常用材料及热处理解析精选课件PPT
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热处理基础知识培训ppt课件
临界温度/℃ Ac3或Accm
780 782
合金结构钢，碳含量为0.38-0.45%，含铬0.9--1.2%，含 钼0.15--0.25%，抗拉强度为 1100MPa，屈服点为950MPa。 用负荷较大，要求可靠性较
高的零部件。
Ar1 Ar3 682 751 693 730
Ms/℃
345 355
27
获得良好的强度，韧性和 塑性
主要用于强度，韧性要求 较高，而对耐磨性要求不 很高的球磨铸铁件
利用地方生铁熔铸球磨铸 铁时，由于含S、P量较高， 而难以保证塑性、韧性指 标，采用低温正火恰好可 补救因此产生的塑性、韧 性的不足
16
17
淬火
定义 目的
钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）（碳量在 0.0218—0.77%）或Ac1（过共析钢）（碳量超过0.77%） 以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然 后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等 温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。
热处理基础培训
1
目录
CONTENTS
Part1 金属热处理的地位及应用 Part2 热处理的定义及本质 Part3 热处理的一般分类及常用材料的热处理 Part4 热处理工序的安排及机加余量控制
2
Part 1
金属热处理的地位及应用
3
780 782
合金结构钢，碳含量为0.38-0.45%，含铬0.9--1.2%，含 钼0.15--0.25%，抗拉强度为 1100MPa，屈服点为950MPa。 用负荷较大，要求可靠性较
高的零部件。
Ar1 Ar3 682 751 693 730
Ms/℃
345 355
27
获得良好的强度，韧性和 塑性
主要用于强度，韧性要求 较高，而对耐磨性要求不 很高的球磨铸铁件
利用地方生铁熔铸球磨铸 铁时，由于含S、P量较高， 而难以保证塑性、韧性指 标，采用低温正火恰好可 补救因此产生的塑性、韧 性的不足
16
17
淬火
定义 目的
钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）（碳量在 0.0218—0.77%）或Ac1（过共析钢）（碳量超过0.77%） 以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然 后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等 温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。
热处理基础培训
1
目录
CONTENTS
Part1 金属热处理的地位及应用 Part2 热处理的定义及本质 Part3 热处理的一般分类及常用材料的热处理 Part4 热处理工序的安排及机加余量控制
2
Part 1
金属热处理的地位及应用
3
金属材料与热处理 ppt课件
2、洛氏硬度值 用测量的残余压痕深度表示。可从表盘上直接读 出。如：50HRC 3、优缺点
（1）试验简单、方便、迅速
（2）压痕小，可测成品，薄件
（3）数据不够准确，应测三点取平均值
（4）不应测组织不均匀材料，如铸铁。
4、测量范围
用于测量淬火钢、硬质合金等材料.
维氏硬度
1、维氏硬度试验
原理:用夹角为136°的金刚石四棱锥体压头，使用很小试验力F （49.03-980.07N）压入试样表面，测出压痕对角线长度d。
第一单元 金属材料与机械产品
制造过程简介
金属材料的基本概念
金属材料是由金属元素或以金属元素 为主要材料构成的并具有金属特性的工程 材料。
金
纯金属
属
材
料
合金
金属材料的分类
非合金钢
黑色
金
金属
低合金钢 合金钢
属
铸铁
材
铜及铜合金
料
铝及铝合金
有色 金属
滑动轴承合金 钛及钛合金
其他非铁合金
Steelmaking flowlines
金属材料与热处理
绪论
主要内容
一、金属材料的历史地位 二、金属材料的分类 三、金属结构材料的应用情况 四、金属材料发展的历史 五、金属材料的发展热点 六、关于本课程
一、金属材料的历史地位
1.材料发展与社会进步有着密切关系,它是衡量人 类社会文明程度的标志之一，金属材料是现代文 明的基础。
（1）试验简单、方便、迅速
（2）压痕小，可测成品，薄件
（3）数据不够准确，应测三点取平均值
（4）不应测组织不均匀材料，如铸铁。
4、测量范围
用于测量淬火钢、硬质合金等材料.
维氏硬度
1、维氏硬度试验
原理:用夹角为136°的金刚石四棱锥体压头，使用很小试验力F （49.03-980.07N）压入试样表面，测出压痕对角线长度d。
第一单元 金属材料与机械产品
制造过程简介
金属材料的基本概念
金属材料是由金属元素或以金属元素 为主要材料构成的并具有金属特性的工程 材料。
金
纯金属
属
材
料
合金
金属材料的分类
非合金钢
黑色
金
金属
低合金钢 合金钢
属
铸铁
材
铜及铜合金
料
铝及铝合金
有色 金属
滑动轴承合金 钛及钛合金
其他非铁合金
Steelmaking flowlines
金属材料与热处理
绪论
主要内容
一、金属材料的历史地位 二、金属材料的分类 三、金属结构材料的应用情况 四、金属材料发展的历史 五、金属材料的发展热点 六、关于本课程
一、金属材料的历史地位
1.材料发展与社会进步有着密切关系,它是衡量人 类社会文明程度的标志之一，金属材料是现代文 明的基础。
常用模具材料及热处理高教课件
技术研究
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如：
❖ 形状简单――选用45、40Cr、T10A、低熔点 合金、锌基合金。
❖ 形 状 复 杂 ― ― 选 用 9 Mn2V、GCr15、CrWMn、 Cr12MoV、H11（H13）锌基合金、铍铜合金等。
❖ 精度高、寿命长、表面粗糙度很低 ❖ ――可选用进口钢材：＜美＞P6、P20、PPT；
火稳定性、热膨胀系数小 ❖ 表面性能：耐磨性、耐蚀性 ❖ 工艺性能：切削加工性、电加工性、抛光性、可锻
性、淬透性、热处理性能、可焊性 ❖ 经济性：资源条件、市场供应情况、价格
技术研究
19
各种模具工作条件不同，对材料性能要求也
就各有差异。如：
❖ 冷冲压模：高强度、高硬度。
❖ 冷挤压模：高强度（抗压、断裂、疲劳强 度）、高韧性、高硬度。
技术研究
25
一般原则：
❖ ①满足使用性能要求。主要从工作条件、模具结构、 产品形状和尺寸、生产批量等综合考虑。
❖ 形状复杂、精度高――变形小、导热性好、膨胀系 数小
❖ 大负荷――高强度 ❖ 摩擦、磨损――高硬度 ❖ 冲击负荷――高韧性 ❖ 表面光洁――可抛光性
技术研究
26
②良好的制造工艺性能。容易制造、容易精
① 硬质合金
❖ 以难熔的金属碳化物（WC、TiC等）作硬质相，
以铁族金属（Co或Ni）为粘结相，用粉末冶金 方法生产的一种多相组合材料。
金属材料及热处理培训课件
电流透入工件表层的深度主要与电流频率有关。如下 式所示：
电流频率越高，感 应电流透入深度越浅，加 热层也越薄。
通过频率的选用可以得 到不同工件所要求的淬硬层 深度。
▪ 感应加热表面淬火的分类
▪ 据电流频率的不同，可将感应加热表面淬火分为三类：
第一类 高频感应加热淬火 常用电流频率：80～1000kHz 淬硬层深度： 0.5～2.0mm 应用：适用于中小模数的齿轮及中小尺寸的轴类零件等。
6.再结晶退火
▪ 概念
▪
把冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当
的时间，使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶而消除加工硬
化的热处理工艺。
二、正火
▪ 概念
▪
将钢材或钢件加热到临界温度以上，保温后空冷的
热处理工艺。
➢ 亚共析钢的加热温度为Ac3＋30℃～50℃
➢ 过共析钢的加热温度为Accm＋30℃～50℃。
随炉缓慢冷却到室温的热处理工艺。▪ （也叫均匀化退火。）
▪ 目的 ▪ 均匀钢内部的化学成分，消除偏析。
▪ 适用情况 ▪ 主要于铸造后的高合金钢。
5.去应力退火
▪ 概念
▪
为了消除由于变形加工以及铸造、焊接过程引起的
残余内应力而进行的退火称为去应力退火。
▪ 退火温度 ▪ 不超过Ac1，一般500～650℃。
第二类 中频感应加热淬火 常用电流频率：2500～8000Hz 淬硬层深度： 2～10mm 应用：适用于较大尺寸的轴和大中模数的齿轮等。
电流频率越高，感 应电流透入深度越浅，加 热层也越薄。
通过频率的选用可以得 到不同工件所要求的淬硬层 深度。
▪ 感应加热表面淬火的分类
▪ 据电流频率的不同，可将感应加热表面淬火分为三类：
第一类 高频感应加热淬火 常用电流频率：80～1000kHz 淬硬层深度： 0.5～2.0mm 应用：适用于中小模数的齿轮及中小尺寸的轴类零件等。
6.再结晶退火
▪ 概念
▪
把冷变形后的金属加热到再结晶温度以上保持适当
的时间，使变形晶粒重新转变为均匀等轴晶而消除加工硬
化的热处理工艺。
二、正火
▪ 概念
▪
将钢材或钢件加热到临界温度以上，保温后空冷的
热处理工艺。
➢ 亚共析钢的加热温度为Ac3＋30℃～50℃
➢ 过共析钢的加热温度为Accm＋30℃～50℃。
随炉缓慢冷却到室温的热处理工艺。▪ （也叫均匀化退火。）
▪ 目的 ▪ 均匀钢内部的化学成分，消除偏析。
▪ 适用情况 ▪ 主要于铸造后的高合金钢。
5.去应力退火
▪ 概念
▪
为了消除由于变形加工以及铸造、焊接过程引起的
残余内应力而进行的退火称为去应力退火。
▪ 退火温度 ▪ 不超过Ac1，一般500～650℃。
第二类 中频感应加热淬火 常用电流频率：2500～8000Hz 淬硬层深度： 2～10mm 应用：适用于较大尺寸的轴和大中模数的齿轮等。
机械设计基础项目一 常用材料和热处理
• 复合材料是由基体材料和增强材料两部分 组成的。基体材料主要有合成树脂、橡胶、 陶瓷、石墨和有色金属等；增强材料主要 有玻璃纤维、碳纤维等。
情景四 金属与合金结构及 铁碳合金相图
一、金属的晶体结构与结晶
• 1、晶体结构与类型 • 固态物质按其内部微粒的构成，可分为晶
体和非晶体两类。微粒呈无规则排列的固 态物质称为非晶体，如玻璃、松香和塑料 等；微粒呈规则排列的固态物质称为晶体， 如盐、冰等。
二、有色金属材料
• 1、铝及铝合金 • 2、铜及铜合金 • 3、轴承合金
情景三 常用非金属材料
• 非金属材料 • 除金属以外，其他材料均称为非金属材料，
包括塑料、橡胶、玻璃、陶瓷、合成材料、 摩擦材料和功能材料等。
一、塑料
• 塑料是以有机合成树脂为主要组成的高分 子材料，它通常可在加热、加压条件下塑 造或固化成型，得到所需要的固体制品， 故称为塑料。
情景一 金属材料的性能
• 金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。
• 使用性能：指金属材料在使用过程中所表 现出来的性能，包括力学性能、物理性能 (电导性、热性能等)，化学性能(耐蚀性、 抗氧化性等)。
• 工艺性能：指金属材料在各种加工过程中 所表现出来的性能，包括铸造性能、锻造 性能、焊接性能、热处理性能和切削加工 性能等。
1、铸造性能
• 金属及合金在铸造工艺中获得优良铸件的 能力称为铸造性能。
情景四 金属与合金结构及 铁碳合金相图
一、金属的晶体结构与结晶
• 1、晶体结构与类型 • 固态物质按其内部微粒的构成，可分为晶
体和非晶体两类。微粒呈无规则排列的固 态物质称为非晶体，如玻璃、松香和塑料 等；微粒呈规则排列的固态物质称为晶体， 如盐、冰等。
二、有色金属材料
• 1、铝及铝合金 • 2、铜及铜合金 • 3、轴承合金
情景三 常用非金属材料
• 非金属材料 • 除金属以外，其他材料均称为非金属材料，
包括塑料、橡胶、玻璃、陶瓷、合成材料、 摩擦材料和功能材料等。
一、塑料
• 塑料是以有机合成树脂为主要组成的高分 子材料，它通常可在加热、加压条件下塑 造或固化成型，得到所需要的固体制品， 故称为塑料。
情景一 金属材料的性能
• 金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。
• 使用性能：指金属材料在使用过程中所表 现出来的性能，包括力学性能、物理性能 (电导性、热性能等)，化学性能(耐蚀性、 抗氧化性等)。
• 工艺性能：指金属材料在各种加工过程中 所表现出来的性能，包括铸造性能、锻造 性能、焊接性能、热处理性能和切削加工 性能等。
1、铸造性能
• 金属及合金在铸造工艺中获得优良铸件的 能力称为铸造性能。
模具材料及热处理ppt课件
9
10
（日立金属HITACHI） SKD11 (56.00元/公斤 )是一种
耐磨性能较佳的通用冷作模具钢.有着良好的淬火性,并 且淬火变形量小。
用 途:此钢易于车削,并宜制锋利刀口,剪刀,圆锯,冷或 热作修整模,滚简边,螺丝纹,线模,铣刀,冲压模,圆形滚边, 制电力变压器心冲模,切割钢皮轧刀,钢管成型滚简,首筋 匠滚简,特殊成型滚简,精密规,形状繁杂之冷压工具,治金, 锡作模,塑胶模,螺钉打头模等.
冷作模具钢与热作模具钢的区别：冷作模具钢侧重硬度、 耐磨性。含碳量高，合金元素以增加淬透性，提高耐磨 性为主。 热作模具钢对硬度要求适当，侧重于红硬性， 导热性，耐磨性。因此含碳量低，合金元素以增加淬透 性，提高耐磨性、红硬性为主。
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塑料模具钢及其热处理
塑料模具钢的主要特点： 范围广：从普通钢到专用钢。专用钢已自成体系，
热作模具钢：制造经过加热的固态或液态金属在压力下成型的模具，包
括：热锻模、压铸模。要求高温下足够的强度、韧性和耐磨性及高热疲劳 抗力和导热性
塑料模具钢：制造各种塑料模具。塑料品种多，要求差别大，其模具材
料范围广。主要要求工艺性能高（热处理变形小、抛光性好、耐腐蚀）
选用一般原则：满足使用性能要求、良好的工艺性能、适当 考虑经济性
钢号前加SM 性能要求严格，热处理难度大，要求可抛光性和镜
面质量 避免变形 耐腐蚀 易切削性
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（日立金属HITACHI） SKD11 (56.00元/公斤 )是一种
耐磨性能较佳的通用冷作模具钢.有着良好的淬火性,并 且淬火变形量小。
用 途:此钢易于车削,并宜制锋利刀口,剪刀,圆锯,冷或 热作修整模,滚简边,螺丝纹,线模,铣刀,冲压模,圆形滚边, 制电力变压器心冲模,切割钢皮轧刀,钢管成型滚简,首筋 匠滚简,特殊成型滚简,精密规,形状繁杂之冷压工具,治金, 锡作模,塑胶模,螺钉打头模等.
冷作模具钢与热作模具钢的区别：冷作模具钢侧重硬度、 耐磨性。含碳量高，合金元素以增加淬透性，提高耐磨 性为主。 热作模具钢对硬度要求适当，侧重于红硬性， 导热性，耐磨性。因此含碳量低，合金元素以增加淬透 性，提高耐磨性、红硬性为主。
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塑料模具钢及其热处理
塑料模具钢的主要特点： 范围广：从普通钢到专用钢。专用钢已自成体系，
热作模具钢：制造经过加热的固态或液态金属在压力下成型的模具，包
括：热锻模、压铸模。要求高温下足够的强度、韧性和耐磨性及高热疲劳 抗力和导热性
塑料模具钢：制造各种塑料模具。塑料品种多，要求差别大，其模具材
料范围广。主要要求工艺性能高（热处理变形小、抛光性好、耐腐蚀）
选用一般原则：满足使用性能要求、良好的工艺性能、适当 考虑经济性
钢号前加SM 性能要求严格，热处理难度大，要求可抛光性和镜
面质量 避免变形 耐腐蚀 易切削性
金属材料及热处理PPT课件
表面热处理和化学热处理
一、表面淬火 表面淬火是仅对工件表层进行淬火的工艺。 目的：为了获得高硬度的表面层和有利的残余应力分布， 提高工件的硬度和耐磨性。 表面淬火加热的方法很多，如感应加热、火焰加热、电接 触加热、激光加热等。
金属材料
• 一、金属材料包括黑色金属材料和有色金属材料。
• 二、黑色金属是指铁和碳的合金。如钢、生铁、铸铁等。
1、钢和生铁都是以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称 为铁碳合金。
钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。为了保证其韧性和塑 性，含碳量一般不超过1.7%
生铁是指把铁矿石放到高炉中冶炼而成的产品，主要用来炼钢和 制造铸件 。生铁含碳量大于2％
（3）高温回火：回火温度为500～650℃。高温回火可以消 除内应力，硬度有显著的下降，可获得具有强度、塑性、韧 性等综合机械性能，应用于齿轮、连杆、曲轴等。
5. 调质处理
淬火后再经高温回火的热处理工艺，称为调质处理。一 般要求具有较高综合机械性能的重要结构零件，都要经过调 质处理。
热处理中的“四把火”
正火的作用与退火相似，与退火不同之处是：
a. 正火是在空气中冷却，冷却速度快，所获 得的组织更细。
b. 正火后的强度、硬度较退火后的稍高，而 塑性、韧性则稍低。
c. 不占用设备；生产率高。
3. 淬火
淬火是将金属制件加热到这种金属的临 界温度以上30～50℃，经保温一定时间， 随后在水或油中快速冷却，以获得高硬度 组织的一种热处理工艺。
金属材料与热处理(最全)PPT课件
• 奥氏体（A）：碳溶 于 -Fe中的一种间隙 固溶体，具有面心立 方晶体结构，塑性好 ，变形抗力小，易于 锻造成型
铁碳合金中的组元和基本相
渗碳体：铁和碳 的金属化合物 （ 即 Fe3C） 属 于复杂结构的 间隙化合物， 硬而脆，强度 很低，耐磨性 好，是一个亚 稳定的化合物 ，在一定温度 下可分解为铁 和石墨
精品课程
金属材料与热处理
工程材料的分类
工程材料
黑色金属材料：钢和铸铁
金属材料
有色金属材料
铝及铝合金 铜及铜合金 滑动轴承合金
高分子材料
非金属材料 陶瓷材料 复合材料
当今社会科学技术突飞猛进，新材料层出不穷，但到目前为止，在 机械工业中使用最多的材料仍然是金属材料，其主要原因是因为 它具优良的使用性能和加工工艺性能。
3）晶粒细化：→强度↑，且塑韧性↑
• 晶界原子排列较不规则，阻碍位错运动，使 形抗力增大。
• 晶粒小 → 晶界多 → 变形抗力大 → 强 度，硬度↑（细晶强化）
• 晶粒小 → 变形分散，应力集中小 → 塑 性↑，韧性↑
• 晶粒大小与屈服强度的关系： • σs=σi+kyd(-1/2) _____霍尔配奇公式
2）性能：强硬度显著降低，塑韧性显著提高（变形 前水平），内应力完全消除。
3）结晶驱动力：塑性变形贮存的能量 4）再结晶温度： 取决于材料、合金成分、变形度、
铁碳合金中的组元和基本相
渗碳体：铁和碳 的金属化合物 （ 即 Fe3C） 属 于复杂结构的 间隙化合物， 硬而脆，强度 很低，耐磨性 好，是一个亚 稳定的化合物 ，在一定温度 下可分解为铁 和石墨
精品课程
金属材料与热处理
工程材料的分类
工程材料
黑色金属材料：钢和铸铁
金属材料
有色金属材料
铝及铝合金 铜及铜合金 滑动轴承合金
高分子材料
非金属材料 陶瓷材料 复合材料
当今社会科学技术突飞猛进，新材料层出不穷，但到目前为止，在 机械工业中使用最多的材料仍然是金属材料，其主要原因是因为 它具优良的使用性能和加工工艺性能。
3）晶粒细化：→强度↑，且塑韧性↑
• 晶界原子排列较不规则，阻碍位错运动，使 形抗力增大。
• 晶粒小 → 晶界多 → 变形抗力大 → 强 度，硬度↑（细晶强化）
• 晶粒小 → 变形分散，应力集中小 → 塑 性↑，韧性↑
• 晶粒大小与屈服强度的关系： • σs=σi+kyd(-1/2) _____霍尔配奇公式
2）性能：强硬度显著降低，塑韧性显著提高（变形 前水平），内应力完全消除。
3）结晶驱动力：塑性变形贮存的能量 4）再结晶温度： 取决于材料、合金成分、变形度、
常用材料及热处理
为了改善钢的性能，专门在钢中加入一 种或数种合金元素的钢叫做合金钢。
合金元素的种类：
铬（Cr）、锰（Mn）、镍（Ni）、硅 （Si）、硼（B）、钨（W）、钼（Mo）、 钒（V）、钛（Ti）、锆（Zr） 和稀土元 素（Re）等。
目的：使钢获得一般碳素钢达不到的性能，
如硬度、强度、塑性和韧性等；提高耐磨、 防腐、防酸性能；获得高弹性、高抗磁或 导磁性等。
HB硬度
HB<450
HR硬度
HB>450
2.1.3 韧性
材料抵抗冲击载荷和变载荷的能力。
韧性在冲击载荷作用下，材料抵抗破坏的能力。
冲击功：Wk mg(h1 h2 )；冲击韧性值：ak Wk / A
2.1.4线膨胀系数 温度变化1摄氏度时零件单位长度的线伸长量
l l (t t0)
2.2 常用金属材料
用途 1.碳素结构钢(C <0.038%) 2.优质碳素结构钢(S P<0.035%) 3.碳素工具钢(C 0.7~1.35%) T10
碳素钢命名方法
1.碳素结构钢（普通碳素结构钢）
标志符号Q+最小值 s —等级符号+脱氧程度符号
Q235—BF 屈服点强度235MPa B级 碳素 沸腾钢
2.优质碳素结构钢(S P<0.035%)
橡 胶：
良好的弹性、耐磨、力学性能好 金属橡胶以金属丝为原材料，有橡胶一样的 性能。
合金元素的种类：
铬（Cr）、锰（Mn）、镍（Ni）、硅 （Si）、硼（B）、钨（W）、钼（Mo）、 钒（V）、钛（Ti）、锆（Zr） 和稀土元 素（Re）等。
目的：使钢获得一般碳素钢达不到的性能，
如硬度、强度、塑性和韧性等；提高耐磨、 防腐、防酸性能；获得高弹性、高抗磁或 导磁性等。
HB硬度
HB<450
HR硬度
HB>450
2.1.3 韧性
材料抵抗冲击载荷和变载荷的能力。
韧性在冲击载荷作用下，材料抵抗破坏的能力。
冲击功：Wk mg(h1 h2 )；冲击韧性值：ak Wk / A
2.1.4线膨胀系数 温度变化1摄氏度时零件单位长度的线伸长量
l l (t t0)
2.2 常用金属材料
用途 1.碳素结构钢(C <0.038%) 2.优质碳素结构钢(S P<0.035%) 3.碳素工具钢(C 0.7~1.35%) T10
碳素钢命名方法
1.碳素结构钢（普通碳素结构钢）
标志符号Q+最小值 s —等级符号+脱氧程度符号
Q235—BF 屈服点强度235MPa B级 碳素 沸腾钢
2.优质碳素结构钢(S P<0.035%)
橡 胶：
良好的弹性、耐磨、力学性能好 金属橡胶以金属丝为原材料，有橡胶一样的 性能。
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2021/3/2
14
2.2.3 合金钢
为了改善钢的性能，专门在钢中加入一 种或数种合金元素的钢叫做合金钢。
合金元素的种类：
铬（Cr）、锰（Mn）、镍（Ni）、硅 （Si）、硼（B）、钨（W）、钼（Mo）、 钒（V）、钛（Ti）、锆（Zr） 和稀土元 素（Re）等。
目的：使钢获得一般碳素钢达不到的性能，
40Cr、40Mn2
C 0.6%～0.7%用于制造各类弹性零件
轴承钢
2021/3/2
60Si2Mn
C 0.95%～1.1%用于制造滚珠、滚柱、套 圈、导轨等
GCr15 牌号不同(15/1000)
17
用途 2.合金工具钢 制造刃具、磨具和量具
牌号 “一位数字（千分）+合金元素符号+数字（百分）"
1.刃具钢 高的硬度、耐磨性、热硬性
第2章 机械工程常用材料及钢的热处理 2.1 金属材料的力学性能
2.1.1 强度与塑性
2021/3/2
1
强度
是指材料抵抗塑性变形和断裂的能力。
强度极限 b 和屈服极限 s是表征强度的主
要性能指标。
屈服极限：是材料发生屈服现象时的应力。
s
Fs A0
如何选择？
强度极限：是材料发生断裂前所能承受的最
HB>450
2021/3/2
7
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1.3 韧性
材料抵抗冲击载荷和变载荷的能力。
韧性在冲击载荷作用下，材料抵抗破坏的能力。
冲 击 功 ： W k m g ( h 1 h 2 ) ； 冲 击 韧 性 值 ： a k W k / A
2021/3/2
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2.1.4线膨胀系数 温度变化1摄氏度时零件单位长度的线伸长量
用途 1.碳素结构钢(C <0.038%) 2.优质碳素结构钢(S P<0.035%) 3.碳素工具钢(C 0.7~1.35%) T10
2021/3/2
13
碳素钢命名方法
1.碳素结构钢（普通碳素结构钢）
标志符号Q+最小值 s —等级符号+脱氧程度符号
Q235—BF 屈服点强度235MPa B级 碳素 沸腾钢
2021/3/2
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碳素钢分类
含碳量 1.低碳钢(<0.25%) 2.中碳钢(0.25%~0.6%) 3.高碳钢(>0.6%)
质量 1.普通碳素钢(S<0.055% P<0.045%) Q195 2.优质碳素钢(S<0.045% P<0.04%) 30 45 3.高级优质碳素钢(S<0.03% P<0.035%)
因此，工业上除大量使用黑色金属外， 有色金属也得到广泛的应用。有色金属及其 合金种类繁多。
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铜及其合金 1. 纯铜（紫铜） 2. 黄铜（铜 锌合金） 3. 青铜（铜 锡 铅合金）
大应力。
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b
Fb A0
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刚度
刚度：是指材料抵抗弹性变形的能力。
弹性模量E：在弹性变形范围内，应力与 应变的比值；是表征材料刚度的主要性能 指标。
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塑性
塑性：塑性是指金属材料在外力作用下
产生塑性变形而不产生断裂的能力。工程
上一般用材料被拉断后所留下的残余变形
来表示材料的塑性，一般用两个指标来表
2.优质碳素结构钢(S P<0.035%)
两位数字（万分）
10F 含碳0.1% 优质碳素结构沸腾钢 08 10 15 20 25 30 35 45 50 55 60 65 70 75 (08-70/10000)
3.碳素工具钢(C 0.7~1.35%)
一位或两位数字 （千分）
T10(C 10/1000) T7(C 7/1000)
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用途 1.合金结构钢 综合机械性能好，高强高韧。
牌号 “两位数字（万分）+合金元素符号+数字（百分）"
渗碳钢 C 0.15%～0.25% 用于表面耐磨并承受 动力载荷的零件 齿轮 轴 销
调质钢 弹簧钢
20Cr、20Mn2
C 0.25%～0.50%用于制造高强度、高韧 性的零件 主轴 齿轮
ll(tt0)
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2.2 常用金属材料
铸铁 碳素钢 合金钢 有色金属材料
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常用金属材料
2.2.1 铸铁：
是含碳量大于2.11%的铁碳合金。
性能：
具有良好的铸造性、耐磨性、吸振性及切削加工性 能，而且价格低廉，生产设备简单。因此，它是应用最 多的一种金属材料。
W18Cr4V
2.模具钢 热模具钢 冷模具钢
5CrMnMo (C 5/1000) Cr12
3.量具钢 硬度、耐磨性、不易变形、工艺性好
GCr15 CrWMn 9SiCr
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用途
3.特殊性能钢
牌号 “一位数字（千分）+合金元素符号+数字（百分）
"
1.不锈钢
2Cr13 1Cr18Ni9
2.耐热钢
15CrMo、4Cr9Si2
3.耐磨钢
ZGMn13
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2.2.4 有色金属材料（狭义的有色金属又称非铁金属，
是铁、锰、铬以外的所有金属的统称 ）
与钢、铁相比，有色金属的强度较低。应用 它的目的，主要是利用其某些特殊的物理化 学性能，如：
铝、镁、钛及其合金密度小，重量轻； 铜、铝及其合金导电性好，减摩耐磨性好； 镍、钼及其合金能耐高温等。
如硬度、强度、塑性和韧性等；提高耐磨、 防腐、防酸性能；获得高弹性、高抗磁或 导磁性等。
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合金钢分类
合金元素含量 1.低合金钢(全部合金元素<5%) 2.中合金钢(全部合金元素5%~10%) 3.高合金钢(全部合金元素>10%)
合金种类 铬钢、锰钢、铬镍钢
用途 1.合金结构钢 2.合金工具钢 3.特殊性能结构钢
分类：（1）灰口铸铁(如：HT150)；
（2）可锻铸铁（如：KT300－6）； （3）球墨铸铁（如：QT600－3）； （4）合金铸铁（用于耐热、耐磨、耐蚀等）。
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2.2.2 碳素钢
通常把含碳量在0.02%-2.11%之间的铁碳合 金称为碳素钢。
碳素钢中长存的杂质： 硅(Si)、锰（Mn）、硫（S）、磷（P）。
示：
塑性指标
越大 塑性越 好
延伸率
l1l0100%
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l0
收缩率
A0A1100%
A0
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2.1.2 硬度
硬度：
材料抵抗压入物压陷的能力。即：材 料对局部塑性变形的抵抗能力。工程上 常用的洛氏硬度和布氏硬度分别为： HR和HB。
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HB硬度
HB<450
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HR硬度