常用材料介绍,热处理及表面处理

3.1.3 高碳鋼（含碳量0.55%以上）
其特點是具有高的強度和良好的彈性，由于含碳量高，在水 中淬火容易產生裂紋，所以多采用雙液淬火（水淬油冷），小截面 零件則多采用油淬。這些牌號的鋼主要用于制造彈簧和易受磨損的 零件。
優質碳素結構鋼常用鋼號的性能及用途
（1） 10：這種鋼的塑性及韌性高，在冷態下易于模壓成型。 用作拉桿，鋼管，墊片，鋼絲，鋼板和型材。
3.2.2 中碳調質合金結構鋼 這類鋼常用牌號為40Cr,35CrMoA,其 含碳量在0.30~0.50%之間，由于這類鋼的淬透性高，可以用較低 的冷卻速度獲得淬硬層，一般都用油淬。調質鋼的最終性能取決于 回火溫度，高溫回火溫度在500~650°之間,在此溫度范圍內，隨著 溫度的升高，強度，硬度下降而韌性上升。常用來制造承受較大載 荷的軸，連桿，進氣閥，大齒輪，緊固件等。
3.4.3 高碳鉻不銹軸承鋼 這類鋼用電爐冶煉并經電渣重熔，亦 可采用非真空感應爐或真空感應爐冶煉并經電渣重熔。
3.5 工具鋼 工具鋼是現代工業中廣泛應用的鋼種，鋼號較多，主 要用來制造各種刀具，模具，量具及其它工具。
對工具鋼使用性能的要求：硬度和紅硬性（在受熱條件下仍能 保持足夠高的硬度和切削能力），耐磨性，強度和韌性。
3. 優質鋼：
優質鋼含優質碳素結構鋼，合金結構鋼，彈簧鋼，滾動軸承鋼， 工具鋼，不銹耐酸鋼，耐熱鋼等。下面主要介紹常用的幾種：
3.1 優質碳素結構鋼是優質鋼中使用最廣的一種鋼種，其純潔 性和成分的均勻性比普通鋼好，因此鋼的塑性，韌性比較優良。主 要分為：低碳鋼，中碳鋼，高碳鋼。這類優質鋼由于價格低廉，廣 泛應用于機械制造行業中。
1. 有色金屬及：
碳素結構鋼可以不經過Q195~Q235A比較常用，其中Q235A強 度和塑性
1. 銅及銅合金：
1.1 純銅：純銅又稱紫銅，密度8.94g/cm3，熔點10830C，無 磁性，純銅突出特點是導電，導熱性好，具有很高的化學穩定性， 在大氣，淡水和水蒸汽中均有良好的抗蝕性，同時具備優良的加工 成型性和可焊性，其強度不高，但塑性很好。
3.2.1 低碳滲碳合金結構鋼 這類鋼常用牌號為20Cr,20CrMnTi, 其含碳量一般在0.10~0.25%之間。加入鉬，釩，鈦等元素主要是 為了形成合金碳化物，提高鋼的回火穩定性，以便滲碳后可以直接 進行淬火。這類鋼的最終熱處理是滲碳（或氰化）后淬火加低溫回 火。牌號20CrMnTi是制造汽車，拖拉機齒輪的常用材料。
3.2.3 氮化鋼 氮化鋼是含鋁的中碳調質合金鋼，這類鋼常用牌 號為38CrMoAlA。氮化鋼所制成的零件需先經過調質或表面淬火， 高頻淬火處理，獲得所需要的力學性能后，再進行最終切削精加工， 然后進行氮化處理，以進一步提高表面硬度和耐磨性。這類鋼主要 用于制造具有高耐磨性，高疲勞強度，處理后尺寸精確的氮化零件， 如氣缸套，齒輪，檢規，高壓閥門，蝸桿，磨床及自動車床主軸等。
1. 碳素結構鋼：
碳素結構鋼可以不經過冷熱加工或熱處理，直接用于建筑結構 和機械機構，也可以經過冷熱加工或熱處理用于制造螺絲，螺栓， 螺帽，鉚釘，連桿，軸，銷子等機器零件，屬于普通鋼，其鋼號用 屈服點“屈”拼音首位字母“Q”和保證屈服點的最小數值表示。鋼 號Q195~Q235A比較常用，其中Q235A強度和塑性配合較好，用途 最廣泛，常軋制成盤條，圓鋼，方鋼，扁鋼，角鋼，工字鋼，槽鋼 和中厚鋼板（>4mm)等。
常用材料介紹，熱處理及表面處理
報告大綱
一.常用金屬材料選型介紹 二.常用金屬材料用途與對照表 三.常用非金屬材料選型介紹 四.常用材料的熱處理 五.常用材料的表面處理
一 常用金屬材料選型介紹
一）. 黑色金屬
黑色金屬包括: 生鐵，鐵合金，碳素結構鋼，低合金結構鋼和 優質鋼等，下面主要介紹我們常用的幾種 。
（6） 55：這種鋼經熱處理后有高的表面硬度和強度，具有較 好的韌性。一般在正火或淬火-回火后使用，制造齒輪，連桿，扁彈 簧等。
（7） 65，70：這種鋼基本上屬于彈簧鋼類，經過適當的熱處 理后，具有相當高的強度與彈性，大尺寸的零件往往采用正火處理， 小尺寸的零件才采用淬火-低溫回火處理。
3.2 合金結構鋼 是在優質碳素結構鋼的基礎上，適當加入一種 或數種合金元素煉制而成的鋼種，它們有較高的強度或韌性，最主 要的優點是具有很好的淬透性。零件在使用前通常都要經過調質， 化學熱處理，火焰淬火或高頻淬火等，從而使鋼獲得均勻的具有良 好綜合機械性能的組織。主要分為以下三類：
2. 低合金結構鋼：
低合金結構鋼是含碳0.1~0.22%之間含有少量合金元素的鋼， 這類鋼由于合金元素強化了鐵素體，增加了珠光體相對量，其屈服 點比碳素結構鋼高25~70%。低合金結構鋼由于強度高且生產工藝 簡單，鋼材一般是在熱軋狀態下直接使用，可制成大型工字鋼，槽 鋼，角鋼，中厚鋼板(>4mm，4mm及以下稱為薄鋼板)等。廣泛應 用于橋梁，船舶，鍋爐，容器，建筑等行業。
1.2 銅合金：分為黃銅，青銅，白銅，鑄造銅合金等。
1.2.1 黃銅 是以鋅為主要元素的銅合金，常用牌號及用途： H96---散熱器，冷凝器的管道，散熱片，導電零件等。
H68---彈殼及工業上用的零件。
H62---散熱器，墊圈，彈簧，螺釘，螺帽等。
HSi80-3---船舶零件，蒸汽管和水管零件。
1.2.2 青銅 以錫為主要元素的稱為青銅或錫青銅，還有鋁青 銅，鈹青銅，硅青銅等，其中鈹青銅除鈹元素外，還添加鎳，鈦合 金元素，經淬火時效后抗拉強度可達1250~1500MPa，硬度為 HB350~400，接近于中強度鋼的性能，鈹青銅在淬火狀態時具有極 好的塑性，可冷加工成管材，棒材，帶材等各種型材，還具有優良 的抗蝕性和導電導熱性，受沖擊時不產生火花，故廣泛用作各種儀 表彈簧，重要彈性元件，耐磨零件及防爆工具等。
3.5.2 合金工具鋼 合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎上加入鉻， 鎢，鉬，釩，硅，錳，鎳，鈷等合金元素經冶煉，軋制而成的鋼種， 它的突出優點是淬透性好，熱處理時開裂傾向小，耐磨性與耐熱性 高，可以適應不同用途需要。按用途可分為三類：刃具用鋼，模具 用鋼和量具用鋼。刃具用鋼常用牌號為9SiCr,CrWMn,它們主要用 于切削刀具，屬于低合金鋼種；模具用鋼是用來制作鍛造，沖壓， 切邊，壓鑄等模具的鋼種，包括熱模鋼和冷模鋼；量具用鋼在熱處 理后，具有尺寸穩定性，高耐磨性，高硬度和足夠的韌性，常用牌 號為Cr12,CrWMn,Cr06,用來制造量規，塊規和樣板，這類鋼在淬 火后具有很高的硬度，而且淬火變形很小。
1.2.3 鑄造銅合金 鑄造銅合金包括鑄造黃銅和鑄造青銅兩大 類，鑄造銅合金是用來鑄造形狀復雜的機械配件如閥門，管配件， 軸瓦，缸套，渦輪等。
2. 鋁及鋁合金：
2.1 純鋁：純鋁是一種銀白色金屬，密度2.7g/cm3，熔點6600C， 具有良好的導電性，其導電率僅次于銀和銅，導熱性也很好，并有很 好的耐蝕能力，鋁的塑性很好，能承受各種冷熱加工，制成各種型， 板，管等材料。同時鋁具有吸音性能，可用來制造建筑物的室內裝飾， 天花板以及其它需要隔音的設施。
（2） 15：這種鋼的塑性，韌性，焊接性，冷沖性均很好，但 強度較低，用于制造受力不大但韌性要求高的零件，如螺栓，螺釘， 拉條，法蘭盤，蒸汽鍋爐等，這種鋼的切削性能較差，可用 880~900°水中淬火來改善切削性能。
（3） 20，25：這種鋼的強度比15號鋼稍高，很少淬火，這種 鋼用于不經受很大應力而要求韌性較高的零件，如杠桿，軸套，螺 釘，起重機的吊鉤，負荷不大的齒輪，鏈輪等。
對工具鋼工藝性能的要求：要有較好的熱鍛壓變形性與冷切削 加工性，淬火溫度范圍足夠寬，淬硬性和淬透性，脫碳敏感性，熱 處理時的變形性。
3.5.1 碳素工具鋼 碳素工具鋼的含碳量在0.65~1.35%范圍內， 常用牌號為T8A,T10A,T12A,熱處理后可得到高硬度和高耐磨性。 由于生產成本較低，加工性能良好，在工具鋼中是被廣泛應用的鋼 種。不足之處是紅硬性差；不適宜制造尺寸較大的工具；不宜制造 承受沖擊的工具。
（4） 35：這種鋼有好的塑性和適當的強度，廣泛用來制造各 種鍛件和熱壓件，如曲軸，轉軸，軸銷，連桿，橫梁，套筒，螺釘 螺母等。這種鋼大多在正火或調質狀態下使用，一般不作焊接。
（5） 45：45號鋼是應用很廣的優質碳素結構鋼，通常是在調 質或正火狀態下使用，具有良好的綜合機械性能。這種鋼用于制造 機器中的齒輪，軸，活塞銷，緊固件，汽輪機葉輪，壓縮機，泵的 運動零件。
3.1.1 低碳鋼（含碳量<0.25%）
其特點是強度較低，塑性，韌性及焊接性能很好，切削性一 般。這種鋼可以用各種冷加工或焊接的方法來制造各種受力不大， 韌性要求較高且不加熱處理的機械零件或設備，不適宜退火處理。
3.1.2 中碳鋼（含碳量0.3~0.5%）
其特點是強度較高而韌性稍低，一般經過淬火，回火或正火 后使用。它們屬于調質鋼類，淬火溫度決定于含碳量，回火溫度取 決于零件所要求的強度和韌性。這類鋼主要用來制造承受負荷較大 的機器零件如直軸，曲軸等，很少用來做焊接構件。
GCr15鋼的耐磨性高，當硬度為HB200左右時，切削加工性好， 用于制造內燃機，電動機車，機床，鉆探機以及高速，高負荷轉動 軸承上的鋼球，滾子和軸套。
GCr15SiMn鋼的耐磨性和淬透性比GCr15鋼高，有回火脆性， 用于制造大型軸承鋼球和滾子，其它用途與GCr15相似。
3.4.2 滲碳軸承鋼 滲碳軸承鋼用電爐或平爐冶煉，或電爐，平 爐鋼液經爐外精煉。高級優質鋼還應經電渣重熔。
3.3 彈簧鋼 彈簧鋼是用來制造彈簧或某些彈性元件的一種鋼。廣 泛用于飛機，汽車，拖拉機，鐵路車輛，起重機械機身或車身下的 抗震彈簧。彈簧鋼常用牌號為60Si2MnA,65Mn，按照化學成分可 分為碳素彈簧鋼與合金彈簧鋼兩大類。彈簧鋼材常用外形為圓鋼， 扁鋼其次是方鋼。彈簧鋼常用牌號用途如下：
60，70號---火車車廂的螺旋彈簧，一般機器上的圓，方螺旋彈簧， 小型機械的彈簧。
3.5.3 高速工具鋼 高速工具鋼的突出優點是具有很高的熱硬性， 同時又具有一定的韌性。它是一種高碳高合金鋼，含碳量在 0.7~1.6%之間，含有鎢，鉬，鉻，釩，鈷等合金元素，合金元素總 量均在10%以上，高的可達23%。
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3.6 不銹耐酸鋼 不銹耐酸鋼是不銹鋼和耐酸鋼的總稱，在空氣中 能夠抵抗腐蝕的鋼叫不銹鋼，在化學腐蝕介質中能抵抗腐蝕的鋼叫 耐酸鋼，不銹鋼不一定耐酸，耐酸鋼一般具有良好的不銹性能。
3.7 耐熱鋼 耐熱鋼是在高溫下有良好的化學穩定性和較高強度， 能較好適應高溫條件下工作的合金結構鋼。它分為抗氧化鋼和熱強 鋼兩類。耐熱鋼常用于制造鍋爐，汽輪機，工業爐以及航空，石化 等工業部門中在高溫下工作的零件。
一 常用金屬材料選型介紹
二）. 有色金屬
除了黑色金屬以外的金屬都叫有色金屬。有色純金屬分為重有 色金屬（指密度大于4.5g/cm3的常見有色金屬，如銅，鎳，鈷，鉛， 鋅，錫，銻，汞，鎘，鉍等），輕有色金屬（指密度小于 4.5g/cm3的有色金屬，如鋁，鎂，鈉，鈣，鉀，鍶，鋇等），貴 金屬（包括金，銀和鉑族元素），半金屬（指硅，硒，銻，砷，硼， 其理化性質介于金屬和非金屬之間），稀有金屬（如鈦，鋰，銫， 鈹，鎢，鉬，釩，錸等）；有色合金按合金系統分類，如銅合金， 錫合金，鋁合金，鎂合金，鈦合金等，按用途分類，如變形合金 （壓力加工用），鑄造合金，軸承合金，印刷合金，硬質合金等。 下面介紹常用的有色金屬及其合金：
65Mn---用于較大尺寸的各種扁圓彈簧，如汽車的離合器彈簧。
60Si2MnA---汽車，拖拉機，鐵道車輛上的板簧，安全閥機止回 閥簧，制造承受交變負荷及在高應力下工作的大型彈簧等。
3.4 滾動軸承鋼 滾動軸承鋼又叫滾子鋼，滾珠鋼，簡稱軸承鋼， 主要用來制造各種機械上的軸承，包括滾珠，內外套圈等。分為以 下幾類：
3.4.1 高碳鉻軸承鋼 高碳鉻軸承鋼用電爐冶煉并經真空脫氧處 理，共有四個牌號：
GCr9鋼的耐磨性和淬透性較高，當硬度為HB200左右時，切 削加工性好，用于制造機械傳動軸承上的鋼球和滾子。
GCr9SiMn鋼的耐磨性和淬透性與GCr15鋼相似，有回火脆性， 適于制造較大尺寸的軸承套圈，可代替GCr15鋼。