机械基础热处理

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§4－2黑色金属材料
三、碳素钢
含碳质量分数小于2.11%而不特意加入合金元素的钢。 1.碳素结构钢 （1）普通碳素结构钢
含碳质量分数较低,属于低碳钢,牌号前有Q表示;如 Q215、Q235、Q275。塑性好,但强度低,应用于建筑工程 结构和机械零件。
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1.合金结构钢
⑴ 低合金结构钢 16Mn代替Q235作建筑、桥梁材料。 20CrMnTi经渗碳后淬火可提高表面硬度,芯部具有较好 的韧性,作汽车变速箱齿轮。
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（2）机械制造用钢
中碳合金钢40Cr代替常用45钢作重要的轴等机械零件。 高合金钢60Si2Mn代替65Mn作重要弹簧。
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二、钢的编号
1.碳钢的编号方法 (1)碳素结构钢 用Q代表屈服强度,如Q235 (2)优质碳素结构钢 用数字直接表示钢中碳的质量分 数的万分之一。如45、35等表示钢中含碳的质量分数为 0.45%、0.35%。 (3)碳素工具钢 用 T表示,如T8 A钢。 (4)铸造碳钢 用 ZG表示,如 ZG 200－400钢。表示屈服 强度大于200MPa, 抗拉强度大于400MPa。
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3.特殊性能钢
（1）铬不锈钢 既能防锈又有一定强度的耐腐蚀
零件,如弹簧、医疗器械。 铬镍不锈钢 耐腐蚀性强,用于制造耐腐蚀的管道
零件。 （2）耐热钢 用作锅炉材料,如42Cr9Si2.
第四章 工程材料
工程材料是制造机械零件的原料。机械零 件的结构、形状、大小和使用条件不同,对材 料的要求也不同。常用的材料有黑色金属、有 色金属及非金属。了解各种材料的牌号、性能 及应用,以及黑色金属材料的热处理方法,为中 职学生了解机械零件的使用和维护提供必备的 基础知识。
黑色金属材料具有良好的力学性能,大部分 机械零件都选用黑色金属作为零件的材料。因 此,黑色金属材料的内容和热处理方法是本章 的学习重点。
一、钢的分类
1. 按化学成分分
（1）碳素钢 含碳质量分数的多少又分成低碳钢、 中碳钢和高碳钢
（2）合金钢 如果含有合金元素,相应称为低合金钢、 中合金钢和高合金钢
（3） 铸铁
2.按钢的品质分
2（021/13/1）5 普通钢
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（2）优质钢
（3）高级优质钢 3.按钢的用途分 （1）结构钢 从制造成本和加工工艺角度出发,机 械零件常用结构钢。选用低碳钢作塑性变形要求较 高的零件。 （2）工具钢 选用中碳钢作为具有一定强度和硬度 要求的零件 （3）特殊性能钢 强度要求较高,又具有较好的塑性, 则应用合金钢对于一般,重要的齿轮或轴选用中碳合 金钢。
滚动轴承用钢Gr15用于制造常用滚动轴承。
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2.合金工具钢
（1）刃具钢
高速钢 用作加工刀具,钻头、各类铣刀。
刀具用钢 用作攻制螺纹用的丝锥、铰刀。
（2）模具钢 用作热 、泠模具,如Cr12、5CrMnMo。
（3）量具钢 如游标卡尺、千分尺。
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（1）强度 安全生产的基本保证和满足机械零件达到 设计寿命的 前提,也是机 械设计中必须达到的基本要求, 是机械零件强度校 核的根据。
（2）塑性
（3）硬度
（20241/）3/15冲击韧性
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§4－1 金属材料的性能
（5）疲劳强度 机械零件在长期使用中,由于交变应力 对材料的影响,可能出现突然的断裂破坏,设计零件的使用 寿命必须保证在规定的时间内不能出现疲劳损坏
如果数字后加注A、B等符号表示质量等级。 A为 高级。
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2.合金钢的编号方法
(1) 低合金高强度结构钢 如Q390A (2) 合金结构钢 如40Cr, 40表示含碳质量分数的万 分之一;30CrMoA,合金的元素符号及含量的百分之1.5, 末位加A表示优质。 （3）滚动轴承钢 在含碳质量分数元素符号前加G, 如GCr15。 （4）合金工具钢 含碳质量分数小于1％,用一位数 表示的含碳质量分数的千分之几。含碳质量分数小 于1％,不予标注。 （5）不锈钢 含碳较低,用“00”和“0”数字表示 含碳质量分数,分别低于0.03%和0.08%,说明了为什么 不锈钢刀具的刀刃硬度比较低,不能用来切割较硬东 西的原因。
（2）优质碳素结构钢 含碳质量分数较多,为中碳钢,常用45、35钢。
2.碳素工具钢
含碳质量分数在0.7％以上,硬度高,如T8A、T10A、
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四、合金钢
在普通碳素钢中加入其他合金元素冶炼而成的,当合 金元素在钢中的含量达到一定的比例后,可大大提高钢材 的力学性能,如硅可提高钢的导磁率,用作电机芯片;锰可 提高钢的耐磨性和强度,应用于履带;铬可以提高钢的耐 腐蚀性,应用于不锈钢制品等。
2.金属材料的工艺性能
包括多种内容,主要有泠加工的切削加工性能,和热加 工的铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能。切 削加工性能即是否容易将材料切削成所需要的零件形状。 一般说来,软材料的硬度小、塑性好,容易加工成形,但表 面质量相对差一些;而硬材料的强度相对较高,加工较困 难,但表面质量较好。所以具有良好切削性能和较高强 度的中碳钢应用较广。
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§4－1 金属材料的性能
一、金属的物理性能和化学性能
1.金属材料性能 ＝使用性能＋工艺性能
使用性能＝物理性能＋化学性能＋力学性能
工艺性能 生产、加工条件下表现的性能。
2.物理性能＝密度＋熔点＋导热性＋导电性＋热膨胀 性 ＋磁性
二、金属的力学性能和工艺性能
1. 力学性能指金属材料在外力作用下表现出来的性能
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§4－2黑百度文库金属材料
黑色金属在机械工业中应用较广。无论是钢还是铸 铁,主要由铁和碳两种元素组成,统称为铁碳合金。除了 铁和碳以外,还有少量的其他元素,如锰、硅、硫、磷。 这些元素与铁共存在钢铁中,对材料的性能产生不同的影 响。不含碳的纯铁较软,应用较少。碳在钢中的含量多少, 对钢的强度影响较大。