单元四机械工程材料-1

机械常识与钳工实训朱仁盛朱劲松主编

单元四机械工程材料学习目标常用工程材料常用金属材料了解金属材料的类型、用途、力学性能及工艺性能；了解工程用钢和有色金属及其合金的规格、性能、用途，能查阅相关手册工程塑料了解通用塑料及工程塑料的基本性能和用途工程材料分类碳素钢合金钢按含碳量分低碳钢0.0218%<c%≤0.25%中碳钢0.25%<C%<0.6%高碳钢0.6%≤C%<2.11%按质量分碳素结构钢优质碳素结构钢碳素工具钢钢的分类合金结构钢合金工具钢特殊性能钢按用途分普通碳素结构钢高级优质碳素结构钢一、常见工程材料的分类、标识及应用钢的牌号及其应用1、碳素结构钢：Q+屈服点数值。例如：Q195，Q275等。薄板，铁丝，钉，小轴，螺栓等。2、优质碳素结构钢：用两位数字表示，该数字表示钢中平均含碳量的万倍。例如：08F，20，45，60等。用作各种较重要的机器零件如：齿轮、主轴等。牌号：用途：牌号：用途：3、碳素工具钢用来制作各种刀具、量具和模具。用“T”加数字表示，该数字表示钢中平均含碳量的千倍。如：T8，T9等。

T8：表示碳的平均含碳量为0.8%的碳素工具钢。

用于浇注成铸件的钢。其强度高于各类铸铁，同时具有良好的塑性和韧性，适于制造形状复杂、强度和韧性要求高的零件，如火车轮、大齿轮等。4.铸钢：牌号：用途：

用“铸钢”两汉字的汉语拼音字母字头“ZG”及后面两组数字组成：第一组数字代表屈服点，第二组数字代表抗拉强度值。如ZG230-450表示屈服点不小于230MPa，抗拉强度不小于450MPa的铸造碳钢。

牌号：用途：合金元素对钢性能的影响（1）提高了钢的力学性能（2）提高了钢的淬透性（3）使钢具有某些特殊性能

钛、钒等合金元素的加入提高了钢的强度和硬度，细化了晶粒，也提高了塑性与韧性。

铬、硅、镍、锰、硼等合金元素的加入提高钢的淬透性。

铬、锰等合金元素的加入使钢具有了耐高温、耐热、耐磨、不生锈等特殊性能。合金钢合金钢合金结构钢合金工具钢特殊性能钢机器合金结构钢

：工程合金结构钢

：普通低合金结构钢

不锈钢、耐热钢、耐磨钢合金刃具钢：

合金弹簧钢、合金渗碳钢合金调质钢、合金轴承钢

合金模具钢

：

合金量具钢：

低合金刃具钢、高合金刃具钢、高速钢冷作模具钢、热作模具钢

没有专用钢种合金钢的分类与牌号(1)合金结构钢的牌号(2)合金工具钢的牌号

两位数字+合金元素符号+数字前两位数字表示平均含碳量的万倍，后面数字表示合金元素的百倍。如60Si2Mn,40Cr等。

其牌号表示方法与合金结构钢类似，但其平均Wc>1%时不标出；当Wc<1%前面数字表示含碳量的千倍。如：9SiCr,Cr12,5CrMnMo等。

但高速钢不标含碳量，只写出合金元素符号及其含量。

如:W18Cr4V,W6Mo5Cr4V23、合金钢的牌号合金结构钢1、普通低合金结构钢

低碳，合金含量小于3%。主加元素为Mn其强化了铁素体，提高了强度；V，Ti等元素使晶粒细化，使韧性提高。在建筑、桥梁、车辆、船舶中应用广泛。以16Mn为最广。船舶桥梁2、合金渗碳钢

含碳量为0.1%--0.2%,以保障心部具有足够的韧性，合金含量小于3%。主加元素为Cr、Mn、Ti、V，提高了淬透性，使晶粒细化，耐磨性提高。

主要用于表面要求硬而耐磨，心部具有足够强度和韧性的零件，如：汽车变速箱的齿轮等。以20Cr、20CrTiMn为最广。变速齿轮拨叉3、合金调质钢

含碳量为0.25%--0.5%,主加元素为Cr、Mn、Si、Ni等以提高淬透性和强化铁素体.调质钢具有良好的综合力学性能。

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，如齿轮、轴类件、连杆等。

曲轴

连杆

4、合金弹簧钢

它具有高的弹性、疲劳强度及冲动韧度。含碳量为0.5%--0.7%,主加元素为Cr、Mn、Si等以提高淬透性和弹性极限。

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。

拉力弹簧

圆柱弹簧

5、滚动轴承钢

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。

碳质量分数一般为0.95%--1.10%，以保证其高硬度、高耐磨性和高强度。铬为基本合金元素，铬含量为0.40%--1.65%。高碳低铬。如：GCr15合金工具钢

合金工具钢是制造刃具、量具和模具的钢种。不仅有更高的硬度和耐磨性,还具有更高的红硬性。1、合金刃具钢

用途：主要用于制造各种金属切削刀具，如车刀、铣刀、钻头等。

性能：（1）高硬度，60HRC以上；（2）高的耐磨性；（3）高热硬性；（4）足够的塑性和韧性。铣刀

英制模板刀合金工具钢的种类及牌号

低合金刃具钢高速钢

①高碳：碳质量分数为0.9%--1.1%，以保证高硬度和高耐磨性。

②Cr、Mn、Si主要是提高钢的淬透性，Si还能提高钢的回火稳定性；

W、V能提高硬度和耐磨性，并防止加热时过热，保持细小的晶粒。

（如：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2

）高速钢是高合金刃具钢，具有很高的热硬性，高速切削中刃部温度达600℃时，其硬度无明显下降。

①高碳：碳质量分数在0.70%以上，最高可达1.5%左右，

②加入Cr、W、Mo、V等合金元素：

Cr提高淬透性。

W、Mo保证高的热硬性。

V提高耐磨性，细化晶粒。

2、合金量具钢

用途：量具用钢用于制造各种测量工具，如卡尺、千分尺、块规。性能要求：(1)高硬度（大于56HRC）和高耐磨性；

(2)高尺寸稳定性，在存放和使用过程中，尺寸不发生变化。螺纹规

游标卡尺千分尺

3、合金模具钢合金模具钢按其用途分为冷作模具钢和热作模具钢两大类。

冷作模具钢

用途：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℃。热作模具钢如：9Mn2V、CrWMn

用途：热作模具钢用于制造各种热锻模、热压模、热挤压模和压铸模等，工作时型腔表面温度可达600℃以上。如：5CrMnMo、5CrNiMo

性能要求：

①高硬度，58～62HRC;②高耐磨性;③足够的韧性和疲劳抗力量具用钢的选用举例

量具钢号平样板或卡板10、20或50、55、60、60Mn、65Mn一般量规与块规T10A、T12A、9SiCr高精度量规与块规Cr（刃具钢）、CrMn、GCr15高精度且形状复杂的量规与块规CrWMn(低变形钢)抗蚀量具4Cr13,9Cr18(不锈钢)特殊性能钢

特殊性能钢是指具有特殊物理和化学性能的一种高合金钢.它主要包括不锈钢、耐热钢、耐磨钢等.不锈钢

（1）铬不锈钢1Cr13、2Cr13和3Cr13等，通称Cr13型不锈钢

（2）铬镍不锈钢0Cr19Ni9、1Cr18Ni9等，通称18-8型不锈钢耐热钢

常用的抗氧化钢有4Cr9Si2、1Crl3SiAl等

常用的热强钢有15CrMo、4Cr14Nil14W2Mo等

（2）热强钢（1）抗氧化钢耐磨钢主要用于承受严重摩擦和强烈冲击的零件

不锈钢船用螺旋桨不锈钢剪刀表带容器履带

铁轨分道叉

破碎机颚板挖掘机斗齿习题与思考1．根据含碳量和室温组织的不同，钢分为哪几类？试述它们的含碳量和室温组织。2．碳素钢的分类方法有哪些？3．何谓合金钢？4．合金钢有哪几种常用的分类方法？5．合金结构钢按主要用途可以分为哪几类？举例说明应用。6．合金工具钢按主要用途可以分为哪几类？举例说明应用。7．高速钢的主要特性是什么？它