机械设计时常用的金属材料培训

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1、常用金属材料培训常用金属材料金属材料分为两大类：铁合金（钢、铸铁和铁合金）非铁合金—除铁合金外的所有金属及合金。金属材料中95％为钢铁，是应用最多的工程材料。碳素钢（碳钢）碳素钢的合金元素含量低，GB/13304—91规定，Cr＜0.30％、Mn＜1.0％、Mo＜0.05％、Si＜0.50％、Ti＜0.05％、W＜0.10％、V＜0.04％。碳素钢中的碳质量分数<2.11％，钢中还含有C、Si、Mn、S、P等合金元素。碳素钢的分类①按碳质量分数分类②按质量分类③按用途分类碳素钢中各元素对钢性能的影响C的影响：碳质量分

2、数小于0.9％时，随碳质量分数的增加，钢的强度、硬度呈直线上升，而塑性、韧性下降。当碳质量分数大于0.9％时，硬度继续上升，而强度开始下降，塑性、韧性继续下降。Mn和Si：有益元素。通常Mn含量在0.25～0.80％，最高达0.70～1.2％。Mn与S、O可形成MnO、MnS，起到脱氧去硫的作用，从而可降低钢的热脆性；Mn和Si可溶于铁素体中形成固溶体，从而提高钢的强度和硬度。S和P：有害元素。S与Fe形成的FeS与Fe在钢中形成低熔点的共晶体（熔点983℃），分布在晶界上，在1000～1200℃对钢进行加热锻造时，

3、共晶体将熔化，使钢产生热脆开裂现象。P与Fe形成的Fe3P极脆。含P量高时，在室温或较低温度进行加热时易变脆开裂，称为冷脆。一．碳素结构钢（GB700—88）约占钢总产量的70～80％，大部分作工程结构件。牌号：Q+σS+质量等级+脱氧方法质量等级为A、B、C、D四个等级。脱氧方法：F（沸腾钢）、b（半镇静钢）、Z（镇静钢）、TZ（特殊镇静钢）；Z、TZ在牌号中不标出。如：Q215-A·F表示σS≥215MPa，质量为A级的沸腾钢；Q235-B·b表示σS≥235MPa，质量为B级的半镇静钢。用途：Q195、Q215

4、、Q235A、Q235B等钢塑性较好，通常轧制成型材，如钢板、钢管等，用于桥梁、建筑、车辆行业；Q235C、Q235D可用于重要的焊接件。这类钢一般在热轧状态使用，不再进行热处理。二．优质碳素结构钢用平炉或电炉冶炼。其中S＜0.035％、P＜0.035％，化学成分加以严格控制，塑性、韧性较高，多用于制造重要的零件。这类钢HBS、σS、σb高，经热处理后力学性能较好。钢的牌号用2位数字表示，数字表示钢的平均含碳量的万分数。45钢表示平均含碳量为0.45％的优质碳素结构钢。数字后加F的为沸腾钢，如08F；数字后加Mn的为

5、含锰量较高的钢,如45Mn。牌号自08，10～80，中间为5进制。08、10钢，含碳量很低，塑性很好，可用来作冲压件。15～25钢，低碳钢，σb不高，而塑性韧性较好，具有良好的冲压性和可焊性，可用来制作冲压件、螺钉、螺帽等。经渗碳淬火后可获得表面硬度高而心部韧性好的零部件，常用作渗碳用钢，亦称碳素渗碳钢。30～50钢，中碳钢，经调质处理后使用，可获得既有一定强度和硬度，又有一定塑性和韧性良好配合的综合力学性能，亦称碳素调质钢，可制作锻件、热冲压件、冷镦件、齿轮、轴类等零件。55～80钢，含碳量较高，强度高而塑性低，具

6、有一定的耐磨性，经热处理后有很高的弹性极限，常用于制造各种弹性零件，亦称碳素弹簧钢。也可用作耐磨零件和机车车轮等。三.碳素工具钢（GB1298—86）碳素工具钢含碳量较高（0.65％～1.35％）。碳素工具钢按S、P含量分为2组：第一组是高级优质钢：S≤0.020％,P≤0.030％；第二组是优质钢：S≤0.030％，P≤0.035％。碳素工具钢的牌号是用“碳或T+数字”表示，数字表示钢的平均碳质量分数的千分数。如碳12或T12表示钢的平均碳质量分数为1.2％的碳素工具钢。若是高级优质碳素工具钢，则在钢号数字后加一个

7、“高”或“A”，如T8A或碳8高。如有T8Mn或T8MnA，则表示碳质量分数为0.8％,含Mn量较高的碳素工具钢或高级碳素工具钢。碳素工具钢一般经淬火+低温回火后使用，硬度大于64HRC。随着碳质量分数的增加，热处理后钢的耐磨性提高，而塑性、韧性降低。由于碳素工具钢的淬透性不高，故适用于小尺寸的模具、刀具和量具等。T7、T8硬度高，韧性较高，可制作冲头、凿子、锤子等工具；T12、T13等硬度高，韧性较低，可制作锉刀、刮刀等刃具及量规、样套等量具。工作温度一般不超过180℃，否则硬度急剧下降。四.铸造碳钢用于铸造的碳素

8、钢称为铸造铸钢，简称铸钢。对于形状复杂，而性能要求较高的零件，用锻件及铸件的材料达不到要求时，可选用铸钢件来制造。铸钢一般是亚共析钢，碳质量分数在0.15～0.60％之间.铸钢的牌号是“ZG”加2组数字组成，第一组数字表示屈服强度，第二组数字表示抗拉强度。如ZG230—450表示σS为230MPa和σb为450MPa。常用牌号有：ZG200—4