常用材料及热处理方法

Fb A0
刚度
刚度：是指材料抵抗弹性变形的能力。
弹性模量E：在弹性变形范围内，应力与 应变的比值；是表征材料刚度的主要性能 指标。
塑性
塑性：塑性是指金属材料在外力作用下
产生塑性变形而不产生断裂的能力。工程
上一般用材料被拉断后所留下的残余变形
来表示材料的塑性，一般用两个指标来表
示：
塑性指标
越大 塑性越 好
铝、镁、钛及其合金密度小，重量轻； 铜、铝及其合金导电性好，减摩耐磨性好； 镍、钼及其合金能耐高温等。
因此，工业上除大量使用黑色金属外， 有色金属也得到广泛的应用。有色金属及其 合金种类繁多。
ห้องสมุดไป่ตู้
铜及其合金 1. 纯铜（紫铜） 2. 黄铜（铜 锌合金） 3. 青铜（铜 锡 铅合金）
铝及其合金 铝合金有足够的强度、较好的塑性和良好的
2.2.2 碳素钢
通常把含碳量在0.02%-2.11%之间的铁碳合 金称为碳素钢。
碳素钢中长存的杂质： 硅(Si)、锰（Mn）、硫（S）、磷（P）。
碳素钢分类
含碳量 1.低碳钢(<0.25%) 2.中碳钢(0.25%~0.6%) 3.高碳钢(>0.6%)
质量 1.普通碳素钢(S<0.055% P<0.045%) Q195 2.优质碳素钢(S<0.045% P<0.04%) 30 45 3.高级优质碳素钢(S<0.03% P<0.035%)
第2章 机械工程常用材料及钢的热处理 2.1 金属材料的力学性能
2.1.1 强度与塑性
强度
是指材料抵抗塑性变形和断裂的能力。
强度极限 b 和屈服极限 s是表征强度的主
要性能指标。
屈服极限：是材料发生屈服现象时的应力。
s
Fs A0
如何选择？
强度极限：是材料发生断裂前所能承受的最
大应力。
b
渗碳钢 C 0.15%～0.25% 用于表面耐磨并承受 动力载荷的零件 齿轮 轴 销
调质钢 弹簧钢
20Cr、20Mn2
C 0.25%～0.50%用于制造高强度、高韧 性的零件 主轴 齿轮
40Cr、40Mn2
C 0.6%～0.7%用于制造各类弹性零件
轴承钢
60Si2Mn
C 0.95%～1.1%用于制造滚珠、滚柱、套 圈、导轨等
合金钢分类
合金元素含量 1.低合金钢(全部合金元素<5%) 2.中合金钢(全部合金元素5%~10%) 3.高合金钢(全部合金元素>10%)
合金种类 铬钢、锰钢、铬镍钢
用途 1.合金结构钢 2.合金工具钢 3.特殊性能结构钢
用途 1.合金结构钢 综合机械性能好，高强高韧。
牌号 “两位数字（万分）+合金元素符号+数字（百分）"
韧性在冲击载荷作用下，材料抵抗破坏的能力。
冲 击 功 ： W k m g ( h 1 h 2 ) ； 冲 击 韧 性 值 ： a k W k / A
2.1.4线膨胀系数 温度变化1摄氏度时零件单位长度的线伸长量
ll(tt0)
2.2 常用金属材料
铸铁 碳素钢 合金钢 有色金属材料
常用金属材料
GCr15 CrWMn 9SiCr
用途
3.特殊性能钢
牌号 “一位数字（千分）+合金元素符号+数字（百分）
"
1.不锈钢
2Cr13 1Cr18Ni9
2.耐热钢
15CrMo、4Cr9Si2
3.耐磨钢
ZGMn13
2.2.4 有色金属材料（狭义的有色金属又称非铁金属，
是铁、锰、铬以外的所有金属的统称 ）
与钢、铁相比，有色金属的强度较低。应用 它的目的，主要是利用其某些特殊的物理化 学性能，如：
为了改善钢的性能，专门在钢中加入一 种或数种合金元素的钢叫做合金钢。
合金元素的种类：
铬（Cr）、锰（Mn）、镍（Ni）、硅 （Si）、硼（B）、钨（W）、钼（Mo）、 钒（V）、钛（Ti）、锆（Zr） 和稀土元 素（Re）等。
目的：使钢获得一般碳素钢达不到的性能，
如硬度、强度、塑性和韧性等；提高耐磨、 防腐、防酸性能；获得高弹性、高抗磁或 导磁性等。
2.2.1 铸铁：
是含碳量大于2.11%的铁碳合金。
性能：
具有良好的铸造性、耐磨性、吸振性及切削加工性 能，而且价格低廉，生产设备简单。因此，它是应用最 多的一种金属材料。
分类：（1）灰口铸铁(如：HT150)；
（2）可锻铸铁（如：KT300－6）； （3）球墨铸铁（如：QT600－3）； （4）合金铸铁（用于耐热、耐磨、耐蚀等）。
用途 1.碳素结构钢(C <0.038%) 2.优质碳素结构钢(S P<0.035%) 3.碳素工具钢(C 0.7~1.35%) T10
碳素钢命名方法
1.碳素结构钢（普通碳素结构钢）
标志符号Q+最小值 s —等级符号+脱氧程度符号
Q235—BF 屈服点强度235MPa B级 碳素 沸腾钢
2.优质碳素结构钢(S P<0.035%)
延伸率
l1 l0 100%
l0
收缩率
A0 A1 100%
A0
2.1.2 硬度
硬度：
材料抵抗压入物压陷的能力。即：材 料对局部塑性变形的抵抗能力。工程上 常用的洛氏硬度和布氏硬度分别为： HR和HB。
HB硬度
HB<450
HR硬度
HB>450
2.1.3 韧性
材料抵抗冲击载荷和变载荷的能力。
GCr15 牌号不同(15/1000)
用途 2.合金工具钢 制造刃具、磨具和量具
牌号 “一位数字（千分）+合金元素符号+数字（百分）"
1.刃具钢 高的硬度、耐磨性、热硬性
W18Cr4V
2.模具钢 热模具钢 冷模具钢
5CrMnMo (C 5/1000) Cr12
3.量具钢 硬度、耐磨性、不易变形、工艺性好
两位数字（万分）
10F 含碳0.1% 优质碳素结构沸腾钢 08 10 15 20 25 30 35 45 50 55 60 65 70 75 (08-70/10000)
3.碳素工具钢(C 0.7~1.35%)
一位或两位数字 （千分）
T10(C 10/1000) T7(C 7/1000)
2.2.3 合金钢
抗腐蚀性，且多数可以热处理强化。 纯铝的密度约为铁的1/3 铝合金主要分形变合金和铸造合金
2.3 常用非金属材料
工程塑料：聚酰胺（尼龙）、聚甲醛等。
热塑性塑料和热固性塑料
工业陶瓷：普通陶瓷、特种陶瓷等。
高抗压、高硬度、低抗拉、抗高温、绝缘好
复合材料：由两种或两种以上不同性质的材料经 人工组成的多相材料。