常用机械工程材料课件

常用机械工程材料[机械制造工程]精品课程小组[机械制造工程]精品课程小组教学目的与要求:

1.掌握常用金属材料的种类、牌号、成份、性能及应用情况。2.了解常用非金属材料和复合材料的特点及应用。3.掌握选材的原则及一般方法。教学目的与要求:教学内容：

1.碳钢、合金钢、铸铁、有色金属合金的牌号、成份、热处理、组织、性能、用途。2.硬质合金、高温合金、轴承合金的种类、牌号、性能及用途。3.工程材料选用的原则及方法步骤。重点：

材料的分类与牌号的识别。难点：

合金钢中合金元素的作用。

教学内容：主要参考书：1.王金凤主编，《机械制造工程概论》（第三版），航空工业出版社，2005。2.周凤云主编.工程材料及应用.武汉：华中科技大学出版社，2002。3.于永泗主编.机械工程材料.大连：大连理工大学出版社，2003。4.卢秉恒主编.机械制造技术基础.北京：机械工业出版社，1999。主要参考书：1.王金凤主编，《机械制造工程概论》（第机械制造工业上把金属材料分为两大部分：1.钢铁材料---铁和以铁为基的合金（钢、铸铁和铁合金）；2.非铁金属材料---钢铁材料以外的所有金属及其合金（硬质合金、高温合金等特殊合金除外）。第一节金属材料机械制造工业上把金属材料分为两大部分：第一节金属材料一、钢铁材料的分类及应用(一)碳素钢1.常存元素对碳钢性能的影响

(1)硅和锰(2)硫(3)磷2.碳素钢的分类、牌号和用途

（1）碳素钢的分类一、钢铁材料的分类及应用(一)碳素钢碳素钢的分类碳素钢的分类（2）碳素钢的牌号和用途A.碳素结构钢碳素结构钢的牌号是由Q、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法四部分自左向右顺序组成。Q---“屈”字汉语拼音字首；A、B、C、D---质量等级符号，从左至右，质量依次提高；F、b、Z、TZ---依次表示沸腾钢、半镇静钢、镇静钢、特殊镇静钢；例如Q235—A•F表示屈服点为235Mpa、质量为A级的沸腾钢。（2）碳素钢的牌号和用途A.碳素结构钢常用碳素结构钢：

Q195、Q215、Q235A、Q235B

塑性较好，有一定的强度，通常轧制成钢筋、钢板、钢管等，可用于做桥梁、建筑物等构件，也可用做普通螺钉、螺帽、铆钉等。

Q235C、Q235D可用于重要的焊接件。

Q255、Q275强度较高，可轧制成型钢、钢板作构件用。这类钢常在热轧状态下使用，不再进行热处理。但对某些零件，也可以进行正火、调质、渗碳等处理，以提高其使用性能。

常用碳素结构钢：

Q195、Q215、Q235A、Q碳素结构钢的一些应用：碳素结构钢的一些应用：B．优质碳素结构钢优质碳素结构钢的钢号用平均碳质量分数的万分数的数字表示。例如：钢号“20”即表示碳质量分数为0.20%（万分之二十）的优质碳素结构钢。

若钢中锰含量较高，则在这类钢号后附加符号“Mn”，如15Mn、45Mn等。

优质碳素结构钢主要用来制造各种机器零件。

B．优质碳素结构钢常用优质碳素结构钢：08F

塑性好，可制造冷冲压零件；10、20钢

冷冲压性与焊接性能良好，可用作冲压件及焊接件，经过热处理（如渗碳）也可以制造轴、销等零件；35、40、45、50钢

经热处理后，可获得良好的综合机械性能，用来制造齿轮、轴类、套筒等零件；60、65钢

主要用来制造弹簧。

优质碳素结构钢使用前一般都要经过热处理。

常用优质碳素结构钢：08F

塑性好，可制造冷冲压零件；优质

碳素

结构

钢的

一些

应用优质

碳素

结构

钢的

一些

应用C．碳素工具钢碳素工具钢的碳质量分数在0.65%～1.35%之间，钢号用平均碳质量分数的千分数的数字表示，数字之前冠以“T”（“碳”的汉语拼音字头）。例如，T9表示碳质量分数为0.9%（即千分之九）的碳素工具钢。碳素工具钢均为优质钢，若含硫、磷更低，则为高级优质钢，则在钢号后标注“A”字。例如，T12A表示碳质量分数为1.2%的高级优质碳素工具钢。碳素工具钢用来制造各种刃具、量具、模具等。C．碳素工具钢常用碳素工具钢T7、T8硬度较高、韧性较高，可制造冲头、凿子、锤子等工具。

T9、T10、T11硬度高，韧性适中，可制造钻头、刨刀、丝锥、手锯条等刃具及冷作模具等。

T12、T13硬度很高，韧性较低，可制作锉刀、刮刀等刃具及量规、样套等量具。

碳素工具钢使用前都要进行热处理（淬火+低温回火）。常用碳素工具钢T7、T8硬度较高、韧性较高，可制造冲头、凿碳素工具钢的一些应用碳素工具钢的一些应用D．铸造碳钢铸造碳钢的牌号以“铸钢“二字的汉语拼音字首“ZG”与其后的两组数字构成。第一组数字表示厚度为100mm以下的铸件的室温屈服强度；第二组数字表示该铸件的抗拉强度。例如ZG200－400，表示σS=200MPa，σb=400MPa的铸造碳钢。常用铸造碳钢：例如，ZG270-500有较高的强度和较好的塑性，铸造性良好，焊接性较好，切削加工性好，可用作轧钢机机架、轴承座、连杆、箱体、曲轴、缸体等。铸钢主要用于制造形状复杂，需要一定强度、塑性和韧性的零件，例如机车车辆、船舶、重型机械的齿轮、轴，以及轧辊、机座、缸体、外壳、阀体等。D．铸造碳钢铸钢的一些应用外壳轧辊重型机械齿轮铸钢的一些应用外壳轧辊重型机(二)合金钢合金钢是指为提高钢的机械性能与工艺性能，或者为获得某些特殊物理、化学性能，特地向碳钢中加入定量其他元素（称合金元素）的钢。在合金钢中，常加入的合金元素有锰（Mn）、硅（Si）、铬（Cr）、镍（Ni）、钼（Mo）、钨（W）、钒（V）、钛（Ti）、铌（Nb）、锆（Zr）、稀士元素（Re）等。(二)合金钢合金钢是指为提高钢的机械性能与工艺性能，或者为获1、合金元素在钢中的作用（1）提高机械性能A、形成合金铁素体；B、形成合金碳化物；C、细化晶粒。（2）提高热处理工艺性A、提高钢的淬透性；B、提高钢的回火稳定性。（3）获得特殊的物理、化学性能1、合金元素在钢中的作用（1）提高机械性能2、合金钢的分类、牌号和用途

(1)合金钢的分类2、合金钢的分类、牌号和用途

(1)合金钢的分类(2)合金结构钢的牌号和用途牌号首部用数字标明碳质量分数。规定结构钢以万分之一为单位的数字（两位数）、工具钢和特殊性能钢以千分之一为单位的数字（一位数）来表示碳质量分数，而工具钢的碳质量分数超过1%时，碳质量分数不标出。

在表明碳质量分数数字之后，用元素的化学符号表明钢中主要合金元素，质量分数由其后面的数字标明，平均质量分数少于1.5%时不标数,平均质量分数为1.5%～2.49%、2.5%～3.49%……时,相应地标以2、3……。

(2)合金结构钢的牌号和用途牌号首部用数字标明碳质量分数。合金结构钢40Cr，平均碳质量分数为0.40%，主要合金元素Cr的质量分数在1.5%以下。合金工具钢5CrMnMo，平均碳质量分数为0.5%,主要合金元素Cr、Mn、Mo的质量分数均在1.5%以下。专用钢用其用途的汉语拼音字首来标明。如:滚珠轴承钢,在钢号前标以“G”。GCr15表示碳质量分数约1.0%、铬质量分数约1.5%(这是一个特例,铬质量分数以千分之一为单位的数字表示)的滚珠轴承钢。

Y40Mn,表示碳质量分数为0.4%、锰质量分数少于1.5%的易切削钢等等。对于高级优质钢，则在钢的末尾加“A”字表明，例如20Cr2Ni4A等。合金结构钢40Cr，平均碳质量分数为0.40%，主要合金元素A.合金结构钢a.低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢是在碳素结构钢基础上加入少量合金元素（主要有Mn、V、Ti、Nb、Cu等），由于少量合金元素的加入，使钢的强度有了显著地提高，所以称这类钢为低合金高强度钢。

主要用于制造桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器、输油输气管道、大型钢结构等。

A.合金结构钢低合金高强度结构钢的一些应用低合金高强度结构钢的一些应用b.合金渗碳钢

合金渗碳钢的含碳量一般都很低，在0.15%～0.25%，属于低碳钢。合金渗碳钢是因为在热处理工序上要进行渗碳后淬火加低温回火而得名，通过渗碳、淬火和低温回火处理后，心部是低碳淬火组织，保证了高韧性和足够的强度，而表层则是高碳回火马氏体，获得了很高的硬度和耐磨性。主要用于制造汽车、拖拉机中的变速齿轮，内燃机上的凸轮轴、活塞销等机器零件。这类零件在工作中遭受强烈的摩擦磨损，同时又承受较大的交变载荷，特别是冲击载荷。

b.合金渗碳钢拨叉齿轮凸轮机构合金渗碳钢的一些应用拨叉齿轮凸轮机构合金渗碳钢的一些应用c.合金调质钢合金调质钢的含碳量一般在0.35%～0.50%之间，属于中碳钢。合金调质钢是因为在热处理上要进行调质处理而得名，通过调质处理，可以获得回火索氏体组织，从而具有良好的综合机械性能。合金调质钢广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机器上的各种重要零件，如机床齿轮、主轴、汽车发动机曲轴、连杆、螺栓等。c.合金调质钢合金调质钢的一些应用合金调质钢的一些应用d.合金弹簧钢合金弹簧钢的含碳量一般在0.45%～0.70%之间，常加入的合金元素有Si、Mn、Cr、V、等，尤以Mn、Si元素应用最广。合金弹簧钢常进行淬火加中温回火处理，从而获得回火屈氏体以保证良好弹性。合金弹簧钢是一种专用结构钢，主要用于制造各种弹簧和弹性元件。d.合金弹簧钢合金弹簧钢的一些应用合金弹簧钢的一些应用e.滚动轴承钢滚动轴承钢的含碳量较高（wc=0.95%～1.10%）从而保证硬度及耐磨性，加入铬提高的淬透性，并使铬碳化合物均匀细小。主要用来制造滚动轴承的滚动体（滚珠、滚柱、滚针）、内外套圈等，属专用结构钢。从化学成分上看它属于工具钢，所以也用于制造精密量具、冷冲模、机床丝杠等耐磨件。

e.滚动轴承钢滚动轴承钢的一些应用滚珠滚珠轴承滚动轴承钢的一些应用滚珠滚珠轴承B.合金工具钢用来制造各种刃具、模具、量具等工具的合金钢称为合金工具钢。主要要求高硬度和高耐磨性，一般都是高碳钢。合金工具钢按用途不同分为：刃具钢、模具钢和量具钢三种。但实际应用界限并非绝对。

B.合金工具钢a.刃具钢刃具钢主要指制造车刀、铣刀、钻头等切削刀具的钢种，工作任务就是通过切削加工将钢材或坯料加工成为工件。根据刃具的工作条件，通常对刃具钢提出如下性能要求：高硬度和高耐磨性能；足够的强度、塑性和冲击韧性；高红硬性。合金刃具钢分为两类：低合金刃具钢和高合金刃具钢。a.刃具钢ⅰ）低合金刃具钢

低合金刃具钢是在碳素工具钢的基础上，加入一些合金元素（总含量小于5%）发展起来的。低合金刃具钢除了高的含碳量以外，常加入Cr、Mn、Si、Mo、V等合金元素。最常用的低合金刃具钢是9SiCr和CrWMn。

ⅱ）高合金刃具钢

高合金刃具钢又称为高速钢，钢中含有W、Mo、Cr、V等合金元素，且总量超过10%。用高速钢制成的刀具在切削时比低合金刃具钢刀具更加锋利，所以又被称作锋钢。

ⅰ）低合金刃具钢刃具钢的一些应用铣刀英制模板刀刃具钢的一些应用铣刀英制模板刀b.模具钢ⅰ）冷作模具钢冷作模具钢是指工件在冷态下成形的模具钢；冷模具用于制造各种冷冲模、冷镦模、冷挤压模和拉丝模等，工作温度不超过200℃～300℃。冷作模具钢应具备以下性能要求：高硬度和耐磨性，保证模具在工作时磨损小，形状、尺寸变化小。高强度和足够的韧性，保证模具在工作时能承受各种载荷，不致发生崩角、早期疲劳和断裂。良好的工艺性。常用的冷作模具钢有：Cr12、Cr12MoVb.模具钢ⅱ）热作模具钢热作模具钢是指工件在热态下成形的模具钢。热作模具如热锻模、热挤压模、高速锻模等。热作模具钢应具备以下性能要求：足够的硬度和耐磨性；良好的强韧性；良好的抗热疲劳性、抗氧化性；良好的导热性。常用的热作模具钢有：5CrMnMo、5CrNiMo、3Cr2W8V、4CrSi等。ⅱ）热作模具钢模具钢的应用模具模具钢的应用模具c.量具钢量具包括各种量规、块规、卡尺等度量尺寸和形状的工具。量具钢应具备的性能要求：高硬度、高耐磨性、高尺寸稳定性；良好的磨削加工性及较小的淬火变形；良好的耐腐蚀性能。常用的合金量具钢有：CrWMn、GCr15、9Cr18等。c.量具钢量具钢的一些应用量具钢的一些应用C.特殊性能钢

a.不锈钢在腐蚀介质中具有高的抗腐蚀性能的钢称作不锈钢，应具有抵抗空气、水、碱、盐类溶液或其他介质腐蚀作用的能力。不锈钢的分类：按耐酸钢分：分为不锈钢和耐酸钢；按金相组织分：铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢和双相不锈钢。按成分分：Cr不锈钢、CrNi不锈钢、CrNiTi不锈钢……C.特殊性能钢a.不锈钢不锈机理：提高基体的电极电位；形成单相组织；形成钝化膜；表面防腐；降低钢的含碳量。常用的不锈钢：1Cr13、1Cr17、1Cr18Ni9Ti等。不锈机理：不锈钢的一些应用不锈钢剪刀1Cr18Ni9Ti不锈钢表带不锈钢容器不锈钢船用螺旋桨不锈钢的一些应用不锈钢剪刀1Cr18Ni9Ti不锈钢表带不锈b.耐热钢耐热钢是指在高温下具有高的热化学稳定性和热强性的特殊钢。

ⅰ）抗氧化钢（又称不起皮钢）

具有很好的抗氧化性能的钢称为抗氧化钢。耐热钢中不可缺少的合金元素是Cr、Si或Al，特别是Cr，他们分别在钢表面形成Cr2O3、SiO2和Al2O3薄膜，有效地阻挡外界氧原子向内部扩散。典型合金：1Cr13Si13用于制造各种承受应力不大的炉用构件，如喷嘴、炉罩、托架、吊挂等。b.耐热钢ⅱ）热强钢在高温下既具有良好的抗氧化能力又具有较高强度的合金钢称为热强钢。Mo、W、V、Ti等元素加入钢中，能形成细小弥散的碳化物，起弥散强化的作用，提高室温和高温强度。钢在高温下的强度指标主要有两个：持久强度和蠕变强度。典型合金：4Cr9Si2用于作动力、石油部门的锅炉及管道材料；1Cr18Ni9Ti用于高压锅炉的过热器、化工高压反应器、喷气发动机尾喷管等ⅱ）热强钢在高温下既具有良好的抗氧化能力又具有较高强度的合金耐热钢的应用燃气轮机耐热钢的应用燃气轮机c.耐磨钢耐磨钢，又称高锰钢，是一种在强烈冲击载荷作用下才表现出高耐磨性的特殊钢种。成分特点：高碳、高锰、一定量的硅。典型合金：Mn13钢，含碳量为1.0%～1.3%,含锰量为11%～14%，只能通过铸造成形，故牌号写作ZGMn13。高锰钢都采用“水韧处理”。耐磨钢主要用于运转过程中承受严重磨损和强烈冲击的零件，如车辆履带、挖掘机铲斗、破碎机鄂板和铁轨分道叉等。c.耐磨钢耐磨钢，又称高锰钢，是一种在强烈冲击载荷作用下才耐磨钢的一些应用履带铁轨分道叉破碎机颚板挖掘机斗齿耐磨钢的一些应用履带铁轨分道叉破碎机挖掘机斗齿d.低温用钢低温用钢是指用于生产工作温度低于0℃的零件的钢种。

性能要求：冷脆转变温度低、低温冲击韧性高；一定的强度与耐蚀性；优良的焊接性能与冷塑性成形性能。成分特点：低碳；添加合金元素Mn、Ni提高低温韧性；添加合金元素V、Ti、Nb、Al细化晶粒进一步改善低温韧性；严格控制损害韧性的元素P、Si的含量；使材料尽量形成面心立方晶格结构。广泛应用于钢铁冶炼、化工、冷冻设备等。d.低温用钢低温用钢是指用于生产工作温度低于0℃的零件的钢（三）铸铁1.碳在铸铁中的存在形式和形态在铸铁中，碳有两种主要存在形式，即化合态的渗碳体和游离态的石墨（G），其中具有使用价值的铸铁中的碳主要是以石墨形式存在，所以铸铁的组织是由金属基体和石墨组成的。金属基体铁素体、珠光体及铁素体+珠光体三类，相当于钢的组织，因此铸铁的组织特点，可以看成是在钢的基体上分布着不同形状的石墨。

（三）铸铁1.碳在铸铁中的存在形式和形态影响铸铁石墨化的因素:(1)化学成分的影响(a)C和Si铸铁中的C和Si是促进石墨化的元素。(b)SS是强烈阻碍石墨化的元素。(c)MnMn虽是阻碍石墨化的元素，但Mn与S能形成MnS，从而减弱了S阻碍石墨化的作用，一定程度上还是起到了间接促进石墨化的作用。(d)PP有微弱促进石墨化的作用，但它可以形成Fe3P，会使铸铁的性能变脆，导致开裂。影响铸铁石墨化的因素:(1)化学成分的影响(2)冷却速度的影响(2)冷却速度的影响铸铁中的石墨形态（1）片状石墨（2）球状石墨（3）团絮状石墨铸铁中的石墨形态（1）片状石墨（2）球状石墨2.铸铁的性能特点（和钢相比）（1）力学性能低；（2）使用性能：优良的耐磨性与减震性。（3）工艺性能：优良的铸造性；良好的切削加工性。（4）价格便宜。2.铸铁的性能特点（和钢相比）（1）力学性能低；3.铸铁的分类、牌号和用途（1）铸铁的分类白口铸铁：碳除少量溶于铁素体外，大部分以化合态的渗碳体析出，断口呈白亮的颜色，故称白口铸铁。麻口铸铁：一部分碳以化合态的渗碳体析出，一部分碳以游离态的石墨析出，断口夹杂着白亮的渗碳体和暗灰色的石墨，如同黑、白相间的麻点，故称作麻口铸铁。灰口铸铁：大部分碳以游离态的石墨析出，断口呈暗灰色，故称作灰口铸铁。

3.铸铁的分类、牌号和用途（1）铸铁的分类（2）常用灰口铸铁的牌号及用途A．普通灰铸铁灰铸铁的牌号HT150、HT250、HT400：

“HT”表示“灰铁”，后面的数字表示最低抗拉强度。灰铸铁有铁素体、珠光体和铁素体加珠光体三种基体；普通灰铸铁中的石墨呈片状。灰口铸铁的显微组织主要用于制造汽车、拖拉机的汽缸、汽缸盖、刹车带、摩擦片，以及机床的床身、底座、支柱等耐压、耐磨件。

（2）常用灰口铸铁的牌号及用途A．普通灰铸铁灰口铸铁的显微组织灰口铸铁的显微组织普通灰铸铁的应用普通灰铸铁的应用B．可锻铸铁可锻铸铁的显微组织及牌号一类为F+团絮状G，其中心呈黑灰色，故称黑心可锻铸铁，牌号为KTH（可铁黑的汉语拼音字首）和两组数字，数字的含义分别表示最低抗拉强度和最低延伸率。如：KTH350-10。另一类为P+团絮状G，称为珠光体可锻铸铁，牌号为KTZ（可铁珠的汉语拼音字首）和两组数字，数字的含义同黑心可锻铸铁。如：KTZ600-3。可锻铸铁的显微组织

可锻铸铁常用来制造形状复杂、承受冲击和振动载荷的零件，如汽车拖拉机的后桥外壳、管接头、低压阀门等。B．可锻铸铁可锻铸铁的显微组织及牌号可锻铸铁的显微组织可锻铸铁的显微组织C．球墨铸铁球墨铸铁的牌号：QT400-15、QT600-3、QT800-2球墨铸铁牌号用“QT”标明，其后两组数值表示最低抗拉强度极限和延伸率。球墨铸铁的组织：铁素体+球状石墨、铁素体和珠光体+球状石墨、珠光体+球状石墨三种。球墨铸铁的显微组织应用：用来制造一些受力复杂，强度、韧性和耐磨性要求高的零件。C．球墨铸铁球墨铸铁的牌号：球墨铸铁的显微组织球墨铸铁的显微组织球墨铸铁的应用球墨铸铁管道接口球墨铸铁的应用球墨铸铁管道接口D、特殊性能铸铁加入Cr、Mo、W、Cu等合金元素，可获得耐磨铸铁；加入Al、Si、Cr等合金元素，可获得耐热铸铁。D、特殊性能铸铁加入Cr、Mo、W、Cu等合金元素，可获得耐二、非铁金属材料（有色金属）（一）铝及铝合金1、铝及铝合金的特点(1)密度小、比强度高；(2)有优良的物理、化学性能；(3)加工性能良好。二、非铁金属材料（有色金属）（一）铝及铝合金2、铝合金

铝合金按其成分及工艺特点不同分为变形铝合金与铸造铝合金两大类。按强化方法不同，可分为热处理强化铝合金和不可热处理强化铝合金。铝合金分类示意图

2、铝合金铝合金按其成分及工艺特点不同分为变形铝合金与铸造（1）变形铝合金A、防锈铝合金牌号：用“LF+顺序号”表示，“LF”是“铝防”二字的汉语拼音字首，顺序号表示化学成分。防锈铝合金主要有Al-Mg或Al-Mn系合金。典型合金：LF21（Al-Mn）；LF5、LF11（Al-Mg）。多用于制造要求受力小、质轻、耐腐蚀的冲压、焊接结构件，如油箱、油管、铆钉、制冷装置结构件以及日用器皿等。（1）变形铝合金A、防锈铝合金B、硬铝合金牌号：用“LY+顺序号”表示，“LY”是“铝硬”二字的汉语拼音字首，顺序号表示化学成分。硬铝合金为Al-Cu-Mg系合金,另含有少量锰。典型合金：YF11硬铝合金主要是用来制造中等强度的飞机隔框、翼肋、铆钉、螺旋桨、蒙皮等结构件。B、硬铝合金牌号：用“LY+顺序号”表示，“LY”是“铝硬”C、超硬铝合金牌号：用“LC+顺序号”表示，“LC”是“铝超”二字的汉语拼音字首，顺序号表示化学成分。超硬铝合金为Al-Cu-Mg-Zn系合金，另含有少量的铬和锰。典型合金：LC4超硬铝合金多用于制造受力大的重要构件，例如飞机大梁、起落架等。C、超硬铝合金牌号：用“LC+顺序号”表示，“LC”是“铝超D、锻铝合金牌号：用“LD+顺序号”表示，“LD”是“铝锻”二字的汉语拼音字首，顺序号同样也是表示化学成分。超硬铝合金为Al-Cu-Mg-Si系合金。典型合金：LD5用于制造形状复杂、比强度要求较高的受力结构件，如离心式压气机的叶轮、飞机操纵系统中的摇臂等。D、锻铝合金牌号：用“LD+顺序号”表示，“LD”是“铝变形铝合金的一些应用变形铝合金的一些应用变形铝合金的一些应用变形铝合金的一些应用（2）铸造铝合金A.铝硅系合金B.铝铜系合金C.铝镁系合金D.铝锌系合金牌号：用“铸铝”二字的汉语拼音字首“ZL”加三位数字来表示，第一位数字表示合金系别：1为铝硅系合金，2为铝铜系合金，3为铝镁系合金，4为铝锌系合金；后两位数字是合金的序号，表示不同的化学成分。例如，ZL102表示2号铝硅系铸造铝合金。（2）铸造铝合金A.铝硅系合金铸造铝合金的一些应用

铝合金发动机缸体和缸盖铸造铝合金的一些应用铝合金发动机缸体和缸盖（二）铜及铜合金1、铜及铜合金的特点（1）优异的物理、化学性能；（2）良好的加工性能；（3）具有某些特殊机械性能；（4）色泽美观。（二）铜及铜合金1、铜及铜合金的特点2.铜合金（1）黄铜

以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。按照化学成分，黄铜分普通黄铜和复杂黄铜两种。A、普通黄铜普通黄铜是铜锌二元合金，其退火组织可以是单相α或双相α+β’,并分别称为α黄铜(单相黄铜)和双相黄铜。普通黄铜的代号用“H+数字”来表示，“H”是“黄”字的汉语拼音字首，数字表示含铜量的百分数,如H80表示含80%Cu，20%Zn的普通黄铜。典型合金：H80、H70、H68（单相黄铜）塑性很好，适于制作冷轧板材、冷拉线材、管材及形状复杂的深冲零件。H62、H59（双相黄铜)可进行热变形，常热轧成棒材、板材，可铸造。2.铜合金（1）黄铜B、特殊黄铜在普通黄铜中加入其他合金元素所组成的合金，称为特殊黄铜，常加入的合金元素有Sn、Si、Pb、Fe等。牌号：用“H+主加元素符号（锌除外）+铜含量的百分数+主加元素含量的百分数”表示,如HPb63-3表示含63%的铜和3%的铅、其余为锌的铅黄铜。若为铸造用黄铜，则以“Z”（铸字的汉语拼音字首）+Cu+其他元素符号+数字来表示，数字表示前边元素的百分含量。

B、特殊黄铜在普通黄铜中加入其他合金元素所组成的合金，称为黄铜的一些应用黄铜的一些应用（2）青铜

除了以锌或镍为主加元素的铜合金外，其余铜合金称为青铜,外观色泽多为棕绿色,分为普通青铜（锡青铜）和特殊青铜（无锡青铜）两类。A、普通青铜以锡为主要合金元素的铜基合金称锡青铜。牌号：用“Q+主加元素符号+主加元素平均含量的百分数+其他合金元素平均含量的百分数”。“Q”是“青”字的汉语拼音字首，如QSn10-1表示含锡量为10%，其他合金元素含量为1%的锡青铜。锡青铜具有良好的减磨性、抗磁性及低温韧性,在大气、淡水、海水及高压过热蒸汽中的耐蚀性能比黄铜更高，但抗酸腐蚀能力差。

（2）青铜除了以锌或镍为主加元素的铜合金外，其B.特殊青铜特殊青铜是不含锡的青铜合金,根据主加元素的不同，主要有铝青铜、硅青铜、铍青铜和铅青铜等。

特殊青铜的表示方法与普通青铜类似，如QAl9-4表示主加元素铝含量为9%左右，含其他元素平均含量为4%的铝青铜。B.特殊青铜特殊青铜是不含锡的青铜合金,根据主加元素的不同（3）白铜

以镍为主添加元素的铜合金称为白铜，分为普通白铜（只含有Cu与Ni）和特殊白铜（除Cu、Ni外，还含有其它合金元素）两类。A.普通白铜

普通白铜具有较好的强度和优良的塑性，能进行冷、热变形，抗蚀性很好，电阻率较高且电阻温度系数很小。牌号：表示方法是：“B+主加元素的平均含量百分数”,如B5表示含5%Ni的普通白铜。主要用于制造船舶仪器零件、化工机械零件及医疗器械等。（3）白铜以镍为主添加元素的铜合金称为白铜，分为B.特殊白铜

在普通白铜的基础上添加锌、锰、铝等其它合金元素形成的，分别称锌白铜、锰白铜、铝白铜等，其耐蚀性、强度、塑性高，成本低。牌号：表示方法是：“B+除Ni以外的主加元素符号+镍平均含量的百分数+主加元素平均含量的百分数”。典型白铜：BMn40-1.5(康铜)，含Ni量40%，含Mn量1.5%，用于制造精密机械、仪表零件及医疗器械等。B.特殊白铜在普通白铜的基础上添加锌、锰、铝等其它三、其它金属材料（一）硬质合金

硬质合金是以一种或几种难熔、高硬度的金属碳化物（如WC、TiC等）粉末为主要成分，以铁族元素（常用钴、镍）作粘结剂，经粉末冶金方法生产的一种多相组合材料，是重要的刀具材料。

三、其它金属材料（一）硬质合金1、硬质合金的性能特点（1）硬度高，耐磨性好。（2）强度高。（3）耐腐蚀，抗氧化性能好。（4）线膨胀系数小，导电、导热性能与铁相近。（5）适用于制造高速、强力切削刀具，切削速度可为高速钢的4～10倍，寿命较长。（6）塑性和冲击韧性差，难以承受塑性变形。1、硬质合金的性能特点2.硬质合金的分类、牌号与用途（1）钨钴类硬质合金

牌号用“硬”“钴”汉语拼音字首YG加数字表示，数字表明钴的平均百分含量，如YG6表示平均含钴6%的钨钴类硬质合金。

钴含量较高的钨钴类硬质合金刀具常用于有冲击振动的粗加工；钴含量较少的钨钴类硬质合金刀具常用于比较平稳的精加工。钨钴类硬质合金制成的刀具多用于加工铸铁和有色金属。2.硬质合金的分类、牌号与用途（1）钨钴类硬质合金（2）钨钛钴类硬质合金牌号用“硬”“钛”的汊语拼音字首YT加数字表示，数字表明碳化钛的平均含量，如YT14表示平均含碳化钛14%的钨钛钴类硬质合金。碳化钛含量较多的合金用于较平稳的精加工；而碳化钛含量较少的则用于粗加工。钨钛钴类硬质合金制成的刀具多用于加工钢材。（2）钨钛钴类硬质合金牌号用“硬”“钛”的汊语拼音字首YT加（3）通用硬质合金该类硬质合金是以碳化钽或碳化铌取代钨钴钛类硬质合金中一部分碳化钛而形成的，牌号有YW1、YW2，其中“YW”是硬”、“钨”的汉语拼音字首。通用硬质合金的红硬性极好，常用来加工不锈钢、耐热钢、高速钢等难以加工的钢材，所以也被称作“万能硬质合金”。（3）通用硬质合金该类硬质合金是以碳化钽或碳化铌取代钨钴钛类（二）高温合金

高温合金是以高熔点金属Ni、Co、Nb、Mo等为基体，加入一定量的其它元素所构成的在高温（700℃以上）下使用的金属材料。1、高温合金的性能特点（与耐热钢相比）（1）具有较高的热稳定性。（2）具有较高的热强性。（3）比强度和弹性模量高，热膨胀系数小，导热系数大。（4）具有良好的工艺性能。（二）高温合金高温合金是以高熔点金属Ni、Co、N2.高温合金的分类、牌号与用途（1）变形高温合金变形高温合金按基体组元和强化方法的不同，分为四种：固溶强化型铁基合金；时效强化型铁基合金；固溶强化型镍基合金；时效强化型镍基合金。牌号表示方法是“GH”加四位数字，“GH”是“高合”的汉语拼音字首，第一位数字表示分类号，后面三位数字则表示化学成分，如GH2302表示一种时效强化型铁基变形高温合金。常用于航空、航天、燃气轮机等涡轮叶片的转动承力部件的生产。2.高温合金的分类、牌号与用途（1）变形高温合金（2）铸造高温合金牌号表示方法是“K”加三位数字，其中第一位数字表示分类号（同变形高温合金），后两位数字表示化学成分。如K417表示镍基时效强化型的铸造高温合金。铸造高温合金高温强度高，适宜于铸造精度高、形状复杂的零件，所以该类高温合金常用于叶片的生产。（2）铸造高温合金牌号表示方法是“K”加三位数字，其中第一（三）轴承合金滑动轴承的结构（三）轴承合金滑动轴承的结构1.性能要求(1)足够的强度和硬度，以承受轴颈较大的单位压力。(2)足够的塑性和韧性，高的疲劳强度，以承受轴颈的周期性载荷，并抵抗冲击和振动。(3)良好的磨合能力，使其与轴能较快地紧密配合。(4)高的耐磨性，与轴的摩擦系数小，并能保留润滑油，减轻磨损。(5)良好的耐蚀性、导热性、较小的膨胀系数，防止摩擦升温而发生咬合。1.性能要求(1)足够的强度和硬度，以承受轴颈较大的单位2.组织要求（1）在软的基体上孤立地分布有硬质点（一般为化合物）。（2）在较硬（低于轴颈硬度）的基体上分布有软的质点。

轴瓦2.组织要求（1）在软的基体上孤立地分布有硬质点（一般为化3.轴承合金的分类、牌号与用途（1）锡基轴承合金(锡基巴氏合金)

该合金的摩擦系数和膨胀系数小，塑性和导热性好，适于制作最重要的轴承，如汽轮机、发动机和压气机等大型机器的高速轴瓦。但锡基轴承合金的疲劳强度较低，许用温度也较低(不高于150℃)。

（2）铅基轴承合金(铅基巴氏合金)

该合金的铸造性能和耐磨性较好(但比锡基轴承合金低)，价格较便宜，可用于制造中、低载荷的轴瓦，例如汽车、拖拉机曲轴的轴承等。3.轴承合金的分类、牌号与用途（1）锡基轴承合金(锡基巴氏合（3）牌号表示方法：

牌号用“轴”“承”“合”的汉语拼音字首“ZCh”+基本元素与主加元素的符号+主加元素与辅加元素平均含量的百分数表示，如ZChSnSb11-6表示主加元素锑为11%，辅加元素为6%，其余含量为锡的锡基滑动轴承。（3）牌号表示方法：牌号用“轴”“承”“合”的汉语非金属材料分为两大类：无机非金属材料有机非金属材料无机非金属材料：有玻璃、陶瓷、石棉、云母、水泥等，不易燃烧、耐热性好、组成稳定、脆性较大。有机非金属材料：有塑料、橡胶、纤维素、石油制品等，多数能燃烧，高温时分解，受日光和大气长期作用后易发生老化。在机械制造中，工程塑料、橡胶和陶瓷是使用较多的三种非金属材料。第二节常用工程非金属材料非金属材料分为两大类：第二节常用工程非金属材料一、工程塑料1.工程塑料的组成

合成树脂填充剂稳定剂增塑剂染料固化剂染料防老化剂发泡剂一、工程塑料1.工程塑料的组成（二）工程塑料的性能

与金属材料相比，塑料具有质软、比强度高、绝缘、耐腐蚀、减磨、消声、吸震、自润滑等优点，另外，透光性、绝缘性也为一般金属所不及。缺点：强度低、耐热性差、膨胀系数大、易老化等。（二）工程塑料的性能

与金属材料相比，塑料具有质软、比强度高（三）常用工程塑料简介常用工程塑料可分为两类：热塑性塑料（受热时变软，冷却时固化，而且可以重复出现）热固性塑料（受热硬化后不软化）1.热塑性塑料（1）聚酰胺（代号PA）：为尼龙或锦纶它目前机械制造工程中应用较广的一种工程塑料。它具有突出的耐磨性和自润滑性能；良好的机械性能，即韧性很好，强度较高；耐蚀性好；抗霉、无毒；成形性能好。（三）常用工程塑料简介常用工程塑料可分为两类：尼龙的缺点：耐热性不高、导热性较差、吸水率较高和成形收缩率大。尼龙在机械工业上可用于制造要求耐磨、耐蚀的某些承载和传动零件。例如，轴承、齿轮、螺钉等。（2）有机玻璃（代号PMMA）学名叫聚甲基丙烯酸甲酯。它具有良好的透光性、比重轻、强度高、熔点低、易于加工成形的特点，但易吸水、绝缘性差、硬度低、易溶于有机溶剂。有机玻璃广泛用于航空、汽车、仪表、光学等工业中，制作飞机座舱、风挡、舷窗、电视及雷达的屏幕、仪表护罩、光学元件等。（3）聚四氟乙烯（代号F-4）俗称塑料王具有非常优良的耐高、低温性能，几乎能耐所有化学药品的腐蚀，不吸水，绝缘性能优良，摩擦系数小，但热胀冷缩程度较大、熔融后粘度高，不易加工成形。在工业中主要用于制造耐磨绝缘件、密封件等。尼龙的缺点：耐热性不高、导热性较差、吸水率较高和成形收缩率大2.热固性塑料

酚醛塑料（代号PF）它是由酚醛树脂加填料组成，俗称电木，具有较高的强度、刚性、耐热性、绝缘性和耐蚀性。它的成形工艺简单，价格低廉，广泛用于制作各种电讯器材和电木制品，如插头、开关、电话机壳、仪表盒等，也可用于制作齿轮、皮带轮、化工用耐酸泵、垫圈等。2.热固性塑料

酚醛塑料（代号PF）二、橡胶

橡胶是以生胶（有天然和合成两种）为基础，加入适量配合剂所组成的高分子弹性体材料。它具有高弹性和蓄能作用，是常用的弹性材料，橡胶按用途可分为普通橡胶和特殊橡胶两类。1.橡胶的组成生胶、硫化剂、软化剂、补强剂等。2.橡胶的性能橡胶具有机械强度高（通常分子链交联越多，分子量越大、强度越高）、耐磨性、耐蚀性、绝缘性好等特征，但最突出的特点是具有高弹性。二、橡胶橡胶是以生胶（有天然和合成两种）为基础，3.常用橡胶简介

丁苯橡胶丁苯橡胶是目前合成橡胶中产量最大、应用最广的一类，约占80%，可用于橡胶通用制品以及胶板、胶布、轮胎的生产。氯丁橡胶俗称“万能橡胶”，具有较好的耐油性、耐磨性、耐热性、耐燃性及耐老化性，常用于管道、胶带、防毒面具、电缆外皮、粘合剂以及轮胎的生产。丁腈橡胶丁腈橡胶具有突出的耐油性，但电绝缘性差，常用于耐油制品，如接触油类密封垫圈、输油管、贮油箱、耐油减震制品的生产。3.常用橡胶简介

丁苯橡胶三、陶瓷

陶瓷是一种无机非金属材料，是由天然的或人工合成的无机粉状化合物构成的。陶瓷可分为普通陶瓷和特种陶瓷（如氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷等）两类。1.陶瓷的组成陶瓷材料的显微组织非常复杂且不均匀，通常认为由晶体相、玻璃相和气相三部分组成。2.陶瓷的性能陶瓷材料具有很好的刚度和硬度，但强度较低、韧性很差。陶瓷材料的耐热性能好，是传统的耐高温材料，并且绝缘性、抗蚀性很强。三、陶瓷

陶瓷是一种无机非金属材料，是由天然的或3.常用陶瓷简介普通陶瓷即粘土类陶瓷，除日用陶瓷件生产外，工业上主要用于绝缘的电瓷件、耐酸碱的化学瓷件以及要求较低的结构零件的生产。氧化铝陶瓷所含玻璃相、气相极少，硬度高，抗蚀性及介电性能好，耐高温，但脆性大，不宜承受温度的剧烈变化。主要用于制造热电偶绝缘套、内燃机火花塞、拉丝模、切削刀具等。氮化硅陶瓷

化学稳定性好、硬度高、抗热震性强、强度较高，可用于制作燃气轮机转子叶片、水泵密封环、阀门、热电偶套以及高温轴承材料。3.常用陶瓷简介普通陶瓷复合材料具有性能可设计性、材料与结构同一性、复合效应、材料性能对复合工艺的依赖性等特点，由此可具有高硬度、高比强度、高比刚性、阻尼减震性好、破损安全性高等突出优点。一、复合材料的组成复合材料一般是以强度较低、韧性较好的材料为基体，以高强度、高弹性模量的材料为增强体，两者掺匀后，经适当加热与加压结合而成。1.基体复合材料基体主要有树脂基体、金属基体、陶瓷基体、水泥基体等，并有相应基体的复合材料。第三节复合材料复合材料具有性能可设计性、材料与结构同一性、复合2.增强体

⑴纤维

玻璃纤维:它是开发、应用较早的纤维增强体，具有不燃、耐腐蚀、耐高温、吸湿小、伸长小等优良特性。在电气、力学、化学以及光学等方面也有很优良的特性，与树脂复合相容性好，成形工艺简单，性能价格比高，因此是理想的增强体材料，并获得广泛的应用。碳纤维的主要性能特点是：质轻、强度高、比强度大、模量高、比模量大、疲劳强度大、耐疲劳、自润滑、耐磨损、吸能减震、耐腐蚀、生物相亲性好、导电性能好、柔软、后加工及复合性好。因此，碳纤维具有优异的综合性能，是新一代军民两用的增强纤维，成为先进复合材料的主要增强纤维之一。

目前还研制出高强高模聚乙烯纤维、芳纶纤维等，已经形成一个增强纤维大家族。2.增强体

⑴纤维⑵晶须晶须是指以单晶形式生长的形状类似短纤维，而尺寸远小于短纤维的针状单晶体。目前已经开发出一百多种不同的晶须，主要包括Sn、Fe、Cu、Cd、Ni等金属晶须和Si3N4、SiC、Al2O3、TiN、ZrO2、AlN、TiO2、TiC等非金属晶须两大类。现已实现工业化生产的晶须主要有SiC、Si3N4、TiN、Al2O3、莫来石等。晶须作为一种增强体复合进基体后，可以提高复合材料的强度、硬度、耐热性、耐磨性、耐腐蚀性、触变性等，还可具有导电、绝缘、抗静电、减震、阻尼、吸波、阻燃等多种特殊功能。⑵晶须晶须是指以单晶形式生长的形状类似短纤维，而⑶其它增强体当今已经研制出微纤、析出晶等细观增强体以及纳米、刚性棒状分子等微观增强体，并应用于复合材料加工，使宏观复合材料一直难以解决的增强体与基体之间的结合界面问题得到解决，表现出较好的发展前景。3.复合材料的发展方向⑴复合材料的设计由常规设计向仿生设计和计算机辅助设计方向发展；⑵复合材料的应用由航空、航天领域向民用领域扩展；⑶复合材料向绿色化方向发展。⑶其它增强体当今已经研制出微纤、析出晶等细观增强一、选材的基本原则（一）保证使用性能要求1.工作条件；2.失效形式；3.性能指标。第四节工程材料的选用一、选材的基本原则第四节工程材料的选用（二）考虑工艺性能要求1.液态成形工艺（铸造）；2.固态成形工艺（压力加工）；3.连接成形工艺（焊接）；4.去除成形工艺（切削）；5.热处理工艺。（二）考虑工艺性能要求1.液态成形工艺（铸造）；（三）满足经济性要求1.材料来源；2.材料成本；3.材料二次加工成本；4.材料的代用和新材料的应用。（三）满足经济性要求1.材料来源；二、选用程序1.确定工作条件；2.确定失效形式；3.列出能保证材料使用性能要求的细目；4.经济性分析。二、选用程序1.确定工作条件；三、选材方法1.查表法；2.排除法（筛选法）；3.类比法；4.试验法。三、选材方法1.查表法；

本章主要讲述了常用金属材料：碳钢、合金钢、铸铁、有色金属合金、硬质合金、高温合金、轴承合金。要求掌握这些常用金属材料的种类、牌号、性能及用途，以及选材的原则及一般方法。其中要求重点掌握材料的分类与牌号的识别。本章小结:本章主要讲述了常用金属材料：碳钢、合金钢、铸铁、有作业1、与碳钢相比，合金钢有哪些优点？2、与钢相比，铸铁在性能上（包括工艺性能）有何优缺点？3、说明下列牌号材料的分类。Q235-A﹒F45T8AZG200-400Q345A12Cr2Ni440CrMn60Si2MnGCr159SiCrW18Cr4VHT100KT300-06QT450-054、说明下列材料牌号中符号的意义，并指出属于哪一种合金：LF11LY1LC4LD7H80HPb59-1QSn10-1B19BZn15-20YG6YT14YW2GH2302K417ZChSnSb11-6作业1、与碳钢相比，合金钢有哪些优点？常用机械工程材料[机械制造工程]精品课程小组[机械制造工程]精品课程小组教学目的与要求:

1.掌握常用金属材料的种类、牌号、成份、性能及应用情况。2.了解常用非金属材料和复合材料的特点及应用。3.掌握选材的原则及一般方法。教学目的与要求:教学内容：

1.碳钢、合金钢、铸铁、有色金属合金的牌号、成份、热处理、组织、性能、用途。2.硬质合金、高温合金、轴承合金的种类、牌号、性能及用途。3.工程材料选用的原则及方法步骤。重点：

材料的分类与牌号的识别。难点：

合金钢中合金元素的作用。

教学内容：主要参考书：1.王金凤主编，《机械制造工程概论》（第三版），航空工业出版社，2005。2.周凤云主编.工程材料及应用.武汉：华中科技大学出版社，2002。3.于永泗主编.机械工程材料.大连：大连理工大学出版社，2003。4.卢秉恒主编.机械制造技术基础.北京：机械工业出版社，1999。主要参考书：1.王金凤主编，《机械制造工程概论》（第机械制造工业上把金属材料分为两大部分：1.钢铁材料---铁和以铁为基的合金（钢、铸铁和铁合金）；2.非铁金属材料---钢铁材料以外的所有金属及其合金（硬质合金、高温合金等特殊合金除外）。第一节金属材料机械制造工业上把金属材料分为两大部分：第一节金属材料一、钢铁材料的分类及应用(一)碳素钢1.常存元素对碳钢性能的影响

(1)硅和锰(2)硫(3)磷2.碳素钢的分类、牌号和用途

（1）碳素钢的分类一、钢铁材料的分类及应用(一)碳素钢碳素钢的分类碳素钢的分类（2）碳素钢的牌号和用途A.碳素结构钢碳素结构钢的牌号是由Q、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法四部分自左向右顺序组成。Q---“屈”字汉语拼音字首；A、B、C、D---质量等级符号，从左至右，质量依次提高；F、b、Z、TZ---依次表示沸腾钢、半镇静钢、镇静钢、特殊镇静钢；例如Q235—A•F表示屈服点为235Mpa、质量为A级的沸腾钢。（2）碳素钢的牌号和用途A.碳素结构钢常用碳素结构钢：

Q195、Q215、Q235A、Q235B

塑性较好，有一定的强度，通常轧制成钢筋、钢板、钢管等，可用于做桥梁、建筑物等构件，也可用做普通螺钉、螺帽、铆钉等。

Q235C、Q235D可用于重要的焊接件。

Q255、Q275强度较高，可轧制成型钢、钢板作构件用。这类钢常在热轧状态下使用，不再进行热处理。但对某些零件，也可以进行正火、调质、渗碳等处理，以提高其使用性能。

常用碳素结构钢：

Q195、Q215、Q235A、Q碳素结构钢的一些应用：碳素结构钢的一些应用：B．优质碳素结构钢优质碳素结构钢的钢号用平均碳质量分数的万分数的数字表示。例如：钢号“20”即表示碳质量分数为0.20%（万分之二十）的优质碳素结构钢。

若钢中锰含量较高，则在这类钢号后附加符号“Mn”，如15Mn、45Mn等。

优质碳素结构钢主要用来制造各种机器零件。

B．优质碳素结构钢常用优质碳素结构钢：08F

塑性好，可制造冷冲压零件；10、20钢

冷冲压性与焊接性能良好，可用作冲压件及焊接件，经过热处理（如渗碳）也可以制造轴、销等零件；35、40、45、50钢

经热处理后，可获得良好的综合机械性能，用来制造齿轮、轴类、套筒等零件；60、65钢

主要用来制造弹簧。

优质碳素结构钢使用前一般都要经过热处理。

常用优质碳素结构钢：08F

塑性好，可制造冷冲压零件；优质

碳素

结构

钢的

一些

应用优质

碳素

结构

钢的

一些

应用C．碳素工具钢碳素工具钢的碳质量分数在0.65%～1.35%之间，钢号用平均碳质量分数的千分数的数字表示，数字之前冠以“T”（“碳”的汉语拼音字头）。例如，T9表示碳质量分数为0.9%（即千分之九）的碳素工具钢。碳素工具钢均为优质钢，若含硫、磷更低，则为高级优质钢，则在钢号后标注“A”字。例如，T12A表示碳质量分数为1.2%的高级优质碳素工具钢。碳素工具钢用来制造各种刃具、量具、模具等。C．碳素工具钢常用碳素工具钢T7、T8硬度较高、韧性较高，可制造冲头、凿子、锤子等工具。

T9、T10、T11硬度高，韧性适中，可制造钻头、刨刀、丝锥、手锯条等刃具及冷作模具等。

T12、T13硬度很高，韧性较低，可制作锉刀、刮刀等刃具及量规、样套等量具。

碳素工具钢使用前都要进行热处理（淬火+低温回火）。常用碳素工具钢T7、T8硬度较高、韧性较高，可制造冲头、凿碳素工具钢的一些应用碳素工具钢的一些应用D．铸造碳钢铸造碳钢的牌号以“铸钢“二字的汉语拼音字首“ZG”与其后的两组数字构成。第一组数字表示厚度为100mm以下的铸件的室温屈服强度；第二组数字表示该铸件的抗拉强度。例如ZG200－400，表示σS=200MPa，σb=400MPa的铸造碳钢。常用铸造碳钢：例如，ZG270-500有较高的强度和较好的塑性，铸造性良好，焊接性较好，切削加工性好，可用作轧钢机机架、轴承座、连杆、箱体、曲轴、缸体等。铸钢主要用于制造形状复杂，需要一定强度、塑性和韧性的零件，例如机车车辆、船舶、重型机械的齿轮、轴，以及轧辊、机座、缸体、外壳、阀体等。D．铸造碳钢铸钢的一些应用外壳轧辊重型机械齿轮铸钢的一些应用外壳轧辊重型机(二)合金钢合金钢是指为提高钢的机械性能与工艺性能，或者为获得某些特殊物理、化学性能，特地向碳钢中加入定量其他元素（称合金元素）的钢。在合金钢中，常加入的合金元素有锰（Mn）、硅（Si）、铬（Cr）、镍（Ni）、钼（Mo）、钨（W）、钒（V）、钛（Ti）、铌（Nb）、锆（Zr）、稀士元素（Re）等。(二)合金钢合金钢是指为提高钢的机械性能与工艺性能，或者为获1、合金元素在钢中的作用（1）提高机械性能A、形成合金铁素体；B、形成合金碳化物；C、细化晶粒。（2）提高热处理工艺性A、提高钢的淬透性；B、提高钢的回火稳定性。（3）获得特殊的物理、化学性能1、合金元素在钢中的作用（1）提高机械性能2、合金钢的分类、牌号和用途

(1)合金钢的分类2、合金钢的分类、牌号和用途

(1)合金钢的分类(2)合金结构钢的牌号和用途牌号首部用数字标明碳质量分数。规定结构钢以万分之一为单位的数字（两位数）、工具钢和特殊性能钢以千分之一为单位的数字（一位数）来表示碳质量分数，而工具钢的碳质量分数超过1%时，碳质量分数不标出。

在表明碳质量分数数字之后，用元素的化学符号表明钢中主要合金元素，质量分数由其后面的数字标明，平均质量分数少于1.5%时不标数,平均质量分数为1.5%～2.49%、2.5%～3.49%……时,相应地标以2、3……。

(2)合金结构钢的牌号和用途牌号首部用数字标明碳质量分数。合金结构钢40Cr，平均碳质量分数为0.40%，主要合金元素Cr的质量分数在1.5%以下。合金工具钢5CrMnMo，平均碳质量分数为0.5%,主要合金元素Cr、Mn、Mo的质量分数均在1.5%以下。专用钢用其用途的汉语拼音字首来标明。如:滚珠轴承钢,在钢号前标以“G”。GCr15表示碳质量分数约1.0%、铬质量分数约1.5%(这是一个特例,铬质量分数以千分之一为单位的数字表示)的滚珠轴承钢。

Y40Mn,表示碳质量分数为0.4%、锰质量分数少于1.5%的易切削钢等等。对于高级优质钢，则在钢的末尾加“A”字表明，例如20Cr2Ni4A等。合金结构钢40Cr，平均碳质量分数为0.40%，主要合金元素A.合金结构钢a.低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢是在碳素结构钢基础上加入少量合金元素（主要有Mn、V、Ti、Nb、Cu等），由于少量合金元素的加入，使钢的强度有了显著地提高，所以称这类钢为低合金高强度钢。

主要用于制造桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器、输油输气管道、大型钢结构等。

A.合金结构钢低合金高强度结构钢的一些应用低合金高强度结构钢的一些应用b.合金渗碳钢

合金渗碳钢的含碳量一般都很低，在0.15%～0.25%，属于低碳钢。合金渗碳钢是因为在热处理工序上要进行渗碳后淬火加低温回火而得名，通过渗碳、淬火和低温回火处理后，心部是低碳淬火组织，保证了高韧性和足够的强度，而表层则是高碳回火马氏体，获得了很高的硬度和耐磨性。主要用于制造汽车、拖拉机中的变速齿轮，内燃机上的凸轮轴、活塞销等机器零件。这类零件在工作中遭受强烈的摩擦磨损，同时又承受较大的交变载荷，特别是冲击载荷。

b.合金渗碳钢拨叉齿轮凸轮机构合金渗碳钢的一些应用拨叉齿轮凸轮机构合金渗碳钢的一些应用c.合金调质钢合金调质钢的含碳量一般在0.35%～0.50%之间，属于中碳钢。合金调质钢是因为在热处理上要进行调质处理而得名，通过调质处理，可以获得回火索氏体组织，从而具有良好的综合机械性能。合金调质钢广泛用于制造汽车、拖拉机、机床和其它机器上的各种重要零件，如机床齿轮、主轴、汽车发动机曲轴、连杆、螺栓等。c.合金调质钢合金调质钢的一些应用合金调质钢的一些应用d.合金弹簧钢合金弹簧钢的含碳量一般在0.45%～0.70%之间，常加入的合金元素有Si、Mn、Cr、V、等，尤以Mn、Si元素应用最广。合金弹簧钢常进行淬火加中温回火处理，从而获得回火屈氏体以保证良好弹性。合金弹簧钢是一种专用结构钢，主要用于制造各种弹簧和弹性元件。d.合金弹簧钢合金弹簧钢的一些应用合金弹簧钢的一些应用e.滚动轴承钢滚动轴承钢的含碳量较高（wc=0.95%～1.10%）从而保证硬度及耐磨性，加入铬提高的淬透性，并使铬碳化合物均匀细小。主要用来制造滚动轴承的滚动体（滚珠、滚柱、滚针）、内外套圈等，属专用结构钢。从化学成分上看它属于工具钢，所以也用于制造精密量具、冷冲模、机床丝杠等耐磨件。

e.滚动轴承钢滚动轴承钢的一些应用滚珠滚珠轴承滚动轴承钢的一些应用滚珠滚珠轴承B.合金工具钢用来制造各种刃具、模具、量具等工具的合金钢称为合金工具钢。主要要求高硬度和高耐磨性，一般都是高碳钢。合金工具钢按用途不同分为：刃具钢、模具钢和量具钢三种。但实际应用界限并非绝对。

B.合金工具钢a.刃具钢刃具钢主要指制造车刀、铣刀、钻头等切削刀具的钢种，工作任务就是通过切削加工将钢材或坯料加工成为工件。根据刃具的工作条件，通常对刃具钢提出如下性能要求：高硬度和高耐磨性能；足够的强度、塑性和冲击韧性；高红硬性。合金刃具钢分为两类：低合金刃具钢和高合金刃具钢。a.刃具钢ⅰ）低合金刃具钢

低合金刃具钢是在碳素工具钢的基础上，加入一些合金元素（总含量小于5%）发展起来的。低合金刃具钢除了高的含碳量以外，常加入Cr、Mn、Si、Mo、V等合金元素。最常用的低合金刃具钢是9SiCr和CrWMn。

ⅱ）高合金刃具钢

高合金刃具钢又称为高速钢，钢中含有W、Mo、Cr、V等合金元素，且总量超过10%。用高速钢制成的刀具在切削时比低合金刃具钢刀具更加锋利，所以又被称作锋钢。

ⅰ）低合金刃具钢刃具钢的一些应用铣刀英制模板刀刃具钢的一些应用铣刀英制模板刀b.模具钢ⅰ）冷作模具钢冷作模具钢是指工件在冷态下成形的模具钢；冷模具用于制造各种冷冲模、冷镦模、冷挤压模和拉丝模等，工作温度不超过200℃～300℃。冷作模具钢应具备以下性能要求：高硬度和耐磨性，保证模具在工作时磨损小，形状、尺寸变化小。高强度和足够的韧性，保证模具在工作时能承受各种载荷，不致发生崩角、早期疲劳和断裂。良好的工艺性。常用的冷作模具钢有：Cr12、Cr12MoVb.模具钢ⅱ）热作模具钢热作模具钢是指工件在热态下成形的模具钢。热作模具如热锻模、热挤压模、高速锻模等。热作模具钢应具备以下性能要求：足够的硬度和耐磨性；良好的强韧性；良好的抗热疲劳性、抗氧化性；良好的导热性。常用的热作模具钢有：5CrMnMo、5CrNiMo、3Cr2W8V、4CrSi等。ⅱ）热作模具钢模具钢的应用模具模具钢的应用模具c.量具钢量具包括各种量规、块规、卡尺等度量尺寸和形状的工具。量具钢应具备的性能要求：高硬度、高耐磨性、高尺寸稳定性；良好的磨削加工性及较小的淬火变形；良好的耐腐蚀性能。常用的合金量具钢有：CrWMn、GCr15、9Cr18等。c.量具钢量具钢的一些应用量具钢的一些应用C.特殊性能钢

a.不锈钢在腐蚀介质中具有高的抗腐蚀性能的钢称作不锈钢，应具有抵抗空气、水、碱、盐类溶液或其他介质腐蚀作用的能力。不锈钢的分类：按耐酸钢分：分为不锈钢和耐酸钢；按金相组织分：铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢和双相不锈钢。按成分分：Cr不锈钢、CrNi不锈钢、CrNiTi不锈钢……C.特殊性能钢a.不锈钢不锈机理：提高基体的电极电位；形成单相组织；形成钝化膜；表面防腐；降低钢的含碳量。常用的不锈钢：1Cr13、1Cr17、1Cr18Ni9Ti等。不锈机理：不锈钢的一些应用不锈钢剪刀1Cr18Ni9Ti不锈钢表带不锈钢容器不锈钢船用螺旋桨不锈钢的一些应用不锈钢剪刀1Cr18Ni9Ti不锈钢表带不锈b.耐热钢耐热钢是指在高温下具有高的热化学稳定性和热强性的特殊钢。

ⅰ）抗氧化钢（又称不起皮钢）

具有很好的抗氧化性能的钢称为抗氧化钢。耐热钢中不可缺少的合金元素是Cr、Si或Al，特别是Cr，他们分别在钢表面形成Cr2O3、SiO2和Al2O3薄膜，有效地阻挡外界氧原子向内部扩散。典型合金：1Cr13Si13用于制造各种承受应力不大的炉用构件，如喷嘴、炉罩、托架、吊挂等。b.耐热钢ⅱ）热强钢在高温下既具有良好的抗氧化能力又具有较高强度的合金钢称为热强钢。Mo、W、V、Ti等元素加入钢中，能形成细小弥散的碳化物，起弥散强化的作用，提高室温和高温强度。钢在高温下的强度指标主要有两个：持久强度和蠕变强度。典型合金：4Cr9Si2用于作动力、石油部门的锅炉及管道材料；1Cr18Ni9Ti用于高压锅炉的过热器、化工高压反应器、喷气发动机尾喷管等ⅱ）热强钢在高温下既具有良好的抗氧化能力又具有较高强度的合金耐热钢的应用燃气轮机耐热钢的应用燃气轮机c.耐磨钢耐磨钢，又称高锰钢，是一种在强烈冲击载荷作用下才表现出高耐磨性的特殊钢种。成分特点：高碳、高锰、一定量的硅。典型合金：Mn13钢，含碳量为1.0%～1.3%,含锰量为11%～14%，只能通过铸造成形，故牌号写作ZGMn13。高锰钢都采用“水韧处理”。耐磨钢主要用于运转过程中承受严重磨损和强烈冲击的零件，如车辆履带、挖掘机铲斗、破碎机鄂板和铁轨分道叉等。c.耐磨钢耐磨钢，又称高锰钢，是一种在强烈冲击载荷作用下才耐磨钢的一些应用履带铁轨分道叉破碎机颚板挖掘机斗齿耐磨钢的一些应用履带铁轨分道叉破碎机挖掘机斗齿d.低温用钢低温用钢是指用于生产工作温度低于0℃的零件的钢种。

性能要求：冷脆转变温度低、低温冲击韧性高；一定的强度与耐蚀性；优良的焊接性能与冷塑性成形性能。成分特点：低碳；添加合金元素Mn、Ni提高低温韧性；添加合金元素V、Ti、Nb、Al细化晶粒进一步改善低温韧性；严格控制损害韧性的元素P、Si的含量；使材料