第三节工程材料的分类,编号及用途

第三节工程材料的分类、编号及用途工程材料包括金属材料、有机高分子材料（聚合物）、无机非金属材料（陶瓷）和复合材料四大类。本节将重点介绍那些比较常用的工程材料。一、金属材料（一）钢铁1.普通碳素结构钢牌号普通碳素结构钢的牌号由QXXX-Y.Z四部分组成，“Q”代表屈服点屈服强度的拼音首字母、XXX代表屈服应力数值、Y代表质量等级符号,Z代表脱氧方法。例如Q235-A.F表示屈服点强度为235MPa的A级沸腾钢。这类钢的牌号、化学成分及用途举例见表2-4。表2-4普通碳素结构钢的牌号、化学成分与用途牌号等级化学成分（质量分数）（％）脱氧方法相当GB700-79应用举例CMnSiSP不大于Q195—0.06-0.120.25-0.500.300.0500.045F、b、ZA1、B1用于制作钉子、铆钉、垫块及轻负荷的冲压件Q215A0.09-0.150.25-0.550.300.0500.045F、b、ZA2B2B0.045Q235A0.14-0.220.30-0.650.300.0500.045F、b、ZA3C3——由于制作小轴、拉杆、连杆、螺栓、螺母、法兰等等不重要的零件B0.12-0.200.30-0.700.045C≤0.180.35-0.800.300.0400.040ZTZD≤0.170.0350.035Q255A0.18-0.280.40-0.700.300.0500．045ZA4C4用于制作拉杆、连杆、转轴、心轴、齿轮和键等B0.045Q275—0.28-0.380.50-0.800.350.0500．045ZC5注：1.表中符号：Q—屈服点“屈”字汉语拼音字母的字头；A、B、C、D—质量等级；F—沸腾钢；b—半镇静钢；z－镇静钢；TZ－特殊镇静钢。在牌号中Z、TZ符号予以省略。2.拉伸试验值，适用于钢板厚度（或直径）为16mm以下的钢材值。2.优质碳素结构钢牌号优质碳素结构钢的牌号由两个数字XX组成,表示含碳量万分之几。例如45钢表示含碳量为万分之四十五。对含锰量高的钢，须将锰元素标出。与普通碳素结构钢比优质钢的特点是有害杂质硫、磷含量低，均限制在0.04%（质量分数）以下。3.碳素工具钢牌号碳素工具钢的牌号由TXX两部分组成,既钢号前冠以“碳”或“T”，表示碳素工具钢，其后跟一组数字，表示含碳量的千分之几。碳素工具钢含碳量一般在0.65%-1.35%之间，特点是材料硬度较高，韧性较差，有害杂质少。常见碳素工具钢的牌号、化学成分及用途如表2-6。4．合金结构钢牌号合金结构钢的牌号编排原则是采用“数字+化学元素+数字”的方法。前面的数字表示钢的平均含碳量的万分之几，化学元素以其元素符号来表示，合金元素后面的数字表示表2-5为优质碳素结构钢的牌号和用途牌号用途举例O5F主要用途作为冶炼不锈、耐酸、耐热、不起皮钢的炉料，也可代替工业纯铁使用，还用于制作薄板、冷轧钢带等O8O8F用于制作薄板，制造深冲制品、油桶、高级搪瓷制品，也用于制成管子、垫片及心部强度要求不高的渗碳和碳氮共渗零件等1010F用来制造锅炉管、油桶顶盖、钢带、钢板和型材，也可制作机械零件1515F用于制造机械上的渗碳零件、紧固零件、冲锻模件及不需热处理的低负荷零件，如螺栓、螺钉、拉条、法兰盘及化工机械用贮器、蒸汽锅炉等25用于热锻和热冲压的机械零件，机床上的渗碳及碳氮共渗零件，以及重型和中型机械制造中负荷不大的轴、辊子、连接器、垫圈、螺栓、螺母等，还可用作铸钢件30用于热锻和热冲压的机械零件，冷拉丝、重型和一般机械用的轴、拉杆、套环，以及机械上用的铸件，如气缸、气轮机机架、飞轮等35用于热锻和热冲压的机械零件，冷拉和冷顶镦钢材、无缝钢管，机械制造中的零件，如转轴、曲轴、轴销、杠杆、连杆、横梁、星轮、套筒、轮圈、钩环、垫圈、螺钉、螺母等；还可用来铸造气轮机机身，轧钢机机身、飞轮、均衡器等40用来制造机器的运动零件，如辊子、轴、曲柄销、传动轴、活塞杆、连杆、圆盘等，以及火车的车轴45用来制造蒸汽轮机、压缩机、泵的运动零件，还可以用来代替渗碳钢制造齿轮、轴、活塞等零件，但零件需经高频或火焰表面淬火，并可用作铸件50用于耐磨性高、动载荷及冲击作用不大的零件，如铸造齿轮、拉杆、轧辊、轴摩擦盘、次要的弹簧、农机上的掘土犁铧、重负荷的心轴和轴等55用于制造齿轮、连杆、轮面、轮缘、扁弹簧及轧轮等，也可作铸件60用于制作轧轮、轴、偏心轴、弹簧圈、弹簧、各种垫圈、离合器、凸轮、钢丝绳等65用于制造气门弹簧、弹簧圈、轴、轧辊、各种垫圈、凸轮及钢丝绳等7080用于制造弹簧15Mn20Mn用于制造中心部分的力学性能要求高且需渗碳的零件30Mn用于制造螺栓、螺母、螺钉、杠杆、刹车踏板；还可以制造在高应力下工作的细小零件，如农机钩环、链等表2-6碳素工具钢的牌号、化学成分及用途牌号化学成分（％）应用举例ωCωMnωSiωSωPT7T7A0.65~0.740.65~0.740.20~0.400.15~0.300.15~0.350.15~0.30≤0.030≤0.020≤0.035≤0.030制造承受振动与冲击载荷，要求较高韧性的工具，如凿子、各种锤子、石钻等T8T8A0.75~0.840.75~0.840.20~0.400.15~0.300.15~0.350.15~0.30≤0.30≤0.020≤0.035≤0.030制造承受振动与冲击载荷，要求足够韧性和较高硬度的工具，如简单模具、冲头、剪切金属用剪刀、木工工具等表2-7调质钢的牌号与用途合金元素的含量，一般以百分之几表示，当平均含量1.5%时，钢号中一般只标出元素符号而不标明含量，当平均含量≥1.5%、2.5%、3.5%.....时，则在元素后面相应地标出2、3、4.....。表2-7、2-8、2-9分别为调质钢、渗碳钢、弹簧钢的牌号及用途。5．工具钢牌号合金工具钢的牌号编排原则与合金结构钢基本相似，但是规定如果工具钢中的平均含碳量1.00%时不予标出，含碳量1.00%时，平均含碳量以千分之几表示。高速钢和高铬钢不管含碳量多少一律不标出。表2-10为低合金工具钢的牌号、化学成分及用途。表2-8渗碳钢的牌号与用途牌号用途40Cr齿轮、花键轴、后半轴、连杆、主轴45Mn2齿轮、齿轮轴、连杆盖、螺栓35CrMo大电机轴、锤杆、连杆、轧钢机曲轴30CrMnSi飞机起落架、螺栓40MnVB代替40Cr、汽车、机床的轴、齿轮30CrMnTi汽车主动锥齿轮、后主齿轮、齿轮轴38CrMoAlA磨床主轴、精密丝杠、量规、样板6．工具钢牌号合金工具钢的牌号编排原则与合金结构钢基本相似，但是规定如果工具钢中的平均含碳量1.00%时不予标出，含碳量1.00%时，平均含碳量以千分之几表示。高速钢和高铬钢不管含碳量多少一律不标出。表2-10为低合金工具钢的牌号、化学成分及用途。7.灰口铸铁牌号灰口铸铁牌号由“灰铁”二字汉语拼音“HT”和后续三个数字组成，数字表示最低抗拉强度。表2-9弹簧钢的牌号与用途牌号化学成分（质量分数）（％）用途CSiMnCrV65Mn0.62~0.700.17~0.370.90~1.20≤0.25作Ф8～15mm以下小型弹簧55Si2Mn0.52~0.601.50~2.000.60~0.90≤0.35作Ф20～25mm弹簧可用于230℃以下温度60Si2Mn0.56~0.641.50~2.000.60~0.90≤0.35作Ф25～30mm弹簧可用于230℃以下温度50CrVA0.46~0.540.17~0.370.50~0.800.80~1.100.10～0.20作Ф30～50mm弹簧可用于210℃以下温度60Si2CrVA0.56~0.641.40~1.800.40~0.700.90~1.200.10～0.20作Ф50mm弹簧可用于250℃以下温度表2-10低合金工具钢的牌号、化学成分及用途牌号化学成分（质量分数）（％）用途牌号试样毛坯尺寸/mm用途20Cr15齿轮、齿轮轴、凸轮、活塞销20Mn2B15齿轮、轴套、气阀挺杆、离合器20MnVB15重型机床的齿轮和轴、汽车后桥齿轮20CrMnTi15汽车、拖拉机上变速齿轮、传动轴12CrNi315重负荷下工作的齿轮、轴、凸轮轴20Cr2Ni415大型齿轮和轴，也可用作调质件CCrSiMn其它9SiCr8MnSi9Mn2V0.85~0.950.75~0.850.85~0.951.20~1.600.30~.0.60≤0.400.30~0.600.80~1.101.70~2.400.95~1.25V0.10~0.25冷冲模、板牙、丝锥、钻头、铰刀、拉刀、齿轮铣刀木工凿子、锯条或其它工具量规、块规、精密丝杠、丝锥、板牙CrWMn0.90~1.05≤0.400.80~1.100.90~1.20W1.20~1.60用作淬火后变形小的刀具，如拉刀、长丝杠及量规，形状复杂冲模表2-11为灰口铸铁的牌号、化学成分及用途。表2-11灰口铸铁的牌号、化学成分及用途铸铁类别牌号机械性能用途示例抗拉强度бbMPa抗弯强度бbbMPa硬度HBS不小于铁素体灰口铸铁HT100100260143~229低载荷和不重要的部件，如盖、外罩、手轮、支架等铁素体-珠光体灰口铸铁HT150150330163~229承受中等应力的零件，如底座、床身、工作台、阀体、管路附件及一般工作条件要求的零件珠光体灰口铸铁HT200HT250200250400470170~241170~241承受较大应力和较重零件，如汽缸体、齿轮、机座、床身、活塞、齿轮箱、等孕育铸铁HT300300540187~255床身导轨，车床、冲床等受力较大的床身、机座、主轴箱、卡盘、齿轮等HT350HT400350400610680197~269207~269高压油缸、泵体、衬套、凸轮、大型发动机的曲轴、气缸体、气缸盖等8．可锻铸铁牌号可锻铸铁用“KT“符号表示，其后的两项数字分别表示最低抗拉强度和伸长率，可锻铸铁的组织特点是基体上分布有团絮状石墨，这是将白口铸铁长时间退火后获得的。表2-12是可锻铸铁的牌号和应用举例。表2-12可锻铸铁的牌号、化学成分及用途牌号基体类型试样毛坯直径/mm应用举例KT300-06KT330-08KT350-10KT370-12铁素体16汽车、拖拉机零件，如后桥壳、轮壳、转向结构壳体、弹簧钢板支座等；机床附件，如钩形扳手、螺纹绞扳手等；以及各种管接头、低压阀门、农具等KTZ450-05KTZ500-04KTZ600-03KTZ700-02珠光体16曲轴、连杆、齿轮、凸轮轴、摇臂、活塞环等9．球墨铸铁牌号球墨铸铁用“QT”符号表示，牌号中的数字与可锻铸铁牌号的数字意义相同。表2-13为球墨铸铁的牌号和应用举例。表2-13球墨铸铁的牌号、化学成分及用途牌号应用举例QT400-17QT420-10汽车、拖拉机的牵引框、轮毂、离合器、差速器及减速器的壳体等；农机具的犁铧、犁柱、犁托、犁侧板及牵引架；高压阀门的阀体、阀盖及支架等QT500-5内燃机的机油泵齿轮，水轮机的阀门体、铁路机车车辆的轴瓦等QT600-2QT700-2QT800-2柴油机和汽油机的曲轴、连杆、凸轮轴、气缸套、进排气门座；脚踏脱粒机的齿条、轻载齿轮；畜力犁铧；空气压缩机及冷冻机的缸体、缸套及曲轴；球磨机齿轮轴、矿车轮及桥式起重机大小车滚轮等QT1200-1汽车螺旋伞齿轮、拖拉机减速齿轮、柴油机凸轮轴及犁铧、耙片等（二）有色金属1．纯铝牌号：纯铝的牌号用“L”和其后面的编号表示,“L”是“铝”字汉字拼音字首。2．铝合金（1）防锈铝合金牌号：防锈铝合金的牌号用“LF”表示，如表2-14所示为防锈铝合金的牌号及化学成分。表2-14防锈铝合金的牌号及化学成分（2）硬铝合金牌号：硬铝合金的牌号用“LY”表示，如表2-15所示。（3）锻铝合金牌号：锻铝合金的牌号用“LD”表示，表2-17为锻铝合金的牌号与化学成分。表2-15硬铝合金的牌号及化学成分牌号合金代号主要化学成分（质量分数）（％）CuMgMnCrTiAl2A012A022A062A102A112A12L