常用板材材料详解

1 常用原材料材质常用原材料材质 Q235 普通碳素结构钢 普板 是一种钢材的材质 Q 代表的是这种材质的屈服 后面的235 就是指这种材质的屈服值 在235 左右 并 会随着材质的厚度的增加而使其屈服值减小 Q235A Q235B Q235C Q235D 这是等级的区分 所代表的 主要是冲击的温度有所不同而已 A B C D 所不同的 指的是它们性能中冲击温度的不同 分别为 Q235A 级 是不做冲击 Q235B 级 是 20 度常温冲击 Q235C 级 是 0 度冲击 Q235D 级 是 20 度冲击 在不同的冲击温度 冲击的数值也有所不 同 元素含量 A B C D 硫含量依次递减 A 和 B 的磷含量相同 C 的磷含量次之 D 磷含量最少 Q235 各个级别的化学成份 Q235 分 A B C D 四级 GB700 88 Q235A 级含 C 0 14 0 22 Mn 0 30 0 65 Si 0 30 S 0 050 P 0 045 Q235B 级含 C 0 12 0 20 Mn 0 30 0 67 Si 0 30 S 0 045 P 0 045 Q235C 级含 C 0 18 Mn 0 35 0 80 Si 0 30 S 0 040 P 0 04 Q235D 级含 C 0 17 Mn 0 35 0 80 Si 0 35 S 0 040 P 0 035 就其脱氧方法而言 可以采用F b z 分别表示为沸腾钢 平镇静钢 镇静钢 沸腾钢是脱氧不完全的钢 塑 性和韧性较差 用这种材料制成的焊接结构 受动力载荷作用时接头容易出现裂缝 不宜在低温下工作 有时会产 生硬化现象 相比之下 镇静钢质优而匀 塑性和韧性都好 Q235 的机械性能 抗拉强度 b MPa 375 500 伸长率 5 26 a 16mm 25 a 16 40mm 24 a 40 60mm 23 a 60 100mm 22 a 100 150mm 21 a 150mm 其中 a 为钢材厚度或直径 在板材里 是最普通的材质 属普板系列 过去的一种叫法为 A3 执行标准 外部标准为 GB T709 2006 热轧钢板和钢带的尺寸 外形 重量及允许偏差 内部标准为 GB T3274 2007 碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带 Q345Q345 是一种钢材的材质 它是低合金钢 C 0 2 广泛应用于桥梁 车辆 船舶 建筑 压力容器等 Q 代表 的是这种材质的屈服 后面的345 就是指这种材质的屈服值 在345 左右 并会随着材质的厚度的增加而使其 2 屈服值减小 类同于 Q235 的命名方法 Q345A Q345B Q345C Q345D Q345E 这是等级的区分 所代表的 主要是冲击的温度有所不同而矣 Q345A 级 是不做冲击 Q345B 级 是 20 度常温冲击 Q345C 级 是 0 度冲击 Q345D 级 是 20 度冲击 Q34 5E 级 是 40 度冲击 在不同的冲击温度 冲击的数值也有所不同 在板材里 属低合金系列 在低合金的材质里 此种材质为最普通的 Q345 过去的一种叫法为 16Mn Q345 的外部执行标准为 GB709 内部执行标准为 GB T1591 94 由于执行标准的原因 此种钢板允许负公差交货 Q235 与与 Q345 的的区区别别 不同 Q235 的屈服强度下限为 235MPa Q345 的屈服强度下限为 345MPa Q 的意义为汉字的 屈 字 后面的数值代 表屈服强度下限 2 二者合金含量不同 Q235 为普通碳钢 Q345 为低合金钢 Q235 是碳素结构钢 与旧标准 GB700 79 牌号对照 A3 C3 Q345 是低合金结构钢 与旧标准 1591 88 牌号对照 12MnV 16Mn 16MnRE 18Nb 14MnNb 至于性能和应用 太多了 Q235 金属结构件 心部强度要求不高的渗碳或氰化零件 拉杆 连杆 吊钩 车钩 螺栓螺母 套筒 轴及 焊接件 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 以下寒冷地区的各种结构 摘自 机械设计手册 更详细的可见材料手册 设计手册 根据你设计的结构具体情况来定 如结构是强度控制 可考虑采用 Q345 如结构是刚度控制 可考虑采用 Q23 5 价格 Q345 稍贵点 但因其高强度 可节省材料 具体选用可从以上几点综合比较 Q235 Q345 是根据钢材的屈服强度来分的即分别为235MPa 和 345MPa Q345 稍贵一些 但价格差别不是很大 具 体的性能查看机械设计手册即可 20 号钢号钢 20 钢的 20 是指含碳量 含碳量为 0 2 属于低碳钢 钢中可分为低碳钢 中碳钢和高碳钢 低碳钢 含碳量一般小于 0 25 中碳钢 含碳量一般在 0 25 0 60 之间 高碳钢 含碳量一般大于 0 60 钢中除含有碳 C 元素和为脱氧而含有一定量硅 Si 一般不超过 0 40 锰 Mn 一般不超过 0 80 较高可 到 1 20 合金元素外 不含其他合金元素 残余元素除外 钢中含碳量低于 2 1 为钢 含碳量高于 2 1 为铁 钢中含碳量越高其韧性越差 铁中含碳量越高其韧性越好 3 1 特性 该钢属于优质低碳碳素钢 冷挤压 深谈淬硬钢 该钢强度低 韧性 塑性和焊接性均好 抗拉强 度为 253 500MPa 伸长率 24 正火可促进该钢球化 细化大块状先共析铁素体 改进小于160HBS 毛坯的切削性能 该钢模具零件工艺路线为 下料 锻造模坯 退火 机械粗加工 冷挤压成型 再结晶退火 机械精加工 渗碳 淬火 回火 研磨抛光 装配 2 供货状态及硬度 未热处理态 硬度 156HBS 3 标准 JB T 6057 92 钢的化学成分 质量分数 C 0 17 0 23 Si 0 17 0 37 Mn 0 35 0 65 P 0 035 S 0 035 Ni 0 30 Cr 0 15 Cu 0 25 4 参考对应钢号 我国 GB JB 的标准钢号是 20 我国台湾 CNS 标准钢号 S20C 德国 DIN 标准材料编号 1 0 402 德国 DIN 标准钢号 CK22 C22 英国 BS 标准钢号 IC22 法国 AFNOR 标准钢号 CC20 法国 NF 标准钢号 C22 意大利 UNI 标准钢号 C20 C21 比利时 NBN 标准钢号 C25 1 瑞典 SS 标准钢号 1450 西班牙 UNE 标准钢号 F 112 美国 AISI SAE 标准钢号 1020 日本 JIS 标准钢号 S20C S22C 5 相变点温度 近似值 Ac1 735 Ac3 855 Ar3 835 Ar1 680 6 正火规范 温度 920 950 出炉空冷 硬度 131 156HBS 7 冷压毛坯软化处理规范 温度 700 720 保温时间 8 15h 再以 50 100 h 的冷速 随炉降至温度 550 600 出炉空冷 处理前硬度 143HBS 软化后硬度 131HBS 8 淬火规范 温度 910 10 10 NaCl 盐水冷却 20 号钢许用应用 20 号钢在 225 下的许用应力 16 36mm 111 124MPa 之间 6 16mm 之间 117 131MPa 20 号钢在 100 下的许用应力 150 时 20 号钢钢管的许用应力为 130 MPa 20 号钢锻件的许用应力为 108 MPa 35 号钢号钢 标准 GB T 699 1988 特性及适用范围 35 号优质碳素结构钢有良好的塑性和适当的强度 工艺性能较好 焊接性能尚可 大多在正火状态和调质状态 下使用 35 号钢广泛用于制造各种锻件和热压件 冷拉和顶锻钢材 无缝钢管 机械制造中的零件 如曲轴 转轴 轴销 杠杆 连杆 横梁 套筒 轮圈 垫圈以及螺钉 螺母等 化学成份 碳 C 0 32 0 40 硅 Si 0 17 0 37 锰 Mn 0 50 0 80 硫 S 0 035 磷 P 0 035 铬 Cr 0 25 镍 Ni 0 25 铜 Cu 0 25 力学性能 抗拉强度 b MPa 530 54 屈服强度 s MPa 315 32 伸长率 5 20 断面收缩率 45 4 冲击功 Akv J 55 冲击韧性值 kv J cm2 69 7 硬度 未热处理 197HB 试样尺寸 试样尺寸为 25mm 热处理规范及金相组织 热处理规范 正火 870 淬火 850 回火 600 金相组织 铁素体 珠光体 交货状态 以不热处理或热处理 退火 正火或高温回火 状态交货 要求热处理状态交货的应在合同中注 明 未注明者按不热处理交货 45 号钢号钢 术术语语 45 号钢 是 GB 中的叫法 JIS 中称为 S45C ASTM 中称为 1045 080M46 DIN 称为 C45 化化学学成成分分 它的化学成分中含碳 C 量是 0 42 0 50 Si 含量为 0 17 0 37 Mn 含量 0 50 0 80 Cr 含量 0 2 5 热热处处理理 推荐热处理温度 正火 850 淬火 840 回火 600 45 号钢为 优质碳素结构用钢 硬度不高易切削加工 模具中常用来做模板 梢子 导柱等 但须热处理 1 45 号钢淬火后没有回火之前 硬度大于HRC55 最高可达 HRC62 为合格 实际应用的最高硬度为 HRC55 高频淬火 HRC58 2 45 号钢不要采用渗碳淬火的热处理工艺 调质处理后零件具有良好的综合机械性能 广泛应用于各种重要的结构零件 特别是那些在交变负荷下工作的 连杆 螺栓 齿轮及轴类等 但表面硬度较低 不耐磨 可用调质 表面淬火提高零件表面硬度 渗碳处理一般用于表面耐磨 芯部耐冲击的重载零件 其耐磨性比调质 表面淬火高 其表面含碳量0 8 1 2 芯部一般在 0 1 0 25 特殊情况下采用 0 35 经热处理后 表面可以获得很高的硬度 HRC58 62 芯部硬度低 耐冲击 如果用 45 号钢渗碳 淬火后芯部会出现硬脆的马氏体 失去渗碳处理的优点 现在采用渗碳工艺的材料 含 碳量都不高 到 0 30 芯部强度已经可以达到很高 应用上不多见 0 35 从来没见过实例 只在教科书里有介 绍 可以采用调质 高频表面淬火的工艺 耐磨性较渗碳略差 GB T699 1999 标准规定的 45 钢推荐热处理制度为 850 正火 840 淬火 600 回火 达到的性能为屈服 强度 355MPa GB T699 1999 标准规定 45 钢抗拉强度为 600MPa 屈服强度为 355MPa 伸长率为 16 断面收缩率为 40 冲击功为 39J 用用途途 一 轴类零件的功用 结构特点及技术要求 5 轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一 它主要用来支承传动零部件 传递扭矩和承受载荷 轴类零件是 旋转体零件 其长度大于直径 一般由同心轴的外圆柱面 圆锥面 内孔和螺纹及相应的端面所组成 根据结构形 状的不同 轴类零件可分为光轴 阶梯轴 空心轴和曲轴等 轴的长径比小于 5 的称为短轴 大于 20 的称为细长轴 大多数轴介于两者之间 轴用轴承支承 与轴承配合的轴段称为轴颈 轴颈是轴的装配基准 它们的精度和表面质量一般要求较高 其 技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定 通常有以下几项 一 尺寸精度 起支承作用的轴颈为了确定轴的位置 通常对其尺寸精度要求较高 IT5 IT7 装配传动 件的轴颈尺寸精度一般要求较低 IT6 IT9 二 几何形状精度 轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈 外锥面 莫氏锥孔等的圆度 圆柱度等 一般应 将其公差限制在尺寸公差范围内 对精度要求较高的内外圆表面 应在图纸上标注其允许偏差 三 相互位置精度 轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的 通常应保证装配传动 件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求 否则会影响传动件 齿轮等 的传动精度 并产生噪声 普通精度的轴 其配 合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0 01 0 03mm 高精度轴 如主轴 通常为0 001 0 005mm 四 表面粗糙度 一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2 5 0 63 m 与轴承相配合的支承轴径的 表面粗糙度为 Ra0 63 0 16 m 二 轴类零件的毛坯和材料 一 轴类零件的毛坯 轴类零件可根据使用要求 生产类型 设备条件及结构 选用棒料 锻件等毛坯形式 对于外圆直径相差不大的轴 一般以棒料为主 而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴 常选用锻件 这样既 节约材料又减少机械加工的工作量 还可改善机械性能 根据生产规模的不同 毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种 中小批生产多采用自由锻 大批大量生产时采用 模锻 二 轴类零件的材料 轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范 如调质 正火 淬火等 以获得一定的强度 韧性和耐磨性 45 钢是轴类零件的常用材料 它价格便宜经过调质 或正火 后 可得到较好的切削性能 而且能获得较高的 强度和韧性等综合机械性能 淬火后表面硬度可达45 52HRC 40Cr 等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件 这类钢经调质和淬火后 具有较好的综合机械性能 轴承钢 GCr15 和弹簧钢 65Mn