常见结构材料简介演示文稿

Cr
Mn Mo Ni
Si
Ti
W
V
最大含量／wt.％ 0.30 1.00 0.05 0.30 0.50 0.05 0.10 0.04
分类：
•按成分
低碳钢
中碳钢
低碳钢
普通质量钢
优质钢
高级优质钢
wc0.25% wc＝0.25- wc>0.60% 0.60%
wS0.050% wP0.045%
•按用途
碳素结构钢
牌号
Q195
Q215
Q235
Q255
Q275
主要
应用 举例
受载荷较小的 钢丝、开口销、 钉子、拉杆、
焊接件
铆钉、短轴、 拉杆、垫圈、
渗碳件、焊 接件
连杆、螺栓、螺母、轴 类支架、角钢、槽钢、 工字钢、圆钢、重要的
焊接件
轴类、吊 钩、型钢
轴、齿轮
第6页，共24页。
钢铁冶炼
第7页，共24页。
优质碳素结构钢
途 进气阀、重要齿 调质件
重型传动轴、 的零件，如轴、 零件，如偏心 齿轮、轴等。 件，如车辆扭力
轮等
大电机主轴等 齿轮、链条
轴、曲轴等
轴
第13页，共24页。
合金渗碳钢
成分特点：
• 低含碳量（wc=0.10~0.25%）； • 添加Cr、Ni、Mn、B增加淬透性， 固溶强化； • 添加少量Mo、W、V、Ti等形成稳 定碳化物，细化晶粒。
HT300
HT350
• 具有灰铁基本性能； • 抗拉强度、屈服强度 高； • 有一定塑性、韧性； • 疲劳强度较高。
曲轴，连 QT400-18来自杆，凸轮 QT450-10
轴，飞轮， 机器底座，
QT500-7
汽缸等
QT700-2
QT900-2
• 介于灰铁和球铁之间； 制动盘，
• 导热性，铸造性能， 排气管，
• 优良的综合力学性能； • 良好的淬透性。
用途：
轴、杆类零件，齿 轮，链条等。
主要热处理：淬火高温回火。
常用合金调质钢的牌号及其用途
牌
40Cr
号
40MnB
35CrMo
40CrNi
40CrNiMoA
40CrMnMo
45CrNiMoVA
用 轴类、连杆螺栓、 中小截面 大截面齿轮、 强度高、韧性好 大截面受冲击 大截面重负荷 高强度高弹性零
器、油
钢结构、起
井架
大型船舶 造船、 0C） 壁容器 0 C ）
罐
重机械
车辆
（ <500
C ）
第12页，共24页。
合金调质钢
成分特点：
• 中含碳量（wc=0.30~0.50%）； • 添加Cr、Ni、Mn、Si增加淬透性，固 溶强化； • 添加少量Mo、W、V等细化晶粒，提 高回火稳定性
性能要求：
或成 中合金低碳马氏体型； 荷后表面产 改变非金属夹
分特 点
高合金超低碳马氏体时 效钢
生严重加工 杂物的组成、
硬化）
性能；
马氏体耐热钢； 珠光体耐热钢。
加Pb形成金属
夹杂。
主要 30CrMnSiNi2A 钢种 40Cr5MoSiV1(H13) 举例 25Si2Mn2CrNiMoVA
Ni25Ti2AlNb
牌号：45
平均含碳量的万分数。数字后加F表示沸腾钢，加Mn表示含Mn量较高。
wc＝0.05-0.75%
常用热处理：正火、调质、淬火、回火、渗碳
主要牌号、性能特点及应用
牌号 08F、10
15、20 、25 （碳素渗碳钢）
30、35 、40 、45 、50 55、60 、65 、65Mn
（碳素调质钢）
（碳素弹簧钢）
C: 3.5-3.9 Si: 2.2-2.8 Mn:0.4-0.8 S: <0.10 P: <0.10
组织
性能
应用
牌号
• 抗拉强度低、压缩强 度高； • 塑性、韧性低； • 减摩性好； • 减震性好； • 缺口敏感性好。
机床床身， HT100
发动机缸 HT150
体，箱体， 阀体，泵
HT200
体等
HT250
性能特点 • 塑性好，可进行各种冷热加工； • 导电、导热、耐腐蚀； • 无磁性 • 强度低，b=230-240MPa
60Si2CrVA
50CrVA
30W4Cr2VA
大尺寸板 簧、螺旋 弹簧
高载荷耐冲击弹簧、 工作温度低于250 C耐热弹簧
大截面高应力螺旋 弹簧，工作温度低 于300 C耐热弹簧
500 C下工作 弹簧、锅炉安全 阀用弹簧
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滚动轴承钢
成分特点：
• 高含碳量（wc=0.90~1.10%）； • 添加Cr （wCr=0.50~1.65%）提高 淬透性，细化碳化物。
ZGMn8 ZGMn13
Y12, Y20, Y40Mn, YP40, Y35S, Y40CrS, YP12CrNi, YP30CrMo
1Cr18Ni9Ti 1Cr17 1Cr13 1Cr11MoV
• 耐腐蚀。
奥氏体不锈钢； 铁素体不锈钢； 马氏体不锈钢；
1Cr18Ni9Ti 1Cr17 1Cr13, 2Cr13 3Cr13, 4Cr13
淬火＋560 C 三次回火
M’+合金碳化 物+’
淬火+低温回火 M’+合金碳化物 +’
淬火+高温回火 S’或T’
淬火+低温回火+ 深冷处理
M’
主要 9SiCr, 8MnSi, W18Cr4V
Cr12MoV, Cr12, 5CrNiMo, 5CrMnMo,
钢种 Cr06, Cr2, W, W6Mo5Cr4V2 CrWMn, 9Mn2V, 3Cr2W8V,
性能要求：
• 表面良好的耐磨性和高 强度、高硬度； • 心部良好的韧性。
用途：
轴、齿轮、蜗杆、 活塞销等。
主要热处理：渗碳淬火低回火。
常用合金渗碳钢的牌号及其用途
牌
20CrMnTi
号
20MnTiB
20Cr2Ni4
18Cr2Ni4WA
20CrMn
20Mn2
用 广泛用于汽车、拖拉机 汽车拖拉机上 传动齿轮、轴、 大齿轮、花键轴、 齿轮、轴、蜗杆、 小齿轮、
• 高强度；
• 高强度、高硬度； • 高强度；
能 • 高耐磨性；
• 高硬度；
• 高耐磨性；
• 高硬度；
要 • 高红硬性；
• 高耐磨性； • 足够的韧性；
• 高耐磨性；
求 • 适当的强度、韧性。
• 足够的韧性。 • 抗热疲劳性、抗氧化 • 组织稳定性。 性、导热性
最终 淬火+低温回 热处 火
理及 M’+合金碳化 组织 物+’
合 金 结 构 钢
合
工程结构钢
合 金 钢
金 工 具 钢
刃具钢 模具钢 量具钢
特
高强度钢
殊 性
耐蚀钢
能
耐热钢
钢
耐磨钢
调质钢 渗碳钢 弹簧钢 轴承钢 易切削钢
低合金结构钢 造船用钢 锅炉用钢 耐候钢
主要合金元素: Al, Co, Si, Cu, Mo, Ni, Cr, Mn
合金元素的主要作用：
• 细化晶粒
特殊性能钢
超高强度钢
耐磨钢
易削钢
耐热钢
耐蚀钢
性 • 高强度； 能 • 合适的塑性；
• 承受严重 • 良好切削性。 • 热强性；
冲击和摩擦。
• 抗氧化性。
要 • 高疲劳强度；
求 • 一定的冲击韧性和断 裂韧性。
主要 低合金中碳马氏体型； 高锰铸钢 提高S、P含量； 奥氏体耐热钢；
种类 中合金中碳二次硬化型；（受冲击载 加S、Se、Te等 铁素体耐热钢；
性能 强度低、塑 特点 性好
应用 冷冲压件、 举例 焊接件
强度较低、塑性韧性 较好，渗碳后可获得 表面硬度高而心部韧 性好的零件
负载不大的轴、销、 齿轮、垫片及渗碳件
强度、塑性、韧性配合 较好，经调质后可获得 优良的综合力学性能
轴类、齿轮、紧固件、 要求不高的表面淬火件
强度高、塑性低，淬 火中温回火处理后有 较好的弹性
性能要求：
用途：
• 高硬度、高耐磨性；
轴承的滚珠、滚针
• 良好的综合力学性能；
、套圈，某些工具
• 高接触疲劳强度和弹性极限。 、量具、模具。
主要热处理：正火、球化退火、不完全淬火低温回火，冷处理。
常用滚动轴承钢的牌号及其用途
牌
GCr9
号
用 较小尺寸轴承件 途
GCr15
大型机械轴承，高耐 磨、高疲劳轴承
• 强化（固溶强化、形成合金渗碳 体或特殊碳化物）
• 提高淬透性
• 提高回火稳定性 • 获得室温奥氏体（奥氏体不 锈钢）
第11页，共24页。
工程结构钢
成分特点：
• 低含碳量（wc<0.2%）； • 根据不同要求添加不同合 金元素，总量少于3%。
性能要求：
• 一定的综合力学性能和屈强比； • 良好的压力加工和焊接性能； • 耐侯性和耐冷脆性。
用途：
建筑、船舶、桥梁 、运输工具、高压 容器、军工
我国几种低合金高强度钢的用途
级 300MPa 别
牌 12Mn 09Mn
号
Nb
350MPa
400MPa
450MPa
500MPa 650MPa
16Mn
12MnPRe 16MnNb 10MnNbRe 14MnVTiRe 15MnVN 14MnMo 18MnMoN 14CrMnMoV
VBRe
b
B
用 船舶、 桥梁、 船舶、桥梁、 建筑结构、 桥梁、 港口工程 桥梁、高 大型焊 中温高 锅炉、化 中温高压容
途 低压锅 车辆 车辆、大型 船舶、化 起重机 结构、造 压容器、 接结构、 压容器 工、石油 器
炉、容
容器、大型 工容器
船、石油 电站设备、 大桥、 （<50 的高压厚 （ 400~56
GSiMnV
GSiMnMoV
GCr6
GCr15SiMn
汽车、拖拉机、 轧钢机用轴承
汽车、拖拉机、 轧钢机用轴承
小尺寸轴 大型机械轴承，高耐
承件
磨、高疲劳轴承
第16页，共24页。
轴承钢金相
第17页，共24页。
合金工具钢
分
合金刃具钢
类 低速刃具钢
高速钢
合金模具钢
冷作模具钢
热作模具钢
合金量具钢
性 • 高硬度；
常见结构材料简介演示文稿
第1页，共24页。
常见结构材料简介
第2页，共24页。
金属材料简介
黑 色
钢
碳素钢 合金钢
金
属 材
灰口铸铁
金
料 铁 白口铸铁
属 材
球墨铸铁……
料
有
色
金 属
Al、Cu、Ti、Mg合金
材
料
第3页，共24页。
金属材料
第4页，共24页。
碳素钢
成分(GB/T 13304-91):
合金元素
切削加工性能好。
汽缸盖，
活塞环等
RuT200 RuT300 RuT340 RuT380
RuT420
其它铸铁：可锻铸铁，冷硬铸铁，耐磨铸铁，耐热铸铁，耐蚀铸铁
第22页，共24页。
白口铁、灰口铁、球墨铸铁
渗碳体
片状石墨
球状石墨
第23页，共24页。
紫铜
纯铜（紫铜） FCC
=8.94 g/cm3
Tm=1083 C
优质碳素结构钢
碳素工具钢
wS0.035% wP0.035%
铸造碳钢
wS0.020% wP0.030%
第5页，共24页。
碳素结构钢
牌号：Ｑ２３５-Ｂ·b
屈
s
脱氧方法：Ｆ——沸腾钢；Ｚ——；b——半镇静钢 质量等级：Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ
wc＝0.06-0.38%
常用热处理：一般不热处理，直接使用。
主要牌号及应用
途 工业30 mm直径以下的 小截面、中等 万向叉
曲轴
活塞销、摩擦轮 小活塞销
高速、中重载冲击磨损 负荷齿轮
件，如变速箱齿轮
20Cr
小齿轮、 小轴、活 塞销
第14页，共24页。
合金弹簧钢
成分特点：
• 中含碳量（wc=0.50~0.70%）； • 添加Cr、V、Mn、Si增加淬透性， 固溶强化，提高回火稳定性。
性能要求：
• 高弹性极限和屈强比； • 良好的综合力学性能； • 高疲劳强度。
用途：
弹簧。
主要热处理：淬火中温回火，获得回火索氏体组织。表面喷丸。
常用合金弹簧钢的牌号及其用途
牌
65Mn
号
60Si2Mn
用 大尺寸的各种 车辆板簧、螺旋弹簧、
途 弹簧
安全阀用弹簧，工作温
度低于250 C耐热弹簧
55CrMnA
简单的耐磨件、简单 的弹簧、钢丝绳等
第8页，共24页。
碳素工具钢
牌号：T10A
碳
平均含碳量的千分数。数字后加A表示高级优质碳素工具钢
wc＝0.65-1.35%
常用热处理：球化退火、淬火、低温回火
主要牌号：T7, T8, T9, T10, T11, T12, T13 性能特点：热处理后硬度、耐磨性高、塑性、韧性低，淬透性差 主要应用：小截面刃具、模具
举例 9Cr2
Cr4W2MoV,
4Cr5MoSiV,
6W6Mo5Cr4V 5Cr4W5Mo2V
9SiCr, CrWMn, GCr15, T10A,
T12A
说明：含碳量用千分数表示，wc>1.0%时不标注。高速钢不标注含碳量。
第18页，共24页。
工具钢金相
高速钢 铸态
T7 经球化退火
第19页，共24页。
第20页，共24页。
不锈钢金相
奥氏体不锈钢
马氏体不锈钢
第21页，共24页。
铸铁分类、特点及应用
分类 成分 /wt.%
灰口 铸铁
C: 2.5-4.0 Si: 1.0-3.0 Mn: 0.5-1.2 S: <0.15 P: <0.12
球墨 铸铁
蠕墨 铸铁
C: 3.6-3.9 Si: 2.0-2.8 Mn:0.3-0.6 S: <0.07 P: <0.10
第9页，共24页。
铸造碳钢
牌号：ZG200-400
铸钢 s b
wc＝0.15-0.60%
主要牌号：ZG200-400, ZG230-450, ZG270-500, ZG310-570, ZG340-640 主要应用：形状复杂，力学性能要求高，选用铸铁难以满足要求的零件
第10页，共24页。
合金钢
机器结构钢