 這類鋼用電爐冶煉并經(jīng)電渣重熔，亦可采

11、用非真空感應(yīng)爐或真空感應(yīng)爐冶煉并經(jīng)電渣重熔。 3.5 工具鋼 工具鋼是現(xiàn)代工業(yè)中廣泛應(yīng)用的鋼種，鋼號(hào)較多，主要用來制造各種刀具，模具，量具及其它工具。 對(duì)工具鋼使用性能的要求：硬度和紅硬性（在受熱條件下仍能保持足夠高的硬度和切削能力），耐磨性，強(qiáng)度和韌性。 對(duì)工具鋼工藝性能的要求：要有較好的熱鍛壓變形性與冷切削加工性，淬火溫度范圍足夠?qū)?，淬硬性和淬透性，脫碳敏感性，熱處理時(shí)的變形性。 3.5.1 碳素工具鋼 碳素工具鋼的含碳量在0.651.35%范圍內(nèi)，常用牌號(hào)為T8A,T10A,T12A,熱處理后可得到高硬度和高耐磨性。由于生產(chǎn)成本較低，加工性能良好，在工具鋼中是被廣泛應(yīng)用的鋼種。不足之處是

12、紅硬性差；不適宜制造尺寸較大的工具；不宜制造承受沖擊的工具。,3.5.2 合金工具鋼 合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入鉻，鎢，鉬，釩，硅，錳，鎳，鈷等合金元素經(jīng)冶煉，軋制而成的鋼種，它的突出優(yōu)點(diǎn)是淬透性好，熱處理時(shí)開裂傾向小，耐磨性與耐熱性高，可以適應(yīng)不同用途需要。按用途可分為三類：刃具用鋼，模具用鋼和量具用鋼。刃具用鋼常用牌號(hào)為9SiCr,CrWMn,它們主要用于切削刀具，屬于低合金鋼種；模具用鋼是用來制作鍛造，沖壓，切邊，壓鑄等模具的鋼種，包括熱模鋼和冷模鋼；量具用鋼在熱處理后，具有尺寸穩(wěn)定性，高耐磨性，高硬度和足夠的韌性，常用牌號(hào)為Cr12,CrWMn,Cr06,用來制造量規(guī)，塊規(guī)和

13、樣板，這類鋼在淬火后具有很高的硬度，而且淬火變形很小。 3.5.3 高速工具鋼 高速工具鋼的突出優(yōu)點(diǎn)是具有很高的熱硬性，同時(shí)又具有一定的韌性。它是一種高碳高合金鋼，含碳量在0.71.6%之間，含有鎢，鉬，鉻，釩，鈷等合金元素，合金元素總量均在10%以上，高的可達(dá)23%。,3.6 不銹耐酸鋼 不銹耐酸鋼是不銹鋼和耐酸鋼的總稱，在空氣中能夠抵抗腐蝕的鋼叫不銹鋼，在化學(xué)腐蝕介質(zhì)中能抵抗腐蝕的鋼叫耐酸鋼，不銹鋼不一定耐酸，耐酸鋼一般具有良好的不銹性能。 3.7 耐熱鋼 耐熱鋼是在高溫下有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和較高強(qiáng)度，能較好適應(yīng)高溫條件下工作的合金結(jié)構(gòu)鋼。它分為抗氧化鋼和熱強(qiáng)鋼兩類。耐熱鋼常用于制造鍋爐，

14、汽輪機(jī)，工業(yè)爐以及航空，石化等工業(yè)部門中在高溫下工作的零件。,一 常用金屬材料選型介紹,二）. 有色金屬 除了黑色金屬以外的金屬都叫有色金屬。有色純金屬分為重有色金屬（指密度大于4.5g/cm3的常見有色金屬，如銅，鎳，鈷，鉛，鋅，錫，銻，汞，鎘，鉍等），輕有色金屬（指密度小于4.5g/cm3的有色金屬，如鋁，鎂，鈉，鈣，鉀，鍶，鋇等），貴金屬（包括金，銀和鉑族元素），半金屬（指硅，硒，銻，砷，硼，其理化性質(zhì)介于金屬和非金屬之間），稀有金屬（如鈦，鋰，銫，鈹，鎢，鉬，釩，錸等）；有色合金按合金系統(tǒng)分類，如銅合金，錫合金，鋁合金，鎂合金，鈦合金等，按用途分類，如變形合金（壓力加工用），鑄造合金，

15、軸承合金，印刷合金，硬質(zhì)合金等。下面介紹常用的有色金屬及其合金： 1. 有色金屬及： 碳素結(jié)構(gòu)鋼可以不經(jīng)過Q195Q235A比較常用，其中Q235A強(qiáng)度和塑性,1. 銅及銅合金： 1.1 純銅：純銅又稱紫銅，密度8.94g/cm3，熔點(diǎn)10830C，無磁性，純銅突出特點(diǎn)是導(dǎo)電，導(dǎo)熱性好，具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，在大氣，淡水和水蒸汽中均有良好的抗蝕性，同時(shí)具備優(yōu)良的加工成型性和可焊性，其強(qiáng)度不高，但塑性很好。 1.2 銅合金：分為黃銅，青銅，白銅，鑄造銅合金等。 1.2.1 黃銅 是以鋅為主要元素的銅合金，常用牌號(hào)及用途： H96-散熱器，冷凝器的管道，散熱片，導(dǎo)電零件等。 H68-彈殼及工業(yè)上用

16、的零件。 H62-散熱器，墊圈，彈簧，螺釘，螺帽等。 HSi80-3-船舶零件，蒸汽管和水管零件。,1.2.2 青銅 以錫為主要元素的稱為青銅或錫青銅，還有鋁青銅，鈹青銅，硅青銅等，其中鈹青銅除鈹元素外，還添加鎳，鈦合金元素，經(jīng)淬火時(shí)效后抗拉強(qiáng)度可達(dá)12501500MPa，硬度為HB350400，接近于中強(qiáng)度鋼的性能，鈹青銅在淬火狀態(tài)時(shí)具有極好的塑性，可冷加工成管材，棒材，帶材等各種型材，還具有優(yōu)良的抗蝕性和導(dǎo)電導(dǎo)熱性，受沖擊時(shí)不產(chǎn)生火花，故廣泛用作各種儀表彈簧，重要彈性元件，耐磨零件及防爆工具等。 1.2.3 鑄造銅合金 鑄造銅合金包括鑄造黃銅和鑄造青銅兩大類，鑄造銅合金是用來鑄造形狀復(fù)雜的

17、機(jī)械配件如閥門，管配件，軸瓦，缸套，渦輪等。,2. 鋁及鋁合金： 2.1 純鋁：純鋁是一種銀白色金屬，密度2.7g/cm3，熔點(diǎn)6600C，具有良好的導(dǎo)電性，其導(dǎo)電率僅次于銀和銅，導(dǎo)熱性也很好，并有很好的耐蝕能力，鋁的塑性很好，能承受各種冷熱加工，制成各種型，板，管等材料。同時(shí)鋁具有吸音性能，可用來制造建筑物的室內(nèi)裝飾，天花板以及其它需要隔音的設(shè)施。 2.2 鋁合金：根據(jù)鋁合金的成分和生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，分為形變鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。 2.2.1 形變鋁合金 經(jīng)過熱或冷加工變形，以板材，管材，棒材和鍛胚等形狀供應(yīng)的鋁合金都屬于形變鋁合金。 防銹鋁合金-包括鋁錳合金和鋁鎂合金，不能熱處理強(qiáng)化； 硬

18、鋁-主要是鋁銅鎂錳合金，是熱處理能強(qiáng)化的鋁合金中應(yīng)用最廣 泛的一種。 超硬鋁-是鋁鋅鎂銅合金，是強(qiáng)度最高的一種鋁合金，其常用牌號(hào)為A7075。,鍛鋁-是鋁鎂硅銅合金，具有良好的熱塑性和鑄造性能，具有較好的耐蝕性，常用牌號(hào)A6061，A6063等； 2.2.2 鑄造鋁合金 用來直接澆鑄機(jī)械零件的鋁合金稱為鑄造鋁合金，這里不再詳述。,二 常用金屬材料用途與對(duì)照表,三 常用非金屬材料選型介紹,一）. 塑料 塑料包括: 熱塑性塑料，熱固性塑料，泡沫塑料，塑料型材管材，塑料板材及進(jìn)口工程塑料等，下面主要介紹我們常用的幾種 。 1. 聚乙烯（PE）： 聚乙烯是一個(gè)由多種工藝方法生產(chǎn)的具有多種結(jié)構(gòu)和特性的系列品種，主要有低密度聚乙烯（LDPE），高密度聚乙烯(HDPE）,線型低密度聚乙烯（LLDPE)及一些具有特殊性能的品種。PE韌性和沖擊強(qiáng)度較好，但硬度，剛性，彈性模量和一系列強(qiáng)度較常用塑料都低，貼標(biāo)機(jī)上的固定環(huán)用的材料就是PE。 2. 聚氯乙烯（PVC）： 聚氯乙烯綜合性能優(yōu)良，可以滿足建筑材料，交通運(yùn)輸，包裝，家電等需要。,3. 聚甲醛（POM）： 聚甲醛是一種具有優(yōu)良綜合性能的工程塑料，俗