常见机械材料特性及表面处理

1、钢铁类

1. 1、碳素钢。

（1）根据含碳量分

低碳钢：含碳量＜0.25%

中碳钢：含碳量0.25%～0.6%

高碳钢：含碳量＞0.6%

（2）按含有害杂质S、P含量分

普通碳素钢：含S、P分别低于0.035%～0.050%和0.035%～0.045%

优质碳素钢：含S、P分别低于0.035%

高级优质碳素钢：含S、P分别低于0.020%～0.030%和0.025%～0.030% （3）按用途分

碳素结构钢：主要用于构件和机器零件。

碳素工具钢：主要用于刀具、工具量具、模具。

1.2、钢的牌号。

（1）普通碳素结构钢。屈服点拼音字头Q、屈服极限值（单位MPa）质量等级符号、脱氧方法符号四部分组成。

质量等级四级A、B、C、D表示。

脱氧方法以F、b、Z、TZ分别表示沸腾钢、半镇静钢、镇静钢、特殊镇静钢、例，Q235AF表示屈服极限235MPa、质量等级A、沸腾钢。

（2）优质碳素结构钢。用两位数字表示含碳量为万分之几。

如45钢，指含碳量为0.45%

45Mn，指锰的含量较高，0.7%～1.2%

（3）铸造碳钢牌号ZG、屈服极限、横线、抗拉极限表示

例ZG200—400表示屈服强度≥200Mpa, 抗拉极限≥400Mpa的铸造碳钢。（4）碳素工具钢。含碳量0.65%～1.35%

T+数字

如T8，含碳量为0.8%。

T8A，指高级优质碳素工具钢

（5）合金结构钢两位数字+合金元素符号+数字

如：12GrNi3钢，指含碳量0.12%，含Gr小于1.5%，平均含Ni 3%

（6）合金工具钢含碳量大于等于1%时不注；小于1%时以千分之几表示。

如9GrSi表示碳量0.9%，含Gr、Si均小于1.5%

（7）滚动轴承钢G+Gr+数字例GGr13表示含Gr小于1.30%，

1.3、常见钢材性能

1.3.1 45号钢(优质碳素结构钢)（价格：7元/KG）

常见图纸标示：45#，S45C 含碳量：0.45% ；密度：7.85g/cm³

抗拉强度: ≥600 (MPa)

屈服强度: ≥355 (MPa)

是机械设计中使用最多的金属材料，常用于：支撑件、普通轴、导向件、定位件、连接件曲轴、传动轴、齿轮、蜗杆、键、销等。

优点：热处理硬度范围宽，可获得不同的使用性能。

45Mn指Mn的含量较高0.7%--1.2%

常见热处理：

1.淬火+高、低温回火（回火温度不同，硬度不同）

注释：淬火HRC38∽HRC45

2.调质：淬火+高温回火

注释：调质HRC28∽HRC32

3.局部表面高频淬火

注释：表面高频淬火HRC43∽HRC50

常见表面处理：

1.镀硬铬

2.发黑

（其它：镀镍、镀锌等）

1.3.2 A3钢(普通碳素结构钢)（价格：6元/KG）

常见图纸标示：A3，Q235,Q235A ；含碳量：0.14∽0.22% （A为质量等级）抗拉强度（σb/MPa）：370-500

屈服强度（厚度或直径小于等于16mm）：235MPA

是仅次于45#的金属结构料，常用于：机架、连接板、支架等及可替代部分不需热处理的45#零件。

优点：焊接性能好。例如大部分方通、扁通、角钢、槽钢、工字钢等均为A3材质。

A3钢一般不作为热处理材料使用。

常见表面处理：1.镀锌 2.发黑、磷化 3.表面喷涂抛光喷丸滚花

1.3.3 Q345是一种钢材的材质。是一种低合金钢（叉车、挖机使用）

广泛应用于桥梁、车辆、船舶、建筑、压力容器、特种设备等，其中“Q”意为屈服强度，345表示这种钢材屈服强度为345MPa,与旧标准1591-88牌号对照12MnV、16Mn 16MnRE、18Nb、14MnNb。

Q345--综合力学性能良好，低温性能亦可，塑性和焊接性良好，用做中低压容器、油罐、车辆、起重机、矿山机械、电站、桥梁等承受动荷的结构、机械零件、建筑结构、一般金属结构件，热轧或正火状态使用，可用于-40℃以上寒冷地区的各种结构

Q345抗拉强度为470-630MPa

1.3.4 40Cr——使用最广泛的钢种之一，属合金结构钢。

主要特征:经调质处理后，具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度及低的缺口敏感性，淬透性良好，油冷时可得到较高的疲劳强度，水冷时复杂形状的零件易产生裂纹，冷弯塑性中等，回火或调质后切削加工性好，但焊接性不好，易产生裂纹，焊前应预热到100～150℃，一般在调质状态下使用，还可以进行碳氮共渗和高频表面淬火处理。

应用举例:调质处理后用于制造中速、中载的零件，如机床齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶针套等，调质并高频表面淬火后用于制造表面高硬度、耐磨的零件，如齿轮、轴、主轴、曲轴、心轴、套筒、销子、连杆、螺钉螺母、进气阀等，经淬火及中温回火后用于制造重载、中速冲击的零件，如油泵转子、滑块、齿轮、主轴、套环等，经淬火及低温回火后用于制造重载、低冲击、耐磨的零件，如蜗杆、主轴、轴、套环等，碳氮共渗处即后制造尺寸较大、低温冲击韧度较高的传动零件，如轴、齿轮等。

1.3.5 HT150——灰铸铁

应用举例:齿轮箱体，机床床身，箱体，液压缸，泵体，阀体，飞轮，气缸盖，带轮，轴承盖等。

1.3.6 35——各种标准件、紧固件的常用材料

主要特征:强度适当，塑性较好，冷塑性高，焊接性尚可。冷态下可局部镦粗和拉丝。淬透性低，正火或调质后使用

应用举例:适于制造小截面零件，可承受较大载荷的零件：如曲轴、杠杆、连杆、钩环等，各种标准件、紧固件

1.3.7 65Mn——常用的弹簧钢

应用举例:小尺寸各种扁、圆弹簧、座垫弹簧、弹簧发条，也可制做弹簧环、气门簧、离合器簧片、刹车弹簧、冷卷螺旋弹簧，卡簧等。

1.3.8 不锈钢

304不锈钢：06Cr19Ni10 具有良好的耐蚀性、耐热性、低温强度和机械性能,冲压弯曲等热加工性好,无热处理硬化现象,无磁性。304不锈钢板性能特点用途：作为不锈钢耐热钢使用最广泛，食品用设备一般化设备，原子能工业设备。304是最普遍的钢种，耐腐蚀性、耐热性、低温强度、机械性能良好。深冲压、弯曲等常温加工性能较好，热处理后不会硬化。家庭用1、2种西餐具、Sink、室内配管、热水器、浴缸、锅炉、汽车零部件（擦窗器、回气管）、医疗机械、建筑材料、化学、食品工业、纺织产业、制酪产业、船舶零部件(非磁性，使用温度：-196至800℃）。

316不锈钢：06Cr17Ni12Mo2耐蚀性和高温强度特别好，可在苛刻的条件下使用,加工硬化性好,无磁性。适于海水用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料生产设备、照相、食品工业、沿海设施等。316不锈钢板是美国标准下的牌号，属于不锈、耐热、耐蚀钢，是奥氏体不锈钢，牌号是06Cr17Ni12Mo2，比304好，在海水和其他各种介质中，耐腐蚀性比304好，主要是耐点蚀材。

316L不锈钢：钢中添加Mo（2-3%），故耐蚀性和高温强度优良；SUS316L 含碳量比SUS316低，因此，抗晶间腐蚀性比SUS316优良；高温蠕变强度高。可在苛刻的条件使用,加工硬化性好,无磁性。适于海水用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料生产设备、照相、食品工业、沿海设施等。

常用不锈钢表面处理技术有以下几种处理方法：①表面本色白化处理；②表面镜面光亮处理；③表面着色处理：

①表面本色白化处理：不锈钢在加工过程中，经过卷板、扎边、焊接或者经过人工表面火烤加温处理，产生黑色氧化皮。这种坚硬的灰黑色氧化皮主要是NiCr2O4和NiF二种EO4成分，以前一般采用氢氟酸和硝酸进行强腐蚀方法去除。但这种方法成本大，污染环境，对人体有害，腐蚀性较大，逐渐被淘汰。目前对氧化皮处理方法主要有二种：