2常用的五金材料

第二章 常用的五金材料 P19第1节 钢铁材料的应用钢铁是应用最广的金属材料，它们都属于铁碳合金，区别在于含碳的多少。理论上，含碳量在2.6以下为钢,以上铁.实际上,钢的含碳量一般在1.4以下,铁的含碳量则在2.54.0之间.1 钢的分类和应用（具体分类见附页1）钢的种类繁多,但可以概括的分为碳素钢和合金钢两大类： 普通碳素钢碳素钢 优质碳素钢 碳素工具钢合金结构钢合金钢 合金工具钢特殊性能合金钢1-1 碳素钢根据含碳量的多少,把碳素钢分为:低碳钢（0.25，中碳钢（0.250.6C）,以及高碳钢（0.61.4C）。国家牌号则按质量和用图，把碳素钢分为：a 普通碳素钢：平均含碳量为0.10.6,含磷量0.04,含硫量0.055.普通碳素结构钢是属于工程结构钢,由于价格低廉,所以也常用于制造要求不高的机器零件,如螺钉,螺栓,螺母,垫圈以及手柄,小轴等b 优质碳素结构钢在冶炼过程中，要进行适当的精炼，不仅含碳量准确，而且去除磷、硫等杂质较净。（0.04P,0.04S）。这类钢的塑性较普通碳素结构钢高，在淬火、焊接、锻造和冷变形的过程中不易开裂，应用于较为重要的机器零件。如导套、挡块、摩擦片、齿轮、丝杆、连杆和各类轴类零件、弹簧、等。c 碳素工具钢平均含碳量为0.11.3，属于高碳钢，具有较高的硬度和耐磨性。与结构钢相比，这类钢的质量较高，要求磷、硫等杂质的含量特别低，是经过精炼的优质钢。具有较高的硬度和耐磨性，主要用于制造刀具、量具和 磨具，也用于制造耐磨零件。1-2 合金钢在碳素钢的基础上，再含有一些Cr、Ni、Mo、W、V、Ti、B等元素，或者含有较多的Si、Mn元素就成为合金钢。根据合金元素含量的多少，把合金钢分为：低合金钢2.5中合金钢（2.3）以及高合金钢（10）。按用途把合金钢分为三类。a 合金结构钢合金结构钢有普通低合金结构钢和机器结构钢。前者广泛用于船舶、车辆、油管等金属结构。后者用于制造活塞销、连杆螺栓、变速齿轮和精密镗杆等零件.b 合金工具钢这类钢进行适当的热处理之后,能获得很高的硬度和耐磨性,是制造刀具、量具和模具的钢材.如压铸模具钢、锻造模具钢、冷冲模具钢及板牙、丝锥、铰刀、车刀、麻花钻等.c 特殊性能合金钢具有特殊的物理化学性能,如耐磨、耐热、抗氧、抗磁、导磁等.属于特殊性能合金钢.常见的有不锈钢、耐热钢、耐磨钢和导磁钢等。2 钢的热处理钢的热处理是在固态下进行的。把工件加热到一定温度进行必要的保温，然后以适当的冷却速度降温，这样的工艺过程称为热处理。2-1 钢的退火和正火a 退火退伙的工艺特点是将工件加热保温后随炉冷却。退火的目的是：提高钢的塑性，便于成型加工；降低钢的硬度，便于切削加工；细化晶粒，均匀组织，改善钢的机械性能；消除工件加热后的内应力。根据不同的工件和退火目的，应用不同的退火方法，常用的退火方法右完全退火、球化退火、去应力退火。b 正火正火是把工件加热到Ac3火Accm以上3050。经适当的保温后，出炉在空气中了冷却。正火比退火的生产周期短，耗热量少，而且空冷操作简便，不占用加热炉，因此，正火的应用较广。正火的主要目的有：提高机械性、改善切削性能、位淬火作织2-2 钢的淬火和回火a 淬火 淬火的工艺特点是降工件加热、保温后进行快速冷却。淬火的主要目的是提高钢的硬度 ，增加工件的耐磨性。 冷却速度是淬火的关键。如果冷却速度不够快，则奥氏体会发生分解而得不到马氏体；但如果冷却速度太快，对于某些钢材和工件又容易淬裂。一种正好能获得全部马氏体所必须的最低的冷却速度，称位临界冷却速度。 淬火的临界冷却速度随钢材不同而异。合金钢的临界冷却速度低，可以在油中淬火以防淬裂；中、高碳钢的临界冷却速度高，须在水中淬火；低碳钢的临界冷却速度太高，一般无法淬硬。b 回火 把马氏体组织的淬火钢重新加热到Ac1以下一定的温度，经适当的保温后冷却，这种处理过程称为回火。 回火的目的是：降低淬火钢的脆性和内应力；调整和稳定淬火钢的结晶组织，以获得不同要求的机械性能。因此，工件淬火后，都要及时进行回火。要获得预计的性能，回火的温度是关键。回火的分类如下： 低温回火常用于各类高碳钢的刀具、模具、量具、滚动轴承等。 中温回火常用于各类弹簧以及强度要求较高的零件，如刀杆、轴套等。 高温回火常用于受力情况复杂的重要零件，如各种轴类、齿轮、连杆等。淬火后高温回火的热处理亦称为调质处理。2-3 钢的表面热处理 以上所述的普通热处理方法，对于钢的硬度与韧性往往不能同时提高。但是，有些零件既要求具有耐磨的高硬度，同时又要求具有抗冲击的高韧性，例如变速齿轮、离合器零件、活塞销等。这就必须应用表面热处理方法来解决。表面热处理方法有表面淬火和化学热处理。化学热处理有渗碳、氮化、碳氮共渗等。第2节 钢的分级、代号、编码1 钢的分级、代号根据标准发布权限、适应范围的不同，钢材标准主要分四级：1-1 国家标准由国家技术监督局发布，对全国经济、技术发展有重大意义，必须在全国范围内统一使用的标准。代号为“GB”，编号由顺序号和年号组成。如 ：GB 700 88 （碳素结构钢）国标 顺序号 年代号在GB后带“T”的为推荐性标准，如GB、T1379192冷拉异型钢；在标准后带“”的为强制性标准，如GB122092不锈钢。1-2部标准（专业标准） 是指国家标准中暂时未包括的产品标准和其他技术规定，或者只适用于本专业范 围内的技术标准，由中央各部批准颁发。 各部的标准有规定的代号，如：J B第一机械工业部部标准代号。SY石油工业部部标准代号。YB冶金工业部部标准代号。 YB 3301 92 （焊接H型钢）冶金工业部部标准代号 顺序号 年代号 1-3 企业标准 由企(事)业单位或其上级批准发布的适用于企(事)业单位的标准。钢铁产品的企业标准，主要是原材料、燃料、半成品、备品的标准。一些因暂时没有国家标准的企业标准。主要是专用产品和新产品的标准。1-4 国际标准由国际标准化委员颁发的，供全世界使用的标准、代号为ISO。如ISO 630 88 （结构钢）国际标准 顺序号年代号2 钢的编号（JIS金属材料符号表示方法见附页2）钢是根据它屈服强度值、质量等级的相关系数进行编号的2-1 碳素结构钢（GB70088）碳素结构钢的屈服点按大小分Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五个等级及A、B、C、D四个质量等级。例如：Q 195 A 表示屈服强度。 表示屈服强度值（Mpa）s。 表示质量等级。2-2 低合金高强度机构钢（GB159188） 低合金高强度机构钢按屈服点的大小分为Q295、Q345、Q390、Q420、Q460五个质量等级例如： Q 390 B2-3 优质碳素结构钢（GB69988） 优质碳素结构钢根据含碳（C）量不同可分为低碳钢、中碳钢、高碳钢。其中08、10、15钢可浇铸成半镇静钢，其余为镇静钢。例如：08 F 含碳量（百分之几） 沸腾钢45号钢表示含C量为 45的钢。2-4 合金结构钢（GB3077-88） G根据化学成分（主要是含C量）、使用时热处理工艺和用途不同大致可分为渗C、调质钢、氮化钢三类。例如： 30 Mn2 MoW 是表示含C量为百分之三十 是表示含Mn为百分之二十 是表示Mo、W含量小于千分之1.5(含量小于千分之1.5不标示)2-5 滚动轴承钢例如 G Gr9 滚动轴承钢 Gr含量（千分之9）2-6 碳素工具钢（GB1296-86）例如 T 8 碳素工具钢 含C量（千分之几）2-7 合金工具钢例如 9 Gr2 含C量（千分之几）2-8高速工具钢（GB9943-88） 简称高工钢或高速钢。俗称风钢或锋钢例如 W18 Gr4 V 含W量（百分之几） 含Gr量（百分之几） 含V量（百分之1Z左右）2-9不锈钢（GB1220-92）例如 1 Gr18 Ni9 含C量（千分之几） 含Gr量（百分之几） 含Ni量（百分之1Z左右）附页1 钢的分类： 酸性平炉钢（造渣材料呈酸性，除S较好） 平炉钢 碱性平炉钢（造渣材料呈碱性，除P较好） 按炉别分 酸性转炉钢 底吹转炉钢（底部吹氧） 转炉钢 及 侧吹转炉钢（侧面吹氧）1按冶炼方法分 碱性转炉钢 顶吹转炉钢（顶部吹氧） 电炉钢（用电弧加热熔炼） 沸腾钢 半镇静钢 按脱氧程度和浇注制度分 镇静钢 特殊镇静钢 工业纯铁（C0.04%） 碳素钢 低碳钢 （C0.25%） 中碳钢 （C0.25-0.6%） 高碳钢 （C0.6%） 2 按化学成份分 低合金钢（合金元素总量5%） 合金钢 中合金钢（合金元素总量5%-10%） 高合金钢（合金元素总量10%） 三元合金钢 或 四元合金钢多元合金钢 普通钢（P0.045%，S0.055%或S、P均0.05%）3 按质量分 优质钢（S、P均0.04%） 高级优质钢（P0.035%，S0.03%） 碳素结构钢（各类结构钢产量最大，用途最广，用于一半结构和工程结构） 普通钢 低合金高强度结构钢（含有Mn、V、Nb、Ti少量合金元素用于工程、一般结构） 特殊用途的普通结构钢（为适应一些行业特殊要求而具有特殊性能的普通结构钢，如：桥梁、船体、焊接结构）按综合因素分 优质碳素结构钢（与碳素结构钢相比S、P含量较低） 合金结构钢（优质碳素结构钢加入 结构钢 一种或几种元素5%而制成） 弹簧钢（Mn含量较高，另含Si、Cr、V、W、等） 易切结构钢（含一定数量易切元素如S、P、Pb） 冷镦钢（采用冷镦工艺生产互换性高的标准件用钢）碳素结构钢（基本上是优质或高级优质高 优质和高级优质钢 碳钢） 工具钢 合金工具钢（在碳工钢基础上加入合金元素）高速工具钢（一种高C高合金钢，具有较好红硬性，含W高） 不锈耐酸钢（能抵抗腐蚀的钢）特殊性能钢 耐热钢（高温下有良好化学稳定性和强度） 电工硅钢（含C0.04%的铁碳合金 碳素结构钢 建筑及工程用钢 低合金高强度结构钢 钢筋钢 表面硬化结构钢 调质结构钢 机械制造用结构钢 易切结构钢 弹簧钢轴承钢 冷冲压用钢按用途分 冷变形结构钢 冷镦用刚冷挤压用刚 刃具钢 工具钢 量具钢 模具钢 不锈耐酸钢、耐热刚、耐磨钢 特殊性能钢 低温用钢、电工用钢及电工纯铁 高温合金、精密合金、耐蚀合金 锅炉用钢、桥梁用钢、船舶用钢 专业用钢 压力容器用钢附页2 JIS金属材料符号表示法符号由三部份组成：1 前段部分： 表示材料性质，由英文字母或罗马字母或化学元素表示。第一个字母“S”表示钢。 如：SS41、SK3、SKD11。2 中段部分：表示规格或成品名，由英文或罗马字母表示。（表1）符号品名符号品名H高碳钢K工具钢KH高速度钢KS合金工具钢（中合金含量）KD合金工具钢（模钢）S一般构造用辊轧材UH耐热钢UJ轴承钢UM切削钢UP弹簧钢US不锈钢PC冷轧钢PH热轧钢L低碳钢M中碳钢C表一般D一般抽制钢用E深抽制钢用表13 后段部分：表示种别（材料之最抵抗拉强度或种别号码之数字）4 举例：SKD11： S表示钢 KD合金工具钢 11种别号码（Gr12MoV） SuM41： S表示钢 UM切削钢 41种别号码（Y35）第3节 常用五金材料的识别方法（表2）为本厂内常用五金材料的简