04第四讲：工业用钢ppt课件

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(c0.25%),中碳钢(0.25%c0.6%),高碳钢(0.6%c2.11%),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（s0.05%;p0.045%）,优质钢（s0.04%;p0.04%）,高级优质钢（s0.03%；p0.035%）,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=0.060.38%,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：0885）,如45（表示C0.45%的优质碳素结构钢）,当Mn=0.71.2%时，在数字后加Mn,如65Mn（表示c=0.65%,Mn=0.71.2%的优质碳钢）。,成份：,C=0.080.85%,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：,1025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。,3055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。,6585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%,Cr1.5%的合金结构钢),如：38CrMnAl（表示c=0.38%,Cr、MnAl的含量均1.5%的合金结构钢),如：60Si2Mn（表示c=0.6%,Si=1.52.49%，的Mn1%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=0.31.7%,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C0.9%，Cr1.5%的Si1%，W1.5%的Mn1.5%合金工具钢）；,如：3Cr2W8V（表示含碳量为C0.3%，Cr2%的W8%，V1.5%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）C1.0%w=18%Cr=4%V1.5%,（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c0.1%,Cr13%的不锈钢)；,如：1Cr18Ni9（表示c0.1%,Cr18%，Ni9%的不锈钢)；,如：2Cr13（表示c0.2%,Cr13%的不锈钢)；,成份：,C0.45%,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c0.4%,Cr10%，Si2%，Mo1.5%的耐热钢)；,如：5Cr2Mn9Ni4N（表示c0.5%,Cr2%，Mn9%，Ni4,N1.5%的耐热钢)；,如：0Cr13Al（表示c0.08%,Cr13%，Al1.5%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8001000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。,C0.45%,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：,JDR54050,DQ13330,DW13330,3、软磁钢（硅钢片）,成份：,钢中Si=14.5%,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=0.20.6%,铸造合金钢中加入了Cr、Mo、Si、V等合金元素.,如ZG230450（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=2.116.69%,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=2.84.0%,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：KTH30006(表示最低抗拉强度为b=300MPa，=6%的黑心可锻铸铁）；,如：KTZ45004(表示最低抗拉强度为b=450MPa，=4%的珠光体可锻铸铁）；,成分：,C=3.84.0%,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：QT40018(表示最低抗拉强度为b=400MPa，=18%的球墨铸铁）；,成分：,C=3.84.0%,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ALSi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；,合金结构钢：20Cr;38CrMnAl;60Si2Mn;(G