机械基础金属材料及选用.ppt

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1、机械基础常用金属材料常用工程材料常用工程材料 纯金属因价贵，力学性能较低，不能满足现代工业的纯金属因价贵，力学性能较低，不能满足现代工业的要求，因此工业上多应用合金。下面对工程中常用的金属要求，因此工业上多应用合金。下面对工程中常用的金属材料进行叙述。材料进行叙述。n n碳素钢碳素钢碳素钢碳素钢 碳素钢是指碳素钢是指2.11%2.11%，并含少量硅、锰、磷、硫等杂质元素的铁碳合，并含少量硅、锰、磷、硫等杂质元素的铁碳合金。碳素钢具有一定的力学性能和良好的工艺性能，且价格低廉，在金。碳素钢具有一定的力学性能和良好的工艺性能，且价格低廉，在工业中广泛应用。工业中广泛应用。碳素钢的分类及牌号碳素钢的

2、分类及牌号碳素钢的分类及牌号碳素钢的分类及牌号n n碳素钢的种类很多，常按以下方法分类。碳素钢的种类很多，常按以下方法分类。n n按钢的含碳量分类按钢的含碳量分类按钢的含碳量分类按钢的含碳量分类 可分为：低碳钢（可分为：低碳钢（0.0218%Wc0.25%0.0218%Wc0.25%）、中碳钢）、中碳钢（0.25%Wc0.60%0.25%Wc0.60%）、高碳钢（）、高碳钢（0.60%Wc2.11%0.60%Wc2.11%。n n按钢的主要质量等级分类按钢的主要质量等级分类按钢的主要质量等级分类按钢的主要质量等级分类 普通质量碳素钢（普通质量碳素钢（Ws0.050%Ws0.050%、Wp0.0

3、45%Wp0.045%）。）。优质碳素钢（优质碳素钢（Ws0.035%Ws0.035%、Wp0.035%Wp0.035%）。）。特殊质量碳素钢（特殊质量碳素钢（ws0.020%ws0.020%，Wp0.020%Wp0.020%）。）。n n按钢的用途分类按钢的用途分类按钢的用途分类按钢的用途分类 （1 1）碳素结构钢：主要用于制作机械零件和工程构件，一般属于低、）碳素结构钢：主要用于制作机械零件和工程构件，一般属于低、中碳钢。中碳钢。（2 2）碳素工具钢：主要用于制作刃具、量具和模具，一般属于高碳钢。）碳素工具钢：主要用于制作刃具、量具和模具，一般属于高碳钢。此外，钢按冶炼方法不同，可分为转炉

4、钢和电炉钢；按冶炼时脱氧此外，钢按冶炼方法不同，可分为转炉钢和电炉钢；按冶炼时脱氧程度的不同，可分为沸腾钢、镇静钢、半镇静和特殊镇静钢等。程度的不同，可分为沸腾钢、镇静钢、半镇静和特殊镇静钢等。常用的碳素常用的碳素钢类别钢类别、牌号表示方法、牌号表示方法分 类编号方法举 例说 明碳素结构钢Q235AF“Q”为“屈”字的汉语拼音字首，后面的数字为屈服点（MPa）。A、B、C、D表示质量等级，从左至右质量依次提高。F、b、Z、TZ依次表示沸腾钢、镇静钢、半镇静和特殊镇静钢。Q235AF表示屈服点为235MPa，质量为A级的沸腾钢。优质碳素结构钢4540Mn两位数字表示钢的平均含碳量的万分数。如钢号

5、45表示平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。化学元素符号Mn表示钢的含锰量较高。碳素工具钢T8T8A“T”为“碳”字的汉语拼音字首，后面的数字表示钢的平均含碳量的千分数。如T8A表示平均含碳量为0.8%的碳素工具钢。“A”表示高级优质。铸钢ZG200400“ZG”代表铸钢，其后面第一组数字为屈服点(MPa)；第二组数字为抗拉强度（Mpa）。如ZG200400表示屈服点为200MPa，抗拉强度为400MPa的铸钢。n n碳素钢的主要成分、性能和应用碳素钢的主要成分、性能和应用碳素钢的主要成分、性能和应用碳素钢的主要成分、性能和应用 1 1碳素结构钢碳素结构钢碳素结构钢碳素结构钢 碳素结构钢中

6、硫、磷等杂质含量较多，质量较低，但碳素结构钢中硫、磷等杂质含量较多，质量较低，但价格便宜，并具有一定的力学性能，常用作性能要求不高、价格便宜，并具有一定的力学性能，常用作性能要求不高、不需作热处理的机械零件和结构件，是碳素钢中用量最大不需作热处理的机械零件和结构件，是碳素钢中用量最大的一类。的一类。常用碳素常用碳素结结构构钢钢的牌号、成分、性能和的牌号、成分、性能和应应用（摘自用（摘自GB700-88）牌号牌号质质 量量等等 级级化学成分化学成分/%钢钢材材厚厚度度/mm力学性能力学性能应应用用举举例例CMnSiSPb/MPas/MPa/MPaQ1950.060.120.250.50 0.30

7、 0.050 0.0451631539019533塑性好塑性好,有一定的有一定的强强度度,用用于制造受力不大的零件于制造受力不大的零件,如螺如螺钉钉、螺母、螺母、垫垫圈等，圈等，焊焊接件、冲接件、冲压压件及件及桥桥梁梁建建设设等金属等金属结结构件构件Q215A0.090.150.250.55 0.30 0.050 0.0451633541021531B 0.045Q235A0.140.220.300.65 0.035 0.050 0.0451637546023526B0.120.201.300.70 0.045C0.180.350.80 0.040 0.040D0.17 0.035Q225A0

8、.180.280.400.70 0.30 0.050 0.0451641051021524强强度度较较高，用于制造承高，用于制造承受中等受中等载载荷的零件，如荷的零件，如小小轴轴、销销子、子、连连杆、杆、农农机零件等机零件等B 0.045Q2750.280.380.500.80 0.35 0.050 0.0451649061027520 2.2.优质碳素结构钢优质碳素结构钢优质碳素结构钢优质碳素结构钢 这类钢中硫、磷含量较低，质量较好，含碳量波动较小，这类钢中硫、磷含量较低，质量较好，含碳量波动较小，性能较稳定，并可通过热处理进行强化，常用来制造比较性能较稳定，并可通过热处理进行强化，常用来制

9、造比较重要的机械零件。重要的机械零件。常用常用优质优质碳素碳素结结构构钢钢的牌号、成分、性能和的牌号、成分、性能和应应用（摘自用（摘自GB/T699-999）牌号牌号化学成分化学成分/%力学性能力学性能应应用用举举列列CSiMnCrNiCus/MPas/MPa5/%不大于不大于不小于不小于080.050.110.170.370.350.650.100.300.2532519533 冷塑性变形能力和焊接性好，常用来制作受力不大，韧性要求高的冲压件和焊接件，如螺钉，螺母，杠杆等。经渗碳等热处理后，用作承受冲击载荷的零件，如齿轮、凸轮、销等100.070.130.170.370.350.650.15

10、0.300.2533520531150.120.180.170.370.350.650.250.300.2537522527200.170.230.170.370.350.650.250.300.2541024525250.220.290.170.370.500.800.250.300.2545027523300.270.340.170.370.500.800.250.300.2549029521经调质处理，可获得良好的综合力学性能，主要用来制造齿轮、连杆、轴类、套筒等零件350.320.390.170.370.500.800.250.300.2553031520400.370.440.170

11、.370.500.800.250.300.2557033519450.420.500.170.370.500.800.250.300.2560035516500.470.550.170.370.500.800.250.300.2563037514550.520.600.170.370.500.800.250.300.2564538013600.570.650.170.370.500.800.250.300.2567540012 经热处理后，可获得较高的弹性极限、足够的韧性和一定的强度，用作弹性零件和易磨损的零件，如弹簧、轧辊等50 Mn0.480.560.170.370.701.000.250

12、.300.256453901365 Mn0.620.700.170.370.901.200.250.300.25735430970Mn0.670.750.170.370.901.200.250.300.257854508n n碳素工具钢碳素工具钢碳素工具钢碳素工具钢 这类钢的含碳量较高，一般在这类钢的含碳量较高，一般在0.65%1.35%0.65%1.35%之间，经适之间，经适当热处理后，具有高强度、高硬度及高的耐磨性，常用来当热处理后，具有高强度、高硬度及高的耐磨性，常用来制造各种工具（刃具、量具和模具）。制造各种工具（刃具、量具和模具）。常用碳素工具常用碳素工具钢钢的牌号、成分、性能和的牌

13、号、成分、性能和应应用（摘自用（摘自GB1298-86）牌号牌号化学成分化学成分/%硬度硬度用途用途举举列列CMnSiSP退火退火后后试样试样淬火淬火不大于不大于HBS不小不小于于温度温度(C)和和冷却介冷却介质质HRC不小不小于于T7T7A0.650.740.400.350.0300.0200.0350.030187800820水水62用作能承受振用作能承受振动动、冲、冲击击，并且在硬度适中情况，并且在硬度适中情况下有下有较较好好韧韧性的工具，如性的工具，如錾錾子、冲子、冲头头、木工工、木工工具等具等T8T8A0.750.840.400.350.0300.0200.0350.03018778

14、0800水水62常用于制造要求有常用于制造要求有较较高硬度和耐磨性的工具，高硬度和耐磨性的工具，如冲如冲头头、木工工具、剪切金属用的剪刀等、木工工具、剪切金属用的剪刀等T9T9A0.850.940.400.350.0300.035192760780水水62用于制造要求有一定硬度和用于制造要求有一定硬度和韧韧性的工具，如冲性的工具，如冲模、冲模、冲头头、錾錾岩石用岩石用錾錾子等子等T10T10A0.951.040.400.350.0300.0200.0350.030197760780水水62用于制造耐磨性要求用于制造耐磨性要求较较高、不受高、不受剧剧烈振烈振动动、具、具有一定有一定韧韧性及具有性

15、及具有锋锋利刃口的各种工具，如刨利刃口的各种工具，如刨刀、刀、车车刀、刀、钻头钻头、丝锥丝锥、手、手锯锯锯锯条、冷冲模等条、冷冲模等T12T12A1.151.240.400.350.0300.0200.0350.030207760780水水62用于制造不受冲用于制造不受冲压压、要求高硬度的各种工具，、要求高硬度的各种工具，如如丝锥丝锥、锉锉刀、刮刀、刀、刮刀、铰铰刀、板牙、量具等刀、板牙、量具等n n铸钢铸钢铸钢铸钢 铸钢的碳质量分数一般为铸钢的碳质量分数一般为0.15%0.15%0.6%0.6%。铸钢的铸造性。铸钢的铸造性能比铸铁差，但力学性能比铸铁好；铸钢主要用于制造形能比铸铁差，但力学性

16、能比铸铁好；铸钢主要用于制造形状复杂，力学性能要求高，而在工艺上又很难用锻压等方状复杂，力学性能要求高，而在工艺上又很难用锻压等方法成形的比较重要的机械零件，例如汽车的变速箱壳，机法成形的比较重要的机械零件，例如汽车的变速箱壳，机车车辆的车钩和联轴器等。车车辆的车钩和联轴器等。常用工程用常用工程用铸钢铸钢的牌号、成分、性能（摘自的牌号、成分、性能（摘自GB/1352-89）牌号牌号主要化学成分（主要化学成分（）%室温力学性能（不小于）室温力学性能（不小于）CSiMnP、Ss（0.2）MPabMPa（%）（%）Akv（J）ZG2004000.200.500.800.04200400254030Z

17、G2304500.300.500.900.04230450223225ZG2705500.400.500.900.04270500182522ZG3105700.500.600.900.04310570152115ZG3406400.600.600.900.04340640101810n nZG200400 ZG200400 具有良好的塑性、韧性和焊接性，用于受力不大的机械具有良好的塑性、韧性和焊接性，用于受力不大的机械零件，如机座、变速箱壳等。零件，如机座、变速箱壳等。n nZG230450 ZG230450 有一定的强度和好的塑性、韧性，焊接性良好。用于受有一定的强度和好的塑性、韧性，焊接

18、性良好。用于受力不大、韧性好的机械零件，如砧座、外壳、轴承盖、阀体、犁柱等。力不大、韧性好的机械零件，如砧座、外壳、轴承盖、阀体、犁柱等。n nZG270550 ZG270550 有较高的强度和较好的塑性，铸造性良好，焊接性尚好，有较高的强度和较好的塑性，铸造性良好，焊接性尚好，切削性好。用于轧钢机机架、轴承座、连杆、箱体、曲柄、缸体等。切削性好。用于轧钢机机架、轴承座、连杆、箱体、曲柄、缸体等。n nZG310570 ZG310570 强度和切削性良好，塑性、韧性较低。用于载荷较高的强度和切削性良好，塑性、韧性较低。用于载荷较高的大齿轮、缸体、制动轮、辊子等。大齿轮、缸体、制动轮、辊子等。n

19、 nZG340640 ZG340640 有高的强度和耐磨性，切削性好，焊接性较差，流动性有高的强度和耐磨性，切削性好，焊接性较差，流动性好，裂纹敏感性较大。用作齿轮、棘轮等。好，裂纹敏感性较大。用作齿轮、棘轮等。n n合金钢合金钢合金钢合金钢 为了改善碳素钢的组织和性能，在碳素钢基础上有目为了改善碳素钢的组织和性能，在碳素钢基础上有目的地加入一种或几种合金元素所形成的铁基合金，称为低的地加入一种或几种合金元素所形成的铁基合金，称为低合金钢或合金钢。常加入的合金元素有硅、锰、铬、镍、合金钢或合金钢。常加入的合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、硼、铝、铌、锆等。通常低合金钢中加钼、钨、钒、钛

20、、硼、铝、铌、锆等。通常低合金钢中加入合金元素的种类和数量较合金钢少。不同元素的组合，入合金元素的种类和数量较合金钢少。不同元素的组合，不同的元素含量，可得到不同的性能。不同的元素含量，可得到不同的性能。n n合金钢的分类合金钢的分类合金钢的分类合金钢的分类n n1.1.按质量等级分按质量等级分按质量等级分按质量等级分 按质量等级，合金钢可分为优质合金钢（如一般工程结按质量等级，合金钢可分为优质合金钢（如一般工程结构用合金钢、耐磨钢、硅锰弹簧钢等）和特殊质量合金钢构用合金钢、耐磨钢、硅锰弹簧钢等）和特殊质量合金钢（如合金结构钢、轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、不（如合金结构钢、轴承钢、合金工具

21、钢、高速工具钢、不锈钢、耐热钢等）。锈钢、耐热钢等）。n n2.2.按合金元素总量分按合金元素总量分按合金元素总量分按合金元素总量分 按合金元素总量将合金钢分为：低合金钢按合金元素总量将合金钢分为：低合金钢（WMe5%WMe10%WMe 10%）n n3.3.按合金元素种类分按合金元素种类分按合金元素种类分按合金元素种类分 按合金元素种类将合金钢分为：铬钢、锰钢、硅锰钢、按合金元素种类将合金钢分为：铬钢、锰钢、硅锰钢、铬镍钢等。铬镍钢等。n n4.4.按主要性能和使用特性分按主要性能和使用特性分按主要性能和使用特性分按主要性能和使用特性分 主要分为工程结构用合金钢，机械结构用合金钢，轴承主要分

22、为工程结构用合金钢，机械结构用合金钢，轴承钢，工具钢，不锈、耐蚀和耐热钢，特殊物理性能钢等。钢，工具钢，不锈、耐蚀和耐热钢，特殊物理性能钢等。n n合金钢的编号合金钢的编号合金钢的编号合金钢的编号 我国合金钢编号方法的原则是以钢中碳含量我国合金钢编号方法的原则是以钢中碳含量（Wc100Wc100）、合金元素的种类和含量（）、合金元素的种类和含量（WMe100WMe100）来表）来表示。当钢中合金元素的平均含量示。当钢中合金元素的平均含量WMe 1.5%WMe 1.5%时，钢号中只时，钢号中只标出元素符号，不标明合金元素平均含量；当标出元素符号，不标明合金元素平均含量；当WMe1.5%WMe1.

23、5%、2.5%2.5%、3.5%3.5%时，在该元素后面相应的标出时，在该元素后面相应的标出2 2、3 3、44。合金合金钢钢的的编编号方法号方法分分类类编编号方法号方法举举例例低合金低合金高高强强度度结结构构钢钢钢钢的牌号由代表屈服点的的牌号由代表屈服点的汉语汉语拼音字母拼音字母（Q）、屈服点数）、屈服点数值值、质质量等量等级级符号（符号（A、B、C、D、E）三个部分按）三个部分按顺顺序排列。序排列。Q345C表示屈服点表示屈服点为为345MPa、质质量量为为C级级的低合金高的低合金高强强度度结结构构钢钢。合金合金结结构构钢钢合金合金结结构构钢钢的牌号用的牌号用“两位数字两位数字+元素符元素

24、符号号+数字数字”表示，前面两位数字表示表示，前面两位数字表示钢钢中中平均碳的平均碳的质质量分数的万倍量分数的万倍值值；元素符号；元素符号表示表示钢钢中所含的合金元素；元素符号后中所含的合金元素；元素符号后面的数字表示面的数字表示该该元素平均元素平均质质量分数的百量分数的百倍倍值值。若。若为为高高级优质钢则级优质钢则在牌号后面加在牌号后面加“A”。60Si2Mn表示表示钢钢中平中平均碳含量均碳含量为为0.6%、含硅量含硅量为为2%，含，含锰锰量小于量小于1.5%的合金的合金结结构构钢钢。40CrNiMoA滚动轴滚动轴承承钢钢滚动轴滚动轴承承钢钢的牌号用的牌号用“G+Cr+数字数字”表示，表示，

25、G表示表示“滚滚”，合金元素，合金元素铬铬后面的数字表后面的数字表示平均示平均铬质铬质量分数的千倍量分数的千倍值值。GCr15表示含表示含铬铬量量为为1.5%的的滚动轴滚动轴承承钢钢合金工合金工具具钢钢合金工具合金工具钢钢的的编编号方法与合金号方法与合金结结构构钢钢相相似。区似。区别仅别仅在于：若在于：若钢钢中平均中平均Wc1%时时，牌号前面用一位数字表示平均碳的牌号前面用一位数字表示平均碳的质质量量分数的千倍分数的千倍值值；若；若Wc1%时则时则不不标标出。出。9Mn2V表示含碳量表示含碳量为为0.9%，含，含锰锰量量为为2%，含，含钒钒量小于量小于1.5%的合金工具的合金工具钢钢。CrWM

26、n高速工高速工具具钢钢高速工具高速工具钢钢的的编编号方法与合金工具号方法与合金工具钢钢略略有不同，主要区有不同，主要区别别是是钢钢中平均中平均Wc2.11%Wc2.11%的铁碳合金。除铁、硅、碳、锰以外，的铁碳合金。除铁、硅、碳、锰以外，还含有较高的硫、磷等杂质元素，在合金铸铁中，还加入还含有较高的硫、磷等杂质元素，在合金铸铁中，还加入一定含量的其他合金元素。铸铁在工业中应用量较大，按一定含量的其他合金元素。铸铁在工业中应用量较大，按重量百分比，一般机械中，铸铁件占约重量百分比，一般机械中，铸铁件占约40%70%40%70%，在机床，在机床和重型机械中达和重型机械中达60%90%60%90%。

27、n n碳除极少量固溶于铁素体外，一般均以游离状态的石墨或碳除极少量固溶于铁素体外，一般均以游离状态的石墨或化合状态的渗碳体存在。根据碳在铸铁中存在的形式不同，化合状态的渗碳体存在。根据碳在铸铁中存在的形式不同，可分为以下几种：可分为以下几种：n n白口铸铁白口铸铁 这种铸铁中的碳主要以游离碳化物的形式析出，断口这种铸铁中的碳主要以游离碳化物的形式析出，断口呈银白色。由于大量硬而脆的渗碳体存在。白口铸铁硬度呈银白色。由于大量硬而脆的渗碳体存在。白口铸铁硬度高、脆性大，难以切削加工。高、脆性大，难以切削加工。n n灰口铸铁灰口铸铁 这种铸铁中的碳大部分或全部以石墨的形式析出，断这种铸铁中的碳大部分

28、或全部以石墨的形式析出，断口呈暗灰色。按石墨形态不同，灰口铸铁又分为灰铸铁、口呈暗灰色。按石墨形态不同，灰口铸铁又分为灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁。球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁。n n麻口铸铁麻口铸铁 这种铸铁中的碳部分以游离碳化物形式析出，部分以这种铸铁中的碳部分以游离碳化物形式析出，部分以石墨形式析出，断口灰、白色相间。此类铸铁硬脆性较大，石墨形式析出，断口灰、白色相间。此类铸铁硬脆性较大，故工业上很少使用。故工业上很少使用。n n一般工程用铸铁一般工程用铸铁n n1 1灰铸铁灰铸铁灰铸铁灰铸铁 灰铸铁的成分灰铸铁的成分 灰铸铁的化学成分范围一般为：灰铸铁的化学成分范围一般为：Wc

29、=2.5%3.6%Wc=2.5%3.6%，WSi=1.0%2.5%,WSi=1.0%2.5%,Wp0.3%Wp0.3%，WMn=0.5%1.3%WMn=0.5%1.3%，WS0.15%WS0.15%。灰铸铁的组织灰铸铁的组织 灰铸铁的组织可看成碳素钢的基体加片状石墨。按基体组织不同分为：灰铸铁的组织可看成碳素钢的基体加片状石墨。按基体组织不同分为：铁素体基体灰铸铁，铁素体铁素体基体灰铸铁，铁素体珠光体基体灰铸铁，珠光体基体灰铸铁。珠光体基体灰铸铁，珠光体基体灰铸铁。n n（3 3）灰铸铁的性能）灰铸铁的性能 力学性能：灰铸铁的性能主要取决于基体的组织和石墨形态。因力学性能：灰铸铁的性能主要取决

30、于基体的组织和石墨形态。因石墨的强度极低，相当于在钢的基体上分布了许多孔洞和裂纹，分割、石墨的强度极低，相当于在钢的基体上分布了许多孔洞和裂纹，分割、破坏了基体的连续性，减小了基体的有效承载截面，而且石墨的尖角破坏了基体的连续性，减小了基体的有效承载截面，而且石墨的尖角外易产生应力集中，所以灰铸铁的抗拉强度比相应基体的钢低很多，外易产生应力集中，所以灰铸铁的抗拉强度比相应基体的钢低很多，塑性、韧性极低。石墨片数量越多，尺寸越大、分布越不均匀，灰铸塑性、韧性极低。石墨片数量越多，尺寸越大、分布越不均匀，灰铸铁的抗拉强度越低。灰铸铁的抗压强度、硬度主要取决于基体，石墨铁的抗拉强度越低。灰铸铁的抗压

31、强度、硬度主要取决于基体，石墨对其影响不大，故灰铸铁的抗压强度和硬度与相同基体的钢体的钢相对其影响不大，故灰铸铁的抗压强度和硬度与相同基体的钢体的钢相似。灰铸铁的抗压强度一般是其抗拉强度的似。灰铸铁的抗压强度一般是其抗拉强度的3434倍。当石墨存在形态倍。当石墨存在形态一定时，铸铁的力学性能取决于基体组织，珠光体基体比铁素体基体一定时，铸铁的力学性能取决于基体组织，珠光体基体比铁素体基体灰铸铁的强度、硬度、耐磨性均高，但塑性、韧性低；铁素体一珠光灰铸铁的强度、硬度、耐磨性均高，但塑性、韧性低；铁素体一珠光体基体灰铸铁的性能介于前二者之间。体基体灰铸铁的性能介于前二者之间。其他性能：石墨虽然降低

32、了灰铸铁的力学性能，但其他性能：石墨虽然降低了灰铸铁的力学性能，但却给灰铸铁带来一系列其他的优良性能，如良好的铸造性却给灰铸铁带来一系列其他的优良性能，如良好的铸造性能，良好的减振性，良好的耐磨性能，良好的切削加工性能，良好的减振性，良好的耐磨性能，良好的切削加工性能和较小的缺口敏感性。能和较小的缺口敏感性。由于灰铸铁具有以上一系列性能特点，因此被广泛地由于灰铸铁具有以上一系列性能特点，因此被广泛地用来制作各种受压应力作用和要求消震的机床床身与机架、用来制作各种受压应力作用和要求消震的机床床身与机架、结构复杂的壳体与箱体、承受摩擦的缸体与导轨等。结构复杂的壳体与箱体、承受摩擦的缸体与导轨等。n

33、 n（4 4）灰铸铁的牌号及用途）灰铸铁的牌号及用途n n灰铸铁的牌号是由灰铸铁的牌号是由“HT”(“HT”(“灰铁灰铁”二字汉语拼音字母二字汉语拼音字母)和和其后一组数字组成，数字表示其后一组数字组成，数字表示30mm30mm试棒的最小抗拉强度试棒的最小抗拉强度值（值（MPaMPa）。）。灰灰铸铁铸铁牌号、力学性能和用途（摘自牌号、力学性能和用途（摘自GB943988）铸铁类别铸铁类别牌号牌号铸铸件厚度件厚度（mm）力学性能力学性能用途用途举举例例b(MPa)HBS铁铁素体灰素体灰铸铁铸铁HT1002.510130110166适适用用于于载载荷荷小小、对对摩摩擦擦和和磨磨损损无无特特殊殊要要

34、求求的的不不重重要要零零件件，如如防防护护罩罩、盖盖、油油盘盘、手手轮轮、支架、底板、重、支架、底板、重锤锤、小手柄等、小手柄等1020100931402030908713130508082122铁铁素体素体珠光体灰珠光体灰铸铸铁铁HT1502.510175137205承受中等承受中等载载荷的零件，如机座、支架、箱荷的零件，如机座、支架、箱体、刀架、床身、体、刀架、床身、轴轴承座、工作台、承座、工作台、带轮带轮、端盖、端盖、泵泵体、体、阀阀体、管路、体、管路、飞轮飞轮、电电机座机座等等102014511917920301301701663050120105157珠光体灰珠光体灰铸铁铸铁HT20

35、02.510220157236承受承受较较大大载载荷和要求一定的气密性或耐荷和要求一定的气密性或耐蚀蚀性等性等较较重要零件，如汽缸、重要零件，如汽缸、齿轮齿轮、机座、机座、飞轮飞轮、床身、气缸体气缸套、活塞、床身、气缸体气缸套、活塞、齿轮齿轮箱、刹箱、刹车轮车轮、联轴联轴器器盘盘、中等、中等压压力力阀阀体等体等102019514822220301701342003050160129192HT2504.010270175262102024016424720302201572363050200150225孕育孕育铸铁铸铁HT3001020290182272承受高承受高载载荷、耐磨和高气密性重要零件

36、，荷、耐磨和高气密性重要零件，如重型机床、剪床、如重型机床、剪床、压压力机、自力机、自动动机床的机床的床身、机座、机架、高床身、机座、机架、高压压液液压压件、活塞体，件、活塞体，受力校大的受力校大的齿轮齿轮、凸、凸轮轮、衬衬套、大型套、大型发动发动机的曲机的曲轴轴、汽缸体、缸套、汽缸盖等、汽缸体、缸套、汽缸盖等20302501682513050230161241HT350102034019929820302901822723050260171257n n球墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁球墨铸铁 （1 1）球墨铸铁的获得球墨铸铁的获得 球墨铸铁是通过铁液的球化处理获得的。浇注前向铁液中加入球球墨铸铁是通

37、过铁液的球化处理获得的。浇注前向铁液中加入球化剂，促使石墨呈球状析出。这种处理方法称为球化处理。目前常用化剂，促使石墨呈球状析出。这种处理方法称为球化处理。目前常用的球化剂有镁、稀土元素和稀土镁合金的球化剂有镁、稀土元素和稀土镁合金3 3种，其中稀土镁合金球化剂种，其中稀土镁合金球化剂应用最广泛。稀土镁合金球化剂多采用冲入法加入，即先将球化剂放应用最广泛。稀土镁合金球化剂多采用冲入法加入，即先将球化剂放在铁水包内，然后将铁液冲入，使球化剂逐渐熔化。在铁水包内，然后将铁液冲入，使球化剂逐渐熔化。由于镁及稀土元素都强烈阻碍石墨化，因此在进行球化处理的同由于镁及稀土元素都强烈阻碍石墨化，因此在进行球

38、化处理的同时，必须进行孕育处理，其作用是削弱白口倾向，以免得到白口组织，时，必须进行孕育处理，其作用是削弱白口倾向，以免得到白口组织，同时孕育处理可以改善石墨的结晶条件，使石墨球径变小，数量增多，同时孕育处理可以改善石墨的结晶条件，使石墨球径变小，数量增多，形状圆整，分布均匀，从而提高了铸铁的力学性能。形状圆整，分布均匀，从而提高了铸铁的力学性能。n n（2 2）球墨铸铁的成分）球墨铸铁的成分 球墨铸铁的化学成分是：球墨铸铁的化学成分是：Wc=3.8%4.0%Wc=3.8%4.0%，Wsi=2.0%2.8%Wsi=2.0%2.8%，WMn=0.6%0.8%WMn=0.6%0.8%，Ws0.04

39、%Ws0.04%，Wp0.1%Wp0.1%，WMg=0.03%0.05%WMg=0.03%0.05%，WRE0.03%0.05%WRE0.03%0.05%。n n（3 3）球墨铸铁的组织）球墨铸铁的组织 球墨铸铁的组织可看成是碳素钢的基体加球状石墨。按基体组织球墨铸铁的组织可看成是碳素钢的基体加球状石墨。按基体组织的不同，常用的球墨铸铁有：铁素体球墨铸铁、铁素体的不同，常用的球墨铸铁有：铁素体球墨铸铁、铁素体珠光体球墨珠光体球墨铸铁、珠光体球墨铸铁和贝氏体球墨铸铁等。铸铁、珠光体球墨铸铁和贝氏体球墨铸铁等。n n（4 4）球墨铸铁的性能）球墨铸铁的性能 力学性能：球墨铸铁中由于石墨呈球状，对基

40、体的割裂作用和力学性能：球墨铸铁中由于石墨呈球状，对基体的割裂作用和引起应力集中现象明显减小，基体对铸铁的性能影响起到了支配性的引起应力集中现象明显减小，基体对铸铁的性能影响起到了支配性的作用，因而球墨铸铁的强度、塑性与韧性都大大优于灰铸铁，可与相作用，因而球墨铸铁的强度、塑性与韧性都大大优于灰铸铁，可与相应组织的铸钢媲美。球墨铸铁中石墨球越圆整、球径越小、分布越均应组织的铸钢媲美。球墨铸铁中石墨球越圆整、球径越小、分布越均匀，其性能就越好。匀，其性能就越好。其他性能：球墨铸铁同样具有灰铸铁的一系列优点，如良好的其他性能：球墨铸铁同样具有灰铸铁的一系列优点，如良好的铸造性、减振性、减摩性、削切

41、加工性及低的缺口敏感性等，但凝固铸造性、减振性、减摩性、削切加工性及低的缺口敏感性等，但凝固收缩较大，容易出现缩松与缩孔，熔化工艺要求高。收缩较大，容易出现缩松与缩孔，熔化工艺要求高。n n（5 5）球墨铸铁的牌号及用途）球墨铸铁的牌号及用途 球墨铸铁的牌号由球墨铸铁的牌号由“QT”“QT”（“球铁球铁”两字汉语拼音字首）和其后两字汉语拼音字首）和其后的两组数字组成，两组数字分别表示最低抗拉强度和最低伸长率。例的两组数字组成，两组数字分别表示最低抗拉强度和最低伸长率。例如如QT600-3QT600-3表示表示b600Mpab600Mpa、3%3%的球墨铸铁。的球墨铸铁。球墨球墨铸铁铸铁的牌号、

42、力学性能及用途（摘自的牌号、力学性能及用途（摘自GB1348-88）牌号牌号基体基体组织类组织类型型力学性能力学性能用途用途举举例例b（MPa）r0.2MPa）（%）HBS不小于不小于QT400-18铁铁素体素体40025018130180承受冲承受冲击击、振、振动动的零件，如汽的零件，如汽车车、拖拉机的、拖拉机的轮毂轮毂、驱动桥驱动桥壳、差速器壳、拔叉，壳、差速器壳、拔叉，农农机具零件，中、机具零件，中、低低压阀门压阀门，上、下水及，上、下水及输输气管道，气管道，压缩压缩机上高低机上高低压压汽缸，汽缸，电电机机壳，机机壳，齿轮齿轮箱，箱，飞轮飞轮壳等壳等QT400-15铁铁素体素体40025

43、015130180QT450-10铁铁素体素体45031010160210QT500-7铁铁素体素体+珠光体珠光体5003207170230机器坐架、机器坐架、传动轴传动轴、飞轮飞轮、电电机机架、内燃机的机机架、内燃机的机油机油泵齿轮泵齿轮、铁铁路机路机车车辆轴车车辆轴瓦等瓦等QT600-3珠光体珠光体+铁铁素体素体6003703190270载载荷大、受力复荷大、受力复杂杂的零件，如汽的零件，如汽车车、拖拉机的曲、拖拉机的曲轴轴、连连杆、凸杆、凸轮轴轮轴、汽缸套，部分磨床、汽缸套，部分磨床、铣铣床、床、车车床的主床的主轴轴，机床，机床蜗蜗杆、杆、蜗轮蜗轮，轧钢轧钢机机轧辊轧辊、大、大齿齿 轮轮

44、，小型水，小型水轮轮机主机主轴轴、汽缸体，、汽缸体，桥桥式起重机大式起重机大小小滚轮滚轮等等QT700-2珠光体珠光体+铁铁素体素体7004202225305QT800-2珠光体或回火珠光体或回火组组织织8004802245335QT900-2贝贝氏体或回火氏体或回火马马氏体氏体9006002280360高高强强度度齿轮齿轮，如汽，如汽车车后后桥桥螺旋螺旋锥齿轮锥齿轮，大减速，大减速齿齿轮轮，内燃机曲，内燃机曲轴轴、凸、凸轮轴轮轴等等n n3 3可锻铸铁可锻铸铁可锻铸铁可锻铸铁n n（1 1）可锻铸铁的获得）可锻铸铁的获得 可锻铸铁是由白口铸铁经石墨化退火而获得。石墨化退火的工艺可锻铸铁是由白

45、口铸铁经石墨化退火而获得。石墨化退火的工艺过程是：将白口铸铁加热到过程是：将白口铸铁加热到900900980980，使铸铁组织转变为奥氏体，使铸铁组织转变为奥氏体加渗碳体，在此温度下长时间保温后，渗碳体分解为团絮状石墨，这加渗碳体，在此温度下长时间保温后，渗碳体分解为团絮状石墨，这时铸铁组织为奥氏体加石墨，此为一阶段石墨化。在随后的缓冷过程时铸铁组织为奥氏体加石墨，此为一阶段石墨化。在随后的缓冷过程中，奥氏体中过饱和的碳将充分析出并附在已形成的团絮状石墨表面，中，奥氏体中过饱和的碳将充分析出并附在已形成的团絮状石墨表面，使石墨长大，完成第二阶段石墨化（使石墨长大，完成第二阶段石墨化（76076

46、0720720），形成铁素体和石），形成铁素体和石墨，再缓冷至墨，再缓冷至700700650650，出炉空冷（图，出炉空冷（图1-491-49曲线曲线）最后得到铁素）最后得到铁素体可锻铸铁，又称黑心可锻铸铁。如果在第一阶段石墨化后，以较快体可锻铸铁，又称黑心可锻铸铁。如果在第一阶段石墨化后，以较快的速度冷却通过共析温度转变区（图的速度冷却通过共析温度转变区（图1-421-42曲线曲线），使第二阶段石墨），使第二阶段石墨化不能进行，则得到珠光体可锻铸铁。化不能进行，则得到珠光体可锻铸铁。可锻铸铁的石墨化退火n n（2 2）可锻铸铁的组织和性能）可锻铸铁的组织和性能 可锻铸铁的组织可看成碳素钢的基

47、体加团絮状石墨。可锻铸铁的组织可看成碳素钢的基体加团絮状石墨。按基体组织不同分为：铁素体可锻铸铁、珠光体可锻铸铁。按基体组织不同分为：铁素体可锻铸铁、珠光体可锻铸铁。可锻铸铁由于石墨呈团絮状，大大减弱了对基体的割可锻铸铁由于石墨呈团絮状，大大减弱了对基体的割裂作用，与灰铸铁相比，具有较高的力学性能，尤其具有裂作用，与灰铸铁相比，具有较高的力学性能，尤其具有较高的塑性和韧性，因此被称为较高的塑性和韧性，因此被称为“可锻铸铁可锻铸铁”，但实际上，但实际上可锻铸铁并不能锻造。可锻铸铁并不能锻造。n n（3 3）可锻铸铁的牌号及用途）可锻铸铁的牌号及用途可锻铸铁的牌号、力学性能及用途（摘自GB9440

48、-88）类别类别牌号牌号式式样样直径直径 （mm）力学性能力学性能用途用途举举例例b(Mpa)r0.2(Mpa)(%)HBS不小于不小于黑心黑心可可锻锻铸铁铸铁KTH300-0612或或153006不大于不大于150弯弯头头、三通管件、中低、三通管件、中低压阀压阀门门等等KTH330-083308扳手、犁刀、犁柱、扳手、犁刀、犁柱、车轮车轮壳壳等等KTH350-1035020010汽汽车车、拖拉机前后、拖拉机前后轮轮壳、减壳、减速器壳、速器壳、转转向向节节壳、制壳、制动动器器及及铁铁道零件等道零件等KTH370-1237012珠光珠光体可体可锻铸锻铸铁铁KTZ450-0612或或1545027

49、06150200载载荷荷较较高高和和耐耐磨磨损损零零件件，如如曲曲轴轴、凸凸轮轮轴轴、连连杆杆、齿齿轮轮、活活塞塞环环、轴轴套套、耙耙片片、万万向向接接头头、棘棘轮轮、扳扳手手、传传动动链链条等条等KTZ550-045503404180250KTZ650-026504302210260KTZ700-027005302240290n n4 4蠕墨铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁蠕墨铸铁 （1 1）蠕墨铸铁的获得）蠕墨铸铁的获得 蠕墨铸铁的获得方法与球墨铸铁相似，是通过铁液的蠕化处理获得蠕墨铸铁的获得方法与球墨铸铁相似，是通过铁液的蠕化处理获得的。浇注前向铁液中加入蠕化剂，促使石墨呈蠕虫状析出，就得到了的。浇

50、注前向铁液中加入蠕化剂，促使石墨呈蠕虫状析出，就得到了蠕墨铸铁，这种处理方法称为蠕化处理。目前常用的蠕化剂有稀土镁蠕墨铸铁，这种处理方法称为蠕化处理。目前常用的蠕化剂有稀土镁钛合金、稀土硅铁合金、稀土钙镁铁合金等。钛合金、稀土硅铁合金、稀土钙镁铁合金等。（2 2）蠕墨铸铁的组织和性能）蠕墨铸铁的组织和性能 蠕墨铸铁的组织可看成碳素钢的基体加蠕虫状石墨。蠕墨铸铁中石蠕墨铸铁的组织可看成碳素钢的基体加蠕虫状石墨。蠕墨铸铁中石墨形态介于片状与球状之间，石墨的形态决定了蠕墨铸铁的力学性能墨形态介于片状与球状之间，石墨的形态决定了蠕墨铸铁的力学性能介于相同基本组织的灰铸铁和球墨铸铁之间，其铸造性能、减振