常用工程材料ppt课件.ppt
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1、常用工程材料常用工程材料1.4.1 1.4.1 常用工程材料的分类常用工程材料的分类 工工程程 材材料料金属材料金属材料碳素钢碳素钢合金钢合金钢碳素结构钢碳素结构钢碳素工具钢碳素工具钢合金结构钢合金结构钢合金工具钢合金工具钢特殊性能钢特殊性能钢铸铁:灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁铸铁:灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁有色金属:铜合金、铝合金等有色金属:铜合金、铝合金等非金属材料非金属材料高分子材料:塑料、橡胶、复合材料等高分子材料:塑料、橡胶、复合材料等陶瓷材料:普通瓷、氧化铝陶瓷、氧化硅陶瓷、碳化硅陶陶瓷材料:普通瓷、氧化铝陶瓷、氧化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硼陶瓷瓷、氮化硼陶瓷钢钢
2、1.4.2.1 1.4.2.1 碳素钢分类碳素钢分类和牌号和牌号1 1)按钢的含碳量分类:)按钢的含碳量分类: 低碳钢低碳钢 中碳钢中碳钢 高碳钢高碳钢 %25. 0%04. 0cw%6 . 0%25. 0cwcw%6 . 02 2)按钢的质量分类)按钢的质量分类:有害杂质硫、磷的含量:有害杂质硫、磷的含量普通碳素钢普通碳素钢 优质碳素钢优质碳素钢 高级优质碳素钢高级优质碳素钢 %050. 0 %,045. 0spww%035. 0 %,035. 0spww%030. 0 %,035. 0spww1.4.2 常用金属材料常用金属材料1.分类分类3 3)按用途分为:按用途分为: 碳素结构钢:碳素
3、结构钢: 制造各种机器零件及工程构件,大都是低碳制造各种机器零件及工程构件,大都是低碳钢、中碳钢,属普通钢、中碳钢,属普通碳素钢或优质碳素钢。碳素钢或优质碳素钢。 碳素工具钢:碳素工具钢: 制造各种刃具、量具和模具等,大都是高碳制造各种刃具、量具和模具等,大都是高碳钢,属优质钢或高级优质钢。钢,属优质钢或高级优质钢。4 4)按冶炼时脱氧程度的不同分类)按冶炼时脱氧程度的不同分类沸腾钢:不脱氧的钢;沸腾钢:不脱氧的钢;镇静钢:完全脱氧钢;镇静钢:完全脱氧钢;半镇静钢:半脱氧钢。半镇静钢:半脱氧钢。 5)按金相组织分)按金相组织分亚共析钢、共析钢、过共析钢。亚共析钢、共析钢、过共析钢。2.2.普通
4、碳素结构钢普通碳素结构钢 含碳量在含碳量在0.06%0.06% 0.38%0.38%之间,硫、磷含量较高,在供应之间,硫、磷含量较高,在供应状态下使用,不需热处理。常用于一般工程结构及普通零件。状态下使用,不需热处理。常用于一般工程结构及普通零件。其牌号(表示方法)由代表屈服点的字母其牌号(表示方法)由代表屈服点的字母Q Q、屈服点的数值、屈服点的数值、质量等级符号质量等级符号(A(A、B B、C C、D)D)和脱氧方法符号和脱氧方法符号(F(F、b b、Z Z、TZ)TZ)组成。如组成。如Q235-AQ235-AF F,表示其屈服点为,表示其屈服点为235MPa235MPa,质量等级为,质量
5、等级为A A级,沸腾钢。级,沸腾钢。3.3.优质碳素结构钢优质碳素结构钢 按化学成分和力学性能供应,杂质含量少,表面质量、按化学成分和力学性能供应,杂质含量少,表面质量、组织结构的均匀性较好,需经热处理,用于重要的零件。其组织结构的均匀性较好,需经热处理,用于重要的零件。其牌号采用两位数字来表示,表示该钢号的平均含碳量的万分牌号采用两位数字来表示,表示该钢号的平均含碳量的万分之几。根据含锰量不同分为普通含锰量(之几。根据含锰量不同分为普通含锰量(0.25%0.25% 0.8%0.8%)和)和较高含锰量(较高含锰量(0.75%0.75% 1.2%1.2%)两种,后者加)两种,后者加“MnMn”,
6、如,如2020钢钢为含碳为含碳0.2%0.2%,65Mn65Mn为含碳为含碳0.65%0.65%,较高含锰量。,较高含锰量。1.4.2.2 1.4.2.2 合金钢分类和牌号合金钢分类和牌号 1. 分类分类合金结构钢合金结构钢合金工具钢合金工具钢特殊性能钢特殊性能钢建筑及工程用钢或构件用钢建筑及工程用钢或构件用钢机器制造用钢机器制造用钢渗碳钢渗碳钢调质钢调质钢弹簧钢弹簧钢滚动轴承钢滚动轴承钢刃具钢刃具钢模具钢模具钢量具钢量具钢不锈钢不锈钢耐热钢耐热钢耐磨钢耐磨钢磁钢磁钢1)按用途分)按用途分:2 2)按合金元素含量(质量分数)分:)按合金元素含量(质量分数)分:3 3)按所含合金元素种类分为:)
7、按所含合金元素种类分为:铬钢、锰钢、镍钢、铬锰钢、铬钢、锰钢、镍钢、铬锰钢、硅锰钢等。硅锰钢等。4 4)按金相组织分为:)按金相组织分为:珠光体钢、马氏体钢、贝氏体钢、奥珠光体钢、马氏体钢、贝氏体钢、奥氏体钢。氏体钢。 低合金钢(合金元素总含量低合金钢(合金元素总含量10%)2 2. .合金合金结构结构钢钢1 1)低合金结构钢。)低合金结构钢。 Q+Q+ +质量等级符号,如质量等级符号,如Q345CQ345C;Q Q表示屈服点的表示屈服点的“屈屈”,345345表示屈服点数值,表示屈服点数值,C C表示质量表示质量等级,有等级,有A A、B B、C C、D D、E E五个等级。五个等级。 2
8、2)合金结构钢合金结构钢。 数字数字+ +化学元素符号化学元素符号+ +数字数字,前面数字,前面数字表示钢的平均含碳量,以万分之几表示,后面数字表示表示钢的平均含碳量,以万分之几表示,后面数字表示该合金元素的平均含量,以百分之几表示,但低于该合金元素的平均含量,以百分之几表示,但低于1.5%1.5%时不标。若为高级优质钢在最后加时不标。若为高级优质钢在最后加“A”A”字,字,如如60Si2Mn60Si2Mn,滚动轴承钢,滚动轴承钢,GCr15SiMnGCr15SiMn。4 4. .特殊性能钢特殊性能钢 特殊性能钢特殊性能钢牌号为牌号为数字数字+ +化学元素符号化学元素符号+ +数字数字。前面数
9、。前面数字表示钢的平均含碳量,以千分之几表示,但当平均含碳字表示钢的平均含碳量,以千分之几表示,但当平均含碳量小于等于量小于等于0.03%0.03%时标为时标为0000,小于等于,小于等于0.08%0.08%时标为时标为0 0,如如2Cr132Cr13。 3.3.合金工具钢合金工具钢 合金工具钢牌号为合金工具钢牌号为数字数字+ +化学元素符号化学元素符号+ +数字。前面数字。前面数字表示钢的平均含碳量,以千分之几表示,但高于数字表示钢的平均含碳量,以千分之几表示,但高于1.0%1.0%时不标,高速钢例外,其低于时不标,高速钢例外,其低于1.0%1.0%时也不标,其余时也不标,其余同合金结构钢,
10、如同合金结构钢,如5CrMnMo5CrMnMo。 1.1.铸铁铸铁 铸铁铸铁含碳量大于含碳量大于2.11%2.11%的铁碳合金,一般含碳量的铁碳合金,一般含碳量2.5%2.5% 4.0%4.0%,含有较多的硅、锰、硫、磷等杂质。,含有较多的硅、锰、硫、磷等杂质。 根据碳在铸铁中的存在形态可分为:根据碳在铸铁中的存在形态可分为: 1)白口铸铁。)白口铸铁。即生铁即生铁,碳除少量溶于铁素体外,绝大部分碳除少量溶于铁素体外,绝大部分以渗碳体形式存在,其断口呈银白色。特点是硬和脆,难以渗碳体形式存在,其断口呈银白色。特点是硬和脆,难以加工,但耐磨。一般不直接用来制造机器零件,常用作以加工,但耐磨。一般
11、不直接用来制造机器零件,常用作炼钢原料或制造可锻铸铁件。炼钢原料或制造可锻铸铁件。 2 2)灰铸铁。)灰铸铁。碳主要以自由状态的片状石墨碳主要以自由状态的片状石墨形态存在,如图形态存在,如图1-241-24,断口为暗灰色。强,断口为暗灰色。强度低,塑性差,但易切削,减摩消振性好,度低,塑性差,但易切削,减摩消振性好,且铸造性能好,应用最广泛。且铸造性能好,应用最广泛。 图图1-24片状石墨片状石墨1.4.2.3 1.4.2.3 铸铁和铸钢铸铁和铸钢 3 3)可锻铸铁。)可锻铸铁。碳主要以团絮状石墨形态存碳主要以团絮状石墨形态存在,如图在,如图1-251-25,因而有较高的塑性和韧性。,因而有较
12、高的塑性和韧性。用于受冲击和振动的薄壁小件。可锻铸铁用于受冲击和振动的薄壁小件。可锻铸铁由白口铸铁经高温退火处理获得。由白口铸铁经高温退火处理获得。 图图1-25 团絮状石墨团絮状石墨4 4)球墨铸铁。)球墨铸铁。 铁液在浇注前经球化处理,铁液在浇注前经球化处理,碳大部分或全部以自由状态的球状石墨存碳大部分或全部以自由状态的球状石墨存在,如图在,如图1-261-26,有时出现少量团絮状。强,有时出现少量团絮状。强度、塑性均高于可锻铸铁,抗拉强度甚至度、塑性均高于可锻铸铁,抗拉强度甚至高于碳钢。高于碳钢。 图图1-26球状石墨球状石墨2.2.铸钢铸钢1 1)铸钢件。)铸钢件。将钢液直接铸成零件毛
13、坯,以后不再进行锻造将钢液直接铸成零件毛坯,以后不再进行锻造的钢件。常用于要求较高而复杂的零件。的钢件。常用于要求较高而复杂的零件。 2 2)含碳量。)含碳量。 铸造碳钢的含碳量在铸造碳钢的含碳量在0.20%0.20% 0.60%0.60%之间,含之间,含碳量太高则塑性差,易冷裂,硫、磷含量在碳量太高则塑性差,易冷裂,硫、磷含量在0.040%0.040%以下。以下。 3 3)牌号。)牌号。“ZG+ZG+两组数字两组数字”表示,数字分别表示最低屈服表示,数字分别表示最低屈服点和最低抗拉强度的值。如点和最低抗拉强度的值。如ZG200-400ZG200-400 。1.4.2.4 有色金属有色金属 纯
14、铜的性能特点:纯铜的性能特点:具有很高的导电导热性,仅次于银;具有很高的导电导热性,仅次于银;化学稳定性高,抗大气腐蚀性好,无磁性,塑性好,但强化学稳定性高,抗大气腐蚀性好,无磁性,塑性好,但强度低。度低。 工业生产中通常称铁和铁基合金为黑色金属,而把工业生产中通常称铁和铁基合金为黑色金属,而把铁和铁基合金以外的金属称为有色金属。铁和铁基合金以外的金属称为有色金属。1.铜及铜合金铜及铜合金 铜及其合金是人类应用最早的金属,目前工业上使铜及其合金是人类应用最早的金属,目前工业上使用的主要有工业纯铜、黄铜、青铜。用的主要有工业纯铜、黄铜、青铜。 1)工业纯铜。)工业纯铜。 纯铜呈玫瑰红色,因表面经
15、常形成一层紫纯铜呈玫瑰红色,因表面经常形成一层紫红色的氧化物,俗称红色的氧化物,俗称紫铜,电解铜紫铜,电解铜。其熔点为。其熔点为108310830 0C C,密,密度为度为8.96g/cm8.96g/cm3 3,为面心立方晶格。,为面心立方晶格。 牌号牌号:工业纯铜工业纯铜牌牌号为号为T+T+顺序号,顺序号,共有共有T1,T2, T3,T4T1,T2, T3,T4;序号越大,纯度越低。序号越大,纯度越低。 2 2)黄铜。)黄铜。 黄铜黄铜以锌为主要合金元素的铜基合金。它具有以锌为主要合金元素的铜基合金。它具有良好的力学性能、加工成形性、导电性和导热性,价格较良好的力学性能、加工成形性、导电性和
16、导热性,价格较低,是重有色金属中应用最广的金属材料。可分为普通和低,是重有色金属中应用最广的金属材料。可分为普通和特殊黄铜两类,按加工方式分为压力加工黄铜和铸造黄铜特殊黄铜两类,按加工方式分为压力加工黄铜和铸造黄铜。 压力加工普通黄铜压力加工普通黄铜:也叫二元黄铜,是:也叫二元黄铜,是Cu-ZnCu-Zn二元合金。二元合金。根据含锌量分为(小于根据含锌量分为(小于39%39%)单相()单相( )黄铜、()黄铜、(39%-45%39%-45%)双相(双相( )黄铜;)黄铜; 相是锌溶于铜中的固溶体,溶解相是锌溶于铜中的固溶体,溶解度随温度的下降而增大,为面心立方晶格,塑性好,可冷度随温度的下降而
17、增大,为面心立方晶格,塑性好,可冷热加工。热加工。 相是以电子化合物相是以电子化合物CuZnCuZn为基的固溶体,室温下为基的固溶体,室温下较脆,但加热到较脆,但加热到4504500 0C C以上时,塑性良好。其性能随锌含量以上时,塑性良好。其性能随锌含量 压力加工特殊黄铜压力加工特殊黄铜:在铜:在铜锌二元合金的基础上加入其它锌二元合金的基础上加入其它合金元素组成的多元合金。常合金元素组成的多元合金。常加入硅、铅、铝、锰等,称为加入硅、铅、铝、锰等,称为硅黄铜、铅黄铜,铝黄铜。铅硅黄铜、铅黄铜,铝黄铜。铅能改善切削加工性能,提高耐能改善切削加工性能,提高耐磨性,故铅黄铜用于钟表零件,磨性,故铅
18、黄铜用于钟表零件,硅能显著提高黄铜的机械性能、硅能显著提高黄铜的机械性能、耐蚀性,具良好铸造性能,用耐蚀性,具良好铸造性能,用于船舶及化工零件。其牌号为于船舶及化工零件。其牌号为增加,起初强度塑性提高,而后由于出现了增加,起初强度塑性提高,而后由于出现了 相,强度继相,强度继续升高,但塑性下降,直至全部为续升高,但塑性下降,直至全部为 相时,强度塑性急相时,强度塑性急剧下降,如图剧下降,如图1-271-27所示。其牌号为所示。其牌号为H+H+铜的名义质量分数,铜的名义质量分数,如如H62H62。而。而H70H70、H68H68又称为三七黄铜,因强度高,塑性好常又称为三七黄铜,因强度高,塑性好常
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