材料及热处理基本知识

四. 军品常用材料
1） 优质碳素钢： 08号钢、20号钢、45号钢； 2） 渗碳、渗氮钢：12CrNi3A、12CrNi4A、16CrNi4MoA、18Cr2Ni4WA、 25Cr3Mo、38CrMoAlA、2Cr3WMoV； 3） 弹簧钢：70号钢、Ⅱa 组、65Mn、60Si2MnA、65Si2MnWA、50CrVA；
三.工厂军品常用材料分类及牌号
1.钢的分类及编号
金属材料分为两大类：黑色金属材料、有色金属材料；分类方法很多： 有的按冶炼方法来分、有的按化学成分来分、有的按用途来分、还有按金 相组织来分等，工厂最主要的还是按化学成分来分类。下面用图表概括地 表示了钢的分类情况（如图1）
2.碳素钢的分类编号
a 按含碳量分类：低碳钢含碳量≤0.25％的钢；中碳钢含碳量
5.不锈钢的热处理
防锈铝合金 形变铝合金 硬铝合金 锻造铝合金 铝合金 铝硅合金 铸造铝合金 铝铜合金 铝镁合金 铝锌合金 图2 铝合金分类
普通硬铝合金 超硬铝合金
耐热铝合金
常用的铜合金分类如下： 普通黄铜（铜锌合金） 铅黄铜 黄铜 铜合金 铝黄铜
特殊黄铜 锰黄铜
铸造硅黄铜 铸造铝黄铜
锡青铜
铝青铜
青铜
铍青铜 钛青铜 图3 铜合金分类
2.2 优质碳素结构钢
低碳钢：含碳量低，塑性和韧性好，冷加工成型优良。10号钢、15、 20、 25号钢；
中碳钢： 35、40、45；
高碳钢： 60、65、70；
2.3 碳素工具钢
含碳量为0.65-1.35％；材料：T7A、T8A、T9A、T10A；
3.合金钢的编号及用途
合金钢：在碳钢中特意加入一种或几种其他合金元素所组成的钢叫做合 金钢。
门的金属材料，我们就有必要熟悉金属材料及热处理的基本知识
和分类、性能、用途，这样才能使我们更好的完成生产任务，解 决生产实际中的问题。
二. 金属材料的基本性能
1.机械性能：金属材料必须具有一种抵抗外力作用而不至被破坏的能力。 指标包括有硬度、强度、塑性、韧性。 硬度：金属抵抗其它更硬物体压入其表面的能力。
2）模具钢：可分为冷变形模具钢和热变形模具钢
a 冷变形模具钢材料：Cr12、Cr12MoV；
b 热变形模具钢材料：5CrMnMo、5CrNiMo、5SiMnMoV、3Cr2W8V； 4.合金弹簧钢、滚动轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、模具钢、不锈钢； 5.铸铁的编号及分类 白口铸铁、灰口铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、铸钢； 6.有色金属材料的分类及编
8）时效：为了消除毛坯在制造时产生的内应力，以防止或减少由于内 应力引起变形所采用的处理方法叫做时效处理。 时效目的：使固溶和淬火后的零件慢慢去除内应力，减少变形。 时效方法：自然时效、人工时效 9）冰冷处理：是将淬火零件从室温继续冷却到更低的温度，使组织中 残余奥氏体继续转变为马氏体的热处理工艺。 3.化学热处理：所谓化学热处理就是将钢加热至高温使另一种元素渗入 表面，从而改变其表面的化学成分，再通过相应的热处理，使其表面的 化学性质，物理性质与机械性能符合我们的要求，称为化学热处理。
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合金钢
合金工具钢
量具钢 模具钢
特殊钢
铬不锈钢 不锈钢 耐热钢 铬镍不锈钢 耐磨钢 超高强度钢
图1
钢的分类情况
2.1 碳素结构钢
碳素结构钢按所含杂质的多少,又分为普通碳素钢及优质碳素结构钢。
普通碳素钢：根据供应时的技术条件分就甲、乙、特三类； 甲类钢：供应时保证钢具有一定的机械性能，但不保证其化学成分。 钢的牌号为：甲1--甲7或 A1--A7，顺序号越高，钢的强度越大， 塑性越低。 乙类钢：供应时保证一定的化学成分，但不保证其机械性能。 钢的牌号为：乙1--乙7或 B1--B7 特类钢：即保证一定的化学成分和机械性能。 钢的牌号为：特2--特5 或C2--C5共四种。
二○一三年九月八日
一. 前言
金属材料目前作为现代工业的主要用材，在工业生产中起到
极其重要的作用，为工业生产中不可或缺的组成元素。经过不断 的发展，现今的金属材料已经发展极其庞大，使用的种类繁多，
应用的领域广泛。就我们公司而言，金属材料占据了厂生产用料
的绝大部分，所以作为现代航空人为了能更出色的完成工厂的 生产任务，就必须对金属材料有所了解。对于工厂使用的五花八
4.化学热处理工艺分为：渗碳、渗氮、氰化； 1）钢的渗碳: 钢件表面把碳原子渗入的过程叫做渗碳。
渗碳目的：提高钢的表面硬度和耐磨性。
用途 ：渗碳用于低碳钢和低合金钢。 2）钢的渗氮：钢件表面把氮原子渗入的过程叫做渗氮。 渗碳目的：提高钢的表面硬度、耐蚀性或疲劳性。 用途 ：渗氮用于中碳合金钢。 3）钢的氰化: 钢件表面同时渗入碳和氮的过程叫做氰化。 氰化目的：提高钢件的表面硬度和耐磨性。 用途 ：用于低碳钢、中碳钢或合金钢零件。
11）高温合金：GH90；GH2132
12）铸造铝合金：ZL-101、ZL-105、ZL-204A； 13）铍青铜：QBe2、QBe1.9；
14）双金属片：5J20110、5J1480；
15）黄铜：H68； 16）镍铜合金：NCu30-4-2-1； 17）高弹性钢：3J21 18）高铬高钼铸造合金：Cr18Mo16V； 19）耐蚀铁镍铬软磁合金：FeCr13、FeCr17； 20）高纯铁：DT3；
4） 调质高强度钢：38Cr、30CrMnSiA、40CrNiMoA；
5） 超高强度钢：40CrNi2Si2MoVA； 6） 轴承钢：GCr15； 7） 合金工具钢：CrWMn、Cr12MoV； 8） 高速钢：W18Cr4V、W9Cr4V2、W6Mo5Cr4V2； 9） 钛合金：TC4、TC6； 10）铝青铜：QAL10-4-4
合金钢的分类：
a 按用途分为：合金结构钢、合金工具钢、特殊钢； b 按合金元素含量分为： 低合金钢：钢中合金元素总量不超过5％； 中合金钢：钢中合金元素总量不超过5～10％； 高合金钢：钢中合金元素总量大于10％； c 按金相组织分类：可分类为珠光体、马氏体、贝氏体、奥氏体组织。
钢中加入合金元素的目的：改变钢的内部组织，提高钢的物理、化学、 机械性能。 合金结构钢：按用途和热处理特点，又分为渗碳钢、调质钢、弹簧钢、 轴承钢； 1）合金结构钢（渗碳钢）：材料：20Cr、18CrMnTi、20CrMnTi、20Mn2B、 12CrNi3A、12Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA； 2）调质钢：材料：40Cr、35CrMo、40Cr3MoV、38CrMoAlA； 3）弹簧钢：材料：55Si2Mn、60Si2Mn、65Si2MnWA、50CrVA； 4）轴承钢：材料：GCr9、GCr15、GCr15SiMn； 合金工具钢： 又分为刃具钢、量具钢、模具钢； 1）刃具钢可分为：低合金工具钢和高速工具钢。 a.低合金工具钢材料：9SiCr、CrWMn、CrMn、9Mn2V； b.高速工具钢材料：W18Cr4V、W9Cr4V2、W6Mo5Cr4V2；
21）铸造不锈钢：ZGCr17Ni2、ZG1Cr17Ni3、ZG3Cr13A 、ZG1Cr11Ni2WMoV、 ZG1Cr18Ni9Ti；
22）铸钢：ZG25Cr3Mo、ZG20Cr3Mo、ZG16Cr2MnTi、ZG35CrMnSi
23）硬质合金：YG3、YG3X、YG6、YG6X、YT5、YT15、YT30、 24）马氏体不锈钢：1Cr13、2Cr13、3Cr13、Cr17Ni2、1Cr17Ni2、 1Cr11Ni2W2MoV； 25）奥氏体不锈钢：1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、2Cr18Ni9、4Cr14Ni14W2Mo、 0Cr14Ni15Mo2Cu2Nb； 26）高硬度不锈钢：9Cr18、9Cr18MoV； 27）铸造锑青铜：ZQSb3.5-20； 28）变形铝合金：2A11、2A12、6A02、2A50、2A70、6061； 29) 灰口铸铁材料：HT10-26、HT15-33、HT20-40、HT25-47、HT30-54； 球墨铸铁材料：QT40-17、QT42-10、QT50-5；QT60-2、QT70-2； 可锻铸铁材料： KT35-10、KT33-8、KT30-6、KT37-12； 30) 铝合金材料 防锈铝合金：LF2、LF3、LF5、LF10、LF21； 硬铝合金： LY1、LY2、LY4、LY10、LY11、LY12； 超硬铝合金：LC3、LC4、LC5； 锻造铝合金：LD2、LD5、LD6、LD7、LD10；
5）淬火：将钢加热到相变温度以上，保温一定时间，然后急速冷 却，从而得到马氏体组织的热处理方法。 淬火目的：提高钢件的硬度和强度，增加耐磨性。 淬火方法：单液淬火、双液淬火、分级淬火、等温淬火。 6）回火：将淬火零件重新加热到临界点Ac1以下某一温度，保持一 段时间，再以某种方式冷却到室温、使不稳定组织转变为稳定组织， 获得要求性能的艺。 回火目的：是为了消除因淬火造成的内应力，提高钢的韧性，并获 得所需要的各项机械性能。 7）调质：钢淬火后加高温回火、叫做调质。 调质目的：a.使钢获得高的韧性和足够的强度，使其具有良好的综 合机械性能。b.消除内应力，减少变形。
2）目的: 1) 降低硬度，便于切削加工；2）细化晶粒，均匀组织，以改善钢 件毛坯的机械性能，或者为下一步淬火做好准备;3）消除内应力。 3）按照退火的目的和方法的不同，退火主要用于预备热处理。方法又可分完 全退火、不完全退火、等温退火、球化退火、低温退火、扩散退火、再结晶退 火。 4）正火（正常化）：是将钢加热到临界点Ac3 或Acm以上30～50℃，保持适当 时间后，在静止空气中冷却的热处理工艺。 目的和作用： a.低碳钢：提高硬度，改善加工性能，防止粘刀，提高表面光洁度。 b.中碳钢、合金钢：细化晶粒、均匀组织、为淬火做好组织准备。 c.高碳钢、高合金钢：消除网状碳化物、为球化退火作准备。 d.渗碳钢：消除渗层网状碳化物。e.铸件、锻件：消除不正常组织、如消 除粗晶。f. 要求不高的碳素结构钢：用于最终热处理。
五. 钢的热处理基本知识
金属热处理是重要的航空制造技术之一，它对航空产品的性能、质量和 寿命起着举足轻重的作用。为了适应航空产品减轻重量、提高使用性能的要 求，绝大多数航空金属零件都要进行热处理，以获得高的比强度和良好的综 合性能。安全可靠是航空产品追求的另一个目标，热处理质量对航空产品的 安全可靠性将产生重大影响，因此，在航空工业生产中热处理占有极其重要 的地位。 1.钢的热处理：钢的热处理是利用固态加热保温和冷却的方法，来改变钢的 内部组织，从而达到改善钢的性能的一种工艺方法。 2.常用的热处理工艺方法： 1）退火：将钢加热到奥氏体转变温度以上的某一温度，保温一定时间，然 后缓慢冷却，从而得到近似平衡组织的热处理方法，称为退火。
布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）、维氏硬度（HV）；
强度：金属受外力作用时对于变形（弹性、塑性）和断裂的抵抗能力。 塑性：金属受外力作用下产生变形而不致破裂，并在外力取消后，仍
能保持变形后形状的能力。
韧性：金属抵抗冲击负荷的作用而不致破裂的能力。 2.物理性能：包括有比重、熔点、导电性、热膨胀性、导热性、磁性。 3.化学性能：抗蚀性、抗氧化性、化学稳定性。 4.工艺性能：铸造性能、压力加工性能、焊接性能、切削加工性能。
有色金属包括：铝及铝合金、铜及铜合金、镁及镁合金、钛及钛合金。
a 铝合金：防锈铝、硬铝、锻铝、铸造铝合金；（铝合金分类见图2） b 铜合金：黄铜、青铜；（铜合金分类见图3） c 镁合金：铸造镁合金、形变镁合金； ｄ 钛合金：α钛合金、β钛合金、α＋β钛合金；
根据铝合金的成分及生产工艺特点，可将常用的铝合金分类如下：
0.25-0.55％的钢；高碳钢含碳量＞0.55％的钢。
b 按质量分类：普通碳素钢、优质碳素钢、高级碳素钢； c 按用途分类：分为碳素结构钢和碳素工具钢。
普通碳素钢 碳素钢 优质碳素钢
甲类钢 乙类钢 特类钢
优质碳素结构钢 优质碳素工具钢
合金渗碳钢
合金调质钢 合金结构钢
钢
合金弹簧钢 滚动轴承钢 低合金工具钢 刃具钢 高速工具钢 热变形模具钢 冷变形模具钢