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（