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机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料第一章第一章 常用工程材料常用工程材料2021/9/232021/9/231 1机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料1 1非合金钢非合金钢（简称碳素钢、碳钢）（简称碳素钢、碳钢）（1 1）碳钢的分类）碳钢的分类按碳的质量分数按碳的质量分数：低碳钢低碳钢 (c c0.25%)0.25%)中碳钢中碳钢 (c c0.250.250.600.60)高碳钢高碳钢 (c c0.600.60)一、钢一、钢第一节第一节 常用工程材料常用工程材料2021/9/232021/9/232 2机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料按钢的冶金质量和钢中有害杂质元素按钢的冶金质量和钢中有害杂质元素 硫、磷的质量分数分：硫、磷的质量分数分：普通（碳素）钢普通（碳素）钢 (p p 0.045%0.045%，s s 0.050%)0.050%)优质（碳素）钢优质（碳素）钢 (p p 0.040%0.040%，s s 0.040%)0.040%)高级优质（碳素）钢高级优质（碳素）钢 (p p 0.035%0.035%，s s 0.030%)0.030%)2021/9/232021/9/233 3机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料按用途分类：按用途分类：（碳素）结构钢（碳素）结构钢（碳素）工具钢（碳素）工具钢2021/9/232021/9/234 4机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料(2)(2)碳素钢的编号碳素钢的编号 1 1）碳素结构钢的编号方法）碳素结构钢的编号方法屈服点屈字的拼音字母屈服点屈字的拼音字母Q Q屈服极限数值质量等级符号脱氧方法符号屈服极限数值质量等级符号脱氧方法符号A A、B B、C C、D D表示质量等级，它反映了碳素钢结构中有害杂质（表示质量等级，它反映了碳素钢结构中有害杂质（S S、P P）含）含量的多少；量的多少；F F、b b、Z Z、TZTZ依次表示沸腾钢、半镇静钢、镇静钢、特殊镇静钢，一般依次表示沸腾钢、半镇静钢、镇静钢、特殊镇静钢，一般情况下符号情况下符号Z Z与与TZTZ在牌号表示中可省略。在牌号表示中可省略。例如例如Q235AFQ235AF，即表示屈服点为，即表示屈服点为235N235Nmmmm2 2、A A质量等级的质量等级的沸腾钢。沸腾钢。碳素结构钢牌号表示方法由四个部分按顺序组成：碳素结构钢牌号表示方法由四个部分按顺序组成：2021/9/232021/9/235 5机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料2 2）优质碳素结构钢的编号方法）优质碳素结构钢的编号方法其牌号用两位数字表示，两位数字表示钢中平均碳质量分数的万倍。其牌号用两位数字表示，两位数字表示钢中平均碳质量分数的万倍。例如例如4545钢钢，表示平均，表示平均 c=0.45%c=0.45%；0808钢钢，表示平均，表示平均 c=0.08%c=0.08%。优质碳素结构钢按锰的质量分数不同，分为两组：优质碳素结构钢按锰的质量分数不同，分为两组：普通锰普通锰(MnMn0.25%0.25%0.80%)0.80%)较高锰的较高锰的(MnMn=0.70%=0.70%1.20%)1.20%)钢。钢。较高锰的优质碳素结构钢牌号数字后加较高锰的优质碳素结构钢牌号数字后加“Mn”Mn”，如，如45Mn45Mn。2021/9/232021/9/236 6机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料3 3）碳素工具钢的编号方法）碳素工具钢的编号方法其牌号以其牌号以“T”“T”开头，后面的数字表示平均碳的质量分数的千倍开头，后面的数字表示平均碳的质量分数的千倍 碳素工具钢分优质和高级优质两类。若为高级优质钢，则碳素工具钢分优质和高级优质两类。若为高级优质钢，则在数字后面加在数字后面加“A”A”字。字。例如例如T8AT8A钢钢，表示平均，表示平均 c=0.8%c=0.8%的高级优质碳素工具钢。的高级优质碳素工具钢。对含较高锰的对含较高锰的(MnMn0.400.400.60%)0.60%)的碳素工具钢，则在的碳素工具钢，则在数字后加数字后加“Mn”Mn”，如，如T8MnT8Mn、T8MnAT8MnA等。等。2021/9/232021/9/237 7机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料4 4）铸造碳钢）铸造碳钢 （简称铸钢）的编号方法（简称铸钢）的编号方法其牌号用其牌号用“ZG”“ZG”代表铸钢二字汉语拼音首位字母，后面第一组数字为代表铸钢二字汉语拼音首位字母，后面第一组数字为屈服强度屈服强度(单位单位N/mmN/mm2 2)，第二组数字为抗拉强度，第二组数字为抗拉强度(单位单位N/mmN/mm2 2)。例如例如ZG200-400ZG200-400，表示屈服强度表示屈服强度s s(或或0.20.2200N/mm200N/mm2 2)，抗拉强度抗拉强度b b400N/mm400N/mm2 2的铸造碳钢件。的铸造碳钢件。2021/9/232021/9/238 8机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料(3(3）碳素结构钢的用途）碳素结构钢的用途 Q195Q195钢的碳的质量分数很低，塑性好。常用作螺钉、螺母及各种薄板，也钢的碳的质量分数很低，塑性好。常用作螺钉、螺母及各种薄板，也可用来代替优质碳素结构钢可用来代替优质碳素结构钢0808或或1010钢，制造冲压件、焊接结构件。钢，制造冲压件、焊接结构件。Q275Q275钢强度较高，可代替钢强度较高，可代替3030钢、钢、4040钢用于制造较重要的某些零件，以降低钢用于制造较重要的某些零件，以降低原材料成本。原材料成本。碳素结构钢的硫、磷含量较多，但由于冶炼容易，工艺性好，碳素结构钢的硫、磷含量较多，但由于冶炼容易，工艺性好，价格便宜，在力学性能上一般能满足普通机械零件及工程结价格便宜，在力学性能上一般能满足普通机械零件及工程结构件的要求，因此用量很大。构件的要求，因此用量很大。2021/9/232021/9/239 9机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料(4(4）优质碳素结构钢的用途）优质碳素结构钢的用途 优质碳素结构钢优质碳素结构钢S S、P P含量较低，非金属夹杂物也较少，因此机械含量较低，非金属夹杂物也较少，因此机械性能比碳素结构钢优良，被广泛用于制造机械产品中较重要的结性能比碳素结构钢优良，被广泛用于制造机械产品中较重要的结构钢零件。构钢零件。08F08F、10F10F钢的碳的质量分数低，塑性好，焊接性能好，主要用于制造钢的碳的质量分数低，塑性好，焊接性能好，主要用于制造冲压件和焊接件。冲压件和焊接件。1515、2020、2525钢属于渗碳钢钢属于渗碳钢 ，经渗碳、淬火十低温回火后，表面硬度可，经渗碳、淬火十低温回火后，表面硬度可达达60HRC60HRC以上，耐磨性好，而心部具有一定的强度和韧性，可用来制作以上，耐磨性好，而心部具有一定的强度和韧性，可用来制作要求表面耐磨并能承受冲击载荷的零件。要求表面耐磨并能承受冲击载荷的零件。3030、3535、4040、4545、5050、5555钢属于调质钢，经钢属于调质钢，经淬火十高温回火淬火十高温回火后，具有后，具有良好的综合力学性能，主要用于要求强度、塑性和韧性都较高的机械零良好的综合力学性能，主要用于要求强度、塑性和韧性都较高的机械零件，如轴类零件。件，如轴类零件。6060、6565、7070钢属于弹簧钢，经钢属于弹簧钢，经淬火十中温回火淬火十中温回火后可获得高的规定非比后可获得高的规定非比例伸长应力，主要用于制造弹簧等弹性零件及耐磨零件。例伸长应力，主要用于制造弹簧等弹性零件及耐磨零件。2021/9/232021/9/231010机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料(5(5）碳素工具钢的用途）碳素工具钢的用途这类钢的碳的质量分数为这类钢的碳的质量分数为 c c0.650.651.351.35，分优质碳素工具钢，分优质碳素工具钢与高级优质碳素工具钢两类。与高级优质碳素工具钢两类。牌号后加牌号后加“A”“A”的属高级优质的属高级优质(s s0.0200.020，p p0.0300.030）此类钢在机械加工前一般进行球化退火，作为刃具，最终热处理为淬此类钢在机械加工前一般进行球化退火，作为刃具，最终热处理为淬火火(加热温度一般为加热温度一般为760760780)780)十低温回火十低温回火(180)(180)，组织为回火马氏，组织为回火马氏体十粒状渗碳体十少量残余奥氏体。其硬度可达体十粒状渗碳体十少量残余奥氏体。其硬度可达606065HRC65HRC；碳素工具钢的缺点是红硬性差，当刃部温度高于碳素工具钢的缺点是红硬性差，当刃部温度高于250250时，其硬度和耐时，其硬度和耐磨性会显著降低。钢的淬透性也低，并容易产生淬火变形和开裂。磨性会显著降低。钢的淬透性也低，并容易产生淬火变形和开裂。碳素工具钢大多用于制造刃部受热程度较低的手用工具和低速、小进碳素工具钢大多用于制造刃部受热程度较低的手用工具和低速、小进给量的机用工具，亦可制作尺寸较小的模具和量具。给量的机用工具，亦可制作尺寸较小的模具和量具。常用碳素工具钢牌号有：常用碳素工具钢牌号有：T7T7、T7AT7A、T8T8、T8AT8A、T8MnT8Mn、T10T10、T10AT10A等。等。2021/9/232021/9/231111机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料（6 6）铸造碳钢的用途）铸造碳钢的用途铸造碳钢一般用于制造形状复杂、机械性能要求比铸铁高的零件，铸造碳钢一般用于制造形状复杂、机械性能要求比铸铁高的零件，例如水压机横梁、轧钢机机架、重载大齿轮等。例如水压机横梁、轧钢机机架、重载大齿轮等。铸造碳钢中碳的质量分数一般为铸造碳钢中碳的质量分数一般为 c c0.150.150.600.60。ZG200-400 ZG200-400 有良好的塑性、韧性和焊接性能。用于制作承受载荷不大，有良好的塑性、韧性和焊接性能。用于制作承受载荷不大，要求韧性的各种机械零件，如机座、变速箱壳等。要求韧性的各种机械零件，如机座、变速箱壳等。ZG230-450 ZG230-450 有一定的强度和较好的塑性、韧性，焊接性能良好，切削有一定的强度和较好的塑性、韧性，焊接性能良好，切削加工性尚可。用于制作承受载荷不大，要求韧性的各种机械零件，如砧加工性尚可。用于制作承受载荷不大，要求韧性的各种机械零件，如砧座、外壳、轴承盖、底板、阀体、犁柱等。座、外壳、轴承盖、底板、阀体、犁柱等。ZG270-500 ZG270-500 有较高的强度和较好的塑性，铸造性能良好，焊接性能尚有较高的强度和较好的塑性，铸造性能良好，焊接性能尚好，切削加工性佳，用途广泛，用于制作轧钢机机架、轴承座、连杆、好，切削加工性佳，用途广泛，用于制作轧钢机机架、轴承座、连杆、箱体、缸体等。箱体、缸体等。ZG310-570 ZG310-570 强度和切削加工性良好，塑性和韧性较低，用于制作承受强度和切削加工性良好，塑性和韧性较低，用于制作承受载荷较高的各种机械零件，如大齿轮、缸体、制动轮、辊子等。载荷较高的各种机械零件，如大齿轮、缸体、制动轮、辊子等。ZG340-640 ZG340-640 有高的强度、硬度和耐磨性，切削加工性中等，焊接性能有高的强度、硬度和耐磨性，切削加工性中等，焊接性能较差，流动性好，裂纹敏感性较大，可用制作齿轮、棘轮等。较差，流动性好，裂纹敏感性较大，可用制作齿轮、棘轮等。2021/9/232021/9/231212机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料1 1）合金钢的分类）合金钢的分类 按合金元素总的含量可分为按合金元素总的含量可分为低合金钢低合金钢(MeMe5 5)中合金钢中合金钢(MeMe5%5%10%)10%)高合金钢高合金钢(MeMe1010)另外，按钢中主要合金元素种类不同，又可分为锰钢、另外，按钢中主要合金元素种类不同，又可分为锰钢、铬钢、硼钢、铬镍钢、铬锰钢等。铬钢、硼钢、铬镍钢、铬锰钢等。2.2.合金钢合金钢2021/9/232021/9/231313机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料2 2）合金钢的编号方法）合金钢的编号方法低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢其牌号由代表屈服点的字母其牌号由代表屈服点的字母Q Q屈服极限数值质量等级符号屈服极限数值质量等级符号 质量等级符号（质量等级符号（A A、B B，C C、D D、E E）例如例如Q390AQ390A，表示屈服强度，表示屈服强度ss390N/mm2390N/mm2、质量等、质量等级级A A的低合金高强度结构钢的低合金高强度结构钢 2021/9/232021/9/231414机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料合金结构钢合金结构钢 其牌号由其牌号由“两位数字十元素符号两位数字十元素符号+数字数字”三部分组成。三部分组成。前面两位数字代表钢中平均碳质量分数的万倍；前面两位数字代表钢中平均碳质量分数的万倍；元素符号表示钢中所含的合金元素，元素符号后面数字表示该元素的元素符号表示钢中所含的合金元素，元素符号后面数字表示该元素的平均质量分数的百倍。平均质量分数的百倍。如果是高级优质钢，则在牌号的末尾加如果是高级优质钢，则在牌号的末尾加“A”A”。例如：例如：40Cr40Cr，其平均碳的质量分数，其平均碳的质量分数 c c=0.4=0.4，平均，平均铬的质量分数铬的质量分数 CrCr1.51.5。又如：。又如：38CrMoAlA38CrMoAlA钢，钢，则属于高级优质合金结构钢。则属于高级优质合金结构钢。2021/9/232021/9/231515机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料滚动轴承钢滚动轴承钢 在牌号前面加在牌号前面加“G”“G”，后面数字表示铬的质量分数的千倍，后面数字表示铬的质量分数的千倍，其碳的质量分数不标出。其碳的质量分数不标出。例如例如GCr15GCr15钢，就是平均铬的质量分数钢，就是平均铬的质量分数 CrCr1.51.5的滚动轴承钢。的滚动轴承钢。铬轴承钢中若含有除铬外的其它合金元素时，这些元素的表示方法铬轴承钢中若含有除铬外的其它合金元素时，这些元素的表示方法同一般的合金结构钢。滚动轴承钢都是高级优质钢，但牌号后不加同一般的合金结构钢。滚动轴承钢都是高级优质钢，但牌号后不加“A”A”。2021/9/232021/9/231616机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料合金工具钢合金工具钢 当当 c c1 1时，用一位数字表示碳的质量分数的千倍时，用一位数字表示碳的质量分数的千倍 当碳的质量分数当碳的质量分数1%1%时，则不予标出时，则不予标出 合金元素的标注与合金结构钢相同合金元素的标注与合金结构钢相同例如例如Cr12MoVCr12MoV钢，其平均碳的质量分数为钢，其平均碳的质量分数为 c=1.45c=1.451.70%1.70%，所以不标出；，所以不标出；CrCr的平均质量分数为的平均质量分数为1212，MoMo和和V V的质量分数都是小于的质量分数都是小于1.5%1.5%。又如又如9SiCr9SiCr钢，其平均钢，其平均 c=0.9c=0.9，平均，平均 CrCr1.51.5。高速工具钢例外，其平均碳的质量分数无论多少均不标出。因合金工高速工具钢例外，其平均碳的质量分数无论多少均不标出。因合金工具钢及高速工具钢都是高级优质钢，所以它的牌号后面也不必再标具钢及高速工具钢都是高级优质钢，所以它的牌号后面也不必再标“A”A”。2021/9/232021/9/231717机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料不锈钢与耐热钢不锈钢与耐热钢 钢牌号前面数字表示碳质量分数的千倍，其它元素标注与合金结构钢相同钢牌号前面数字表示碳质量分数的千倍，其它元素标注与合金结构钢相同 例如例如3Crl33Crl3钢，表示平均钢，表示平均 c c0.30.3，平均，平均 CrCr1313。当碳的质量分数当碳的质量分数 c0.03c0.03及及 c0.08c0.08时，则在牌号前面分别冠以时，则在牌号前面分别冠以“00”00”及及“0”0”表示。例如表示。例如00Cr17Ni14Mo200Cr17Ni14Mo2，OCr19Ni9OCr19Ni9钢等。钢等。2021/9/232021/9/231818机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料3）合金结构钢的用途合金结构钢的用途低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢 低合金高强度结构钢可按屈服极限分低合金高强度结构钢可按屈服极限分295295、345345、390390、420420、460N/mm460N/mm2 2五五个强度等级，其中个强度等级，其中295295390N/mm390N/mm2 2级的应用最广。级的应用最广。Q345Q345钢钢的应用最广泛。我国的南京长江大桥、内的应用最广泛。我国的南京长江大桥、内燃机车车体、万吨巨轮及压力容器、载重汽车大燃机车车体、万吨巨轮及压力容器、载重汽车大梁等都采用梁等都采用Q345Q345钢制造。钢制造。低合金高强度结构钢有较高强度，足够的塑性、韧性，良好的低合金高强度结构钢有较高强度，足够的塑性、韧性，良好的焊接工艺性能，较好的耐腐蚀性和低的冷脆转变温度。锰为主焊接工艺性能，较好的耐腐蚀性和低的冷脆转变温度。锰为主加元素，并辅加钒、钛、铌、硅、铝、铬、镍等。加元素，并辅加钒、钛、铌、硅、铝、铬、镍等。2021/9/232021/9/231919机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料合金渗碳钢合金渗碳钢 合金渗碳钢主要用来制造工作中承受较强烈的冲击作用和磨损条件合金渗碳钢主要用来制造工作中承受较强烈的冲击作用和磨损条件下的渗碳零件。制作承受动载荷和重载荷的汽车变速箱齿轮、汽车下的渗碳零件。制作承受动载荷和重载荷的汽车变速箱齿轮、汽车后桥齿轮和内燃机里的凸轮轴、活塞销等。后桥齿轮和内燃机里的凸轮轴、活塞销等。合金渗碳钢经渗碳、淬火和低温回火后表面具有高的硬度和耐磨性，心部合金渗碳钢经渗碳、淬火和低温回火后表面具有高的硬度和耐磨性，心部具有较高的强度和足够韧性的零件。具有较高的强度和足够韧性的零件。20Cr20Cr、20Mn220Mn2，这类钢淬透性低，只适于制造承受载荷不大的小型耐磨，这类钢淬透性低，只适于制造承受载荷不大的小型耐磨零件，如活塞销、凸轮轴、滑块等。零件，如活塞销、凸轮轴、滑块等。20CrMnTi20CrMnTi、20SiMnVB20SiMnVB等，这类钢淬透性好，力学性能较高，可用来制造等，这类钢淬透性好，力学性能较高，可用来制造承受中等载荷的受磨零件，如汽车变速齿轮、花键轴套、气门座等。承受中等载荷的受磨零件，如汽车变速齿轮、花键轴套、气门座等。20Cr2Ni420Cr2Ni4、18Cr2Ni4WA18Cr2Ni4WA等，这类钢淬透性高，主要用来制造承受重载荷等，这类钢淬透性高，主要用来制造承受重载荷及强烈磨损的重要大型零件，如内燃机车的主要索引齿轮，柴油机的曲及强烈磨损的重要大型零件，如内燃机车的主要索引齿轮，柴油机的曲轴和连杆等。轴和连杆等。2021/9/232021/9/232020机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料合金调质钢合金调质钢合金调质钢指调质处理后使用的合金结构钢，其基本性能是具有合金调质钢指调质处理后使用的合金结构钢，其基本性能是具有良好的综合力学性能。合金调质钢广泛用于制造一些重要零件，良好的综合力学性能。合金调质钢广泛用于制造一些重要零件，如机床的主轴、汽车底盘的半轴、柴油机连杆螺栓等。如机床的主轴、汽车底盘的半轴、柴油机连杆螺栓等。合金调质钢在锻造后为了改善切削加工性能应采用完全退火作为预先热合金调质钢在锻造后为了改善切削加工性能应采用完全退火作为预先热处理。最终热处理采用淬火后进行处理。最终热处理采用淬火后进行500500650650的的高温回火高温回火，以获得回火，以获得回火索氏体，使钢件具有高的综合力学性能。索氏体，使钢件具有高的综合力学性能。40Cr40Cr、40MnB40MnB、40MnVB40MnVB，这类钢油淬临界淬透直径为，这类钢油淬临界淬透直径为202040mm40mm，调质后，调质后强度比碳钢高，常用作中等截面、要求力学性能比碳钢高的工件。强度比碳钢高，常用作中等截面、要求力学性能比碳钢高的工件。42CrMo42CrMo、40CrMn40CrMn、30CrMnSi30CrMnSi、38CrMoAlA38CrMoAlA，这类钢油淬临界淬透直径为，这类钢油淬临界淬透直径为404060mm60mm，调质后强度很高，韧性也较好，可作截面积大、承受较重载，调质后强度很高，韧性也较好，可作截面积大、承受较重载荷的工件。如内燃机曲轴、连杆变速箱主动的轴等。荷的工件。如内燃机曲轴、连杆变速箱主动的轴等。40CrNiMoA40CrNiMoA、40CrMnMo40CrMnMo、25Cr2Ni4WA25Cr2Ni4WA，这类钢油淬临界淬透直径为，这类钢油淬临界淬透直径为6060100mm100mm，调质后强度最高，韧性也很好，可用作大截面、承受更大载荷，调质后强度最高，韧性也很好，可用作大截面、承受更大载荷的重要调质件。如汽轮机主轴、叶轮等。的重要调质件。如汽轮机主轴、叶轮等。2021/9/232021/9/232121机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料合金弹簧钢合金弹簧钢合金弹簧钢的碳的质量分数一般为合金弹簧钢的碳的质量分数一般为 c c0.50.50.70.7，碳的质量分数，碳的质量分数过高时，塑性和韧性差，疲劳强度下降。常加入以硅、锰为主的提高过高时，塑性和韧性差，疲劳强度下降。常加入以硅、锰为主的提高淬透性的元素。硅、锰合金元素溶入铁素体中，使铁素体得到强化。淬透性的元素。硅、锰合金元素溶入铁素体中，使铁素体得到强化。常用合金弹簧钢牌号有常用合金弹簧钢牌号有60Si2Mn60Si2Mn、60Si2CrVA60Si2CrVA和和50CrVA50CrVA。合金弹簧钢主要。合金弹簧钢主要用于制造各种弹性元件，如在汽车、拖拉机、坦克、机车车辆上制作减震用于制造各种弹性元件，如在汽车、拖拉机、坦克、机车车辆上制作减震板簧和螺旋弹簧，大炮的缓冲弹簧，钟表的发条等。板簧和螺旋弹簧，大炮的缓冲弹簧，钟表的发条等。2021/9/232021/9/232222机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料滚动轴承钢滚动轴承钢滚动轴承钢是制造各种滚动轴承的滚珠、滚柱、滚针的专用钢。也可滚动轴承钢是制造各种滚动轴承的滚珠、滚柱、滚针的专用钢。也可做其它用途，如形状复杂的工具、冷冲模具、精密量具以及要求硬度做其它用途，如形状复杂的工具、冷冲模具、精密量具以及要求硬度高、耐磨性高的结构零件。高、耐磨性高的结构零件。一般的轴承用钢是高碳低铬钢，其碳的质量分数为一般的轴承用钢是高碳低铬钢，其碳的质量分数为 c c0.950.951.151.15，属过共析钢。铬的含量为，属过共析钢。铬的含量为 CrCr0.40.41.651.65 。滚动轴承钢的热处理包括预先热处理滚动轴承钢的热处理包括预先热处理(球化退火球化退火)和最终热处理和最终热处理(淬火与淬火与低温回火低温回火)常用滚动轴承钢牌号有常用滚动轴承钢牌号有GCr9GGCr9G、GCr15GCr15、GCr15SiMnGCr15SiMn。2021/9/232021/9/232323机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料低合金刃具钢低合金刃具钢为了保证高硬度和耐磨性，低合金刃具钢的碳的质量分数为：为了保证高硬度和耐磨性，低合金刃具钢的碳的质量分数为：c c0.750.751.451.45，加入的合金元素主要有铬、硅、锰、钨等。，加入的合金元素主要有铬、硅、锰、钨等。低合金刃具钢的热处理与碳素工具钢基本相同。刃具毛坯经锻造后的预先热低合金刃具钢的热处理与碳素工具钢基本相同。刃具毛坯经锻造后的预先热处理为球化退火处理为球化退火,最终热处理采用淬火最终热处理采用淬火+低温回火，组织为细回火马氏体十粒低温回火，组织为细回火马氏体十粒状合金碳化物十少量残余奥氏体，硬度一般为状合金碳化物十少量残余奥氏体，硬度一般为60HRC60HRC。常用的低合金刃具钢牌号有：常用的低合金刃具钢牌号有：Cr06Cr06、Cr2Cr2、9SiCr9SiCr、8MnSi8MnSi2021/9/232021/9/232424机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料高速钢高速钢高速钢是一个红硬性、耐磨性较高的高合金工具钢，它的红硬性高速钢是一个红硬性、耐磨性较高的高合金工具钢，它的红硬性高达高达600600，可以进行高速切削，故称之高速钢。高速钢具有高，可以进行高速切削，故称之高速钢。高速钢具有高的强度、硬度、耐磨性及淬透性。的强度、硬度、耐磨性及淬透性。我国常用的高速工具钢有三类：我国常用的高速工具钢有三类：钨系高速工具钢钨系高速工具钢，适用于制造一般的高速切削刃具，但不，适用于制造一般的高速切削刃具，但不适合作薄刃的刃具。如适合作薄刃的刃具。如W18Cr4VW18Cr4V。钨钼系高速工具钢钨钼系高速工具钢，适合制造耐磨性与韧性需较好配合的，适合制造耐磨性与韧性需较好配合的刃具，如齿轮铣刀、插齿刀等。如刃具，如齿轮铣刀、插齿刀等。如W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2。超硬系高速工具钢超硬系高速工具钢，适用于制造有特殊要求的高速切削刃，适用于制造有特殊要求的高速切削刃具。如具。如W18Cr4V2Co8W18Cr4V2Co8、W6Mo5Cr4V2Al W6Mo5Cr4V2Al。2021/9/232021/9/232525机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料冷作模具钢冷作模具钢冷作模具钢用于制造在室温下使金属变形的模具，如冷冲模、冷镦、冷作模具钢用于制造在室温下使金属变形的模具，如冷冲模、冷镦、拉丝、冷挤压模等。拉丝、冷挤压模等。它们在工作时承受高的压力、摩擦与冲击，因此冷作模具要求具有：它们在工作时承受高的压力、摩擦与冲击，因此冷作模具要求具有：高的硬度和耐磨性高的硬度和耐磨性 较高强度和足够韧性较高强度和足够韧性良好的工艺性良好的工艺性常用来制作冷作模具的合金工具钢中有一部分为低合金工具钢。如常用来制作冷作模具的合金工具钢中有一部分为低合金工具钢。如CrWMnCrWMn、9CrWMn9CrWMn、9Mn2V9Mn2V以及以及9SiCr9SiCr、Cr2Cr2、9Cr29Cr2等。对于要求热处理等。对于要求热处理变形小的大型冷作模具采用高碳高铬模具钢变形小的大型冷作模具采用高碳高铬模具钢(Crl2,Crl2MoV)(Crl2,Crl2MoV)。制作制作形状复杂、受冲击载荷较大或尺寸较大的冷作模具，可采用形状复杂、受冲击载荷较大或尺寸较大的冷作模具，可采用6Cr4W3Mo2VNb6Cr4W3Mo2VNb。2021/9/232021/9/232626机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料热作模具钢热作模具钢热作模具钢是用来制作加热的固态金属或液态金属在压力下成形的热作模具钢是用来制作加热的固态金属或液态金属在压力下成形的模具。前者称为热锻模或热挤压模，后者称为压铸模。模具。前者称为热锻模或热挤压模，后者称为压铸模。由于模具承受载荷很大，要求强度高。模具在工作时往往还承受很大冲由于模具承受载荷很大，要求强度高。模具在工作时往往还承受很大冲击，所以要求韧性也好，即要求综合力学性能好。同时又要求有良好的击，所以要求韧性也好，即要求综合力学性能好。同时又要求有良好的淬透性和抗热疲劳性。淬透性和抗热疲劳性。常用的热锻模具钢牌号是常用的热锻模具钢牌号是5CrNiMo5CrNiMo、5CrMnMo5CrMnMo、4CrMnSiMoV 4Cr5MoSiV4CrMnSiMoV 4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1 4Cr5MoSiV1 等。等。常用压铸模钢是常用压铸模钢是3Cr2W8V3Cr2W8V、4Cr5MoSiV4Cr5MoSiV及及4Cr5MoSiVl 4Cr5MoSiVl 等。等。2021/9/232021/9/232727机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料合金量具钢合金量具钢 量具钢是用于制造游标卡尺、千分尺、量块、塞规等测量工件尺寸量具钢是用于制造游标卡尺、千分尺、量块、塞规等测量工件尺寸的工具用钢。的工具用钢。量具在使用过程中与工件接触，受到磨损与碰撞，因此要求工作部分应量具在使用过程中与工件接触，受到磨损与碰撞，因此要求工作部分应有高硬度有高硬度(58(5864HRC)64HRC)和高耐磨性，高的尺寸稳定性及足够的韧性。和高耐磨性，高的尺寸稳定性及足够的韧性。量具的最终热处理主要是淬火、低温回火，为保证尺寸稳定，在淬火与量具的最终热处理主要是淬火、低温回火，为保证尺寸稳定，在淬火与回火之间进行一次冷处理回火之间进行一次冷处理(-70(-70-80)-80)。对精度要求特别高的量具，在淬。对精度要求特别高的量具，在淬火、回火后还需进行时效处理。火、回火后还需进行时效处理。普通量具可用碳素工具钢普通量具可用碳素工具钢T10AT10A和和T12AT12A；高精度和形状复杂的量具，常用合；高精度和形状复杂的量具，常用合金工具钢制造，如合金工具钢金工具钢制造，如合金工具钢9Mn2V9Mn2V、CrWMnCrWMn以及以及GCrl5GCrl5钢。钢。2021/9/232021/9/232828机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料二、铸铁二、铸铁铸铁是铸铁是c2.11%c2.11%的铁碳合金的铁碳合金,并且还含有较多的硅、锰、硫、磷等并且还含有较多的硅、锰、硫、磷等元素。元素。有时为了进一步提高铸铁的力学性能或特殊性能，还可以加入有时为了进一步提高铸铁的力学性能或特殊性能，还可以加入铬、钼、钒、铜、铝等合金元素，或进一步提高硅、锰、磷等元素的铬、钼、钒、铜、铝等合金元素，或进一步提高硅、锰、磷等元素的质量分数，成为合金铸铁。质量分数，成为合金铸铁。铸铁具有优良的铸造性能、切削加工性、减摩性与消震性和低铸铁具有优良的铸造性能、切削加工性、减摩性与消震性和低的缺口敏感性，而且熔炼铸铁的工艺与设备简单、成本低。的缺口敏感性，而且熔炼铸铁的工艺与设备简单、成本低。在各类机械中，铸铁件约占在各类机械中，铸铁件约占40407070；在机床和重型机械中，则可达；在机床和重型机械中，则可达70709090。2021/9/232021/9/232929机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料白口铸铁白口铸铁 其组织中的碳除极少量固溶于外，其余部分皆以渗碳体形式存在，其组织中的碳除极少量固溶于外，其余部分皆以渗碳体形式存在，断口断口呈银白色呈银白色。性能硬而脆，很难切削加工，很少直接用来作机械零件，主。性能硬而脆，很难切削加工，很少直接用来作机械零件，主要用作炼钢原料和生产可锻铸铁的毛坯。要用作炼钢原料和生产可锻铸铁的毛坯。灰口铸铁灰口铸铁 它是碳全部或大部分以片状石墨形式存在的铸铁，断口呈它是碳全部或大部分以片状石墨形式存在的铸铁，断口呈暗灰色暗灰色。麻口铸铁麻口铸铁 它是碳一部分以渗碳体形式存在；另一部分以石墨形式存在的铸铁，断它是碳一部分以渗碳体形式存在；另一部分以石墨形式存在的铸铁，断口呈口呈灰白色相间灰白色相间。这类铸铁也具有较大脆性，故工业上应用很少。这类铸铁也具有较大脆性，故工业上应用很少。根据根据碳碳在铸铁中存在的形式的不同铸铁可分为：在铸铁中存在的形式的不同铸铁可分为：2021/9/232021/9/233030机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料：灰铸铁灰铸铁 石墨以片状形式存在的铸铁。石墨以片状形式存在的铸铁。球墨铸铁球墨铸铁 铁液经过球化处理，使石墨以球状形式存在的铸铁。铁液经过球化处理，使石墨以球状形式存在的铸铁。蠕墨铸铁蠕墨铸铁 石墨以蠕虫状形式存在的铸铁。石墨以蠕虫状形式存在的铸铁。可锻铸铁可锻铸铁 白口铸铁通过可锻化退火，使石墨以团絮状形式存在的铸铁。白口铸铁通过可锻化退火，使石墨以团絮状形式存在的铸铁。根据铸铁中根据铸铁中石墨石墨形态，铸铁可分为形态，铸铁可分为2021/9/232021/9/233131机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料灰铸铁牌号的表示方法灰铸铁牌号的表示方法 HTHT（表示（表示“灰铁灰铁”拼音的字首）三位数字（表示最小抗拉强度值）拼音的字首）三位数字（表示最小抗拉强度值）例如：例如：HT100HT100，HT200HT200、HT300HT300等等2021/9/232021/9/233232机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料u常用灰铸铁的应用常用灰铸铁的应用HT100HT100低载荷和不重要零件，如盖、外罩、手轮、支架、重锤等低载荷和不重要零件，如盖、外罩、手轮、支架、重锤等HT150 HT150 承受中等应力（抗弯应力小于承受中等应力（抗弯应力小于100N/mm2100N/mm2）的零件，如支柱、底座、齿轮箱、）的零件，如支柱、底座、齿轮箱、工作台、刀架、端盖、阀体、管路附件及一般无工作条件要求的零件工作台、刀架、端盖、阀体、管路附件及一般无工作条件要求的零件HT200HT200、HT250 HT250 承受较大应力（抗弯应力小于承受较大应力（抗弯应力小于300N/mm2300N/mm2）和较重要零件，如汽缸体、齿轮、）和较重要零件，如汽缸体、齿轮、机座、飞轮、床身、缸套、活塞、刹车轮、联轴器、齿轮箱、轴承座、液压机座、飞轮、床身、缸套、活塞、刹车轮、联轴器、齿轮箱、轴承座、液压缸等缸等HT300HT300、HT350HT350承受高弯曲应力（小于承受高弯曲应力（小于500N/mm2500N/mm2）及抗拉应力的重要零件，如齿轮、凸轮、）及抗拉应力的重要零件，如齿轮、凸轮、车床卡盘、剪床和压力机的机身、床身、高压油压缸、滑阀壳体等车床卡盘、剪床和压力机的机身、床身、高压油压缸、滑阀壳体等2021/9/232021/9/233333机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料球墨铸铁的牌号的表示方法球墨铸铁的牌号的表示方法牌号由牌号由QTQT与两组数字组成（其中与两组数字组成（其中QTQT表示表示“球铁球铁”二字汉语音的字首，二字汉语音的字首，第一组数字代表最低抗拉强度值，第二组数字代表最低伸长率）第一组数字代表最低抗拉强度值，第二组数字代表最低伸长率）例如：例如：QT400QT4001818、QT500QT5000707、QT600QT6000303、QT700QT7000202等等2021/9/232021/9/233434机械制造基础机械制造基础上篇上篇 第一章第一章 常用工程材料常用工程材料球墨铸铁的应用球墨铸铁的应用QT400QT4001818、QT400QT4001515、QT400QT4001010承受冲击、振动的零件，如汽车、拖拉机的轮毂、驱动桥壳、差速器壳、拨叉、承受冲击、振动的零件，如汽车、拖拉机的轮毂、驱动桥壳、差速器壳、拨叉、农机具零件，中低压阀门，上、