钢铁材料完整版本.ppt

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1、第四章机械工程材料工程材料是制造机械零件的原料。机械零件的结构、形状、大小和使用条件不同，对材料的要求也不同。常用的材料有黑色金属、有色金属及非金属。了解各种材料的牌号、性能及应用，以及黑色金属材料的热处理方法，为中职学生了解机械零件的使用和维护提供必备的基础知识。黑色金属材料具有良好的力学性能，大部分机械零件都选用黑色金属作为零件的材料。因此，黑色金属材料的内容和热处理方法是本章的学习重点。§4－1钢铁材料一、金属的物理性能和化学性能1、金属材料性能＝使用性能＋工艺性能使用性能＝物理性能＋化学性能＋力学性能工艺性能生产、加工条件下表现的性能。2、物理性能＝

2、密度＋熔点＋导热性＋导电性＋热膨胀性＋磁性二、金属的力学性能和工艺性能1、力学性能指金属材料在外力作用下表现出来的性能（1）强度安全生产的基本保证和满足机械零件达到设计寿命的前提，也是机械设计中必须达到的基本要求，是机械零件强度校核的根据。（2）塑性（3）硬度（4）冲击韧性2、金属材料的工艺性能包括多种内容，主要有泠加工的切削加工性能，和热加工的铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能。切削加工性能即是否容易将材料切削成所需要的零件形状。一般说来，软材料的硬度小、塑性好，容易加工成形，但表面质量相对差一些；而硬材料的强度相对较高，加工较困难，但表面质量较好。

3、所以具有良好切削性能和较高强度的中碳钢应用较广。（5）疲劳强度机械零件在长期使用中，由于交变应力对材料的影响，可能出现突然的断裂破坏，设计零件的使用寿命必须保证在规定的时间内不能出现疲劳损坏黑色金属在机械工业中应用较广。无论是钢还是铸铁，主要由铁和碳两种元素组成，统称为铁碳合金。除了铁和碳以外，还有少量的其他元素，如锰、硅、硫、磷。这些元素与铁共存在钢铁中，对材料的性能产生不同的影响。不含碳的纯铁较软，应用较少。碳在钢中的含量多少，对钢的强度影响较大。一、钢的分类1、按化学成分分（1）碳素钢含碳质量分数的多少又分成低碳钢、中碳钢和高碳钢（2）合金钢如果含有合

4、金元素，相应称为低合金钢、中合金钢和高合金钢（3）铸铁2、按钢的品质分（1）普通钢（2）优质钢（3）高级优质钢3、按钢的用途分（1）结构钢从制造成本和加工工艺角度出发，机械零件常用结构钢。选用低碳钢作塑性变形要求较高的零件。（2）工具钢选用中碳钢作为具有一定强度和硬度要求的零件（3）特殊性能钢强度要求较高，又具有较好的塑性，则应用合金钢对于一般，重要的齿轮或轴选用中碳合金钢。二、钢的编号1、碳钢的编号方法(1)碳素结构钢用Q代表屈服强度，如Q235(2)优质碳素结构钢用数字直接表示钢中碳的质量分数的万分之一。如45、35等表示钢中含碳的质量分数为0.45%、

5、0.35%。(3)碳素工具钢用T表示，如T8A钢。(4)铸造碳钢用ZG表示,如ZG200－400钢。表示屈服强度大于200MPa,抗拉强度大于400MPa。如果数字后加注A、B等符号表示质量等级。A为高级。2、合金钢的编号方法(1)低合金高强度结构钢如Q390A(2)合金结构钢如40Cr,40表示含碳质量分数的万分之一；30CrMoA，合金的元素符号及含量的百分之1.5，末位加A表示优质。（3）滚动轴承钢在含碳质量分数元素符号前加G，如GCr15。（4）合金工具钢含碳质量分数小于1％，用一位数表示的含碳质量分数的千分之几。含碳质量分数小于1％，不予标注。（5

6、）不锈钢含碳较低，用“00”和“0”数字表示含碳质量分数，分别低于0.03%和0.08%，说明了为什么不锈钢刀具的刀刃硬度比较低，不能用来切割较硬东西的原因。三、.碳素钢含碳质量分数小于2.11%而不特意加入合金元素的钢。1、碳素结构钢（1）普通碳素结构钢含碳质量分数较低，属于低碳钢，牌号前有Q表示；如Q215、Q235、Q275。塑性好，但强度低，应用于建筑工程结构和机械零件。（2）优质碳素结构钢含碳质量分数较多，为中碳钢，常用45、35钢。2、碳素工具钢含碳质量分数在0.7％以上，硬度高，如T8A、T10A、T12A。四、合金钢在普通碳素钢中加入其他合金

7、元素冶炼而成的，当合金元素在钢中的含量达到一定的比例后，可大大提高钢材的力学性能，如硅可提高钢的导磁率，用作电机芯片；锰可提高钢的耐磨性和强度，应用于履带；铬可以提高钢的耐腐蚀性，应用于不锈钢制品等。1、合金结构钢⑴低合金结构钢16Mn代替Q235作建筑、桥梁材料。20CrMnTi经渗碳后淬火可提高表面硬度，芯部具有较好的韧性，作汽车变速箱齿轮。§4－2黑色金属材料（2）机械制造用钢中碳合金钢40Cr代替常用45钢作重要的轴等机械零件。高合金钢60Si2Mn代替65Mn作重要弹簧。滚动轴承用钢Gr15用于制造常用滚动轴承。2、合金工具钢（1）刃具钢高速钢用作

8、加工刀具，钻头、各类铣刀。刀具用钢用作攻制螺纹用的丝