机械加工常用材料与表面处理

机械加工中常用材料与表面处理

本人虽是机械专业本科毕业，但是对于机械原理和机械设计的基本知识仅仅是知道点，而机械加工的很多基本知识连知道点都不敢说。其主要原因还是自己上课时没有好好学习，加之在学校的时候用得少，就造成一无所知了。直到工作后，才陆陆续续的画了一些的图纸，但是碰到加工方面的问题总是使自己很窘迫，因为没搞清楚或不知道而做出来废品给企业和社会造成的损失和浪费就更加惭愧了。因此查找了一些互联网上的资料，结合自己少许的经验，归纳了一些常用的机械加工中常用材料和表面处理的基本知识。一是更进一步了解这些知识点的同时加深印象；二是今后方便查看（书本早已卖掉换钱了）；三来如有需要者看到了，或者帮到了他们，就甚是欣慰了。

1.材料

材料大类上可以分为金属材料和非金属材料，金属材料一般都是合金，分类和命名也是根据合金中某种成分的含量进行划分的；非金属材料多为塑料，做结构时相对金属用得少，但是某些特殊的地方用起来优点很多。

1.1 钢和铸铁

钢和铸铁可以说都是铁碳合金，以含碳量2.11%为分界。钢又分为碳素钢和合金钢（为了获得某些特殊性能而加入一些合金元素），下面的表是一个关于钢的大概分类

表格1 钢

钢（含碳量

<2.11%）

名称与牌号用途说明

碳素钢（碳钢）：含碳量小于2.11%并含有少量硅、锰、硫、磷杂质的铁碳合金含碳量越高，钢的硬度越大，韧性越小碳素结构钢：Q195，

Q215，Q235，Q255，

Q275，Q345。这些牌号

表示屈服强度

Q235、Q255可用于螺栓、螺

母、拉杆、连杆及建筑、桥梁结

构件；

Q275用于强度较高转轴、心轴、

齿轮等；

Q345用于船舶、桥梁、车辆、大

型钢结构。

Q235（以前叫A3钢）

属工程用钢，主要用作结

构件，如角钢，槽钢、工

字钢和钢板等，高压输电

线路的杆塔很多都是

Q235镀锌的，而埃菲尔

铁塔是锻铁组成的。

优质碳素结构钢：08、

10、20、35、40、45、

50。这些牌号的表示含碳

量（万分之几）

08钢，含碳量低，塑性好，主要

用于制造冷冲压零件；

10、20钢，常用于制造冲压件和

焊接件；

35、40、45、50钢属中碳钢，经

热处理后可获得良好的综合力学

性能，主要用制造齿轮、套筒、

轴类零件等。

45钢属机械用钢，塑性

较高，强度低，易加工，

一般都是表面处理提高强

度硬度后用作机械零件

钢（含碳量

<2.11%）

名称与牌号用途说明

碳素工具钢：T7~T13。牌号的数字也表示含碳量（千分之几）T7、T8钢，用于制造具有较高韧性的工具，如冲头、凿子等。

T9、T10、T11钢，用作要求中等韧性、高硬度的刃具，如钻头、丝锥、锯条等。

T12、T13钢，用于要求更高硬度、高耐磨性的锉刀、拉丝模具等。

合金钢：为了提高钢的力学性能、工艺性能或某些特殊性能（如耐腐蚀性、耐热性、耐磨性等），冶炼中有目的地加入一些合金元素（如Mn、Si、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti 等），这种钢称为合金钢不锈钢：含17～22%的

铬。（不生锈原因：表面

富铬氧化物）

牌号：1Cr18Ni9、

0Cr19Ni9（中俄标法：

化学元素和成分）

200、300、400、500系

列（美国或国际标法）

餐具，卡尺，医疗器械，家电等

需要不锈钢的地方

一元硬币是钢心镀镍

奥氏体304

（0Cr18Ni9）是一种很

常见的不锈钢，雷总的小

米4的就是它，详见“一

块钢板的艺术”。

机械制图时若无特殊要

求，可以直接材料栏中写

不锈钢

弹簧钢：非合金弹簧钢

65Mn

合金弹簧钢60Si2Mn

由于在淬火和回火状态下的弹

性，而专门用于制造弹簧和弹性

元件的钢

弹簧钢更像一种热处理方法

加工弹簧时用到，材料栏

也直接写弹簧钢

高速工具钢：以钨、钼、

铬、钒，有时还有钴为主

要合金元素的高碳高合金

莱氏体钢

W18Cr4V

W6Mo5Cr4V2

用于制造高效率的切削刀具又称白钢，美国人1898

创制

注：表的分类方法偏向于用途且并不完全，仅仅是基于机械加工中用得多的，如合金钢还有硅钢和轴承钢等。

1.2 铝合金

铝合金的应用十分广泛，自己作图时也尽量使用铝合金，因为加工容易，密度小，不生锈

1.3 铜合金

铜合金在机械结构中用得相对较少，主要原因还是价格相对钢和铝偏高，只有在难以替代的时候会考虑使用铜合金。

表格4 铜合金

注：此表所描述的都是普通的黄铜、青铜和白铜（二元合金），都可以在此基础上加入其他合金元素，形成复杂的三元合金，如锡黄铜

1.4 非金属

非金属种类很多，但是能用来机械加工的并不多，自己接触到的有聚四氟乙烯（塑料王），尼龙，胶木，碳纤维等几种，由于加工的量少，一般都是选择性能比较好的聚四氟乙烯。

关于加工材料的选择，个人认为不要总是考虑成本，尤其是单件小批量加工时，主要还是注重工件结构的优化，即使某些情况下难以确定选择什么材料，可以直接问有经验的人或联系加工厂商来确定。

2.金属表面处理

金属表面处理的方法十分多，随着技术的发展也是在不断变化的，本节也仅仅是一帮机械加工中常用到的，此处我也把常用热处理在这用表格进行归纳：

表格7 表面处理方法