常见结构材料简介

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碳素结构钢
牌号:Q235-B·b
屈 脱氧方法:F——沸腾钢;Z——;b——半镇静钢 质量等级:A、B、C、D
σs
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
牌号 Q195 Q215 Q235 Q255 Q275
主要 受载荷较小的 铆钉、短轴、 连杆、螺栓、螺母、轴 轴类、吊 轴、齿轮 应用 钢丝、开口销、 拉杆、垫圈、 类支架、角钢、槽钢、 钩、型钢 举例 钉子、拉杆、 渗碳件、焊 工字钢、圆钢、重要的 焊接件 接件 焊接件
片状石 墨
紫铜
性能特点 • 塑性好,可进行各种冷热加工; 塑性好,可进行各种冷热加工; • 导电、导热、耐腐蚀; 导电、导热、耐腐蚀; • 无磁性 • 强度低,σb=230-240MPa 强度低, 纯铜(紫铜) 纯铜(紫铜) FCC
纯铜 牌号 T1 T2 应用举例
较小尺寸轴承件
大型机械轴承,高耐 磨、高疲劳轴承
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 轴承件
大型机械轴承,高耐 磨、高疲劳轴承
轴承钢金相
合金工具钢
分 类 性 能 要 求 • • • • 合金刃具钢 低速刃具钢 高速钢 • • • • 冷作模具钢 高强度; 高硬度; 高耐磨性; 足够的韧性。 合金模具钢 热作模具钢 • • • • 合金量具钢 高强度; 高硬度; 高耐磨性; 组织稳定性。
高强度高弹性零 件,如车辆扭力 轴
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。
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。
• 高强度; • 承受严 重冲击和 • 合适的塑性; 摩擦。 • 高疲劳强度; • 一定的冲击韧性和断 裂韧性。 低合金中碳马氏体型; 高锰铸钢 (受冲击 中合金中碳二次硬化型; 中合金低碳马氏体型; 载荷后表 面产生严 高合金超低碳马氏体时 重加工硬 效钢 化) ZGMn8 ZGMn13
• 良好切削性。• 热强性; • 抗氧化性。
主要 30CrMnSiNi2A 钢种 40Cr5MoSiV1(H13) 举例 25Si2Mn2CrNiMoVA Ni25Ti2AlNb
提高S、P含量;奥氏体耐热钢; 加S、Se、Te等 铁素体耐热钢; 改变非金属夹 马氏体耐热钢; 杂物的组成、 珠光体耐热钢。 性能; 加Pb形成金属 夹杂。 Y12, Y20, Y40 1Cr18Ni9Ti Mn, YP40, Y35 1Cr17 S, Y40CrS, YP1 1Cr13 2CrNi, YP30Cr 1Cr11MoV Mo
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 号 用 途
20CrMnTi 20MnTiB 20Cr2Ni4 18Cr2Ni4WA 20CrMn 20Mn2 20Cr
广泛用于汽车、拖拉机 工业30 mm直径以下的 高速、中重载冲击磨损 件,如变速箱齿轮
汽车拖拉机 上小截面、 中等负荷齿 轮
奥氏体不锈钢; 铁素体不锈钢; 马氏体不锈钢;
1Cr18Ni9Ti 1Cr17 1Cr13, 2Cr13 3Cr13, 4Cr13
不锈钢金相
奥氏体不锈钢
马氏体不锈钢
铸铁分类、特点及应用
分类 成分 /wt.% C: 2.5-4.0 Si: 1.0-3.0 Mn: 0.5-1.2 S: <0.15 P: <0.12 C: 3.6-3.9 Si: 2.0-2.8 Mn:0.3-0.6 S: <0.07 P: <0.10 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 • 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。 • 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。 应 用 机床床身, 发动机缸 体,箱体, 阀体,泵 体等 牌 号 HT100 HT150 HT200 HT250 HT300 HT350 QT400-18 QT450-10 QT500-7 QT700-2 QT900-2 RuT200 RuT300 RuT340 RuT380 RuT420
350MPa
16Mn
400MPa
450MPa
500MPa
650MPa
12MnPRe 16MnNb 10MnNbRe 14MnVTiRe 15MnVN 14MnMo 18MnMoN 14CrMnMoV VBRe 桥梁、高 大型焊 中温高 压容器、 接结构、 压容器 电站设备、 大桥、 (<500 大型船舶 造船、 车辆 °C) b 锅炉、 化工、 石油的 高压厚 壁容器 ( <500° C ) B 中温高压 容器( 40 0~560 °C )
灰口 铸铁
球墨 铸铁
曲轴,连 杆,凸轮 轴,飞轮, 机器底座, 汽缸等
蠕墨 铸铁
• 介于灰铁和球铁之间;制动盘, • 导热性,铸造性能, 排气管, 汽缸盖, 切削加工性能好。 活塞环等
其它铸铁:可锻铸铁,冷硬铸铁,耐磨铸铁,耐热铸铁,耐蚀铸铁
白口铁、灰口铁、 白口铁、灰口铁、球墨铸铁
球状石 墨 渗碳体
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 别 牌 号 用 途 300MPa
12Mn 09Mn Nb 船舶、 低压锅 炉、容 器、油 罐 桥梁、 船舶、桥 车辆 梁、车辆、 大型容器、 大型钢结 构、起重 机械 建筑结 构、船 舶、化 工容器 桥梁、 起重机 港口工 程结构、 造船、 石油井 架
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 号 用 途
65Mn 60Si2Mn 55CrMnA 60Si2CrVA 50CrVA 30W4Cr2VA
大尺寸的各种 弹簧
车辆板簧、螺旋弹簧、 安全阀用弹簧,工作温 度低于250 °C耐热弹簧
大尺寸板 簧、螺旋 弹簧
钢铁冶炼
优质碳素结构钢
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 (碳素调质钢) 55、60 、65 、65Mn (碳素弹簧钢) 强度高、塑性低,淬 火中温回火处理后有 较好的弹性 简单的耐磨件、简单 的弹簧、钢丝绳等
分类: •按成分
低碳钢 wc≤0.25% 中碳钢 wc=0.250.60% 低碳钢 wc>0.60% 普通质量钢 wS≤0.050% wP≤0.045% 优质钢 wS≤0.035% wP≤0.035% 高级优质钢 wS≤0.020% wP≤0.030%
•按用途
碳素结构钢 优质碳素结构钢 碳素工具钢 铸造碳钢
传动齿轮、 轴、万向叉
大齿轮轮
小齿轮、 小活塞销
小齿轮、 小轴、活 塞销
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。
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
铸造碳钢
牌号:ZG200-400
铸钢
σs
σb
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
合金调质钢
成分特点: 性能要求: 用途:
轴、杆类零件,齿 轮,链条等。 • 中含碳量(wc=0.30~0.50%); • 优良的综合力学性能; • 添加Cr、Ni、Mn、Si增加淬透性, • 良好的淬透性。 固溶强化; • 添加少量Mo、W、V等细化晶粒,提 高回火稳定性
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
合金钢
调质钢 机器结构钢 合 金 结 构 钢 合 合 金 钢 钢 特 殊 性 能 钢 钢 钢 钢 钢 具 工 金 结构钢 钢 钢 钢 渗碳钢 钢 钢 钢 结构钢 钢 钢 钢 • • 渗碳 • • • 钢 碳
Al, Co, Si, Cu, Mo, Ni, Cr, Mn
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 特点
强度低、塑 性好
强度较低、塑性韧性 强度、塑性、韧性配合 较好,渗碳后可获得 较好,经调质后可获得 表面硬度高而心部韧 优良的综合力学性能 性好的零件 负载不大的轴、销、 轴类、齿轮、紧固件、 齿轮、垫片及渗碳件 要求不高的表面淬火件
应用 举例
冷冲压件、 焊接件
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
• 高强度、高硬度; • 高耐磨性; • 足够的韧性; • 抗热疲劳性、抗氧 化性、导热性 最终 淬火+低温回 淬火+560 °C 淬火+低温回火 淬火+高温回火 热处 火 三次回火 M’+合金碳化物 S’或T’ 理及 M’+合金碳化 M’+合金碳化 +γ’ 组织 物+γ’ 物+γ’ Cr12MoV, Cr12, 主要 9SiCr, 8MnSi, W18Cr4V 钢种 Cr06, Cr2, W, W6Mo5Cr4V2 CrWMn, 9Mn2V, Cr4W2MoV, 举例 9Cr2 6W6Mo5Cr4V 5CrNiMo, 5CrMnMo, 3Cr2W8V, 4Cr5MoSiV, 5Cr4W5Mo2V
用途:
轴承的滚珠、滚针、 • 高硬度、高耐磨性; 套圈,某些工具、 • 良好的综合力学性能; • 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 号 用 途
GCr9 GCr15 GSiMnV GSiMnMoV GCr6 GCr15SiMn
牌 号 用 途
40Cr 40MnB 35CrMo 40CrNi 40CrNiMoA 40CrMnMo 45CrNiMoVA
轴类、连杆螺 栓、进气阀、 重要齿轮等
中小截面 调质件
大截面齿轮、 重型传动轴、 大电机主轴等
强度高、韧性好 的零件,如轴、 齿轮、链条
大截面受冲击 零件,如偏心 轴、曲轴等
大截面重负 荷齿轮、轴 等。
高载荷耐冲击弹簧、 大截面高应力螺旋 工作温度低于250 ° 弹簧,工作温度低 C耐热弹簧 于300 °C耐热弹簧
500 °C下工作 弹簧、锅炉安 全阀用弹簧
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。
性能要求:
高硬度; 高耐磨性; 高红硬性; 适当的强度、韧性。
淬火+低温回火 +深冷处理 M’ 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。
工具钢金相
高速钢 铸态
T7 经球化退火
特殊性能钢
超高强度钢 性 能 要 求 主要 种类 或成 分特 点 耐磨钢 易削钢 耐热钢 耐蚀钢 • 耐腐蚀。
常用结构材料简介 浙江大学
金属材料简介
黑 色 金 属 金 属 材 料 有 色 金 属 材 料 Al Cu Ti Mg合金 料 材 铁 钢 碳素钢 合金钢 铁 铁 铁
金属材料
碳素钢
成分(GB/T 13304-91):
合金元素 最大含量/wt.% Cr 0.30 Mn 1.00 Mo 0.05 Ni 0.30 Si 0.50 Ti 0.05 W 0.10 V 0.04
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