常用材料介绍,热处理及表面处理

常用材料介紹 熱處理及表面處理 報告大綱 一 常用金屬材料選型介紹二 常用金屬材料用途與對照表三 常用非金屬材料選型介紹四 常用材料的熱處理五 常用材料的表面處理 一常用金屬材料選型介紹 一 黑色金屬黑色金屬包括 生鐵 鐵合金 碳素結構鋼 低合金結構鋼和優質鋼等 下面主要介紹我們常用的幾種 1 碳素結構鋼 碳素結構鋼可以不經過冷熱加工或熱處理 直接用于建筑結構和機械機構 也可以經過冷熱加工或熱處理用于制造螺絲 螺栓 螺帽 鉚釘 連桿 軸 銷子等機器零件 屬于普通鋼 其鋼號用屈服點 屈 拼音首位字母 Q 和保證屈服點的最小數值表示 鋼號Q195 Q235A比較常用 其中Q235A強度和塑性配合較好 用途最廣泛 常軋制成盤條 圓鋼 方鋼 扁鋼 角鋼 工字鋼 槽鋼和中厚鋼板 4mm 等 2 低合金結構鋼 低合金結構鋼是含碳0 1 0 22 之間含有少量合金元素的鋼 這類鋼由于合金元素強化了鐵素體 增加了珠光體相對量 其屈服點比碳素結構鋼高25 70 低合金結構鋼由于強度高且生產工藝簡單 鋼材一般是在熱軋狀態下直接使用 可制成大型工字鋼 槽鋼 角鋼 中厚鋼板 4mm 4mm及以下稱為薄鋼板 等 廣泛應用于橋梁 船舶 鍋爐 容器 建筑等行業 3 優質鋼 優質鋼含優質碳素結構鋼 合金結構鋼 彈簧鋼 滾動軸承鋼 工具鋼 不銹耐酸鋼 耐熱鋼等 下面主要介紹常用的幾種 3 1優質碳素結構鋼是優質鋼中使用最廣的一種鋼種 其純潔性和成分的均勻性比普通鋼好 因此鋼的塑性 韌性比較優良 主要分為 低碳鋼 中碳鋼 高碳鋼 這類優質鋼由于價格低廉 廣泛應用于機械制造行業中 3 1 1低碳鋼 含碳量 0 25 其特點是強度較低 塑性 韌性及焊接性能很好 切削性一般 這種鋼可以用各種冷加工或焊接的方法來制造各種受力不大 韌性要求較高且不加熱處理的機械零件或設備 不適宜退火處理 3 1 2中碳鋼 含碳量0 3 0 5 其特點是強度較高而韌性稍低 一般經過淬火 回火或正火后使用 它們屬于調質鋼類 淬火溫度決定于含碳量 回火溫度取決于零件所要求的強度和韌性 這類鋼主要用來制造承受負荷較大的機器零件如直軸 曲軸等 很少用來做焊接構件 3 1 3高碳鋼 含碳量0 55 以上 其特點是具有高的強度和良好的彈性 由于含碳量高 在水中淬火容易產生裂紋 所以多采用雙液淬火 水淬油冷 小截面零件則多采用油淬 這些牌號的鋼主要用于制造彈簧和易受磨損的零件 優質碳素結構鋼常用鋼號的性能及用途 1 10 這種鋼的塑性及韌性高 在冷態下易于模壓成型 用作拉桿 鋼管 墊片 鋼絲 鋼板和型材 2 15 這種鋼的塑性 韌性 焊接性 冷沖性均很好 但強度較低 用于制造受力不大但韌性要求高的零件 如螺栓 螺釘 拉條 法蘭盤 蒸汽鍋爐等 這種鋼的切削性能較差 可用880 900 水中淬火來改善切削性能 3 20 25 這種鋼的強度比15號鋼稍高 很少淬火 這種鋼用于不經受很大應力而要求韌性較高的零件 如杠桿 軸套 螺釘 起重機的吊鉤 負荷不大的齒輪 鏈輪等 4 35 這種鋼有好的塑性和適當的強度 廣泛用來制造各種鍛件和熱壓件 如曲軸 轉軸 軸銷 連桿 橫梁 套筒 螺釘螺母等 這種鋼大多在正火或調質狀態下使用 一般不作焊接 5 45 45號鋼是應用很廣的優質碳素結構鋼 通常是在調質或正火狀態下使用 具有良好的綜合機械性能 這種鋼用于制造機器中的齒輪 軸 活塞銷 緊固件 汽輪機葉輪 壓縮機 泵的運動零件 6 55 這種鋼經熱處理后有高的表面硬度和強度 具有較好的韌性 一般在正火或淬火 回火后使用 制造齒輪 連桿 扁彈簧等 7 65 70 這種鋼基本上屬于彈簧鋼類 經過適當的熱處理后 具有相當高的強度與彈性 大尺寸的零件往往采用正火處理 小尺寸的零件才采用淬火 低溫回火處理 3 2合金結構鋼是在優質碳素結構鋼的基礎上 適當加入一種或數種合金元素煉制而成的鋼種 它們有較高的強度或韌性 最主要的優點是具有很好的淬透性 零件在使用前通常都要經過調質 化學熱處理 火焰淬火或高頻淬火等 從而使鋼獲得均勻的具有良好綜合機械性能的組織 主要分為以下三類 3 2 1低碳滲碳合金結構鋼這類鋼常用牌號為20Cr 20CrMnTi 其含碳量一般在0 10 0 25 之間 加入鉬 釩 鈦等元素主要是為了形成合金碳化物 提高鋼的回火穩定性 以便滲碳后可以直接進行淬火 這類鋼的最終熱處理是滲碳 或氰化 后淬火加低溫回火 牌號20CrMnTi是制造汽車 拖拉機齒輪的常用材料 3 2 2中碳調質合金結構鋼這類鋼常用牌號為40Cr 35CrMoA 其含碳量在0 30 0 50 之間 由于這類鋼的淬透性高 可以用較低的冷卻速度獲得淬硬層 一般都用油淬 調質鋼的最終性能取決于回火溫度 高溫回火溫度在500 650 之間 在此溫度范圍內 隨著溫度的升高 強度 硬度下降而韌性上升 常用來制造承受較大載荷的軸 連桿 進氣閥 大齒輪 緊固件等 3 2 3氮化鋼氮化鋼是含鋁的中碳調質合金鋼 這類鋼常用牌號為38CrMoAlA 氮化鋼所制成的零件需先經過調質或表面淬火 高頻淬火處理 獲得所需要的力學性能后 再進行最終切削精加工 然后進行氮化處理 以進一步提高表面硬度和耐磨性 這類鋼主要用于制造具有高耐磨性 高疲勞強度 處理后尺寸精確的氮化零件 如氣缸套 齒輪 檢規 高壓閥門 蝸桿 磨床及自動車床主軸等 3 3彈簧鋼彈簧鋼是用來制造彈簧或某些彈性元件的一種鋼 廣泛用于飛機 汽車 拖拉機 鐵路車輛 起重機械機身或車身下的抗震彈簧 彈簧鋼常用牌號為60Si2MnA 65Mn 按照化學成分可分為碳素彈簧鋼與合金彈簧鋼兩大類 彈簧鋼材常用外形為圓鋼 扁鋼其次是方鋼 彈簧鋼常用牌號用途如下 60 70號 火車車廂的螺旋彈簧 一般機器上的圓 方螺旋彈簧 小型機械的彈簧 65Mn 用于較大尺寸的各種扁圓彈簧 如汽車的離合器彈簧 60Si2MnA 汽車 拖拉機 鐵道車輛上的板簧 安全閥機止回閥簧 制造承受交變負荷及在高應力下工作的大型彈簧等 3 4滾動軸承鋼滾動軸承鋼又叫滾子鋼 滾珠鋼 簡稱軸承鋼 主要用來制造各種機械上的軸承 包括滾珠 內外套圈等 分為以下幾類 3 4 1高碳鉻軸承鋼高碳鉻軸承鋼用電爐冶煉并經真空脫氧處理 共有四個牌號 GCr9鋼的耐磨性和淬透性較高 當硬度為HB200左右時 切削加工性好 用于制造機械傳動軸承上的鋼球和滾子 GCr9SiMn鋼的耐磨性和淬透性與GCr15鋼相似 有回火脆性 適于制造較大尺寸的軸承套圈 可代替GCr15鋼 GCr15鋼的耐磨性高 當硬度為HB200左右時 切削加工性好 用于制造內燃機 電動機車 機床 鉆探機以及高速 高負荷轉動軸承上的鋼球 滾子和軸套 GCr15SiMn鋼的耐磨性和淬透性比GCr15鋼高 有回火脆性 用于制造大型軸承鋼球和滾子 其它用途與GCr15相似 3 4 2滲碳軸承鋼滲碳軸承鋼用電爐或平爐冶煉 或電爐 平爐鋼液經爐外精煉 高級優質鋼還應經電渣重熔 3 4 3高碳鉻不銹軸承鋼這類鋼用電爐冶煉并經電渣重熔 亦可采用非真空感應爐或真空感應爐冶煉并經電渣重熔 3 5工具鋼工具鋼是現代工業中廣泛應用的鋼種 鋼號較多 主要用來制造各種刀具 模具 量具及其它工具 對工具鋼使用性能的要求 硬度和紅硬性 在受熱條件下仍能保持足夠高的硬度和切削能力 耐磨性 強度和韌性 對工具鋼工藝性能的要求 要有較好的熱鍛壓變形性與冷切削加工性 淬火溫度范圍足夠寬 淬硬性和淬透性 脫碳敏感性 熱處理時的變形性 3 5 1碳素工具鋼碳素工具鋼的含碳量在0 65 1 35 范圍內 常用牌號為T8A T10A T12A 熱處理后可得到高硬度和高耐磨性 由于生產成本較低 加工性能良好 在工具鋼中是被廣泛應用的鋼種 不足之處是紅硬性差 不適宜制造尺寸較大的工具 不宜制造承受沖擊的工具 3 5 2合金工具鋼合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎上加入鉻 鎢 鉬 釩 硅 錳 鎳 鈷等合金元素經冶煉 軋制而成的鋼種 它的突出優點是淬透性好 熱處理時開裂傾向小 耐磨性與耐熱性高 可以適應不同用途需要 按用途可分為三類 刃具用鋼 模具用鋼和量具用鋼 刃具用鋼常用牌號為9SiCr CrWMn 它們主要用于切削刀具 屬于低合金鋼種 模具用鋼是用來制作鍛造 沖壓 切邊 壓鑄等模具的鋼種 包括熱模鋼和冷模鋼 量具用鋼在熱處理后 具有尺寸穩定性 高耐磨性 高硬度和足夠的韌性 常用牌號為Cr12 CrWMn Cr06 用來制造量規 塊規和樣板 這類鋼在淬火后具有很高的硬度 而且淬火變形很小 3 5 3高速工具鋼高速工具鋼的突出優點是具有很高的熱硬性 同時又具有一定的韌性 它是一種高碳高合金鋼 含碳量在0 7 1 6 之間 含有鎢 鉬 鉻 釩 鈷等合金元素 合金元素總量均在10 以上 高的可達23 3 6不銹耐酸鋼不銹耐酸鋼是不銹鋼和耐酸鋼的總稱 在空氣中能夠抵抗腐蝕的鋼叫不銹鋼 在化學腐蝕介質中能抵抗腐蝕的鋼叫耐酸鋼 不銹鋼不一定耐酸 耐酸鋼一般具有良好的不銹性能 3 7耐熱鋼耐熱鋼是在高溫下有良好的化學穩定性和較高強度 能較好適應高溫條件下工作的合金結構鋼 它分為抗氧化鋼和熱強鋼兩類 耐熱鋼常用于制造鍋爐 汽輪機 工業爐以及航空 石化等工業部門中在高溫下工作的零件 一常用金屬材料選型介紹 二 有色金屬除了黑色金屬以外的金屬都叫有色金屬 有色純金屬分為重有色金屬 指密度大于4 5g cm3的常見有色金屬 如銅 鎳 鈷 鉛 鋅 錫 銻 汞 鎘 鉍等 輕有色金屬 指密度小于4 5g cm3的有色金屬 如鋁 鎂 鈉 鈣 鉀 鍶 鋇等 貴金屬 包括金 銀和鉑族元素 半金屬 指硅 硒 銻 砷 硼 其理化性質介于金屬和非金屬之間 稀有金屬 如鈦 鋰 銫 鈹 鎢 鉬 釩 錸等 有色合金按合金系統分類 如銅合金 錫合金 鋁合金 鎂合金 鈦合金等 按用途分類 如變形合金 壓力加工用 鑄造合金 軸承合金 印刷合金 硬質合金等 下面介紹常用的有色金屬及其合金 1 有色金屬及 碳素結構鋼可以不經過Q195 Q235A比較常用 其中Q235A強度和塑性 1 銅及銅合金 1 1純銅 純銅又稱紫銅 密度8 94g cm3 熔點10830C 無磁性 純銅突出特點是導電 導熱性好 具有很高的化學穩定性 在大氣 淡水和水蒸汽中均有良好的抗蝕性 同時具備優良的加工成型性和可焊性 其強度不高 但塑性很好 1 2銅合金 分為黃銅 青銅 白銅 鑄造銅合金等 1 2 1黃銅是以鋅為主要元素的銅合金 常用牌號及用途 H96 散熱器 冷凝器的管道 散熱片 導電零件等 H68 彈殼及工業上用的零件 H62 散熱器 墊圈 彈簧 螺釘 螺帽等 HSi80 3 船舶零件 蒸汽管和水管零件 1 2 2青銅以錫為主要元素的稱為青銅或錫青銅 還有鋁青銅 鈹青銅 硅青銅等 其中鈹青銅除鈹元素外 還添加鎳 鈦合金元素 經淬火時效后抗拉強度可達1250 1500MPa 硬度為HB350 400 接近于中強度鋼的性能 鈹青銅在淬火狀態時具有極好的塑性 可冷加工成管材 棒材 帶材等各種型材 還具有優良的抗蝕性和導電導熱性 受沖擊時不產生火花 故廣泛用作各種儀表彈簧 重要彈性元件 耐磨零件及防爆工具等 1 2 3鑄造銅合金鑄造銅合金包括鑄造黃銅和鑄造青銅兩大類 鑄造銅合金是用來鑄造形狀復雜的機械配件如閥門 管配件 軸瓦 缸套 渦輪等 2 鋁及鋁合金 2 1純鋁 純鋁是一種銀白色金屬 密度2 7g cm3 熔點6600C 具有良好的導電性 其導電率僅次于銀和銅 導熱性也很好 并有很好的耐蝕能力 鋁的塑性很好 能承受各種冷熱加工 制成各種型 板 管等材料 同時鋁具有吸音性能 可用來制造建筑物的室內裝飾 天花板以及其它需要隔音的設施 2 2鋁合金 根據鋁合金的成分和生產工藝特點 分為形變鋁合金和鑄造鋁合金兩大類 2 2 1形變鋁合金經過熱或冷加工變形 以板材 管材 棒材和鍛胚等形狀供應的鋁合金都屬于形變鋁合金 防銹鋁合金 包括鋁錳合金和鋁鎂合金 不能熱處理強化 硬鋁 主要是鋁銅鎂錳合金 是熱處理能強化的鋁合金中應用最廣泛的一種 超硬鋁 是鋁鋅鎂銅合金 是強度最高的一種鋁合金 其常用牌號為A7075 鍛鋁 是鋁鎂硅銅合金 具有良好的熱塑性和鑄造性能 具有較好的耐蝕性 常用牌號A6061 A6063等 2 2 2鑄造鋁合金用來直接澆鑄機械零件的鋁合金稱為鑄造鋁合金 這里不再詳述 二常用金屬材料用途與對照表 三常用非金屬材料選型介紹 一 塑料塑料包括 熱塑性塑料 熱固性塑料 泡沫塑料 塑料型材管材 塑料板材及進口工程塑料等 下面主要介紹我們常用的幾種 1 聚乙烯 PE 聚乙烯是一個由多種工藝方法生產的具有多種結構和特性的系列品種 主要有低密度聚乙烯 LDPE 高密度聚乙烯 HDPE 線型低密度聚乙烯 LLDPE 及一些具有特殊性能的品種 PE韌性和沖擊強度較好 但硬度 剛性 彈性模量和一系列強度較常用塑料都低 貼標機上的固定環用的材料就是PE 2 聚氯乙烯 PVC 聚氯乙烯綜合性能優良 可以滿足建筑材料 交通運輸 包裝 家電等需要 3 聚甲醛 POM 聚甲醛是一種具有優良綜合性能的