第3章机械制造基础

第三章 常用工程材料
3.1.2 碳素
3. 碳素铸钢钢
碳素铸钢是冶炼后直接铸造成毛坯或零件的,适用于形状复杂 且韧性、强度要求较高的零件
碳素铸钢的ωC一般在0.15%～0.60%范围内,过高则塑性差,易 产生裂纹
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第3章机械制造基础
第三章 常用工程材料
3.1.2 碳素
3. 碳素铸钢钢
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第3章机械制造基础
第三章 常用工程材料
3.1.2 碳素
1. 碳素结钢构钢
Q235钢在工业上应用最多,因为它既有一定的强度,又有较好的 塑性
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第三章 常用工程材料
3.1.2 碳素
1. 碳素结钢构钢
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第三章 常用工程材料
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第三章 常用工程材料
3.1.3 合金
1. 合金结钢构钢
(2)渗碳钢
常用的渗碳钢有15、20Cr、20CrMnTi、18Cr2Ni4W等
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第三章 常用工程材料
3.1.3 合金
1. 合金结钢构钢
(3)调质钢
常用的调质钢有45、40Cr、35SiMn、38CrMoAlA等
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•
3.1.1 钢的分类和编号
分类
典型编号
编号说明
合金结构钢
60平均ωMn≤1.5%平均ωSi为 2%平均ωC为 0.6%GCr15SiMn平均ωCr为1
数字+化学元素符号+数字,前 面的数字表示钢的平均ωC,以 万分之几表示;后面的数字表 示合金元素的含量,以平均该 合金元素的质量分数的百分之 几表示,质量分数少于1.5%时, 一般不标明含量
3.1.2 碳素
2. 优质碳钢素结构钢
这类钢的硫、磷的质量分数≤0.035%,广泛用于较重要的机械零 件
45号钢应用最广
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第三章 常用工程材料
3.1.2 碳素
2. 优质碳钢素结构钢
•
根 •低碳钢
据
含
碳 •中碳钢
量
多 少
•高碳钢
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•应用最多
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第三章 常用工程材料
3.1.3 合金钢
2. 合金工具钢
合金工具钢主要用于制造刃具、模具和量具等，钢中的合金元 素可增加钢的淬透性、耐磨性和热硬性
合金工具钢主要用于制造形状复杂、尺寸较大,要求变形小或 切削速度较高的工模具
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第三章 常用工程材料
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第三章 常用工程材料
3.1.2 碳素 钢
碳素钢简称碳钢,它是含碳量小于2%的铁碳合金 碳钢可分为碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素铸钢和碳素工 具钢
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第三章 常用工程材料
3.1.2 碳素 钢
含碳量对于碳钢性能的影响
•增加
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•塑性好、 •强度低
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第三章 常用工程材料
3.1.2 碳素
4. 碳素工钢具钢
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第三章 常用工程材料
3.1.3 合金钢
所谓合金钢是为了改善或提高钢的性能,在碳钢基础上特意地 加入一种或数种合金元素所制成的钢
常用的合金元素有Si、Cr、Mn、Ni、W、Mo、Ti和V等
第三章 常用工程材料
3.1.3 合金钢
2. 合金工具钢
(3)量具钢
尽量降低淬火温度 淬火后立即进行-70～-80℃的冷处理 精度要求高的量具,在淬火、冷处理和低温回火后尚需进行 时效处理
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第三章 常用工程材料
3.1.3 合金钢
3. 特殊性能钢
(1)不锈钢
不锈钢是指在大气、水、酸、碱和盐溶液或其他腐蚀性介 质中具有高度化学稳定性的合金钢的总称
第3章ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ械制造基础
第三章 常用工程材料
3.2.2 常用铸铁
4. 可锻铸铁
可锻铸铁的石墨呈团絮状,它对基体的割裂程度较灰铸铁轻
可锻铸铁性能优于灰铸铁;在铁液处理、质量控制等方面又优于球 墨铸铁
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第三章 常用工程材料
3.2.2 常用铸铁
名称
牌号
典型牌号 主要用途
灰铸铁
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第三章 常用工程材料
3.1.3 合金钢
根据用途不同可分为三类:合金结构钢、合金工具钢和特殊性 能钢
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第三章 常用工程材料
3.1.3 合金
1. 合金结钢构钢
合金结构钢是合金钢中用途最广、用量最大的一类钢,常用于 制造重要的零件
合金结构钢可分为普通低合金钢、渗碳钢、调质钢、弹簧钢和 滚动轴承钢等
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第三章 常用工程材料
3.2.2 常用铸铁
3. 蠕墨铸铁
蠕墨铸铁是一种新型铸铁,其中碳主要以蠕虫状形态存在,其石墨 形状介于片状和球状之间
蠕墨铸铁保留了灰铸铁工艺性能优良和球墨铸铁力学性能优良的 共同特点,而克服了灰铸铁力学性能低和球墨铸铁工艺性能差的缺点
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3.2.3 合金铸铁
1. 耐磨铸铁
在无润滑干摩擦条件下工作的零件应具有均匀的高硬度组织
在润滑条件下工作的耐磨铸铁,其组织应为软基体上分布有硬的组 织组成物,使软基体磨损后形成沟槽,保持油墨
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第三章 常用工程材料
3.2.3 合金铸铁
2. 耐热铸铁
铸铁的耐热性主要是指在高温下的抗氧化和抗热生长能力
HT
HT150、HT200
底座、刀架、阀体、 水泵壳
球墨铸铁
QT
QT400-15 、QT600-3
汽车、拖拉机的轮毂、 中低压阀门、电动机 壳、齿轮箱
蠕墨铸铁
RuT
─
生产气缸盖、钢锭模 等铸件
可锻铸铁
KT
KTH350-10 、KTH450-06
低压阀门、连杆、曲 轴、齿轮等零件
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第三章 常用工程材料
3.2.1 铸铁的石墨化
1. 铸铁冷却和加热时的石墨化过程
(1)冷却
从液体中析出一次石墨 由共晶反应而生成的共晶石墨 由奥氏体中析出二次石墨 由共析反应而生成的共析石墨
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第三章 常用工程材料
3.2.1 铸铁的石墨化
1. 铸铁冷却和加热时的石墨化过程
(2)加热
•Fe3C→3Fe+C
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第三章 常用工程材料
3.2.1 铸铁的石墨化
2. 影响铸铁石墨化的因素
(1)化学成分的影响 (2)冷却速度的影响
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第三章 常用工程材料
3.2.2 常用铸铁
1. 灰铸铁
分类
典型型号
编号说明
碳素结构钢
Q235-A.F质量为A级的沸腾钢 屈服点235MPa
“Q”为“屈”字的汉语拼音字首, 后面的数字为屈点;A、B、C、 D表示质量等级;F、b、Z、TZ 依次表示沸腾钢、半镇静钢、 镇静钢、特殊镇静钢
优质碳素 结构钢
一般工程用 铸造碳钢
45平均ωC为0.45%65Mn平均 ωC为0.65%,较高含锰量
3.1.3 合金钢
2. 合金工具钢
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第三章 常用工程材料
3.1.3 合金钢
2. 合金工具钢
(1)刃具钢
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第三章 常用工程材料
3.1.3 合金钢
2. 合金工具钢
(2)模具钢
模具钢分为冷模具钢和热模具钢
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3. 特殊性能钢
(3)耐磨钢
高锰钢是目前最重要的耐磨钢
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第三章 常用工程材料
• 3.2 铸铁
3.2.1 铸铁的石墨化 3.2.2 常用铸铁 3.2.3 合金铸铁
• 铸铁是指ωC为2%～4%的铁碳合金,并且还含有较多的Si、
Mn、S、P等元素铸铁有良好的减振、减磨作用,良好的铸造性能 及切削加工性能,且价格低
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第三章 常用工程材料
3.1.2 碳素
4. 碳素工钢具钢
碳素工具钢的含碳量为0.7%～1.3%，含碳量高, 硬度高、耐磨 性好
碳素工具钢用于制造各种刃具、模具、量具和其他要求耐磨的 机器零件
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3.1.2 碳素
4. 碳素工钢具钢
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2020/11/26
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第三章 常用工程材料
• 3.1 工业用钢 • 3.2 铸铁 • 3.3 其他合金 • 3.4 非金属材料
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第三章 常用工程材料
• 3.1 工业用钢 3.1.1 钢的分类和编号 3.1.2 碳素钢 3.1.3 合金钢
•强度硬度高、 •塑性韧性低
•减小
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第三章 常用工程材料
3.1.2 碳素
1. 碳素结钢构钢
碳素结构钢的硫、磷的质量分数较高(P≤0.045,S≤0.055),大部 分用于工程结构,小部分用于机械零件
碳素结构钢一般在供应状态下使用,必要时可进行锻造、焊接 等热加工,也可通过热处理调整其力学性能
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第三章 常用工程材料
3.1.3 合金钢
3. 特殊性能钢
(2)耐热钢
耐热钢常分为热化学稳定钢(3Cr18Ni25Si2等)和热强钢 (Cr12型、Cr13型、1Cr18Ni9Ti、1Cr17等)
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第三章 常用工程材料
3.1.3 合金钢
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第三章 常用工程材料
3.1.3 合金
1. 合金结钢构钢
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第三章 常用工程材料
3.1.3 合金
1. 合金结钢构钢
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第三章 常用工程材料
3.1.3 合金
1. 合金结钢构钢
(1)普通低合金钢
常用普通低合金钢的牌号有Q295、Q345、Q390、Q420等
平均ωC<1时,以千分之几表 示,ωC≥1时不标出;高速钢例外, 其平均含量<1.0%时也不标出; 合金元素含量的表示方法与合 金结构钢相同
特殊性能钢
2Cr13平均ωC为0平均ωCr为 13%
平均
ωC以千分之几表示,但当平均 ωC≤0.03%及≤0.08%时,钢号 前分别冠以00及0表示;合金元 素含量的表示方法与合金结构 钢相同
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第三章 常用工程材料
3.1.3 合金
1. 合金结钢构钢
(4)弹簧钢
常用的弹簧钢有65、65Mn、60Si2Mn、50CrVA等
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第三章 常用工程材料
3.1.3 合金
1. 合金结钢构钢
(5)滚动轴承钢
目前常用的是铬轴承钢(GCr9、GCrl5、GCrl5SiMn等)
碳素工具钢
T8平均ωC为0高级优质钢
“T”为“碳”字的汉语拼音字 首,后面的数字表示钢的平均 含碳的质量分数,以千分之几 表示;“A”表示高级优质钢
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第三章 常用工程材料
钢 的 编 号 （ 续 ）
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•
3.1.1 钢的分类和编号
分类
典型编号
编号说明
合金工具钢
5CrMnMo平均ωC为0.5%平均 ωCr、ωMn、ωMo小于1.5%
第三章 常用工程材料
3.2.3 合金铸铁
合金铸铁与合金钢相比,熔炼简单,成本低廉,基本上能满足特殊 性能的要求,但力学性能较差,脆性较大
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第三章 常用工程材料
3.2.3 合金铸铁
常用的合金铸铁有：
耐磨铸铁 耐热铸铁 耐蚀铸铁
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第三章 常用工程材料
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第3章机械制造基础
第三章 常用工程材料
•钢的冶炼
•原 料
•高 炉冶
•钢
炼
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第三章 常用工程材料
3.1.1 钢的分类和编号
•
钢 的 分 类
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第三章 常用工程材料
钢 的 编 号
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3.1.1 钢的分类和编号
两位数字表示钢的平均含碳量, 以万分之几表示,化学元素符号 Mn表示钢的含锰量较高
ZG200-400碳素铸钢抗拉强度 为400MPa屈服点为200MPa
“ZG”代表铸钢,其后面第一组数 字为屈服点(MPa);第二组数字 为抗拉强度(MPa)
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第三章 常用工程材料
钢 的 编 号 （ 续 ）
灰铸铁的组织是由片状石墨和钢的基体两部分组成 灰铸铁的性能与普通碳钢相比,具有力学性能低、耐磨性与消震性 好和工艺性能好等特性
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第三章 常用工程材料
3.2.2 常用铸铁
2. 球墨铸铁
球墨铸铁中石墨呈球状 球墨铸铁兼有钢的高强度和灰铸铁的优良铸造性能,是一种有发展 前途的铸造合金,用来制造受力复杂、力学性能要求高的铸件