第2章2.1常见工程材料概述1
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铸箱铁体中，的日碳常以生化活合中物也渗应碳用体很（广F，e3如C）炒和菜石铁墨锅（、C取）暖两炉种、形污式存 在井。盖根、据暖碳气在片铸、铁下中水存管在、形水式龙的头不壳同体，等等
铸铁的分类
序号 1
铸铁的类型 白口铸铁
碳的存在形式 多数碳以Fe3C形式存在
性能特点及应用场合
断口呈银白色，性能硬而脆，不易加工。目前 主要用作炼钢原料和生产可锻铸铁的毛坯。
它主要用于制造受力复杂、承受载荷大的零件， 如曲轴、连杆、凸轮轴、齿轮等
力学性能介于灰铸 用于制造经受热循环、组织致密、强度较高、形 铁与球墨铸铁之间 状复杂的零件，如汽缸套、进排气管、钢锭模等
常用铸铁的种类、牌号和用途
种类
灰铸铁
可锻铸铁
蠕墨铸铁
球墨铸铁
常用 牌号
HT150，HT200， KTH330-08,KTB350-04 ， RuT300,RuT340,R QT400-18,QT600-
体、汽缸体、阀 壳、传动链条、阀门、 活塞环、排气管 连杆、机床主轴等 炉 底 、 坩 埚 、
体、凸轮等
管接头等
等
换热器等
感谢
谢谢，精品课件
资料搜集
2镇静钢(Z)：脱氧程度完全的钢。
常用碳素钢的种类、牌号、性能和用途
种类
普通碳素结构钢
优质碳素结构钢
碳素工具钢
铸造碳钢
牌号
Q195、Q215-A，Q235C，Q225-B，Q235A-F
0680F，，451M5，n，206，5M35n，45，T7,T8,T10,T10A,T12,T13,
ZG200-400,ZG270500,ZG340-640
工程材料常用的分类方法
金属材料分为黑色金属材料和有色金属材料两大类。 黑色金属材料即钢铁材料，是以铁碳为主要成分的合金； 有色金属材料是指钢铁材料以外的金属材料，如铝及铝合金，铜及 铜合金等。
2.1.1钢铁材料
1.碳素钢
碳素钢是化学成分以含铁和碳为主（碳质量分数大于0.03%，小于 2.11%)，并含有少量的硅、锰、硫、磷等杂质元素的铁碳合金， 简称碳钢。其中硅、锰是有益元素，对钢有一定的强化作用；硫、 磷碳是 钢有价害格元 低素廉，，分冶别炼增方加 便钢 ，的 工热 艺脆 性性 能和 良冷 好脆 ，性 并。且在一般情况下 能满足使用性能的要求，因而在机械制造、建筑、交通运输及 其它工业部门中得到广泛的应用。
碳素工具钢易加工，价格便宜，但其热硬性差，淬透性低，且 容易变形和开裂。合金工具钢具有更高的硬度、耐磨性和红硬 性。所以，尺寸大、精度高，形状复杂及工作温度较高的工具
3.铸铁
碳质量分数大于2.ll%、小于6.69%（通常为2.8%～3.5%）的铁 碳合金，称为铸铁。铸铁中此外还含有硅、锰等合金元素及硫、 磷等杂质。铸铁的抗拉强度低，塑性和韧性差，但铸铁具有优 良的耐磨性、减震性、铸造性能和切削加工性，而且生产方法 简单，成本低廉，因此大量用于机器设备制造中，通常占机械 设备总质量的30%-80%。
用途举例
用于制造建筑结构件 用于制造重要的机械 用于制造刀具、模具 用于制造形状复杂、
和一些受力不大的机 零件，如冲压件、焊 和量具，如冲头、锉 力学性能要求高的机
械零件，如螺栓、小 接件、轴、齿轮、活 刀、板牙、丝锥、钻 械零件。如机座、箱
轴 、销子 、键 、连 杆、塞 销 、 套 筒 、 蜗 杆 、 头 、 镗 刀 、 量 规 、 圆 体、连杆、齿轮等
合金钢的分类
序号 合金钢的分类方法
合金钢的类型
1
按合金元素质量分数的 低合金钢：含合金元素总量≤５％。
多少分
中合金钢：含合金元素总量为5%-10%。
高合金钢：含合金元素总量≥10%。
2
按合金钢质量分
普通低合金结构钢：ωs≤0.050%,ωp≤0.045%（如低合金高强度结构钢）。
优质合金钢：ωs≤0.035%,ωp≤0.035%（如低、中合金结构钢）
2.1.1钢铁材料
1
碳素钢
认识平面四杆机构的类型及其判别条
2件
合金钢
3 铰链四杆机构的铸性质 铁
铰铰链链四四杆杆机机构构的的性性质质
1.掌握常用碳钢的牌号、性能和应用； 2.了解合金钢的分类、牌号、性能及应用； 3.了解铸铁的分类、牌号、性能和应用。
2.1 常见工程材料概述
机械工程材料是用于制造各类机械零件、构件的材料和在机械 制造过程中所应用的工艺材料。 材料发展史简介：
2
灰口铸铁
多数碳以石墨形式存在
断口呈暗灰色，目前在工业上应用最广泛的一
类铸铁。
3
麻口铸铁
碳以Fe3C和石墨形式同时存在 断口中呈黑白相间的麻点，这类铸铁也具有较
大硬脆性，故工业上很少应用。
灰口铸铁的类型
序号 1
类型 灰铸铁
石墨形状 片状
2
可锻铸铁 团絮状
3
球墨铸铁 球状
4
蠕墨铸铁 蠕虫状
性能特点 铸造性能和切削加 工性能很好
法兰盘、锻件坯料等 弹簧等
锯片等
2.合金钢
为了改善和提高碳钢的性能，在碳钢的基础上有目的地加入一定 量的其他合金元素的钢称为合金钢。常用的合金元素有硅、锰、 镍、铬、铜、钒、钛、稀土元素等，把它们加入到钢中，可提高 钢的力学性能，改善钢的热处理性能，或者使钢具有耐腐蚀、耐 热、耐磨、高磁性等特殊性能。
HT350
KTZ650-02
uT380
3,QT900-2
耐热铸铁 RTCr16,RTSi5
牌号 意义
“HT”表示灰铸 “KTH”表示黑心可锻铸 “ RuT ” 表 示 蠕 “ QT ” 表 示 球 墨 铸 “ RT ” 表 示 耐
铁，数字表示最 铁，“KTB”表示白心可 墨铸铁，数字表 铁，前面数字表示最 热 铸 铁 ， 化 学
碳素钢的分类
序号
碳素钢的分类方法
1
按碳的质量分数分
2
按质量分
3
按用途分
碳素钢的类型
牌号(应用)举例
低碳钢：ωc≤O.25% 中碳钢：ωc =0.25%-0.6% 高碳钢：ωc≥0.6% 普通碳素钢：
10、15、Q235-A 35、45、Q275 70、75、T8、TlOA Ql95、Q235-A
ωs≤O.050%，ωp≤O.045%
性能
杂质和非金属夹杂物 较多，冶炼容易，工 艺性好。
硫、磷及非金属夹杂 物较少，经过热处理 后或获得较好的热学 性能
经淬火、低温回火后 硬度比较高，耐磨性 好，但塑性低。
力学性能高。强度越 高，碳的质量分数越 高 （ 一 般 为 0.2%~0.6% ）
来自百度文库牌号含义
“Q”表示屈服点；数
值表示最小屈服值； “A”表示质量等级， 分A、B、C、D四级， 依次提高；“F”表示 沸腾钢
两位数字表示钢中碳 的平均质量分数的万 分之几；锰的质量分 数在0.7%~1.2%时加Mn 表示。强度、塑性、 韧性均比均碳素结构 钢好。
“T”表示碳素工具钢：“ZG”表示铸钢；前3
其后的数字表示碳的 位数字表示最小屈服 质 量分数 的千 分之 几；强度值，后3位数字表 “A”表示高级优质。 示最小抗拉强度值；
应用场合 工业上应用最广泛的铸铁；常用来制造各种承受 压力和要求消振性好的床身、箱体及经受摩擦的 导轨、缸体等
灰铸铁相比，强度 较高，并有一定的 塑性和韧性，但不 能锻造
主要适用于制造形状复杂，工作中承受冲击、振 动、扭转载荷的薄壁零件，如汽车、拖拉机后桥 壳、转向器壳和管子接头等
强度比灰铸铁高得 多，并且具有一定 的塑性和韧性（优 于可锻铸铁），某 些性能与中碳钢相 近
人类虽早在公元前已了解金、银、铜、汞、锡、铁、铅等多种 金属，但由于采矿和冶炼技术的限制，在相当长的历史时期内， 很多器械仍用木材制造或采用铁木混合结构。直到1856年英国 人H．贝塞麦发明转炉炼钢法，1856～l864年英国人K.W．西门 子和法国人马丁发明平炉炼钢以后，大规模炼钢工业兴起，钢 铁才成为最主要的机械工程材料。到20世纪30年代，铝、镁等 轻金属逐步得到应用。第二次世界大战后，科学技术的进步促 进了新型材料的发展，球墨铸铁、合金铸铁、合金钢、耐热钢、 不锈钢、镍合金、钛合金和硬质合金等相继形成系列并扩大应 用，同时，石油化学工业的发展促进了合成材料的兴起，工程 塑料、合成橡胶和胶黏剂等在机械工程材料中的比重逐步提高。
优质碳素钢：
15、45、T8
ωs ≤O.025%,ωp ≤O.035%
高级优质碳素钢：
T10A
ωs≤O.020%.ωp≤O.030% 碳素结构钢
用于制造机械零件和各种工程构件，
属于低碳钢和中碳钢
碳素工具钢:
用于制造各种刃具、模具、量具, 属于
另按冶炼时脱氧程度的不同分类: 高碳钢
1沸腾钢（F）：脱氧程度不完全的钢。
小抗拉强度值 锻铸铁，“KTZ”表示珠 示最小抗拉强度 小抗拉强度值，后面 符 号 表 示 合 金
光体可锻铸铁，前面数 值
数字表示最小伸长率 元 素 ， 数 字 表
字表示最小抗拉强度值，
示合金元素质
后面数字表示最小伸长
量分数的百分
率
之几
用途 举例
底座、床身、泵 扳手、犁刀、船用电机 齿轮箱、汽缸盖、扳手、犁刀、曲轴、 化 工 机 械 零 件 、
3
按合金钢的用途分
高级优质合金钢：ωs≤0.030%，ωp≤0.030%如滚动轴承钢、高合金钢、合 金工具钢）。 合金结构钢：含低合金高强度结构钢和低、中合金结构钢（如渗碳钢、调 质钢、弹簧钢、滚动轴承钢） 合金工具钢：含刃具钢、量具钢、模具钢。
持殊件能钢：含不锈钢、耐热钢、耐酸钢、耐磨钢等。
常用合金钢的种类、牌号和用途
铸铁的分类
序号 1
铸铁的类型 白口铸铁
碳的存在形式 多数碳以Fe3C形式存在
性能特点及应用场合
断口呈银白色，性能硬而脆，不易加工。目前 主要用作炼钢原料和生产可锻铸铁的毛坯。
它主要用于制造受力复杂、承受载荷大的零件， 如曲轴、连杆、凸轮轴、齿轮等
力学性能介于灰铸 用于制造经受热循环、组织致密、强度较高、形 铁与球墨铸铁之间 状复杂的零件，如汽缸套、进排气管、钢锭模等
常用铸铁的种类、牌号和用途
种类
灰铸铁
可锻铸铁
蠕墨铸铁
球墨铸铁
常用 牌号
HT150，HT200， KTH330-08,KTB350-04 ， RuT300,RuT340,R QT400-18,QT600-
体、汽缸体、阀 壳、传动链条、阀门、 活塞环、排气管 连杆、机床主轴等 炉 底 、 坩 埚 、
体、凸轮等
管接头等
等
换热器等
感谢
谢谢，精品课件
资料搜集
2镇静钢(Z)：脱氧程度完全的钢。
常用碳素钢的种类、牌号、性能和用途
种类
普通碳素结构钢
优质碳素结构钢
碳素工具钢
铸造碳钢
牌号
Q195、Q215-A，Q235C，Q225-B，Q235A-F
0680F，，451M5，n，206，5M35n，45，T7,T8,T10,T10A,T12,T13,
ZG200-400,ZG270500,ZG340-640
工程材料常用的分类方法
金属材料分为黑色金属材料和有色金属材料两大类。 黑色金属材料即钢铁材料，是以铁碳为主要成分的合金； 有色金属材料是指钢铁材料以外的金属材料，如铝及铝合金，铜及 铜合金等。
2.1.1钢铁材料
1.碳素钢
碳素钢是化学成分以含铁和碳为主（碳质量分数大于0.03%，小于 2.11%)，并含有少量的硅、锰、硫、磷等杂质元素的铁碳合金， 简称碳钢。其中硅、锰是有益元素，对钢有一定的强化作用；硫、 磷碳是 钢有价害格元 低素廉，，分冶别炼增方加 便钢 ，的 工热 艺脆 性性 能和 良冷 好脆 ，性 并。且在一般情况下 能满足使用性能的要求，因而在机械制造、建筑、交通运输及 其它工业部门中得到广泛的应用。
碳素工具钢易加工，价格便宜，但其热硬性差，淬透性低，且 容易变形和开裂。合金工具钢具有更高的硬度、耐磨性和红硬 性。所以，尺寸大、精度高，形状复杂及工作温度较高的工具
3.铸铁
碳质量分数大于2.ll%、小于6.69%（通常为2.8%～3.5%）的铁 碳合金，称为铸铁。铸铁中此外还含有硅、锰等合金元素及硫、 磷等杂质。铸铁的抗拉强度低，塑性和韧性差，但铸铁具有优 良的耐磨性、减震性、铸造性能和切削加工性，而且生产方法 简单，成本低廉，因此大量用于机器设备制造中，通常占机械 设备总质量的30%-80%。
用途举例
用于制造建筑结构件 用于制造重要的机械 用于制造刀具、模具 用于制造形状复杂、
和一些受力不大的机 零件，如冲压件、焊 和量具，如冲头、锉 力学性能要求高的机
械零件，如螺栓、小 接件、轴、齿轮、活 刀、板牙、丝锥、钻 械零件。如机座、箱
轴 、销子 、键 、连 杆、塞 销 、 套 筒 、 蜗 杆 、 头 、 镗 刀 、 量 规 、 圆 体、连杆、齿轮等
合金钢的分类
序号 合金钢的分类方法
合金钢的类型
1
按合金元素质量分数的 低合金钢：含合金元素总量≤５％。
多少分
中合金钢：含合金元素总量为5%-10%。
高合金钢：含合金元素总量≥10%。
2
按合金钢质量分
普通低合金结构钢：ωs≤0.050%,ωp≤0.045%（如低合金高强度结构钢）。
优质合金钢：ωs≤0.035%,ωp≤0.035%（如低、中合金结构钢）
2.1.1钢铁材料
1
碳素钢
认识平面四杆机构的类型及其判别条
2件
合金钢
3 铰链四杆机构的铸性质 铁
铰铰链链四四杆杆机机构构的的性性质质
1.掌握常用碳钢的牌号、性能和应用； 2.了解合金钢的分类、牌号、性能及应用； 3.了解铸铁的分类、牌号、性能和应用。
2.1 常见工程材料概述
机械工程材料是用于制造各类机械零件、构件的材料和在机械 制造过程中所应用的工艺材料。 材料发展史简介：
2
灰口铸铁
多数碳以石墨形式存在
断口呈暗灰色，目前在工业上应用最广泛的一
类铸铁。
3
麻口铸铁
碳以Fe3C和石墨形式同时存在 断口中呈黑白相间的麻点，这类铸铁也具有较
大硬脆性，故工业上很少应用。
灰口铸铁的类型
序号 1
类型 灰铸铁
石墨形状 片状
2
可锻铸铁 团絮状
3
球墨铸铁 球状
4
蠕墨铸铁 蠕虫状
性能特点 铸造性能和切削加 工性能很好
法兰盘、锻件坯料等 弹簧等
锯片等
2.合金钢
为了改善和提高碳钢的性能，在碳钢的基础上有目的地加入一定 量的其他合金元素的钢称为合金钢。常用的合金元素有硅、锰、 镍、铬、铜、钒、钛、稀土元素等，把它们加入到钢中，可提高 钢的力学性能，改善钢的热处理性能，或者使钢具有耐腐蚀、耐 热、耐磨、高磁性等特殊性能。
HT350
KTZ650-02
uT380
3,QT900-2
耐热铸铁 RTCr16,RTSi5
牌号 意义
“HT”表示灰铸 “KTH”表示黑心可锻铸 “ RuT ” 表 示 蠕 “ QT ” 表 示 球 墨 铸 “ RT ” 表 示 耐
铁，数字表示最 铁，“KTB”表示白心可 墨铸铁，数字表 铁，前面数字表示最 热 铸 铁 ， 化 学
碳素钢的分类
序号
碳素钢的分类方法
1
按碳的质量分数分
2
按质量分
3
按用途分
碳素钢的类型
牌号(应用)举例
低碳钢：ωc≤O.25% 中碳钢：ωc =0.25%-0.6% 高碳钢：ωc≥0.6% 普通碳素钢：
10、15、Q235-A 35、45、Q275 70、75、T8、TlOA Ql95、Q235-A
ωs≤O.050%，ωp≤O.045%
性能
杂质和非金属夹杂物 较多，冶炼容易，工 艺性好。
硫、磷及非金属夹杂 物较少，经过热处理 后或获得较好的热学 性能
经淬火、低温回火后 硬度比较高，耐磨性 好，但塑性低。
力学性能高。强度越 高，碳的质量分数越 高 （ 一 般 为 0.2%~0.6% ）
来自百度文库牌号含义
“Q”表示屈服点；数
值表示最小屈服值； “A”表示质量等级， 分A、B、C、D四级， 依次提高；“F”表示 沸腾钢
两位数字表示钢中碳 的平均质量分数的万 分之几；锰的质量分 数在0.7%~1.2%时加Mn 表示。强度、塑性、 韧性均比均碳素结构 钢好。
“T”表示碳素工具钢：“ZG”表示铸钢；前3
其后的数字表示碳的 位数字表示最小屈服 质 量分数 的千 分之 几；强度值，后3位数字表 “A”表示高级优质。 示最小抗拉强度值；
应用场合 工业上应用最广泛的铸铁；常用来制造各种承受 压力和要求消振性好的床身、箱体及经受摩擦的 导轨、缸体等
灰铸铁相比，强度 较高，并有一定的 塑性和韧性，但不 能锻造
主要适用于制造形状复杂，工作中承受冲击、振 动、扭转载荷的薄壁零件，如汽车、拖拉机后桥 壳、转向器壳和管子接头等
强度比灰铸铁高得 多，并且具有一定 的塑性和韧性（优 于可锻铸铁），某 些性能与中碳钢相 近
人类虽早在公元前已了解金、银、铜、汞、锡、铁、铅等多种 金属，但由于采矿和冶炼技术的限制，在相当长的历史时期内， 很多器械仍用木材制造或采用铁木混合结构。直到1856年英国 人H．贝塞麦发明转炉炼钢法，1856～l864年英国人K.W．西门 子和法国人马丁发明平炉炼钢以后，大规模炼钢工业兴起，钢 铁才成为最主要的机械工程材料。到20世纪30年代，铝、镁等 轻金属逐步得到应用。第二次世界大战后，科学技术的进步促 进了新型材料的发展，球墨铸铁、合金铸铁、合金钢、耐热钢、 不锈钢、镍合金、钛合金和硬质合金等相继形成系列并扩大应 用，同时，石油化学工业的发展促进了合成材料的兴起，工程 塑料、合成橡胶和胶黏剂等在机械工程材料中的比重逐步提高。
优质碳素钢：
15、45、T8
ωs ≤O.025%,ωp ≤O.035%
高级优质碳素钢：
T10A
ωs≤O.020%.ωp≤O.030% 碳素结构钢
用于制造机械零件和各种工程构件，
属于低碳钢和中碳钢
碳素工具钢:
用于制造各种刃具、模具、量具, 属于
另按冶炼时脱氧程度的不同分类: 高碳钢
1沸腾钢（F）：脱氧程度不完全的钢。
小抗拉强度值 锻铸铁，“KTZ”表示珠 示最小抗拉强度 小抗拉强度值，后面 符 号 表 示 合 金
光体可锻铸铁，前面数 值
数字表示最小伸长率 元 素 ， 数 字 表
字表示最小抗拉强度值，
示合金元素质
后面数字表示最小伸长
量分数的百分
率
之几
用途 举例
底座、床身、泵 扳手、犁刀、船用电机 齿轮箱、汽缸盖、扳手、犁刀、曲轴、 化 工 机 械 零 件 、
3
按合金钢的用途分
高级优质合金钢：ωs≤0.030%，ωp≤0.030%如滚动轴承钢、高合金钢、合 金工具钢）。 合金结构钢：含低合金高强度结构钢和低、中合金结构钢（如渗碳钢、调 质钢、弹簧钢、滚动轴承钢） 合金工具钢：含刃具钢、量具钢、模具钢。
持殊件能钢：含不锈钢、耐热钢、耐酸钢、耐磨钢等。
常用合金钢的种类、牌号和用途