常用金属材料及性能

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1、第5章常用金属材料及性能5.1工业用钢分类与牌号5.2结构钢(structuralsteel)5.3滚动轴承钢、工具钢、不锈钢和耐热钢5.4铸铁(castiron)5.5有色金属及其合金(non-ferrousalloy)5.6粉末冶金材料(自学)退出5.1钢的分类与钢中的合金元素(alloyelement)5.1.1工业用钢分类与牌号(1)我国现行钢分类与牌号的特点•有统一国标,钢号直观、实用,并靠近国际标准。(2)钢的分类•按Wc:低碳钢(≤0.25%);中碳钢(0.25~0.60%);高碳钢(≥0.60%)。•按冶金质量:普通钢、优质钢、高级优质钢和特

2、级优质钢。•按脱氧程度:沸腾钢、半镇静钢、镇静钢、特殊镇静钢。•按用途、成分、性能和热处理特点(最实用)。表5-1图5-1(3)钢的牌号•要求:会识别、(图纸上)一看就明白。•基本类型:两类①主要以力学性能表示:如Q235-A·F(常简写成Q235,不保证化学成分)。②主要以化学成分表示:碳与合金元素含量。例1.45Wc=0.45%的优质钢。例2.08FWc=0.08%的沸腾钢。例3.40CrWc=0.40%及Wcr=1%。•记忆方式与技巧介绍。表5-25.2结构钢(structuralsteel)•用于结构件①工程结构:如建筑物珩架、桥梁、车辆等。②机器零

3、件:如齿轮、螺栓、轴等。5.2.1碳素结构钢(carbonstructuralsteel)•保证力学性能:一般用途;以型材(棒、板、型钢)供应。•组织状态:轧后空冷、F+P;不再热处理。设计时注意尺寸效应。•典型牌号:Q235。表5-35.2.1低合金高强度钢(HSLA)•添加少量合金元素(Nb、V等)起各种强化作用。•用于重要工程结构(桥梁、压力容器等),能减轻自重、降低成本等。•典型牌号:Q295、Q420等。表5-45.2.2优质碳素结构钢•Ws、Wp≤0.035%•性能特点:①随Wc升高,强度和硬度提高,塑、韧性有所下降。②零件制造中若经过热处理,可

4、大幅度提高性能(强度)。•应用:08~25(15Mn):低碳钢,塑性好,可焊性好,直接冲压成形或作焊接件。15~25:低碳钢,可作渗碳用钢。30~55:中碳钢,经调质处理做较重要的机器零件。≥60:中高碳钢,淬火+中高温回火,一般弹簧及较高强度零件。表5-55.2.3合金结构钢(alloystructuralsteel)(1)合金渗碳钢•用途及性能特点:用于承受较大冲击负荷、同时表面经受强烈摩擦磨损的零件(如换档齿轮等)。经渗碳及淬、回火后,表硬内韧。•合金化原则:①低碳(≤0.25%),保证渗碳及热处理后表、里的良好配合。②加提高淬透性元素,Cr、Mn、N

5、i、B等,保证心部良好强韧性。③加V、Ti、W等,阻止渗碳时晶粒长大。•热处理特点:一般渗碳后预冷、直接淬火+低温回火(≥55HRC)。•常用钢种:低淬透性15(20)、20Cr;中淬透性20CrMnMo、20MnTiB;高淬透性18Cr2Ni4W、20Cr2Ni4。表5-6(2)合金调质钢•用途及性能特点:高强度(承受较大负荷)及高韧性(防止断裂事故)的重要零件(如机床主轴)具有良好的综合力学性能。•合金化原则:①中碳(0.30~0.5%),保证热处理后足够强度,又不致太脆。②加淬透性元素(Cr、Ni、Mn、Si、B),保证大截面均一的性能。③细化晶粒元素

6、(V、W、Mo等)。④加Mo,消除回火脆性。•热处理:调质即淬火+高温回火(500~650℃)。•常用典型钢种:低淬透性:45、40Cr、40MnB;中淬透性:35CrMo、30CrMnSi;高淬透性:40CrNiMo、40CrMnMo。表5-7(3)合金弹簧钢•用途、性能:承受较大负荷的弹簧;高的σe、σ-1及σs/σb。•合金化:①中、高碳(0.45~0.9%);②加Si→σe↑及(σs/σb)↑;③加Mn、Si、或Cr→淬透性↑;④加Mo、W、V细化晶粒(重要弹簧)。•热处理:淬火+中温回火,回火屈氏体42~48HRC。•常用钢种:65;65Mn;60

7、Si2Mn;50CrV。表5-85.2.4其它结构钢⑴易切削钢:加S、Pb、Ca、P等(减摩、易断屑等),提高切削加工性,强度次要。⑵铸钢(铸钢件):•特点:直接铸造成零件的结构钢,用于形状复杂、性能要求较高的场合。重型机械,矿山、工程机械等。•成分:低、中碳。•热处理:进行正火、退火,重要件进行淬火、回火。表5-95.3滚动轴承钢、工具钢、不锈钢和耐热钢5.3.1滚动轴承钢(rollingbearingsteel)•用途、性能:轴承零件;高抗压强度、疲劳强度、高硬度与耐磨性。•合金化:①高碳(0.95~1.15%),0.4~1.65%Cr,以及特殊要求的成

8、分。②S、P要求严,冶金质量高。•热处理:球化退火(

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