机械零件和典型机构12材料和热处理课件

1、机械零件和典型机构12材料和热处理课件机械零件和典型机构12材料和热处理课件第二节 机械零件常用金属材料和钢热处理常识一、机械零件常用材料 碳素钢 合金钢 铸铁 有色金属 非金属材料及各种复合材料 碳素钢和铸铁应用最为广泛第二节 机械零件常用金属材料和钢热处理常识一、机械零件常用机械零件常用材料钢碳素钢合金钢铸钢铸铁有色金属铜合金 铝合金非金属材料塑料 橡胶碳素钢合金钢铸钢铸铁有色金属铜合金 铝合金非金属材料塑料 机械零件常用材料碳素钢合金钢铸铁铸钢有色金属非金属机械零件常用材料碳素钢合金钢铸铁铸钢有色金属非金属碳素钢按含碳量来分类 低碳钢 0.25% 中碳钢 0.25%0.60% 高碳钢 0

2、.60%碳素钢按含碳量来分类低 碳 钢 （碳的质量分数0.25%） 性 能：强度、硬度较低 良好的塑性、韧性 良好的焊接性能 常用钢号：08、10、15、20、25 应 用：铆钉、螺钉、连杆、渗碳零件等低 碳 钢 （碳的质量分数0.25%）中碳钢 （碳的质量分数0.25%0.60%） 性 能：具有较高的强度、塑性 焊接性较差 常用钢号：35、45、50 应 用：齿轮、轴、蜗杆、丝杆、联接件等中碳钢 （碳的质量分数0.25%0.60%）高碳钢 （碳的质量分数0.60%） 性 能：塑性和焊接性较差 但热处理后可以获得很高的强度和硬度 常用钢号：65、T8、T10 应 用：弹簧、工具、模具等高碳钢

3、（碳的质量分数0.60%） 合金钢 按合金元素含量分类 低合金钢 （合金元素总质量分数5%） 中合金钢 （合金元素总质量分数5%10%） 高合金钢 （合金元素总质量分数10%）低合金钢（合金元素总质量分数5%） 性 能：强度、硬度比低碳钢有明显提高 且具有良好的塑性、韧性，良好的焊接性能 常用钢号：Q295、Q345、20Cr、20CrMnTi 应 用：较重要的钢结构和构件、渗碳零件、压力容器 合金钢 按合金元素含量分类中合金钢 性 能：具有良好的综合力学性能，既具有很高的 强度 又具有良好的塑性与韧性。 常用钢号：40Cr、35SiMn、40MnB 应 用：齿轮、曲轴、飞机构件、热镦锻模具、

4、冲头等中合金钢高合金钢 性 能：具有高硬度或其他特殊性能。 合金工具钢具有高的硬度、耐磨性。 不锈钢能在空气、水、弱酸、碱和盐溶液或 其他腐蚀介质中具有高度稳定性。 常用钢号：工具钢 9SiCr、W18CrV、60Si2Mn、50CrVA 不锈钢 1Cr13、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti高合金钢铸钢 铸钢与铸铁相比，铸钢的力学性能，特别是强度、塑性、韧性较高；铸钢与轧制型材相比，用于制造形状复杂，综合力学性能要求较高的零件。普通碳素铸钢 常用钢号：ZG200-400 应 用：机座、箱壳、阀体、曲轴、大齿轮、棘轮等。低合金铸钢 常用钢号：ZG35SiMn、ZG40Cr 应 用：容器、水

5、轮机叶片、水压机工作缸、齿轮、曲轴等 。 铸钢 铸钢与铸铁相比，铸钢的力学性能，特别是强度、塑性铸铁 定 义：铸铁通常是指含碳量大于2.11%的铁碳合金。作 用：铸铁具有良好的减振、减摩作用，良好的铸造性能 及切削加工性能，且价格低，因而在各种机械中得 到广泛应用。分 类：根据碳在铸铁中存在形式不同 灰铸铁 白口铸铁 可锻铸铁 球墨铸铁 铸铁 定 义：铸铁通常是指含碳量大于2.11%的铁碳合金。灰铸铁(HT)定 义： 碳主要以石墨形式存在，其断口呈暗灰色。牌号含义： HT XXX 低牌号：（HT100、HT150）应 用： 对力学性能无一定要求的零件，如盖、底座、 手轮、机床床身等 高牌号：

6、（HT200HT400） 应 用：承受中等静载零件，如机身、底座、泵壳、 齿轮、联轴器、飞轮、带轮等 。抗拉强度最低值XXXMPa铸铁汉语拼音首字母灰铸铁(HT)抗拉强度最低值XXXMPa铸铁汉语拼音首字母可锻铸铁(KT）碳主要以团絮状石墨形式存在的铸铁。铁素体型： KHT330-08 应 用：承受低、中、高动载荷和静载荷的零件，如差速 器壳、犁刀、扳手、支座、弯头等 珠光体型：KTZ450-06 应 用：要求强度和耐磨性较高的零件，如曲轴、凸轮轴 齿轮、活塞环、轴套、犁刀等 可锻铸铁(KT）碳主要以团絮状石墨形式存在的铸铁。球墨铸铁(QT）碳主要以球状石墨形式存在的铸铁。 铁素体型（QT40

7、0-18、QT400-15） 珠光体型（QT700-2） 球墨铸铁(QT）碳主要以球状石墨形式存在的铸铁。 有色金属 黄铜 定义：黄铜是以锌为主要合金元素的铜合金。 性能：黄铜具有较高的力学性能，良好导电、导热性能 以及良好的耐腐蚀性能。 应用：轴瓦、衬套、阀体、船舶零件、耐蚀零件、管接 头、管、销、铆钉、螺母、垫圈、电气零件等。 青铜 定义：青铜是以锡、铍、铝为主要合金元素的铜合金。 性能：青铜具有较高的力学性能，良好的耐腐蚀性能、 耐磨性能。 应用：轴瓦、蜗轮、丝杠螺母、叶轮、弹簧、管配件。有色金属 黄铜非金属材料 塑料 热塑性塑料：是一类反复通过提高温度使之软化，降低温度使之硬化的材料。

8、如尼龙（聚酰胺）、聚乙烯、有机玻璃等 。 热固性塑料：是加热时软化，然后固化成型，再次加热不熔化，不溶于溶剂的材料。如酚醛塑料（PF）、环氧塑料（EP）等 橡胶 橡胶是一种有机高分子材料，具有高的弹性、优良的伸缩性和储蓄能量的作用。 非金属材料 塑料 二、材料的选择原则1.满足使用性能要求 零件的受力状况、零件的环境状况及特殊要求 。 2.具有良好的加工工艺性 热加工工艺性能 、切削加工性能 3.经济性要求 材料价格 、材料的利用率 、加工和维修费用 、 组合结构 、材料的合理代用 二、材料的选择原则1.满足使用性能要求三、钢的热处理 热处理定义：就是将钢在固态范围内加热到一定温度后， 保温一

9、段时间，再以一定的速度冷却的工 艺过程。 热处理方法：退火、正火、淬火、回火以及渗碳等。 三、钢的热处理 热处理定义：就是将钢在固态范围内加热到一退火 定义：退火是将零件加热到一定温度，保温一段时间 后，随炉冷却到室温的处理过程。 特点：退火能使金属晶粒细化，组织均匀，可以消除 零 件的内应力，降低硬度，提高塑性使零件 便于加工。正火 定义：正火又称正常化处理，其工艺过程与退火相似， 不同之处是将零件置于空气中冷却。 特点：正火的作用与退火相同，但由于零件在空气中 冷 却速度较快，故可以提高钢的硬度与强度。退火 对比：退火与正火相比加热温度略有不同，以45钢为例 退火温度为800840C, 正

10、火温度为840870C 正火冷却速度快、生产周期短。淬火 定义：淬火是把零件加热到一定温度，保温一段时间后 ，将零件放入水（油或水基盐碱溶液）中急剧冷 却的处理过程。 特点：淬火可以大大提高钢的硬度，但会使材料的韧性 降低，同时产生很大的内应力，使零件有严重变 形和开裂的危险。因此，淬火后必须及时进行回 火处理。 对比：退火与正火相比加热温度略有不同，以45钢为例回火 定义：回火是将经过淬火的零件重新加热到一定温度 （低于淬火温度），保温一段时间后，置于空气 或油中冷却至室温的处理过程。 特点：回火不但可以消除零件淬火时产生的内应力，而 且可以提高材料的综合力学性能，以满足零件的 设计要求。

11、回火后材料的具体性能与回火的温度密切相关。 分类：根据温度的不同 低温回火 中温回火 高温回火回火 低温回火 加热温度：150250。 特 点：可得到很高的硬度和耐磨性，主要用于各种 切削工具、滚动轴承等零件。中温回火 加热温度：350500 特 点：可得到很高的弹性，主要用于各种弹簧等。的质量分数在0.35%0.5%之间的中碳钢和中碳合金钢。低温回火高温回火 加热温度：500650 调 质：通常把淬火后经高温回火的双重处理称为 调质。 特 点：调质可使零件获得较高的强度与较好的塑性 和韧性，即获得良好的综合力学性能。 应 用：调质处理广泛用于齿轮、轴、蜗杆等零件。 适用于这种处理的钢，称为调质钢。 调质钢大都是碳的质量分数在0.35%0.5% 之间的中碳钢和中碳合金钢。 高温回火表面淬火 定义：表面淬火是以很快的速度将零件表面迅速加热到 淬火温度（零件内部温度还很低），然后迅速冷 却的热处理过程。 特点：表面淬火可使零件的表面具有很高的硬度和耐磨 性，而心部由于尚未被加热淬火，故仍保持材料 原有的塑性和韧性。 应用：这种零件具有较高的抗冲击能力，因此，表面淬 火广泛用于齿轮、轴等零件。表面淬火 化学热处理 定义：化学热处理是使钢表面强化的重要手段。它是把 零件置于含有某种化学元素的介质中进行加热、 保温，使化学元素的活性原子向零件表层扩散， 从而改变钢材表面的化学成分和组织，