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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（含碳量名称与牌号用途说明

<2.11% ）

碳素钢（碳碳素结构钢： Q195 ，Q235 、 Q255 可用于螺栓、螺Q235 （以前叫 A3 钢）钢）：含碳量Q215 ， Q235 ， Q255 ，母、拉杆、连杆及建筑、桥梁结属工程用钢，主要用作结小于 2.11% 并Q275 ， Q345 。这些牌号构件；构件，如角钢，槽钢、工含有少量硅、表示屈服强度Q275 用于强度较高转轴、心轴、字钢和钢板等，高压输电锰、硫、磷杂齿轮等；线路的杆塔很多都是质的铁碳合金Q345 用于船舶、桥梁、车辆、大Q235 镀锌的，而埃菲尔含碳量越高，型钢结构。铁塔是锻铁组成的。

钢的硬度越

大，韧性越小

优质碳素结构钢： 08 、08 钢，含碳量低，塑性好，主要45 钢属机械用钢，塑性

10 、 20 、 35 、 40 、 45 、用于制造冷冲压零件；较高，强度低，易加工，

50 。这些牌号的表示含碳10 、 20 钢，常用于制造冲压件和一般都是表面处理提高强

量（万分之几）焊接件；度硬度后用作机械零件

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。

表格 1 钢

钢（含碳量

<2.11% ）

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

名称与牌号

碳素工具钢： T7~T13 。

牌号的数字也表示含碳量

（千分之几）

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）

弹簧钢：非合金弹簧钢

65Mn

合金弹簧钢60Si2Mn

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

用途

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。

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

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

用于制造高效率的切削刀具

说明

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

加工弹簧时用到，材料栏

也直接写弹簧钢

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。

表格 2 铸铁

铸铁（含碳大于牌号或特性用途说明

2.11% ）

表格 2 铸铁

铸铁（含碳大于牌号或特性用途说明

2.11% ）

断口呈银白色，性能硬而脆，很炼钢原料或用于可锻铸铁全部来自百度，自己画的

白口铸铁难进行切削加工，工业上极少用的毛坯图都是小批量冷加工的规来制造机械零件 (渗炭体 )则形状，多用钢铝和塑

料，铸铁件接触少。

灰口铸铁抗压强度和硬度接近碳素钢，减用于制造机床床身、汽震性好（片状石墨）缸、箱体等结构件

白口铸铁退火处理后获得，石墨制造形状复杂、能承受强

可锻铸铁呈团絮状分布，简称韧铁（团絮动载荷的零件

状石墨）

灰口铸铁铁水经球化处理后获内燃机、汽车零部件及农球墨铸铁得，析出的石墨呈球状（球状石机具

墨）

蠕墨铸铁灰口铸铁铁水经蠕化处理后获得制造汽车的零部件（蠕虫状石墨）

合金铸铁件加入合金元素，获得特定性能制造矿山、化工机械和仪

器、仪表等

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

表格 3 铝合金

铝合金名称与牌号用途说明

1000系： 1050 、1060化学化工

形变铝合金

（工业纯铝）

2000系： 2024 、2A16硬铝 LY12 （ 2A14 ）制图时的结构件一般选

（铝铜合金）LY12 和 LY14

3000系： 3003 、3A21易拉罐（ 3004 ）

（铝锰合金）

4000 系： 4A01

（铝硅合金）

5000 系： 5052

（铝镁合金）

其他： 6000 系、 7000

系、 8000 系、 9000 系