金属材料的分类与应用

金属材料的分类与应用P.21钢的分类与应用2铸铁的分类与应用3非铁金属材料的分类与应用内容提纲P.3金属材料钢铁材料（黑色金属）钢碳素钢普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、易切削碳素结构钢、碳素工具钢、合金钢低合金高强度结构钢、滚动轴承钢合金结构钢合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢合金工具钢量具钢、刃具钢、模具钢特殊性能钢不锈钢、耐磨钢、耐热钢铸铁一般性能铸铁灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁特殊性能铸铁耐磨铸铁、耐热铸铁、耐蚀铸铁非铁金属材料（有色金属）铝及铝合金（变形铝合金、铸造铝合金）铜及铜合金（黄铜、白铜、青铜）其它金属及合金（钛及钛合金、轴承合金、锌及锌合金、镁合金等）硬质合金、高温合金等1钢的分类及应用P.4一、钢的传统分类方法按用途分类结构钢、工具钢（刃具钢、量具钢、模具钢）、特殊性能钢（不锈钢、耐磨钢、耐蚀钢）按化学成分分类：一般分为：碳素钢、合金钢另外根据所含主要合金元素种类的不同，也可分为：锰钢、铬钢、镍铬钢、硼钢等P.5按品质分类：普通钢：wp≤0.045%；ws≤0.055%优质钢：wp≤0.040%；ws≤0.040%高级优质钢：wp≤0.035%；ws≤0.030%按室温金相组织分类（1）按平衡状态分类：亚共析钢、共析钢、过共析钢、莱氏体钢（2）按热处理后组织分类：珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢、奥氏体钢新国标分类方法（见教材表1-2）P.6二、碳素钢和低合金钢的编号及应用1.普通碳素结构钢1）编号方法：Q（屈服强度）＋屈服强度数值＋质量等级（A或B）+脱氧方法如Q235AF，表示s=235MPa，A级质量沸腾普通碳素结构钢。2）用途：钢板、钢筋、型钢等，作桥梁、建筑等构件。P.7普通碳素结构钢牌号、化学成分及应用牌号主要化学成分（质量分数）%应用举例CMnSiSPQ1950.06~0.120.25~0.50≤0.30≤0.05≤0.045制作钉子、铆钉、垫块及各种轻载荷的冲压件Q2150.09~0.150.25~0.55Q2350.14~0.220.30~0.65广泛用于制作小轴、连杆、螺栓、螺母、法兰、垫板垫块等受力不大要求不高的零件。Q2550.18~0.280.40~0.70强度较Q235稍高，用于制作拉杆、连杆、转轴、心轴、一般齿轮和键等Q2750.28~0.380.50~0.80P.8钢筋、螺纹钢角钢钢桥梁钢建筑钢板P.9２.低合金高强度结构钢1）编号方法与普通碳素结构钢相同（新标准）Q（屈服强度）＋屈服强度数值如Q345，表示s=345MPa的低合金高强度结构钢。2）用途：房屋、桥梁、船舶、车辆、铁道、高压容器等工程结构件。（比普通碳素结构钢强度更高，但价格也稍贵）P.10低合金高强度结构钢的标准牌号对照及应用新标准（强度命名）旧标准（按合金命名）应用举例Q29509MnV，09MnNb，09Mn2，12Mn车辆的冲压件、冷弯型钢、螺旋焊管、拖拉机轮圈、低压锅炉气包、中低压化工容器、输油管道、储油罐、油船等Q34512MnV，14MnNb，16Mn，18Nb船舶、铁路车辆、桥梁、管道、锅炉、压力容器、石油储罐、起重及矿山机械、厂房钢架等Q39015MnTi，16MnNb，15MnV中高压锅炉汽包、中高压石油化工容器、大型船舶、桥梁、车辆、起重机及其它较高载荷的焊接结构件等Q42015MnVN，14MnVTiRE大型船舶、桥梁、电站设备、起重机械、机车车辆、中压或高压锅炉及容器及其大型焊接结构件等Q460可经热处理后且于大型挖掘机、起重运输机械、钻井平台等P.11如45钢，含C量为45/10000=0.45%。3.优质碳素结构钢1）编号方法：以含碳量的万分之几表示，若钢中Mn含量较高，则在后面＋Mn2）用途：较重要的零件，如普通齿轮、轴、连杆、弹簧等。渗碳钢（低碳钢+渗碳）调质钢（中碳钢+调质）弹簧钢（高碳钢+淬火）P.12优质碳素结构钢牌号及应用牌号应用举例05F主要用作冶炼不锈钢等特殊性能钢的炉料，也可代替工业纯铁使用，还用于制造薄板、冷轧钢带等08(F)用来制成冷冲钢带和钢板用以制造深冲制品、油桶；也可用于制成管子、垫片及心部强度要求不高的渗碳和碳氮共渗零件、电焊条等10(F)用于制造锅炉管、油桶顶盖、钢带、钢丝、钢板和型材，也可制作机械零件15(F)用于制造机械上的渗碳零件、坚固零件、冲锻模件及不需要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20(F)用于不经受很大应力而要求韧性的各种机械零件，如拉杆、螺钉、起重钩等；也用于心部强度不大的渗碳与碳氮共渗零件，如轴套、轴以及不重要的齿轮、链轮等。在模具上常用于制作导柱与导套。25用作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的负荷不大的轴、辊子、连接器、垫圈、螺栓、螺母等，还可用作铸钢件。30、35用作热锻和热冲压的机械零件，冷拉丝、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、钩环、螺母等，还可用来铸造汽轮机身、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，以及火车车轴45广泛用于制造各类机械零件，如蒸汽轮机、压缩机、泵的运动零件，还可用来代替渗碳钢制造齿轮、轴、活塞销等零件。在模具上常用于制作固定板、垫板、支撑板等结构零件。50用于耐磨性要求高、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、重负荷的心轴与轴等55用于制造齿轮、连杆、轮圈、轮缘、扁弹簧及轧辊等，也作铸件60、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70、80用于制造各类普通弹簧P.13如Y12钢，含C量为45/10000=0.45%。４．易切削钢1）编号方法：字母Y＋含碳量的万分之几2）用途：用于制作受力较小而对尺寸和粗糙度要求低的仪器仪表、手表零件等特点：有意加入S，金属更脆，便于切削，降低切削后的表面粗糙度P.14如T10钢，表示含C量为１％的碳素工具钢。5．碳素工具钢1）编号方法：以字母T＋含碳量的千分之几表示，2）用途：低速、手动刀具、常温下使用的工量具、小模具等特点：较高的含碳量，提高钢的硬度和耐磨性，但韧性和塑性下降。P.15碳素工具钢牌号及应用牌号应用举例T7用于制作承受振动和冲击、硬度适中有良好韧性的工具，如凿子、冲头、木工工具、大锤等T8制作有较高硬度和耐磨性的工具，如冲头、木工工具、剪切金属用剪刀等T9制作有一定硬度和韧性的工具，如冲模、冲头、凿岩石用凿子等T10、T11用于制作耐磨性要求较高，不受剧烈振动，具有一定韧性及锋利刃口的各种工具，如刨刀、车刀、钻头、丝锥、手锯锯条、拉丝模、简单冷冲模等。T12用于不受冲击、高硬度的各种工具，如丝锥、锉刀、刮刀、铰刀、板牙、量具等T13用于不受振动、要求极高硬度的各种工具，如剃刀、刮刀、刻字刀具等硬度提高韧性下降P.16碳素工具钢的应用T7~T9：制造承受冲击的工具，如木工工具：冲子、凿子、锤子、刨刀等。木工凿手锤木工钻T10~T13：制造不受冲击，要求高硬度的金工工具，如锯条、锉刀、刮刀、钻头等。锯条锉刀钻头P.17如ZG230-450钢，表示屈服强度为230MPa、抗拉强度为450MPa的工程用铸钢6．铸造碳钢1）编号方法：以字母ZG＋屈服强度—抗拉强度2）用途：广泛用于铸造重型机械、矿山机械、冶金机械、机车车辆的某些要求不高但形状复杂的零件，如机座、变速箱壳、阀体等特点：熔点较低，熔化后流动性好。P.18二、合金钢的分类和编号１、合金钢的分类按用用途分：合金结构钢——低合金结构钢、渗C钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢等。合金工具钢——刃具、模具、量具钢。特殊性能钢——不锈钢、耐热钢、耐磨钢。按成分分：低合金钢——合金元素总含量≤５％；中合金钢——合金元素总含量为５％～10%高合金钢——合金元素总含量＞10%P.19２.合金钢的编号（１）合金结构钢数字(表含碳量)＋元素＋数字（当前面元素含量）+…含碳量以万分计；合金元素含量如1.5%，则后面不标数字；如合金元素≥1.5%，则以四舍五入以百分计标出数字；合金元素按含量由多到少排序；如属优质合金钢，则在后面加注字母“A”如：合金弹簧钢：60Si2Mn，w(C)=0.6%，w(Si)=2%，w(Mn)＜1.5%合金渗碳钢：20Cr，w(C)=0.2%，w(Cr)＜1.5%合金调质钢：40Cr，w(C)=0.４%，w(Cr)＜1.5%P.20如：合金弹簧钢：60Si2Mn，w(C)=0.6%，w(Si)=2%，w(Mn)＜1.5%60Si2CrA，w(C)=0.6%，w(Si)=2%，w(Cr)＜1.5%的优质合金钢合金渗碳钢：20Cr，w(C)=0.2%，w(Cr)＜1.5%合金调质钢：40Cr，w(C)=0.４%，w(Cr)＜1.5%注：滚动轴承钢与前面的合金结构钢编号方法不同为：G＋Cr+数字（表示含Cr的千分之几）如：GCr15表示铬的平均含量为1.5%的滚动轴承钢P.21常用合金结构钢牌号、特点及应用类别牌号性能特点应用举例合金渗碳钢20Cr20CrMnTi20MnVB12Cr2Ni418Cr2Ni4WA经表面渗碳再淬火及回火后可使表面具有高硬度和强度，心部具有良好塑性和韧性。用于制造承受强烈冲击载荷和摩擦磨损的机械零件，如汽车、拖拉机中的变速齿轮、内燃机的凸轮轴、活塞销等。合金调质钢40MnB40Cr35CrMo38CrMoAl40CrNiMoA经调质处理（淬火＋高温回火）后具有高强度、高韧性相结合的良好综合力学性能。主要用于制造在重载荷下同时又受冲击载荷作用的一些重要零件，如汽车、拖拉机、机床上的齿轮、轴类件、连杆、高强度螺栓等。合金弹簧钢55Si2Mn60Si2Mn60Si2CrA经淬火加中温回火后具有高经弹性极限和屈强比，还具有较好的疲劳强度和韧性。主要用于汽车、拖拉机、机车上的减振弹簧和螺旋弹簧、阀门弹簧、活塞弹簧等。滚动轴承钢GCr9GCr15GCr15SiMn热处理后具有高而均匀的硬度和耐磨性，高的接触疲劳强度、足够的韧性主要用于制造滚动轴承的内、外套圈以及滚动体，也可用于制造模具和量具。P.22（２）合金工具钢数字(表含碳量)＋元素＋数字（当前面元素含量）+…当含碳量１％，以千分计；当含碳量≥１％,则不标表示含碳量的数字（与合金结构钢的区别所在）其它合金元素表示方法与合金结构钢相同。如：９SiCr：w(C)=0.9%，w(Si)＜1.5%，w(Cr)＜1.5%Cr12MoV：w(C)≥1%，w(Cr)≈12%，w(Mo)＜1.5%，w(V)＜1.5%W18Cr4V(高速钢)：w(C)≥1%，w(W)≈1８%，w(Cr)≈４%，w(V)＜1.5%主要用于做模具、刀具，特点：强度、硬度很高，耐磨，有较好韧性，但价格较贵P.23（3）高速工具钢（也是合金工具钢的一种，因性能与用途特殊，故单列出来）高速钢的编号与合金工具钢基本相同，但不论含碳量为多少，牌号中平均含碳量均不标出。如：W18Cr4V(高速钢)：w(C)≥1%，w(W)≈1８%，w(Cr)≈４%，w(V)＜1.5%W6Mo5Cr4V2（简称6542)：请指出该钢的主要成分？？主要用于做高速切削的刀具（车刀、铣刀、钻头）特点：强度硬度高，耐磨，有较好韧性，且红硬性高但价格相对昂贵P.24（4）特殊性能钢包括不锈钢、耐热钢、耐磨钢表1-8常用特殊性能钢牌号、特点及应用组别分类牌号性能特点应用举例不锈钢马氏体不锈钢1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13一般具有良好的抵抗空气、蒸汽和水、酸、碱、盐腐蚀性介质腐蚀的能力；同时具有良好的塑性和韧性及较高的强度用于制造地各种腐蚀介质中工作的零件和构件，如化工装置中的各种管道、阀门和泵，医疗手术刀、防锈刃具和量具，耐腐蚀模具。也用来制作日常生活用具，如餐具、水壶等铁素体不锈钢0Cr13、1Cr17、1Cr28、1Cr17Ti奥氏体不锈钢0Cr19Ni9、0Cr18Ni91Cr19Ni9、1Cr18Ni9