机械设计时常用的金属材料培训PPT课件
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➢ 碳素工具钢一般经淬火+低温回火后使用，硬度大于64HRC。随着碳质量 分数的增加，热处理后钢的耐磨性提高，而塑性、韧性降低。由于碳素工 具钢的淬透性不高，故适用于小尺寸的模具、刀具和量具等。T7、T8硬度 高，韧性较高，可制作冲头、凿子、锤子等工具；T12、T13等硬度高，韧 性较低，可制作锉刀、刮刀等刃具及量规、样套等量具。工作温度一般不 超过180℃，否则硬度急剧下降。
➢ 碳素钢中的碳质量分数< 2.11％， ➢ 钢中还含有C、Si、Mn、S、P等合金元素。
2021
碳素钢的分类
①按碳质量分数分类
②按质量分类
③按用途分类
2021
碳素钢中各元素对钢性能的影响
➢ C的影响：碳质量分数小于0.9％时，随碳质量分数的增加，钢的强度、
硬度呈直线上升，而塑性、韧性下降。当碳质量分数大于0.9％时，硬度继 续上升，而强度开始下降，塑性、韧性继续下降。
2021
四.铸造碳钢
➢ 用于铸造的碳素钢称为铸造铸钢，简称铸钢。
➢ 对于形状复杂，而性能要求较高的零件，用锻件及铸件的材 料达不到要求时，可选用铸钢件来制造。
➢ 铸钢一般是亚共析钢，碳质量分数在0.15～0.60％之间.
➢ 铸钢的牌号是“ZG”加2组数字组成，第一组数字表示屈服强 度，第二组数字表示抗拉强度。如ZG230—450表示σS为 230MPa和σb为450MPa。
牌号自08，10～80，中间为5进制。
08、10钢，含碳量很低，塑性很好，可用来作冲压件。
1性5，～可25用钢来，制低作碳冲钢压，件σb、不螺高钉，、而螺塑帽性等韧。性经较渗好碳，淬具火有后良可好获的得冲表压面性硬和度可高焊
而心部韧性好的零部件，常用作渗碳用钢，亦称碳素渗碳钢。
30～50钢，中碳钢，经调质处理后使用，可获得既有一定强度和硬度，又 有一定塑性和韧性良好配合的综合力学性能，亦称碳素调质钢，可制作锻 件、热冲压件、冷镦件、齿轮、轴类等零件。
➢ Q235-B·b表示σS≥235MPa，质量为B级的半镇静钢。
➢ 用途： Q195、Q215、Q235A、Q235B等钢塑性较好，通常 轧制成型材，如钢板、钢管等，用于桥梁、建筑、车辆行业； Q235C、Q235D可用于重要的焊接件。这类钢一般在热轧状 态使用，不再进行热处理。
2021
二．优质碳素结构钢
2021
（1）合金结构钢编号
➢ 前面数字表示钢的平均碳质量分数的万分数，元素符号表示 钢中所含的合金元素，用化学符号表示，后面的数字表示合
➢ Mn和Si：有益元素。通常Mn含量在0.25～0.80％，最高达0.70～1.2％。
Mn与S、O可形成MnO、MnS，起到脱氧去硫的作用，从而可降低钢的热 脆性；Mn和Si可溶于铁素体中形成固溶体，从而提高钢的强度和硬度。
➢ S和P：有害元素。S与Fe形成的FeS与Fe在钢中形成低熔点的共晶体
（熔点983℃），分布在晶界上，在1000～1200℃对钢进行加热锻造时， 共晶体将熔化，使钢产生热脆开裂现象。P与Fe形成的Fe3P极脆。含P量高 时，在室温或较低温度进行加热时易变脆开裂，称为冷脆。
常用金属材料培训
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2021
常用金属材料
金属材料分为两大类： 铁合金（钢、铸铁和铁合金） 非铁合金—除铁合金外的所有金属及合金。 金属材料中 95％为钢铁，是应用最多的工 程材料。
2021
碳素钢（碳钢）
➢ 碳素钢的合金元素含量低， GB/13304—91规定， Cr＜0.30％、Mn＜1.0％、Mo＜0.05％、Si＜ 0.50％、Ti＜0.05％、W＜0.10％、V＜0.04％。
➢ 常用牌号有：ZG200—400、ZG230—450、ZG270—500、 ZG310—570、ZG340—640。
2021
五.低淬透性含钛优质碳素结构钢
➢ 这类钢淬透性很低，含钛量较高，ωTi=0.03％～ 0.12％,不含其他合金元素。
➢ 广泛用于制造汽车、拖拉机的小模数齿轮和轴等零 件。
➢ 牌号以2位数字加D、Ti表示。数字表示平均碳质量
55～80钢，含碳量较高，强度高而塑性低，具有一定的耐磨性，经热处理 后有很高的弹性极限，常用于制造各种弹性零件，亦称碳素弹簧钢。也可 用作耐磨零件和机车车轮等。
2021
三.碳素工具钢（GB1298—86）
➢ 碳素工具钢含碳量较高（0.65％～1.35％）。
➢ 碳素工具钢按S、P含量分为2组：
➢ 第一组是高级优质钢：S≤0.020％,P≤0.030％；
分数为万分数，D表示低淬透性，Ti表示含钛量。
如55DTi表示平均碳质量分数为0.55％的低淬透性 含钛优质碳素结构钢。
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低合金钢与合金钢
➢ 低合金钢与合金钢是以合金元素含量多少 区分的；
2021
低合金钢与合金钢的分类
2021
合金钢的编号
编号方法原则采用 “数字+化学元素符号+数字” 的方法。
用平炉或电炉冶炼。其中 S＜0.035％、P＜0.035％，化学成分加以严格控
制，塑性、韧性较高，多用于制造重要的零件。这类钢 经热处理后力学性能较好。
HBS、σS、σb高，
钢的牌号用 2位数字表示，数字表示钢的平均含碳量的万分数。45钢表示 平均含碳量为0.45％的优质碳素结构钢。数字后加F的为沸腾钢，如08F； 数字后加Mn的为含锰量较高的钢,如45Mn。
➢ 第二组是优质钢：S≤0.030％，P≤0.035％。
➢ 碳素工具钢的牌号是用“碳或T+数字”表示，数字表示钢的平均碳质量分数 的千分数。
➢ 如碳12或T12表示钢的平均碳质量分数为1.2％的碳素工具钢。若是高级优 质碳素工具钢，则在钢号数字后加一个“高”或“A”，如T8A或碳8高。如有 T8Mn或T8MnA，则表示碳质量分数为0.8％,含Mn量较高的碳素工具钢或 高级碳素工具钢。
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一．碳素结构钢（GB700—88）
➢ 约占钢总产量的 70～80％，大部分作工程结构件。
➢ 牌号：Q+σS+质量等级+脱氧方法
➢ 质量等级为 A、B、C、D四个等级。
➢ 脱氧方法： F（沸腾钢）、b（半镇静钢）、Z（镇静钢）、 TZ（特殊镇静钢）；Z、TZ在牌号中不标出。
➢ 如：Q215-A·F表示σS≥215MPa，质量为A级的沸腾钢；
➢ 碳素钢中的碳质量分数< 2.11％， ➢ 钢中还含有C、Si、Mn、S、P等合金元素。
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碳素钢的分类
①按碳质量分数分类
②按质量分类
③按用途分类
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碳素钢中各元素对钢性能的影响
➢ C的影响：碳质量分数小于0.9％时，随碳质量分数的增加，钢的强度、
硬度呈直线上升，而塑性、韧性下降。当碳质量分数大于0.9％时，硬度继 续上升，而强度开始下降，塑性、韧性继续下降。
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四.铸造碳钢
➢ 用于铸造的碳素钢称为铸造铸钢，简称铸钢。
➢ 对于形状复杂，而性能要求较高的零件，用锻件及铸件的材 料达不到要求时，可选用铸钢件来制造。
➢ 铸钢一般是亚共析钢，碳质量分数在0.15～0.60％之间.
➢ 铸钢的牌号是“ZG”加2组数字组成，第一组数字表示屈服强 度，第二组数字表示抗拉强度。如ZG230—450表示σS为 230MPa和σb为450MPa。
牌号自08，10～80，中间为5进制。
08、10钢，含碳量很低，塑性很好，可用来作冲压件。
1性5，～可25用钢来，制低作碳冲钢压，件σb、不螺高钉，、而螺塑帽性等韧。性经较渗好碳，淬具火有后良可好获的得冲表压面性硬和度可高焊
而心部韧性好的零部件，常用作渗碳用钢，亦称碳素渗碳钢。
30～50钢，中碳钢，经调质处理后使用，可获得既有一定强度和硬度，又 有一定塑性和韧性良好配合的综合力学性能，亦称碳素调质钢，可制作锻 件、热冲压件、冷镦件、齿轮、轴类等零件。
➢ Q235-B·b表示σS≥235MPa，质量为B级的半镇静钢。
➢ 用途： Q195、Q215、Q235A、Q235B等钢塑性较好，通常 轧制成型材，如钢板、钢管等，用于桥梁、建筑、车辆行业； Q235C、Q235D可用于重要的焊接件。这类钢一般在热轧状 态使用，不再进行热处理。
2021
二．优质碳素结构钢
2021
（1）合金结构钢编号
➢ 前面数字表示钢的平均碳质量分数的万分数，元素符号表示 钢中所含的合金元素，用化学符号表示，后面的数字表示合
➢ Mn和Si：有益元素。通常Mn含量在0.25～0.80％，最高达0.70～1.2％。
Mn与S、O可形成MnO、MnS，起到脱氧去硫的作用，从而可降低钢的热 脆性；Mn和Si可溶于铁素体中形成固溶体，从而提高钢的强度和硬度。
➢ S和P：有害元素。S与Fe形成的FeS与Fe在钢中形成低熔点的共晶体
（熔点983℃），分布在晶界上，在1000～1200℃对钢进行加热锻造时， 共晶体将熔化，使钢产生热脆开裂现象。P与Fe形成的Fe3P极脆。含P量高 时，在室温或较低温度进行加热时易变脆开裂，称为冷脆。
常用金属材料培训
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2021
常用金属材料
金属材料分为两大类： 铁合金（钢、铸铁和铁合金） 非铁合金—除铁合金外的所有金属及合金。 金属材料中 95％为钢铁，是应用最多的工 程材料。
2021
碳素钢（碳钢）
➢ 碳素钢的合金元素含量低， GB/13304—91规定， Cr＜0.30％、Mn＜1.0％、Mo＜0.05％、Si＜ 0.50％、Ti＜0.05％、W＜0.10％、V＜0.04％。
➢ 常用牌号有：ZG200—400、ZG230—450、ZG270—500、 ZG310—570、ZG340—640。
2021
五.低淬透性含钛优质碳素结构钢
➢ 这类钢淬透性很低，含钛量较高，ωTi=0.03％～ 0.12％,不含其他合金元素。
➢ 广泛用于制造汽车、拖拉机的小模数齿轮和轴等零 件。
➢ 牌号以2位数字加D、Ti表示。数字表示平均碳质量
55～80钢，含碳量较高，强度高而塑性低，具有一定的耐磨性，经热处理 后有很高的弹性极限，常用于制造各种弹性零件，亦称碳素弹簧钢。也可 用作耐磨零件和机车车轮等。
2021
三.碳素工具钢（GB1298—86）
➢ 碳素工具钢含碳量较高（0.65％～1.35％）。
➢ 碳素工具钢按S、P含量分为2组：
➢ 第一组是高级优质钢：S≤0.020％,P≤0.030％；
分数为万分数，D表示低淬透性，Ti表示含钛量。
如55DTi表示平均碳质量分数为0.55％的低淬透性 含钛优质碳素结构钢。
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低合金钢与合金钢
➢ 低合金钢与合金钢是以合金元素含量多少 区分的；
2021
低合金钢与合金钢的分类
2021
合金钢的编号
编号方法原则采用 “数字+化学元素符号+数字” 的方法。
用平炉或电炉冶炼。其中 S＜0.035％、P＜0.035％，化学成分加以严格控
制，塑性、韧性较高，多用于制造重要的零件。这类钢 经热处理后力学性能较好。
HBS、σS、σb高，
钢的牌号用 2位数字表示，数字表示钢的平均含碳量的万分数。45钢表示 平均含碳量为0.45％的优质碳素结构钢。数字后加F的为沸腾钢，如08F； 数字后加Mn的为含锰量较高的钢,如45Mn。
➢ 第二组是优质钢：S≤0.030％，P≤0.035％。
➢ 碳素工具钢的牌号是用“碳或T+数字”表示，数字表示钢的平均碳质量分数 的千分数。
➢ 如碳12或T12表示钢的平均碳质量分数为1.2％的碳素工具钢。若是高级优 质碳素工具钢，则在钢号数字后加一个“高”或“A”，如T8A或碳8高。如有 T8Mn或T8MnA，则表示碳质量分数为0.8％,含Mn量较高的碳素工具钢或 高级碳素工具钢。
2021
一．碳素结构钢（GB700—88）
➢ 约占钢总产量的 70～80％，大部分作工程结构件。
➢ 牌号：Q+σS+质量等级+脱氧方法
➢ 质量等级为 A、B、C、D四个等级。
➢ 脱氧方法： F（沸腾钢）、b（半镇静钢）、Z（镇静钢）、 TZ（特殊镇静钢）；Z、TZ在牌号中不标出。
➢ 如：Q215-A·F表示σS≥215MPa，质量为A级的沸腾钢；