机械设备常用工程材料

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3、材料的物理性能 导热系数、热膨胀系数、比重、 熔点、导电性。
4、材料的加工工艺性 锻造、铸造、切削、焊接、冷冲压性能。
5、材料的经济性 在满足设备使用性能的前提下，选用 材料还应注意其经济效果。
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第二节：机械设备常用材料
碳钢、合金钢、铸铁、有色金属 及其合金、非金属。 一、碳钢（碳素钢） 1、普通碳素钢 如：Q235-A、Q235-A·F
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2、优质碳素钢 低碳钢：含碳量≤0.25%。常用钢有08、
10、15、20、25号。 如：20R、20g 中碳钢：含碳量0.25～0.6%。常用钢有30、 35、40、45、50、55号。 高碳钢：含碳量≥0.6%。常用钢有60、 65、70号。
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3、专门用途的锅炉和容器用钢 锅炉用钢：15g、20g 容器用钢：Q235-AR、16MnR
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三、铸铁 碳含量在2.5%～4.0%的铁碳合金 称为铸铁。 有：灰口铸铁，以HT表示； 球墨铸铁，以QT表示。
铸钢，用ZG表示。
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四、有色金属及其合金 1、铜：纯铜又称紫铜，塑性好；铜与锌
的合金叫黃铜，强度、耐腐蚀性高于 纯铜；铜与银、铝、铅等的合金称为 青铜，有极高的耐腐蚀性和耐磨性。 2、铝：纯铝，塑性好；硬铝是铝、铜、 镁的合金，强度高，耐腐蚀性好。
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• 表面淬火：
快速将零件表层迅速加热到淬火 温度（零件芯部温度尚很低），然后 迅速冷却的热处理过程。使零件的表 层具有很高的硬度和耐磨性，而芯部 仍保持材料原有的塑性与韧性。用于 齿轮、轴等零件。
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• 表面渗碳
是化学热处理，是使钢表面强化 的重要手段。它是把零件置于含有某 种化学元素的介质中进行加热、保温， 使化学元素的活性原子向零件表层扩 散，从而改变钢材表层的化学成份和 组织，获得与芯部不同的表面性能。
屈强比s/ b。
对于常温用钢，静载时，考虑常温强度； 变载时，考虑持久极限D。对于温度超过 400℃的用钢，还应考虑蠕变极限n。
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塑性：延伸率、断面收缩率。 韧性：材料的冲击韧性(ak值）与冷脆性、
断裂韧性。 硬度：布氏硬度HBS、洛氏硬度HRC。
2、材料的化学性能 耐腐蚀性、抗氧化性。
第一节：机械设备用材的基本要求和特点
一、选用材料的基本要求 1、材质可靠，其机械性能与化学性能可
保证使用寿命； 2、良好的制造加工性能，焊接性能良好； 3、经济上合算； 4、材料品种应符合我国资源和供应情况。
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二、材料的基本性能特点 1、材料的机械性能 强度：屈服强度s、抗拉强度b、
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二、合金钢 1、合金结构钢 如：16Mn、40Cr 2、不锈钢、不锈耐酸钢
如：0Cr18Ni9、0Cr18Ni12Mo2Ti 3、耐热钢：工作时能承受650～800℃的
高温，能抗高温氧化、抗蠕变。 有热强钢和抗氧化钢。 4、低温用钢：在-20℃以下的低温工作， 抗冷脆。
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• 低温回火（150～250℃）：得到很高 的硬度和耐磨性，主要用于切削工具、 滚动轴承等。
• 中温回火（350～500℃）：得到很高 的弹性，主要用于各种弹簧等。
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• 高温回火（500～650℃）：又称调质， 获得良好的综合力学性能，用于齿轮、 轴、蜗杆等。含碳量在0.35～0.5%之间 的中碳钢和中碳合金钢适用于调质处理， 称为调质钢。
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钢的热处理示意图
℃
如45号钢（820～840℃）
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淬火 （油、水冷）
退火（炉冷） 正火（空冷）
调质 回火
h
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热处理方法及其目的
• 退火：将零件加热、保温一段时间后， 随炉冷却到室温。可以消除零件的内应力， 降低硬度，提高塑性，使零件便 于加工。
• 正火：其工艺过程与退火相似，不同之处 是将零件置于空气中冷却。正火的作用与 退火基本相同，由于零件在空气中冷却速 度较快，故可提高钢的硬度与强度。
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五、非金属材料 1、无机非金属材料
如：陶瓷、搪瓷、玻璃。 2、有机非金属材料
如：聚乙烯、聚四氟乙烯、合成橡胶、 硬聚氯乙烯、玻璃钢、木材、纸板等。
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第三节：钢的热处理
所谓钢的热外理，就是将钢在固态 范围内加热到一定温度后，保温一段时间， 再以一定速度冷却的工艺过程。根据冷却 速度的不同，热处理方法有：退火、正火、 淬火、回火、调质，及化学热处理：表面 渗碳、氮化、氰化等。
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• 淬火：将零件加热、保温一段时间后， 把零件放入水（油或水基盐、碱溶液） 中急剧冷却的处理过程。可以大幅度提 高钢的硬度与强度，但材料的韧性降低， 同时产生很大的内应力，零件有严重变 形和开裂的危险。因此，淬火后必须进 行回火处理。
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• 回火：将淬火后的零件再重新加热到 一定温度（低于淬火温度），保温一 段时间后，置于空气或油中冷却至室 温的处理过程。可以消除零件淬火时 产生的内应力，提高材料的综合力学 性能。高温回火又称调质。
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渗碳零件常用材料是低碳钢和低碳 合金钢。零件经过渗碳后，表层碳的含 量增加，再经过淬火和回火后，使零件 表面达到很高的硬度和耐磨性，而芯部 又具有很好的塑性与韧性。渗碳常用于 齿轮、凸轮、磨擦片等零件。
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