常用的金属材料.ppt

1 2常用金属材料 金属材料主要包括三大类 工业用钢 铸铁 有色金属 一 钢 含碳量小于2 11 的铁碳合金 钢的分类 1 以含碳量分 按碳的质量分数 C 低碳钢 c 0 25 中碳钢 0 25 c 0 6 高碳钢 0 6 c 2 11 2 以化学成份分 按合金成份 碳素钢 以Fe C成份为主 合金钢 除Fe C外 还有其它合金元素 3 以钢的品质分 按有害杂质S P含量 普通钢 s 0 05 p 0 045 优质钢 s 0 04 p 0 04 高级优质钢 s 0 03 p 0 035 4 以钢的用途分 按行业使用 结构钢 建筑 机械制造用 工具钢 工具 刀具 模具等用 特殊性能钢 防腐蚀 高温 导磁等场合用 5 按冶炼时脱氧程度分 沸腾钢 不脱氧F 镇静钢 脱氧完全Z 半镇静钢 脱氧不完全b 介绍钢的成份 使用特点及应用 牌号 一 结构钢 牌号 1 普通碳素结构钢 字母Q 屈服点数值 Mpa 质量等级 表示普碳结构钢 共分195 215 235 255 275五种 共有A B C D四个级别 A级最差 如 Q235A Q215B 成份 C 0 06 0 38 S P含量较高 不需热处理 特点与应用 Q195 Q215钢 塑性和韧度好 制造薄板 冲压件和焊接件 Q235钢 强度较高 制造钢板 钢筋 农业机械用钢和不重要的机械零件 拉杆 连杆和转轴 Q255 Q275钢 强度高 质量好制作建筑 桥梁工程上质量要求较高的焊接件 2 优质碳素结构钢 牌号 由两位数字组成 表示碳的平均万分含量 常用 08 85 如45 表示 C 0 45 的优质碳素结构钢 当 Mn 0 7 1 2 时 在数字后加Mn 如65Mn 表示 c 0 65 Mn 0 7 1 2 的优质碳钢 成份 C 0 08 0 85 S P含量较低 通常经热处理后使用 以发挥其性能潜力 特点与应用 10 25钢 有较好的塑性 韧度 焊接性和冷成型性 主要用于各种冲压件和焊接件 30 55钢 强度较高 有一定的塑性和韧度 经热处理后 用于齿轮 轴 螺栓等重要零件 65 85钢 有较高的强度 硬度和弹性 塑性和韧性较低 常用于弹簧和耐磨零件 2 合金结构钢 牌号 数字 元素符号 数字 表示碳的平均万分含量 元素平均百分含量 1 5 不标记 表示所含合金元素的名称 如 20Cr 表示 c 0 2 Cr 1 5 的合金结构钢 如 38CrMnAl 表示 c 0 38 Cr Mn Al的含量均 1 5 的合金结构钢 如 60Si2Mn 表示 c 0 6 Si 1 5 2 49 的 Mn 1 5 的合金结构钢 成份 C 0 1 0 7 加入了Cr Mn Si Ni Ti V等合金元素 热处理后使用 特点与应用 20Cr 20MnTi 20Cr2Ni4 有较高的韧度 经热处理后表面硬而耐磨 用于受冲击载荷的重要零件 40Cr 40CrMn 38CrMnAl 有较高的综合力学性能 用于受力复杂的重要零件 55Si2Mn 60Si2Mn 具有高屈强比 高疲劳强度 高弹性极限和韧性 用于弹簧等零件 滚动轴承钢是合金结构钢中的一类专门用钢 牌号 字母G 合金元素 数字 表示滚动轴承用钢 表示所含主要合金元素的名称 如 GCr9 表示 Cr 0 9 的滚动轴承钢 只标出铬元素平均千分含量 其它不标记 如 GCr15SiMn 表示 Cr 1 5 的滚动轴承钢 成份 C 1 1 15 加入了Mn Si等合金元素 热处理后使用 二 工具钢 1 碳素工具钢 牌号 字母T 数字 质量级别 表示工具钢 表示碳的平均千分含量 7 13 末尾标 表示是高级优质 如T7 表示含碳量为 C 0 7 的碳素工具钢 如T10 表示含碳量为 C 1 0 的碳素工具钢 成份 C 0 65 1 35 有少量的Si和Mn 热处理后使用 特点与应用 T7 T13 有一定的硬度和耐磨性 但热硬性和韧度较差 用于低速工具 如凿子 木工具 剪刀 冲头 丝锥 锉刀 刮刀 冷冲模具等 2 合金工具钢 牌号 数字 元素符号 数字 表示碳的平均千分含量 1 不标记 表示所含合金的名称 元素平均百分含量 1 5 不标记 成份 C 0 3 1 7 加入了Cr Mn Si Mn W V等合金元素 热处理后使用 如 9CrSi 表示含碳量为 C 0 9 Cr 1 5 的 Si 1 5 合金工具钢 如 CrWMn 表示含碳量为 C 1 W 1 5 的 Mn 1 5 合金工具钢 如 3Cr2W8V 表示含碳量为 C 0 3 Cr 2 的 W 8 V 1 5 合金工具钢 特点与应用 9CrSi 9Cr2 量具刃具钢 丝锥 钻头 铣刀 手术刀 量规 冷冲模等 Cr12MoV CrWMn 冷模具钢 5CrNiMo 4Cr5W2VSi 热模具钢 W18Cr4V W6Mo5Cr4V2 高热硬性 用于刀具等 高速工具钢 锋钢 是合金工具钢中的一类专门用钢 表达特殊 C 1 0 w 18 Cr 4 V 1 5 三 特殊性能钢 1 不锈钢 主要合金元素为Cr和Ni 牌号 数字 元素符号 数字 表示碳的平均千分含量 0 08 时用0表示 表示所含合金的名称 元素平均百分含量 如 1Cr13 表示 c 0 1 Cr 13 的不锈钢 如 1Cr18Ni9 表示 c 0 1 Cr 18 Ni 9 的不锈钢 如 2Cr13 表示 c 0 2 Cr 13 的不锈钢 成份 C 0 45 有较高含量的Cr和Ni 特点与应用 铬不锈钢 如1Cr13 3Cr13 随含碳量增加 强度 硬度上升 韧度 耐腐蚀性下降 用于水 蒸汽 硝酸等弱腐蚀性场合 如汽轮机 水压机的零件 医疗器械 食品设备 铬镍不锈钢 如1Cr18Ni9 耐腐蚀性 塑性 韧性 焊接性优良 用于腐蚀性较大的酸碱 有机酸等化工设备 管道以及医疗器械 2 耐热钢 牌号 数字 元素符号 数字 表示碳的平均千分含量 0 08 时用0表示 表示所含合金的名称 元素平均百分含量 1 5 不标记 如 4Cr10Si2Mo 表示 c 0 4 Cr 10 Si 2 Mo 1 5 的耐热钢 如 5Cr2Mn9Ni4N 表示 c 0 5 Cr 2 Mn 9 Ni 4 N 1 5 的耐热钢 如 0Cr13Al 表示 c 0 08 Cr 13 Al 1 5 的耐热钢 特点与应用 抗氧化钢 如3Cr18Mn12Si2N Cr Si Al等合金元素 容易在钢表面形成稳定的氧化物保护膜 主要用于800 1000 的锅炉加热 内燃机等设备零件 热强钢 如4Cr10Si2Mo Ti Nb V W Mo Ni等合金元素 可提高钢的高温强度 主要用于高温高载荷的汽车发动机 气轮机等机器中的零件 C 0 45 加入Cr Si Al或Ti Nb V W Mo Ni等合金元素 成份 牌号 字母 数字 数字 表示钢片的轧制方法 表示钢片 铁热损值 10后的值 表示钢片的磁化频率 比如 JDR540 50 DQ133 30 DW133 30 3 软磁钢 硅钢片 成份 钢中 Si 1 4 5 含杂质较少 特点与应用 有较高的磁通性能 主要用于变压器中的硅钢片 四 铸钢 牌号 字母ZG 数字 数字 表示铸钢 表示抗拉强度 b Mpa 表示屈服点 s Mpa 成份 可分为铸造碳钢 铸造低合金钢 铸造高合金钢 一般 C 0 2 0 6 铸造合金钢中加入了Cr Mo Si V等合金元素 如ZG230 450 表示含碳量屈服点为 s 230MPa 抗拉强度为的 b 450Mpa的碳素铸钢 特点与应用 由于铸造特性 一般用于制造形状复杂 难以切削加工 尺寸大 难以锻造加工的重要零件 如 大型齿轮 缸体 变速箱机架等 二 铸铁 含碳量大于2 11 的铁碳合金 1 白口铸铁 牌号 无牌号标记 成份 C 2 11 6 69 碳以Fe3C 化合物 的形式存在 并含有Si Mn P S等杂质 特点与应用 断面呈白色 性能硬而脆 不能切削加工 一般不用来制造机械零件 主要用作炼钢的原料 2 灰口铸铁 牌号 字母HT 数字 表示灰口铸铁 表示最低抗拉强度 b Mpa 如 HT150 表示最低抗拉强度为 b 150MPa的灰口铸铁 成份 C 2 8 4 0 有一定含量的Si Mn及杂质 在钢的基体上分布着片层状石墨 碳 组织 断面呈灰色 特点与应用 强度 塑性 韧性不如钢 软而脆 片层状石墨上的微裂纹尖端会产生应力集中 故抗压强度高 抗拉强度低 有良好的耐磨性 减震性和切削性 石墨有自润滑作用 常用于床身 机架 底座 箱体 壳体 导轨 缸体 活塞环 带轮等零件 3 可锻铸铁 牌号 字母KTH KTZ 数字 数字 KTH表示 黑心 可锻铸铁KTZ表示 珠光体 可锻铸铁 表示最低抗拉强度 b Mpa 表示最低伸长率 如 KTH300 06 表示最低抗拉强度为 b 300MPa 6 的黑心可锻铸铁 如 KTZ450 04 表示最低抗拉强度为 b 450MPa 4 的珠光体可锻铸铁 成分 C 3 8 4 0 有一定含量的Si Mn及杂质 在白口铸铁基础上经 可锻化处理 长时高温退火 在钢的基体上分布着团絮状石墨 碳 组织 特点与应用 黑心可铁 塑性 韧性高 强度低 珠光体可铁 强度 硬度和耐磨性较高 团絮状石墨对基体割裂作用小 宜制造形状复杂 要求一定塑性 韧性 承受冲击和震动的薄壁铸件 如汽车 拖拉机零件 管道 阀门等 4 球墨铸铁 牌号 字母QT 数字 数字 表示球墨铸铁 表示最低抗拉强度 b Mpa 表示最低伸长率 如 QT400 18 表示最低抗拉强度为 b 400MPa 18 的球墨铸铁 成分 C 3 8 4 0 有一定含量的Si Mn Mg及杂质 在浇注前加入球化剂 在钢的基体上产生球状石墨 碳 组织 特点与应用 球状石墨对基体的割裂作用小 综合力学性能较高 并具有良好的减震性和耐磨性 有些性能指标接近 于钢 可代替部分钢和合金钢制造一些受力复杂 强度韧性和耐磨性较高的零件 如曲轴 凸轮轴 齿轮 蜗杆 伐门 机座 汽车后桥等 三 有色金属 除钢铁 黑色金属 以外的其它金属材料 1 铝及铝合金 1 纯铝 旧牌号 L1 L2 L3 L4 序号越大 纯度越低 新牌号 1070 1060 1050 1040 纯度依次降低 特点及应用 轻 密度低 配置铝合金导电导热性好 导线 电容抗大气腐蚀 包覆材料加工性能好 包装材料强度低 不能作为承受载荷的结构材料应用 2 铝合金 牌号 LF2 防锈 LY11 硬铝 LC3 超硬铝 LD5 锻铝 旧 变形铝合金 新 变形铝合金 5A02 防锈 2A11 硬铝 7A03 超硬铝 2A50 锻铝 铸造铝合金 代号 ZL 铝合金组别 表示除铝以外的主要合金 A表示原始合金 其它字母为改型合金 区分同组的不同合金 表示所含合金成分 特点及应用 铝锰合金 防锈铝合金 抗蚀性高 塑性好 应用于油箱 油管 罐 铆钉等 铝铜合金 又称硬铝 强度较高 塑性好 主要用于飞机构件 如飞机蒙皮 螺旋桨 叶片等重要零件 铝锌合金 超硬铝 强度很高 耐热性 抗蚀性差 应用于飞机大梁 起落架等主要受力构件 铝镁合金 锻铝合金 塑性好 易于压力加工 应用于航空工业中的管道 铆钉等 变形铝合金 制成各种型材 棒料 板 管 线 箔等 铸造铝合金 以硅和铝元素形成的铝合金称作 硅铝明 力学性能不如变形铝合金 铸造性能好 用于生产形状复杂 或体积很大的零件 简单硅铝明ZL102 ZALSi12 铸造性能好 强度低 用于形状复杂 受力不大的零件 如仪表外壳等 复杂硅铝明 在AL Si基础上加入其它合金元素Cu Mn Ni Mg等 铸造性能好 有较高的强度和耐磨性 耐热性 用于制造形状复杂中等强度的零件 如发动机活塞 气缸体 风机叶片 液压泵壳体等 2 铜及铜合金 1 纯铜 紫铜 牌号 T1 T2 T3 T4 序号越大 纯度越低 特点及应用 玫瑰红色 表面形成氧化膜后呈紫色 故一般称为紫铜 有良好的导电性 导热性 极好的塑性和耐蚀性 主要用于电线 电缆 电子元件及导热器件等 2 铜合金 a 黄铜 铜锌合金 牌号 普通黄铜 H 平均含铜量的百分数 特点及应用 对海水和大气有良好的耐蚀性 一般用于制造弹壳 散热器 垫片 油管等器件 b 青铜 铜锡 铜铝 铜硅 铜铅等合金的总称 牌号 对压力加工的锡青铜 QSn Sn含量的百分数 对铸造青铜 ZCu 除铜外其它元素的符号和含量的百分数 特点及应用 生产中最常用的有 锡青铜 有较高的抗蚀性 耐磨性 多用于制造轴瓦 轴套等耐磨零件 铝青铜 有较高的强度 抗蚀性 耐磨性 耐热性和焊接性 常用于铸造承受重载的耐磨件 如齿轮 蜗轮 轴套 船舶等零件 课后小结 含碳量小于2 11 的铁碳合金 1 以含碳量 C 0 6 高 2 以化学成份 碳素钢 合金钢 3 以钢的品质 普通钢 优质钢 高级优质钢 4 以钢的用途 结构钢 工具钢 特殊性能钢 常用钢种的牌号及识别 钢 结构钢 普通碳素结构钢 Q235A Q215B 优质碳素结构钢 45 65Mn 合金结