典型弹簧选材

1、 一、汽车板簧一、汽车板簧 汽车板簧 (1) 用途及性能要求用途及性能要求 用于缓冲和吸振，承受很大的交用于缓冲和吸振，承受很大的交变应力和冲击载荷的作用，需要高的屈服强度和疲劳强变应力和冲击载荷的作用，需要高的屈服强度和疲劳强度。度。典型弹簧选材典型弹簧选材 (2) 材料材料 轻型汽车选用轻型汽车选用65Mn、60Si2Mn钢制造；钢制造； 中型或重型汽车中型或重型汽车, 板簧用板簧用50CrMn, 55SiMnVB钢；钢； 重型载重汽车大截面板簧用重型载重汽车大截面板簧用55SiMnMoV, 55SiMnMoVNb钢制造。钢制造。 (3) 工艺路线工艺路线 热轧钢带热轧钢带(板板)冲裁下料

2、冲裁下料压力成型压力成型淬火淬火中温回火中温回火喷丸强化喷丸强化 淬火淬火 温度为温度为850 C860 C(60Si2Mn钢为钢为870 C), 采用油冷采用油冷, 淬火后淬火后组织为马氏体。组织为马氏体。 回火回火 温度为温度为420 C500 C, 组织为回火屈氏体。屈服强度组织为回火屈氏体。屈服强度s0.2不低不低于于1100 MPa, 硬度为硬度为42 HRC47 HRC, 冲击韧性冲击韧性ak为为250 KJ/m2300 KJ/m2。 二、火车螺旋弹簧二、火车螺旋弹簧 火车螺旋弹簧 热轧钢棒下料热轧钢棒下料两头制扁两头制扁热卷成形热卷成形淬火淬火中温回中温回火火喷丸强化喷丸强化端面

3、磨平。端面磨平。 淬火与回火工艺同汽车板簧。淬火与回火工艺同汽车板簧。(1) 用途及性能要求用途及性能要求 机车和机车和车箱的缓冲和吸振车箱的缓冲和吸振, 其使用其使用条件和性能要求与汽车板条件和性能要求与汽车板簧相近。簧相近。 (2) 材料材料 50CrMn、55SiMnMoV (3) 工艺路线工艺路线 三、气门弹簧三、气门弹簧 (1) 用途用途 内燃机气门弹簧是一种压缩螺旋弹簧。其用途是在凸轮、内燃机气门弹簧是一种压缩螺旋弹簧。其用途是在凸轮、摇臂或挺杆的联合作用下，使气门打开和关闭，承受应力不是很大，摇臂或挺杆的联合作用下，使气门打开和关闭，承受应力不是很大，可采用淬透性比较好、晶粒细小

4、、有一定耐热性的可采用淬透性比较好、晶粒细小、有一定耐热性的50CrVA钢制造。钢制造。 (2) 工艺路线工艺路线 冷卷成型冷卷成型淬火淬火中温回火中温回火喷丸强化喷丸强化两端磨平。两端磨平。 将冷拔退火后的盘条校直后用自动卷簧机卷制成螺旋状，切断后两将冷拔退火后的盘条校直后用自动卷簧机卷制成螺旋状，切断后两端并紧，经端并紧，经850 C860 C加热后油淬，再经加热后油淬，再经520 C回火，组织为回回火，组织为回火屈氏体，喷丸后两端磨平。弹簧弹性好，屈服强度和疲劳强度高，火屈氏体，喷丸后两端磨平。弹簧弹性好，屈服强度和疲劳强度高，有一定的耐热性。有一定的耐热性。 气门弹簧也可用冷拔后经油淬

5、及回火后的钢丝制造，绕制后经气门弹簧也可用冷拔后经油淬及回火后的钢丝制造，绕制后经300 C350 C加热消除冷卷簧时产生的内应力。加热消除冷卷簧时产生的内应力。 四、自行车手闸弹簧四、自行车手闸弹簧 自行车手闸弹簧是一种扭转弹簧，其用途是使手闸复位。自行车手闸弹簧是一种扭转弹簧，其用途是使手闸复位。该弹簧承受载荷小，不受冲击和振动作用，精度要求不高。该弹簧承受载荷小，不受冲击和振动作用，精度要求不高。因此手闸弹簧可用碳素弹簧钢因此手闸弹簧可用碳素弹簧钢60或或65钢制造。经过冷拔钢制造。经过冷拔加工获得的钢丝直接冷卷、弯钩成形即可。卷后可低温加工获得的钢丝直接冷卷、弯钩成形即可。卷后可低温(

6、200 C220 C)加热消除内应力，一般也可不进行热处加热消除内应力，一般也可不进行热处理。理。 五、继电器簧片五、继电器簧片继电器簧片 (1) 用途及性能要求用途及性能要求 继电器簧片继电器簧片是一种片簧，其作用是使两电触是一种片簧，其作用是使两电触点接触时点接触时, 产生一定大小的压力，产生一定大小的压力，以保证触头紧密接触良好导电。以保证触头紧密接触良好导电。簧片材料要有好的弹性、导电性簧片材料要有好的弹性、导电性和耐蚀性。簧片所受弯曲应力很和耐蚀性。簧片所受弯曲应力很小。小。 (2) 材料材料 黄铜黄铜(H70)、锡青铜、锡青铜(QSn6.5-0.1)、白铜、白铜(B19) 黄铜的导

7、电性好，抗疲劳性能较高，弹性一般，价格较低。黄铜的导电性好，抗疲劳性能较高，弹性一般，价格较低。 锡青铜的导电性稍低，但抗疲劳性能高，弹性好，价格稍高。锡青铜的导电性稍低，但抗疲劳性能高，弹性好，价格稍高。 白铜的导电性好，抗蚀性高，抗疲劳性能较高，弹性好，价格较贵。白铜的导电性好，抗蚀性高，抗疲劳性能较高，弹性好，价格较贵。 簧片生产工艺简单，可用上述材料的冷轧薄片冲裁下料成形制造。簧片生产工艺简单，可用上述材料的冷轧薄片冲裁下料成形制造。 四、刃具选材四、刃具选材 切削加工使用的车刀、铣刀、钻头、锯条、丝锥、板牙等切削加工使用的车刀、铣刀、钻头、锯条、丝锥、板牙等工具统称为刃具。工具统称为

8、刃具。 1刃具的工作条件刃具的工作条件 (1) 刃具切削材料时，受到被切削材料的强烈挤压，刃部刃具切削材料时，受到被切削材料的强烈挤压，刃部受到很大的弯曲应力。某些刃具受到很大的弯曲应力。某些刃具(如钻头、铰刀如钻头、铰刀)还会受到还会受到较大的扭转应力作用。较大的扭转应力作用。 (2) 刃具刃部与被切削材料强烈摩擦，刃具刃部与被切削材料强烈摩擦， 刃部温度可升到刃部温度可升到500 C600 C。 (3) 机用刃具往往承受较大的冲击与震动。机用刃具往往承受较大的冲击与震动。切削加工 2刃具的失效形式刃具的失效形式 (1) 磨损磨损 由于摩擦，刃具刃部易由于摩擦，刃具刃部易磨损，这不但增加了切

9、削抗力，磨损，这不但增加了切削抗力，降低切削零件表面质量，也由于降低切削零件表面质量，也由于刃部形状变化，使被加工零件的刃部形状变化，使被加工零件的形状和尺寸精度降低。形状和尺寸精度降低。 (2) 断裂断裂 刃具在冲击力及震动的刃具在冲击力及震动的作用下折断或崩刃。作用下折断或崩刃。 (3) 刃部软化刃部软化 由于刃部温度升高，由于刃部温度升高，若刃具材料的红硬性低或高温性若刃具材料的红硬性低或高温性能不足，使刃部硬度显著下降，能不足，使刃部硬度显著下降，丧失切削加工能力。丧失切削加工能力。 3 刃具材料的性能要求刃具材料的性能要求 (1) 高硬度，高耐磨性。硬度一般要大于高硬度，高耐磨性。硬

10、度一般要大于62 HRC； (2) 高的红硬性；高的红硬性； (3) 强韧性好；强韧性好； (4) 高的淬透性。可采用较低的冷速淬火，以防止刃具高的淬透性。可采用较低的冷速淬火，以防止刃具变形和开裂。变形和开裂。4 刃具的选材刃具的选材 制造刃具的材料有制造刃具的材料有碳素工具钢碳素工具钢、低合金刃具钢低合金刃具钢、高速钢高速钢、硬质合金硬质合金和和陶瓷陶瓷等，根据刃具的使用条件和性能要求不同进行选用。等，根据刃具的使用条件和性能要求不同进行选用。 一、简单的手用刃具一、简单的手用刃具 手锯锯条、锉刀、木工用刨刀、凿子等简单、低速的手用刃具红硬手锯锯条、锉刀、木工用刨刀、凿子等简单、低速的手用

11、刃具红硬性和强韧性要求不高，主要的使用性能是高硬度、高耐磨性。因此可性和强韧性要求不高，主要的使用性能是高硬度、高耐磨性。因此可用碳素工具钢制造。如用碳素工具钢制造。如T8、T10、T12钢等。碳素工具钢价格较低钢等。碳素工具钢价格较低, 但但淬透性差。淬透性差。 二、低速切削、形状较复杂的刃具二、低速切削、形状较复杂的刃具 丝锥、板牙、拉刀等可用低合金刃具钢丝锥、板牙、拉刀等可用低合金刃具钢9SiCr、CrWMn制造。因钢中制造。因钢中加入了加入了Cr、W、Mn等元素等元素, 使钢的淬透性和耐磨性大大提高使钢的淬透性和耐磨性大大提高, 耐热性耐热性和韧性也有所改善和韧性也有所改善, 可在可在

12、 300 C的温度下使用。的温度下使用。 三、高速切削用的刃具三、高速切削用的刃具 (1) 用高速钢用高速钢(W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等等)制造制造 高速钢具有高硬度、高速钢具有高硬度、高耐磨性、高的红硬性、好的强韧性和高的淬透性的特点高耐磨性、高的红硬性、好的强韧性和高的淬透性的特点, 因此在刃具因此在刃具制造中广泛使用制造中广泛使用, 用来制造车刀、铣刀、钻头和其它复杂、精密刀具。用来制造车刀、铣刀、钻头和其它复杂、精密刀具。高速钢的硬度为高速钢的硬度为62HRC68HRC, 切削温度可达切削温度可达500 C550 C, 价格价格较贵。较贵。 (2) 硬质合金制造硬质合金制造

13、 硬质合金是由硬度和熔点很高的碳化物硬质合金是由硬度和熔点很高的碳化物(TiC、WC)和金属用粉末冶金方法制成和金属用粉末冶金方法制成, 常用硬质合金的牌号有常用硬质合金的牌号有YG6、YG8、YT6、YT15等。硬质合金的硬度很高等。硬质合金的硬度很高(89HRA94HRA), 耐磨性、耐热性好耐磨性、耐热性好, 使用温度可达使用温度可达1000 C。它的切削速度比高速钢高几倍。硬质合金制造。它的切削速度比高速钢高几倍。硬质合金制造刀具时的工艺性比高速钢差。一般制成形状简单的刀头刀具时的工艺性比高速钢差。一般制成形状简单的刀头, 用钎焊的方法用钎焊的方法将刀头焊接在碳钢制造的刀杆或刀盘上。硬

14、质合金刀具用于高速强力切将刀头焊接在碳钢制造的刀杆或刀盘上。硬质合金刀具用于高速强力切削和难加工材料的切削。硬质合金的抗弯强度较低削和难加工材料的切削。硬质合金的抗弯强度较低, 冲击韧性较差冲击韧性较差, 价格价格贵。贵。 (3) 用陶瓷制造用陶瓷制造 陶瓷硬度极高、耐磨性好、红硬性极高陶瓷硬度极高、耐磨性好、红硬性极高, 也用来制造刃具。热压氮化硅也用来制造刃具。热压氮化硅(Si3N4)陶瓷显微硬度为陶瓷显微硬度为5000 HV, 耐热温度可达耐热温度可达1400 C。立方氮化硼的显微硬度。立方氮化硼的显微硬度可达可达8000 HV9000 HV, 允许的工作温度达允许的工作温度达1400

15、C1500 C。陶瓷刀具一般为正方形、等边三角形的形状。陶瓷刀具一般为正方形、等边三角形的形状, 制制成不重磨刀片成不重磨刀片, 装夹在夹具中使用。用于各种淬火钢、冷装夹在夹具中使用。用于各种淬火钢、冷硬铸铁等高硬度难加工材料的精加工和半精加工。陶瓷刀硬铸铁等高硬度难加工材料的精加工和半精加工。陶瓷刀具抗冲击能力较低具抗冲击能力较低, 易崩刃。易崩刃。 5 刃具选材举例刃具选材举例 一、板锉一、板锉 板锉 1. 性能要求、材料及工艺性能要求、材料及工艺 (1) 用途及性能要求用途及性能要求 板锉是钳工常用的工具板锉是钳工常用的工具,用于锉用于锉削其他金属。其表面刃部要求有高的硬度削其他金属。其

16、表面刃部要求有高的硬度(64 HRC67 HRC), 柄部要求硬度柄部要求硬度 35 HRC。 (2) 材料材料 T12钢钢 (3) 制造工艺制造工艺热轧钢板热轧钢板(带带)下料下料锻锻(轧轧)柄部柄部球化退火球化退火机加机加工工淬火淬火低温回火低温回火 2. 主要工艺说明主要工艺说明 (1) 球化退火球化退火 使钢中碳化物呈粒状分布使钢中碳化物呈粒状分布, 细化组织细化组织, 降低硬度降低硬度, 改善切削加改善切削加工性能。同时为淬火准备好适宜的组织工性能。同时为淬火准备好适宜的组织, 使最终成品组织中含有细小的碳化使最终成品组织中含有细小的碳化物颗粒物颗粒, 提高钢的耐磨性。锉刀通常采用普

17、通球化退火工艺。将毛坯加热到提高钢的耐磨性。锉刀通常采用普通球化退火工艺。将毛坯加热到760 770 , 保温一定时间保温一定时间(2 h 4 h)，然后以，然后以30 50 /h的速度冷的速度冷却到却到550 600 ， 出炉后空冷。处理后组织为球化体，硬度为出炉后空冷。处理后组织为球化体，硬度为180 HB200 HB。 (2) 机加工机加工 刨、磨和剁齿刨、磨和剁齿, 使锉刀成形。使锉刀成形。 (3) 淬火淬火 温度为温度为770 780 , 可用盐浴加热或在保护气氛炉中加热可用盐浴加热或在保护气氛炉中加热, 以以防止表面脱碳和氧化。也可采用高频感应加热。加热后在水中冷却。由于锉防止表面

18、脱碳和氧化。也可采用高频感应加热。加热后在水中冷却。由于锉刀柄部硬度要求较低刀柄部硬度要求较低, 在淬火时先将齿部放在水中冷却在淬火时先将齿部放在水中冷却, 结柄部颜色变成暗红结柄部颜色变成暗红色时才全部浸入水中。当锉刀冷却到色时才全部浸入水中。当锉刀冷却到150 200 时，提出水面。若锉刀时，提出水面。若锉刀有弯曲变形，可用木锤将其校直。有弯曲变形，可用木锤将其校直。 (4) 回火回火 温度为温度为160 180 ，时间，时间45 min60 min。若柄部硬度太高，。若柄部硬度太高，可将柄部浸入可将柄部浸入500 的浴盐中进行回火，或用高频加热回火，降低柄部硬度。的浴盐中进行回火，或用高

19、频加热回火，降低柄部硬度。二、齿轮滚刀二、齿轮滚刀 齿轮滚刀 2. 主要工艺说明主要工艺说明 (1) 锻造锻造 W18Cr4V钢的始锻温度为钢的始锻温度为1150 1200 , 终锻温度为终锻温度为900 950 。锻造的目的一是成形。锻造的目的一是成形, 二是破碎、细化碳化物二是破碎、细化碳化物, 使碳化物均匀分使碳化物均匀分布布, 防止成品刀具崩刃和掉齿。由于高速钢淬透性很好防止成品刀具崩刃和掉齿。由于高速钢淬透性很好, 锻后在空气中冷却即锻后在空气中冷却即可得到淬火组织可得到淬火组织, 因此锻后应慢冷。因此锻后应慢冷。 (2) 退火退火 退火温度为退火温度为870 880 ，退火后的组织

20、为索氏体基体和在其，退火后的组织为索氏体基体和在其中均匀分布的细小粒状碳化物。目的是便于机加工，并为淬火作好组织准中均匀分布的细小粒状碳化物。目的是便于机加工，并为淬火作好组织准备。备。 (3) 淬火、回火淬火、回火 高速钢的淬火、回火工艺高速钢的淬火、回火工艺较为复杂。较为复杂。 (4) 精加工精加工 包括磨孔、磨端面、磨齿等磨削加工。精加工后刀具可直接使包括磨孔、磨端面、磨齿等磨削加工。精加工后刀具可直接使用。用。 (5) 表面处理表面处理 为了提高其使用寿命，可进行表面处理，如：硫化处理、硫为了提高其使用寿命，可进行表面处理，如：硫化处理、硫氮共渗、离子氮碳共渗氮共渗、离子氮碳共渗离子渗

21、硫复合处理，表面涂覆离子渗硫复合处理，表面涂覆TiN、TiC涂层等。涂层等。 三、园锯片三、园锯片 (1) 用途用途 切割钢材、有色金属、石料、塑料等材料。切割钢材、有色金属、石料、塑料等材料。 (2) 性能要求性能要求 整体强韧性好，锯齿硬度高、耐磨性好。整体强韧性好，锯齿硬度高、耐磨性好。 (3) 材料材料 园锯片可以是整体的，也可以是镶齿的。镶齿式园锯片的园锯片可以是整体的，也可以是镶齿的。镶齿式园锯片的本体用本体用60或或65Mn钢制造，锯齿用高速钢刀片或硬质合金刀片。钢制造，锯齿用高速钢刀片或硬质合金刀片。 (4) 工艺工艺 钢板下料钢板下料冲孔冲孔淬火淬火高温回火高温回火机加工机加

22、工钎焊锯齿钎焊锯齿磨齿。磨齿。 钢板冲压下料、冲孔后进行调质处理。淬火加热温度为钢板冲压下料、冲孔后进行调质处理。淬火加热温度为830 840 、采用油冷。回火温度为、采用油冷。回火温度为500 550 。为校正园锯片淬火。为校正园锯片淬火变形，回火时可用夹具夹紧。回火后的组织为回火索氏体，强韧性好。变形，回火时可用夹具夹紧。回火后的组织为回火索氏体，强韧性好。热处理后锯片需进行端面磨平、开槽等机加工，用钎焊方法将锯齿焊热处理后锯片需进行端面磨平、开槽等机加工，用钎焊方法将锯齿焊接在锯片本体上，最后进行磨齿。接在锯片本体上，最后进行磨齿。小 结 1.齿轮齿轮 主要要求疲劳强度，特别是弯曲疲劳强

23、度和接主要要求疲劳强度，特别是弯曲疲劳强度和接触疲劳强度。根据受力分析，齿轮类零件选用低、中碳钢触疲劳强度。根据受力分析，齿轮类零件选用低、中碳钢或其合金钢，如机床齿轮用中碳钢或中碳合金钢，汽车齿或其合金钢，如机床齿轮用中碳钢或中碳合金钢，汽车齿轮用合金渗碳钢。轮用合金渗碳钢。 2.轴类零件轴类零件 要求强度并兼顾冲击韧性和表面耐磨性。要求强度并兼顾冲击韧性和表面耐磨性。轴一般用锻造或轧制的低、中碳钢或合金钢制造，如机床轴一般用锻造或轧制的低、中碳钢或合金钢制造，如机床主轴可选用主轴可选用45钢，内燃机曲轴主要用优质中碳钢或中碳合钢，内燃机曲轴主要用优质中碳钢或中碳合金钢制造。金钢制造。 3.

24、弹簧弹簧 主要要求高的弹性极限、高的屈强比和高主要要求高的弹性极限、高的屈强比和高的疲劳强度。弹簧一般选用碳素钢、合金弹簧钢和铜合金的疲劳强度。弹簧一般选用碳素钢、合金弹簧钢和铜合金等金属材料制造，如汽车弹簧用等金属材料制造，如汽车弹簧用65Mn、60Si2Mn钢制造，钢制造，气门弹簧用气门弹簧用50CrMn、55SiMnMoV等钢制造。等钢制造。 4.刃具刃具 主要要求硬度、耐磨性和红硬性。可根据不主要要求硬度、耐磨性和红硬性。可根据不同的使用条件选用碳素工具钢、低合金刃具钢、高速钢、同的使用条件选用碳素工具钢、低合金刃具钢、高速钢、硬质合金和陶瓷等，如手动刃具可用硬质合金和陶瓷等，如手动刃

25、具可用T8、T10等碳素工具等碳素工具钢，低速切削刃具可用低合金刃具钢钢，低速切削刃具可用低合金刃具钢9SiCr、CrWMn制造，制造，高速切削刃具需选用高速钢高速切削刃具需选用高速钢W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2制制造等。造等。 工程材料的应用 汽车用材汽车用材 汽车用材以金属材料为主，塑料、橡胶、陶瓷等非金属汽车用材以金属材料为主，塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料也占有一定比例。材料也占有一定比例。 汽车发动机和传动系示意图 一、缸体和缸盖一、缸体和缸盖 缸体材料应满足下列要求：有足够的强度和刚度；良好的铸造性缸体材料应满足下列要求：有足够的强度和刚度；良好的铸造性和切削性；价格低廉。缸

26、体常用的材料有和切削性；价格低廉。缸体常用的材料有灰口铸铁灰口铸铁和和铝合金铝合金两种。两种。 缸盖应选用导热性好、高温机械强度高、能承受反复热应力、铸造缸盖应选用导热性好、高温机械强度高、能承受反复热应力、铸造性能良好的材料来制造。目前使用的缸盖材料有两种：一是性能良好的材料来制造。目前使用的缸盖材料有两种：一是灰铸铁灰铸铁或或合金铸铁合金铸铁；另一种是；另一种是铝合金铝合金。 二、缸套二、缸套 气缸工作面用耐磨材料，制成缸套镶入气缸。常用缸套材料为气缸工作面用耐磨材料，制成缸套镶入气缸。常用缸套材料为耐磨合金铸铁耐磨合金铸铁，主要有，主要有高磷铸铁高磷铸铁、硼铸铁硼铸铁、合金铸铁合金铸铁等

27、。为了提高缸等。为了提高缸套的耐磨性，可以用镀铬、表面淬火、喷镀金属钼或其它耐磨合金等套的耐磨性，可以用镀铬、表面淬火、喷镀金属钼或其它耐磨合金等办法对缸套进行表面处理。办法对缸套进行表面处理。 三、活塞、活塞销和活塞环三、活塞、活塞销和活塞环活塞、活塞销和活塞环等零件组成活塞组，活塞组在工作中受周活塞、活塞销和活塞环等零件组成活塞组，活塞组在工作中受周期性变化的高温、高压燃气期性变化的高温、高压燃气(温度最高可达温度最高可达2000 ，压力最高可达，压力最高可达13 MPa15 MPa)作用，并在气缸内作高速往复运动作用，并在气缸内作高速往复运动(平均速度一般为平均速度一般为9 m/s13

28、m/s)，产生很大的惯性载荷。对活塞材料的要求是热强度高、，产生很大的惯性载荷。对活塞材料的要求是热强度高、导热性好、膨胀系数小、密度小导热性好、膨胀系数小、密度小, 减摩性、耐磨性、耐蚀性和工艺性减摩性、耐磨性、耐蚀性和工艺性好等。常用的活塞材料是好等。常用的活塞材料是铝硅合金铝硅合金。 活塞销材料一般用活塞销材料一般用20低碳钢或低碳钢或20Cr、18CrMnTi等低碳合金钢等低碳合金钢。活。活塞销外表面应进行渗碳或氰化处理，以满足外表面硬而耐磨，材料内塞销外表面应进行渗碳或氰化处理，以满足外表面硬而耐磨，材料内部韧而耐冲击的要求。部韧而耐冲击的要求。活塞环用合金铸铁或球墨铸铁活塞环用合金

29、铸铁或球墨铸铁，经表面处理。，经表面处理。镀多孔性铬后可使环的工作寿命提高镀多孔性铬后可使环的工作寿命提高23倍。其它表面处理的方法有倍。其它表面处理的方法有喷钼、磷化、氧化、涂合成树脂等。喷钼、磷化、氧化、涂合成树脂等。 四、连杆四、连杆连杆连接活塞和曲轴，作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋连杆连接活塞和曲轴，作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。连杆在工作中，转运动，并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。连杆在工作中，除承受燃烧室燃气产生的压力外，还要承受纵向和横向的惯性力。因除承受燃烧室燃气产生的压力外，还要承受纵向和横向的惯性力。因此，

30、连杆在一个很复杂的应力状态下工作。它既受交变的拉压应力、此，连杆在一个很复杂的应力状态下工作。它既受交变的拉压应力、又受弯曲应力。连杆的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形。又受弯曲应力。连杆的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形。连杆的连杆的工作条件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能；又要求具有足够的工作条件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能；又要求具有足够的刚性和韧性。刚性和韧性。连杆材料一般采用连杆材料一般采用45钢钢、40Cr或或40MnB等调质钢。等调质钢。 1 小头与连杆的过渡处 2 连杆中间 3 大头与连杆的过渡处连杆上的三个高应力区域 五、气门五、气门气门工作时，需要承受较高的机械负荷

31、和热负荷，排气门工作时，需要承受较高的机械负荷和热负荷，排气门工作温度高达气门工作温度高达650 850 。气门头部还承受气压。气门头部还承受气压力及落座时因惯性力而产生的相当大的冲击。力及落座时因惯性力而产生的相当大的冲击。 气门经常出现的故障有：气门经常出现的故障有：气门座扭曲气门座扭曲、气门头部变气门头部变形形、气门座面积碳时引起燃烧废气对气门座面强烈地烧蚀气门座面积碳时引起燃烧废气对气门座面强烈地烧蚀。气门材料应选用耐热、耐蚀、耐磨的材料。气门材料应选用耐热、耐蚀、耐磨的材料。进气门一般可进气门一般可用用40Cr、35CrMo、38CrSi、42Mn2V等合金钢制造等合金钢制造, 而而

32、排气门则要求用高铬耐热钢（如排气门则要求用高铬耐热钢（如4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo)制造。制造。 六、汽车半轴六、汽车半轴 汽车半轴在工作时主要承受扭转力矩和反复变曲以及一汽车半轴在工作时主要承受扭转力矩和反复变曲以及一定的冲击载荷。在通常情况下，半轴的寿命主要取决于花定的冲击载荷。在通常情况下，半轴的寿命主要取决于花键齿的抗压陷和耐磨损性能，但断裂现象也不时发生。要键齿的抗压陷和耐磨损性能，但断裂现象也不时发生。要求半轴材料具有高的抗弯强度、疲劳强度和较好的韧性。求半轴材料具有高的抗弯强度、疲劳强度和较好的韧性。汽车半轴是要求综合机械性能较高的零件，通常选用调质汽车半轴是要求综合机

33、械性能较高的零件，通常选用调质钢制造。钢制造。中、小型汽车的半轴一般用中、小型汽车的半轴一般用45钢、钢、40Cr, 而重型而重型汽车用汽车用40MnB、40CrNi或或40CrMnMo等淬透性较高的合等淬透性较高的合金钢制造。金钢制造。1 突缘与杆部相连部位 2 花键与杆部相连部位 3 花键端 半轴易损坏部位示意图 七、车身、纵梁、档板等冷冲压零件七、车身、纵梁、档板等冷冲压零件 在汽车零件中，冷冲压零件种类繁多，约占总零件数的在汽车零件中，冷冲压零件种类繁多，约占总零件数的50%60%。汽车冷冲压零件用的材料有。汽车冷冲压零件用的材料有钢板钢板和和钢带钢带，其其中主要是钢板，包括热轧钢板和

34、冷轧钢板，如钢板中主要是钢板，包括热轧钢板和冷轧钢板，如钢板08、20、25和和16Mn等等 。机床用材机床用材 一、机身、底座用材一、机身、底座用材 机身、机床底座、油缸、导轨、齿轮箱体、轴承座等机身、机床底座、油缸、导轨、齿轮箱体、轴承座等大型零件以及其它一些如牛头刨床的滑枕、皮带轮、导杆、大型零件以及其它一些如牛头刨床的滑枕、皮带轮、导杆、摆杆、载物台摆杆、载物台 、手轮、刀架等零件或重量大、或形状复、手轮、刀架等零件或重量大、或形状复杂，首选材料为灰口铸铁、孕育铸铁，球墨铸铁亦可选用，杂，首选材料为灰口铸铁、孕育铸铁，球墨铸铁亦可选用，它们成本低、铸造性好、切削加工性优异、对缺口不敏感

35、、它们成本低、铸造性好、切削加工性优异、对缺口不敏感、减震性好，有良好的耐磨性，非常适合铸造上述零部件。减震性好，有良好的耐磨性，非常适合铸造上述零部件。石墨有良好的润滑作用、并能储存润滑油、很适宜制造导石墨有良好的润滑作用、并能储存润滑油、很适宜制造导轨。轨。 牛头刨床结构简图 机床零件 二二 机床齿轮用材机床齿轮用材 开式齿轮传动可选用开式齿轮传动可选用HT250、HT300和和HT400，和铸铁，和铸铁的大齿轮互相啮合的小齿轮也可用的大齿轮互相啮合的小齿轮也可用Q235、Q255制造。制造。 闭式齿轮多采用闭式齿轮多采用40、45钢（正火或调质处理）制造。钢（正火或调质处理）制造。 高速

36、、重载或受强烈冲击的闭式齿轮，宜采用高速、重载或受强烈冲击的闭式齿轮，宜采用40Cr（调（调质）或质）或20Cr、20CrMnTi（渗碳、淬火、低温回火）钢。（渗碳、淬火、低温回火）钢。 不重要的闭式齿轮可使用不重要的闭式齿轮可使用Q255（不热处理）制造。（不热处理）制造。 球墨铸铁球墨铸铁QT450-5、可锻铸铁、可锻铸铁KTZ450-5、KTZ500-4用来用来制造尺寸较大或形状复杂的闭式传动齿轮。制造尺寸较大或形状复杂的闭式传动齿轮。 三、机床轴类零件用材三、机床轴类零件用材 一般采用一般采用45钢（调质）制造轴件。钢（调质）制造轴件。 不重要的或低载的轴可以采用不重要的或低载的轴可以

37、采用Q235、Q255等钢制造。等钢制造。 承受重载，且要求直径小或要求提高轴颈耐磨性的轴，承受重载，且要求直径小或要求提高轴颈耐磨性的轴，可用可用40Cr等调质钢或等调质钢或20Cr等渗碳钢，整体与轴颈应进行等渗碳钢，整体与轴颈应进行相应的热处理。相应的热处理。 可用可用QT600-2、KTZ600-3等球墨铸铁和可锻铸铁制造等球墨铸铁和可锻铸铁制造曲轴和主轴曲轴和主轴。 1、螺旋传动件用材、螺旋传动件用材 不热处理的螺旋传动件用不热处理的螺旋传动件用45、50钢制造，经受热处理的用钢制造，经受热处理的用T10、65Mn、40Cr等制造。等制造。 螺母的材料用锡青铜螺母的材料用锡青铜ZQSn

38、6-6-3 、ZQSn10-2，较小载荷及低速传，较小载荷及低速传动时用耐磨铸铁。动时用耐磨铸铁。 2、蜗轮传动件用材、蜗轮传动件用材 （ 1）.蜗轮蜗轮 当滑动速度当滑动速度V 3 m/s时，常采用锡青铜时，常采用锡青铜ZQSn10、ZQSn10-1或或ZQSn6-6-3等。等。 滑动速度滑动速度V 4 m/s时用铸铝青铜时用铸铝青铜ZQAl9-4。 滑动速度滑动速度V 2 m/s,且性能要求不高时可用且性能要求不高时可用HT150、HT200、HT250。直径大于。直径大于100 mm200 mm的青铜蜗轮，轮芯应采用灰口的青铜蜗轮，轮芯应采用灰口铸铁制造。铸铁制造。 （2）.蜗杆蜗杆 蜗

39、杆材料适宜用蜗杆材料适宜用15、20钢和钢和15Cr、20Cr钢，表面渗碳淬钢，表面渗碳淬硬到硬到56 HRC62 HRC，或，或45、40Cr钢，表面高频淬火钢，表面高频淬火到到45 HRC50 HRC，并经磨削、抛光后使用。，并经磨削、抛光后使用。 一般速度的蜗杆可用一般速度的蜗杆可用45、50钢或钢或40Cr（调质）制造，（调质）制造，表面硬度达表面硬度达220 HB260 HB，抛光后使用。，抛光后使用。 低速传动的蜗杆可用低速传动的蜗杆可用Q275制造。制造。 3、滑动轴承材料、滑动轴承材料 ChSnSb11-6、ChPbSb14-10-18，用于最高速重载条件，用于最高速重载条件下

40、的轴承衬。下的轴承衬。 ZQSn10-1在铜合金中具有最好的减摩性能，广泛用于高速和重载条件在铜合金中具有最好的减摩性能，广泛用于高速和重载条件下。中速和中载条件下下。中速和中载条件下ZQSn6-6-3应用广泛。应用广泛。 ZQAl9-2适宜制造形状简单（铸造性比锡青铜差）的大型适宜制造形状简单（铸造性比锡青铜差）的大型衬套、齿轮和轴承。衬套、齿轮和轴承。ZQAl10-3-15、ZQAl9-4，可用在重载和，可用在重载和低中速条件下。低中速条件下。 ZQPb30、ZQPb12-8、ZQPb10-10等主要用于大型曲轴轴承等高速和等主要用于大型曲轴轴承等高速和重的冲击与变动载荷条件下，可作为重的

41、冲击与变动载荷条件下，可作为ChSnSb11-6的代用材料。的代用材料。ZHAl66-6-3-2和和ZHMn58-2-2，在低速和中等载荷下可作为青铜的代用品。，在低速和中等载荷下可作为青铜的代用品。 HT250、HT350等铸铁轴承主要用于低速、轻载条件下。铁石墨含油轴等铸铁轴承主要用于低速、轻载条件下。铁石墨含油轴承用于承用于V 4 m/s,青铜石墨含油轴承用于青铜石墨含油轴承用于V6 m/s。 4、滚动轴承材料、滚动轴承材料 滚动轴承的内外圈和滚动体一般用滚动轴承的内外圈和滚动体一般用GCr9、GCr15、GCr15SiMn等高碳铬或铬锰轴承钢和等高碳铬或铬锰轴承钢和GSiMnV等无铬轴

42、等无铬轴承钢制造，工作表面要经过磨削和抛光，热处理后一般要承钢制造，工作表面要经过磨削和抛光，热处理后一般要求材料硬度在求材料硬度在61 HRC65 HRC之间。之间。 保持架材料多用低碳钢薄板、铜合金、塑料或轻合金制造。保持架材料多用低碳钢薄板、铜合金、塑料或轻合金制造。仪器仪表用材仪器仪表用材 一、壳体材料一、壳体材料 仪器仪表的壳体（包括面板、底盘）用材广泛，有仪器仪表的壳体（包括面板、底盘）用材广泛，有低碳低碳结构钢（如结构钢（如Q195、Q215、Q235），），铬不锈钢铬不锈钢、铬镍奥铬镍奥氏体不锈钢（如氏体不锈钢（如1Cr13、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti），），铝铝（

43、工业纯铝（工业纯铝L5及防锈铝及防锈铝LF5、LF11、LF21等），等），黄铜黄铜 (H62、H68等等)等等。也有非金属材料也有非金属材料，如，如ABS可制造管道、可制造管道、储槽内衬、电机外壳、仪表壳、仪表盘等。聚甲醛用作各储槽内衬、电机外壳、仪表壳、仪表盘等。聚甲醛用作各种仪表板和外壳、容器、管道等。玻璃纤维增强尼龙可制种仪表板和外壳、容器、管道等。玻璃纤维增强尼龙可制作仪表盘、玻璃纤维增强苯乙烯类树脂广泛应用于收音机作仪表盘、玻璃纤维增强苯乙烯类树脂广泛应用于收音机壳体、磁带录音机底盘、照相机壳等。玻璃纤维增强聚乙壳体、磁带录音机底盘、照相机壳等。玻璃纤维增强聚乙烯可制作转矩变换器、

44、干燥器壳体。烯可制作转矩变换器、干燥器壳体。 二二 轴类零件用材轴类零件用材 仪器仪表的辊子可以使用仪器仪表的辊子可以使用Q235等钢、聚甲醛等工程塑等钢、聚甲醛等工程塑料制造。料制造。LY12、LY11和和HAL60-1-1多用于制造重要且需多用于制造重要且需要耐蚀的轴销等零件。要耐蚀的轴销等零件。 三、三、 凸轮与齿轮用材凸轮与齿轮用材 1、凸轮、凸轮 多用多用Q235、45（调质处理）钢制造。轻载凸轮可以使（调质处理）钢制造。轻载凸轮可以使用尼龙等工程塑料或玻璃纤维增强尼龙等复合材料制造。用尼龙等工程塑料或玻璃纤维增强尼龙等复合材料制造。 2、仪器齿轮、仪器齿轮 可用普通碳素钢可用普通碳

45、素钢Q275（不热处理）制造。（不热处理）制造。 QAL10-4-4、QAl11-6-6可用来制造可用来制造400500以下以下工作的齿轮。工作的齿轮。 QSi3-1、QTi3.5、QTi3.5-0.2、QTi6-1适宜制造齿轮等适宜制造齿轮等耐磨零件。耐磨零件。 QBe2、QBe1.9、QBe1.7可用于制造钟表等仪表齿轮。可用于制造钟表等仪表齿轮。 ABS、聚甲醛、聚碳酸酯、酚醛等工程塑料也可制造仪、聚甲醛、聚碳酸酯、酚醛等工程塑料也可制造仪表齿轮。表齿轮。 3、蜗轮、蜗杆、蜗轮、蜗杆 QAl11-6-6可用来制造可用来制造500 以下工作的蜗轮。以下工作的蜗轮。 硅青铜硅青铜QSi3-1

46、亦可用来制造蜗轮、蜗杆。亦可用来制造蜗轮、蜗杆。 聚碳酸酯等工程塑料可制造轻载蜗轮、蜗杆。聚碳酸酯等工程塑料可制造轻载蜗轮、蜗杆。 热能设备用材热能设备用材 一、一、 锅炉设备用钢锅炉设备用钢 1、锅炉管道用钢、锅炉管道用钢 （1）锅炉管道的工作条件和对材料的要求）锅炉管道的工作条件和对材料的要求 锅炉管道在高温、应力和腐蚀介质作用下长期工作，会锅炉管道在高温、应力和腐蚀介质作用下长期工作，会产生蠕变、氧化和腐蚀。如过热器管外部受高温烟气的作产生蠕变、氧化和腐蚀。如过热器管外部受高温烟气的作用，管内则流通着高压蒸汽，而且管壁温度用，管内则流通着高压蒸汽，而且管壁温度(即材料温度即材料温度)比比

47、蒸汽温度还高蒸汽温度还高50 80 。 为保证设备安全可靠地运行，管道用钢应有足够高的蠕为保证设备安全可靠地运行，管道用钢应有足够高的蠕变极限和持久温度；高的抗氧化性能和耐腐蚀性能；良好变极限和持久温度；高的抗氧化性能和耐腐蚀性能；良好的组织稳定性；良好的工艺性能，特别是焊接性能要好。的组织稳定性；良好的工艺性能，特别是焊接性能要好。 （2）锅炉管道用钢）锅炉管道用钢 壁温壁温500 的过热器管和壁温的过热器管和壁温450 的蒸汽管道的蒸汽管道 一般选用优质碳素结构钢，碳质量分数在一般选用优质碳素结构钢，碳质量分数在0.1%0.2%之间，常用的是之间，常用的是20钢。钢。 壁温壁温550 的过

48、热器管和壁温的过热器管和壁温510 的蒸汽管道的蒸汽管道 15CrMo钢是在这个温度范围应用很广泛的钢种。该钢钢是在这个温度范围应用很广泛的钢种。该钢在在500 550 具有较高的热强性、足够的抗氧化性和具有较高的热强性、足够的抗氧化性和良好的工艺性能。良好的工艺性能。 壁温壁温580 的过热器管和壁温的过热器管和壁温540 的蒸汽管道的蒸汽管道 12Cr1MoV钢是应用最广泛的锅炉管道用钢。该钢加入钢是应用最广泛的锅炉管道用钢。该钢加入0.2%的钒，其耐热性能比铬钼钢高的钒，其耐热性能比铬钼钢高, 工艺性能也很好工艺性能也很好, 得得到广泛的应用。到广泛的应用。 壁温壁温600620的过热器

49、管和壁温的过热器管和壁温550 570 的蒸汽管道的蒸汽管道 12Cr2MoWVB和和12Cr3MoVSiTiB钢。采用微量多元合钢。采用微量多元合金化，使钢具有更高的组织稳定性和化学稳定性，因而耐金化，使钢具有更高的组织稳定性和化学稳定性，因而耐热性能更好，使用温度更高。热性能更好，使用温度更高。 壁温壁温600650的过热器管和壁温的过热器管和壁温550 600 的蒸汽管道的蒸汽管道 较常用的是较常用的是Cr12%马氏体型耐热钢马氏体型耐热钢, 如德国的如德国的X20CrMoWV121(F11)和和X20CrMoV121(F12), 瑞典的瑞典的HT9等钢种。等钢种。 过热器壁温超过过热器

50、壁温超过650 、蒸汽管道壁温超过、蒸汽管道壁温超过600 后，后，需要使用奥氏体耐热钢。奥氏体耐热钢具有较高的高温强需要使用奥氏体耐热钢。奥氏体耐热钢具有较高的高温强度和耐腐蚀性能，最高使用温度可达度和耐腐蚀性能，最高使用温度可达700 左右。左右。 2、锅炉汽包用钢、锅炉汽包用钢低压锅炉汽包用钢为低压锅炉汽包用钢为12Mng、16Mng和和15MnVg等普通低合金钢等普通低合金钢板。这些钢板的综合机械性能比碳钢高，可以减轻锅炉汽包的重量，板。这些钢板的综合机械性能比碳钢高，可以减轻锅炉汽包的重量，节省大量钢材。节省大量钢材。(1) 14MnMoVg钢钢 是屈服极限为是屈服极限为500 MPa级的普通低合金钢。级的普通低合金钢。钢中由于加入了钢中由于加入了0.5%Mo, 提高了钢的屈服强度及中温机械性能提高了钢的屈服强度及中温机械性能, 特别特别适合生产厚度为适合生产厚度为60 mm以上的厚钢板以上的厚钢板, 以满足制造高压锅炉汽包的需以满足制造高压锅炉汽包的需要。要。(2) 14MnMoVBReg钢钢 是是500 MPa级的多元低碳贝氏体钢级的多元低碳贝氏体钢, 屈服屈服极限比碳钢高一倍极限比碳钢高一倍, 有良好的综合机械性能。由于加入了适量的硼、有良好的综合机械性能。由于加入了适量的硼、稀土稀土, 钢的强度更高钢的强度更高, 符合我国资源情况。符合我国资源情况。(