工业用钢.ppt

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1工业用钢,钢材的分类,碳素钢,低碳钢含碳量0.3%中碳钢含碳量在0.30.6%高碳钢含碳量0.6%,普通碳素钢（WS0.045%,Wp0.05%）按钢的质量优质碳素钢（WS,Wp0.035%）高级优质碳素钢（WS,Wp0.025%）,碳素结构钢碳素工具钢,按用途分,合金钢,合金结构钢：

工程工件用钢、机器零件用钢,合金工具钢：

刃具钢、模具钢、量具钢,特殊性能钢：

不锈钢、耐热钢、耐磨钢,钢的分类和牌号,

（一）钢的分类,含碳量,

（二）钢的牌号钢材的牌号按碳的质量分数、合金元素的种类和数量以及质量级别来编号的，依据国标规定，钢号中的化学元素采用国际化学元素符号表示，产品名称、用途、冶炼和浇注方法等则采用汉语拼音字母表示。

一、普通碳素结构钢,

（一）牌号标准（GB700-88）,用代表屈服强度的字母Q、屈服强度值、质量等级符号（A、B、C、D）以及脱氧方法符号（F、b、Z、TZ）等四部分按顺序组成。

（二）质量等级A、B、C、D四级A:

表示一般质量，S0.050%,P0.045%,不保证冲击功；B:

S，P0.045%,保证20冲击功27J；C:

S，P0.040%,保证0冲击功27J；D:

S，P0.035%,保证-20冲击功27J,（三）冶炼时脱氧方法沸腾钢（F），半镇静钢（b），镇静钢（Z），特殊镇静钢（TZ）,Q195-A、F,碳钢,屈服点强度不小于195MPa的A级沸腾钢,（四）应用,Q195轧制薄板：

铁桶、开关箱、防护罩等容器；盘条：

捆绑钢丝网，铆钉等,Q215焊接钢管、地脚螺钉、螺栓、木螺钉等小五金零件,Q235型钢：

工字钢、槽钢、角钢等；钢板、钢筋及车辆、锅炉上性能要求不太高的机械零件,Q255铆焊件、栓接结构,Q275轴类、农业机具、耐磨零件,

（一）特点：

二、优质碳素结构钢（优钢）,1与普通碳素结构钢相比，对钢中S、P等杂质限制较严。

S、P含量均不大于0.035%；,2钢的组织均匀致密，偏析程度小，质量好；,3供货应同时保证钢材的化学成分和力学性能符合标准的规定。

（二）钢材按冶金质量等级分为：

1优质钢S、P含量均不大于0.035%；2高级优质钢符号A，（GAO）S、P含量均不大于0.030%；3特级优质钢符号E，（TE）P含量不大于0.025%,S不大于0.020%,1.根据含碳量的大小。

用平均含碳量的万分数来表示（两位阿拉伯数字表示平均碳含量）.如：

平均含碳量为0.25%优质碳素结构钢牌号表示为“25”,2.沸腾钢和半镇静钢，在牌号后尾部分别加“F”和“b”.如：

平均碳含量为0.08%的沸腾钢牌号表示为“08F”；平均碳含量为0.10%的半镇静钢牌号表示为“10b”,3.含锰量较高的优钢，在阿拉伯数字后面加锰元素符号“Mn”.如：

平均碳含量为0.50%、锰含量为0.701.0%较高锰含量的优质碳素结构钢牌号表示为“50Mn”,4.高级优质碳素结构钢，在牌号后加符号“A”；特级优质碳素结构钢在牌号后加符号“E”.如：

平均碳含量为0.20%的高级优质碳素结构钢牌号表示为“20A”平均碳含量为0.50%的特级优质碳素结构钢牌号表示为“50E”,（三）牌号标准（GB/T699-1999）,（四）具体牌号,08F,10F,15F,08,10,15,20,25,30,35,40,45,50,55,60,65,70,75,80,85,15Mn,20Mn,25Mn,30Mn,35Mn,40Mn,45Mn,50Mn,60Mn,65Mn,70Mn,（五）应用,含碳量低（1035）：

强度小，塑性韧性好。

冲压容器，锅炉，机械零件,含碳量中等（3050）：

强度较高，经调质处理可得到良好的综合性能。

机械零件（传动轴、齿轮、连杆等）,含碳量高（50）：

强度高，冲击韧性不好。

弹簧垫、离合器、钢丝绳等,08和08F钢：

用于轧制薄板，高级搪瓷制品；也可用于管子、垫片及心部强度要求不高的渗碳零件等；45钢：

轴、齿轮、活塞销等零件；60-65钢：

用于制造弹簧、弹簧圈、各种垫圈、离合器等。

三、碳素工具钢（优质钢）,

（一）特点：

1冷热加工性能，耐磨性较好；,2价格低廉，广泛采用；,3淬透性低，耐热性差。

（二）牌号标准（GB1298-86）：

1用汉字碳（T）+平均含碳量的千分数来表示。

如：

T7：

平均含碳量为0.7%的碳素工具钢；T12：

平均含碳量为1.2%的碳素工具钢,2高级优质钢，牌号后加“A”如：

T11A：

平均含碳量为1.1%的高级优质碳素工具钢,3含锰量较高的碳素工具钢，在碳含量后面加锰元素符号“Mn”如：

T8Mn：

平均含碳量为0.8%的较高锰含量碳素工具钢,（三）具体牌号,T7,T8,T8Mn,T9,T10,T11,T12,T13,T7A,T8A,T8MnA,T9A,T10A,T11A,T12A,T13A,（四）应用,T7（T7A）、T8（T8MnA）：

硬度高、韧性较好。

凿子、冲头、剪刀、锤子等工具；T9、T10、T11：

硬度高、韧性适中。

钻头、刨刀、丝锥、锯条等刃具及冷作模具；T12（T12A）、T13：

硬度高、韧性较低。

锉刀、刮刀、铣刀、板牙等刃具及量规、样套等量具。

四、铸造碳钢（铸钢）,

（一）牌号标准,用“铸钢”两字的汉语拼音字首“ZG”后面加两组数字组成，第一组数字代表屈服强度值，第二组数字代表抗拉强度值。

如：

ZG200-450表示屈服强度为200MPa，抗拉强度为450MPa的铸钢。

（二）应用,用来制造重型机械、矿山机械、冶金机械、机车车辆上某些形状复杂、用锻造方法难以生产、而力学性能要求又比较高的零件及构件。

3、合金元素在钢中的分布,合金元素在钢中的作用,1、合金钢中常加入的合金元素,Mn、Si、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr、Ni、Co、RE等,2、合金元素的分类非碳化物形成元素：

Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等碳化物形成元素：

Zr、Nb、Ti、V、W、Mo、Cr、Mn等,.只溶于铁素体中，不形成碳化物Ni、Si、Co等.只形成碳化物V、Ti、Nb等.既溶于铁素体又可形成碳化物（FeMn）3C、Cr23C6、Cr7C3等.形成金属间化合物Ni3Al、Ni3Ti、FeTi等,合金钢,4、合金元素在钢中的作用,一、合金结构钢（优质碳素结构钢+合金元素）,1.牌号标准（GB/T3077-1999）：

平均含碳量的万分数+化学元素符号+合金元素平均含量的百分数,20Mn2：

平均含碳量为0.2%，含Mn1.5%,a）合金平均含量1.5%时，元素符号后不表明数字,40Cr：

含碳量0.370.45%，0.81.1%的铬,b）合金平均含量等于或大于1.5%，2.5%，3.5%.时，用相应的数字2，3，4.表示,60Si2Mn-含碳量0.570.65%，1.5-2.5%的硅和0.6-1.5%的锰,d）高级优质钢号后加注“A”，特级优质合金钢加注“E”.50CrVA30CrMoSiE,c）如果两种钢的化学成分相近，而成分中的一个主要成分含量不同时，即使平均含量1.5%，在含量多的钢号中要注明。

12CrMoV12Cr1MoV,2.牌号举例,40Cr,38CrMoAlA,37CrNi3,3.分类及应用,1）普通低合金结构钢桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器、输油输气管道、大型钢结构等。

高的屈服强度、良好的塑性和韧性以及焊接性能。

16Mn2）渗碳钢变速齿轮、内燃机的凸轮等。

表面高硬度、高耐磨性，心部高韧性和足够的强度。

20CrMnTi3）调质钢较大载荷轴、连杆及紧固件等。

高强度和高韧性的综合性能。

40Cr4）弹簧钢板簧和弹簧等。

较高的弹性极限、疲劳强度、足够的塑性、韧性及高的表面质量。

65Mn、60Si2Mn5）滚动轴承钢滚动轴承的套圈及滚动体，也可制作精密量具、冷冲模、油泵、油嘴等。

高硬度、耐磨及良好的耐疲劳强度，足够的韧性。

属于专用钢。

GCr15（G：

滚；15：

千分数）6）超高强度钢飞机起落架、框架等航空航天构件。

高强度、抗氧化性和抗疲劳性。

35Si2MnMoVA、40SiMnCrMoRE,二、合金工具钢,1.牌号标准（GB/T3077-1999）：

平均碳含量的千分数+化学元素符号+合金元素平均含量的百分数,5CrMnMo：

平均含碳量为0.5%，含Cr、Mn、Mo均小于1.5%,a）碳平均含量大于1%时，碳质量分数不标出。

高速钢一般不标出。

CrWMn：

含碳量大于1%，含Cr、W、Mn均小于1.5%,c）其余同合金结构钢,2.牌号举例,b）低铬（平均含量1%）合金工具钢，其铬含量用千分之几计，并在含量前加“0”表示低铬。

Cr06,Cr12MoV,3.分类及应用,1）合金刃具钢各种金属切削工具，车刀、铣刀、钻头等。

高硬度、耐磨性、热硬性以及足够的塑性和韧性。

低合金刃具钢（9SiCr）和高速钢（W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2）2）合金模具钢冷作模具钢（各种冷冲模、冷镦模、冷挤压模等）和冷作模具钢（各种热锻模、热压模、热挤压模等）冷作模具钢：

高硬度（HRC5862）、高耐磨性、足够的韧性和疲劳抗力、热处理变形小。

Cr12热作模具钢：

较高硬度、高的热硬性、高温耐磨性、抗氧化性、高的热强性和足够的韧性、热疲劳抗力、高的淬透性和导热性。

5CrMnMo、5CrNiMo3）合金量具钢测量工具：

卡尺、千分尺、螺旋测微仪等。

高的硬度和耐磨性以及高的尺寸稳定性。

CrMn、CrWMn、GCr15,三、特殊性能钢,不锈钢、耐热钢、耐磨钢,能够抵御空气、蒸汽、及腐蚀性介质腐蚀的钢1Cr13、1Cr17,高温下具有高的化学稳定性和热强性的钢1Cr19Ni9,很高的耐磨性和韧性ZGMn13,一、铸铁的分类,铸铁是碳质量分数大于2.11的铁碳合金。

主要有铁、碳、硅、锰、硫、磷以及其他微量元素组成，具有优良的铸造性、切削加工性、减摩性、吸震性和低的缺口敏感性，加之熔炼铸造工艺简单，价格低廉，所以是机械制造业中最重要的材料之一。

1.灰铸铁（HT）2.白口铁（BT）3.球墨铸铁（QT）4.可锻铸铁（KT）5.合金铸铁,2铸铁,二、铸铁的代号及牌号（P125表5-14）,三、铸铁的石墨化（铸铁中石墨的形成过程）,三、常用铸铁,1、灰铸铁-片状石墨,2、球墨铸铁-球状石墨,1）成分：

3.6-3.9%C，2.2-2.8%Si，0.6-0.8%Mn，0.07%S，0.1%P,2）组织：

球状石墨分布在基体组织上。

钢+球状石墨,3）性能及应用：

强度高、塑性和轫性好，可代替部分钢用于制造受力复杂，强度、轫性和耐磨性高的机器零件。

例如汽车、拖拉机的曲轴、连杆、凸轮轴、蜗轮、蜗杆、缸套、活塞等重要零件。

4）牌号（GB1348-88）,QT500-7,抗拉强度,延伸率,3、可锻铸铁-团絮状石墨（白口铁经长时间退火处理）,1）成分：

2.2-2.7%C，1.0-1.8%Si，0.5-0.7%Mn，0.2%S，0.18%P,2）组织：

团絮状石墨分布在基体组织上。

3）性能及应用：

具有较高的塑性和韧性，且铸造性能好，常用于制造如汽车和拖拉机的后桥壳、转向机构、农具及管接头等形状复杂、承受冲击、震动和扭转载荷的零件。

4）牌号（GB9440-88）,4、合金铸铁-（铸铁中加入合金元素）,耐磨铸铁耐热铸铁耐蚀铸铁,Q195-A、F5CrMnMo251Cr19Ni9T10HT350ZG200-450QT500-760Si2Mn20CrMnTiW18Cr4VGCr15,一、铝及铝合金上天用的最多的材料,3有色金属及其合金,自然界蕴藏最丰富8%“来自黏土的白银”,

（一）工业纯铝（Al）1.特点1）质量轻、比强度、比刚度大飞机蒙皮、主框架2）具有良好的导电导热性，仅次于银、铜、金而居第四位。

3）耐蚀性好4）银白色光泽5）塑性极好，无低温脆性、无磁性、熔点低（660），易成形加工6）纯铝强度低2.应用主要用于铝箔、导线以及配制铝合金,

（二）铝合金1.变形铝合金可以通过压力加工制成各种型材及成形零件的合金按性能不同可分为：

1）防锈铝合金主要有Al-Mg、Al-Mn系合金，合金含量少，塑性及耐蚀性好，易于成形及焊接，强度低，适于要求抗蚀及受力不大的零部件，如油箱、油管、铆钉、日用器皿等。

2）硬铝合金主要为Al-Cu-Mg系合金，其强度高、但抗蚀性及焊接性较差，主要用于制造中等强度的飞行器的各种承力构件，如飞机蒙皮、壁板、桨叶、硬铆钉等。

3）超硬铝合金属Al-Zn-Mg-Cu系合金，为硬铝中再加锌、铬、锰等合金制成，强硬度更高，为时效强化效果最高的铝合金，其热态塑性好，但耐蚀性差，主要用于工作温度较低，受力较大的飞机大梁、螺旋桨叶等。

4）锻铝合金主要为Al-Cu-Mg-Si系及耐热性突出的Al-Cu-Mg-Fe-Ni系铝合金，具有良好的热塑性、铸造性、耐蚀性及焊接性，机械性能与硬铝相近，适于锻压成形，故称锻铝。

主要用于制造形状复杂的锻件，如导风轮及飞机上的接头、框架、建筑用铝合金门窗型材，耐热好的Al-Cu-Mg-Fe-Ni系还可用于喷气发动机的压气机叶片、超音速飞机蒙皮等。

2.铸造铝合金合金含量较高、熔点较低，适于铸造成形1）Al-Si系铸造铝合金具有优良的铸造性及较好的耐蚀性、耐热及焊接性，适于制造各种形状复杂的铸铝件，如内燃机活塞、汽缸体、汽缸头、轿车轮毂、仪表壳等，应用量占50%以上。

2）Al-Cu系铸造铝合金此类合金的强度特别是高温强度较大，主要用在较高温度（300以下）工作的零件，如内燃机汽缸头及活塞。

3）Al-Mg系铸造铝合金此类合金属于高强度和高耐蚀性的合金，密度小，抗冲击，常用于外形较简单、承受冲击载荷、在腐蚀介质工作的船舰配件、化工零件等。

4）Al-Zn系铸造铝合金此类合金是最便宜的铝合金，其铸造性能好，强度较高，但耐蚀性较差，密度较大，主要用于受力较小，形状复杂的仪器仪表件及建筑装修用小配件。

5）Al-Li系铸造铝合金近几年开发的新型铝合金，由于Li的加入使密度降低10%20%，而Li对Al的强化效果十分明显，使其比强度、比刚度大大提高，已达到部分取代硬铝和超硬铝的水平，且耐蚀及耐热性较好，是航空航天工业的新型结构材料。

6）Al-RE系铸造铝合金Al-Si系合金中加入稀土RE，铸造性好且耐热性高，用它制成的内燃机活塞的使用寿命比一般铝合金活塞高七倍以上。

二、铜及铜合金最早应用的金属,1.黄铜Cu-Zn合金H7070%Cu：

塑性好，强度较高，“弹壳黄铜”，炮弹弹筒、枪弹壳等H62、H59：

强度较高、室温塑性差，而热塑性及铸造性较好，适于制造受力件，如弹簧、垫圈、螺钉、水管、油管、散热器等特殊黄铜：

铅黄铜（HPb74-3：

钟表零件）、铝黄铜、硅黄铜、锡黄铜（HSn62-1：

船舶零件螺旋桨）等,

（二）铜合金,2.青铜锡青铜（Cu-Sn）：

“古代兵器”，良好的减摩性，抗磁性和低温韧性，常用于制作弹簧、轴承、齿轮、电器抗磁零件、耐蚀零件及工艺品铝青铜（Cu-Al）：

价格低、色泽美观，具有更高的强度、更高的耐磨性、耐蚀性和耐热性。

主要用于海水或高温下工作的零件，如弹簧、船用螺旋桨、齿轮、轴承等。

铍青铜（Cu-Be）：

性能最好，铜合金之“王”，常用于制造电接触器、防爆矿用工具、电焊机电极、航海罗盘、精密弹簧、高速高压轴等。

3.白铜Cu-Ni合金普通白铜：

B1919%Ni：

制造海水和蒸汽环境中工作的精密仪器零件和热交换器等，特殊白铜：

锌白铜：

精密仪器零件、医疗器械等锰白铜：

低温热电偶、变阻器及加热器等,三、钛及钛合金又轻又强的材料（Titans-Titanium）,

（二）钛合金,1.型钛合金（TA）：

Al、O、N、C等合金加入，强度较低，但高温强度、低温韧性及耐蚀性优于其他钛合金。

主要用于500以下工作的零件，如导弹燃料罐、飞机压气机叶片、飞机蒙皮、骨架、超低温容器等。

2.型钛合金（TB）：

Cr、Mo、V、Fe、Ni等合金加入，塑性好，易冷成型，主要用于飞机上使用温度不高但要求高强度的零部件，如弹簧、紧固件、轴等。

3.+型钛合金（TC）：

强度高，塑性好，具有良好的耐热、耐蚀及低温韧性，综合性能突出，应用最广，主要用于400以下工作的飞机压气机叶片、火箭外壳、火箭液氢燃料箱、耐海水腐蚀的受力零件及化工耐蚀零件；也可制作眼睛架或作为生物材料制作人工骨骼及固定件等。

（一）纯镁（Mg）1.呈银白色，密度小（1.74g/cm3），2.抗蚀性差，极易氧化3.塑性低，冷变形能力差,四、镁及镁合金绿色金属,

（二）镁合金（形变镁合金和铸造镁合金）镁合金密度小、比强度和比刚度高、导热和导电性好，兼有良好的阻尼减震和电磁屏蔽性能，易于加工成型，废料容易回收，制成电子装置中的结构件，如移动通讯、手提计算机等的壳体，可以满足产品的轻、薄、小型化、高集成度等要求，用以替代塑料；做成汽车轮毂、变速箱壳体等，可以满足轻量化、节能、减震、降噪要求，因此，镁合金被誉为“21世纪绿色工程金属”。

（一）纯镍（Ni）1.银白色金属，密度为8.9g/cm3，2.熔点高1455，3.强度较高，塑性较好，导热性差，电阻较大，4.在空气、水、海、盐溶液、碱液中，有极强的耐蚀性,五、镍及镍合金耐热又耐蚀的材料,

（二）镍合金热电偶Ni-Si（负极）、Ni-Cr（正极）Ni-Cu（蒙乃尔合金）Ni68Cu28Al：

无低温脆性、无磁性，焊接性好，易于冷热成型。

适于作低温设备、高温耐碱、耐海水及耐氢氟酸腐蚀设备，如换热设备、反应釜、容器等。

Ni-Cr（因科内尔合金）Cr23Ni63Fe14Al：

焊接性、冷热成型性及耐蚀性好，并有优良的抗高温氧化性能，耐硝酸腐蚀性突出。

主要用于高温工作的受力零件及设备，也可制作耐蚀零件，如加热器、核动力蒸发器、电炉丝、冷凝器、硝酸生产设备的耐蚀零件及1000左右工作的高温结构件，如喷气燃气轮机涡轮叶片及燃气喷嘴等。

Ni-Mo（哈氏合金）Mo28Ni65Fe5：

抗高温腐蚀能力，优良的高温综合力学性能，能在较高的温度及应力下工作，耐盐酸腐蚀性突出，常用于耐盐酸等腐蚀的设备零件以及650左右长期工作的设备零件。

（一）锡基轴承合金膨胀系数小，减摩性好，导热性、塑性、耐蚀性好疲劳强度差，工作温度低（150）用途：

制造汽车、拖拉机、汽轮机等高速轴瓦。

六、滑动轴承合金（巴氏合金）,指制造滑动轴承中的轴瓦及内衬的合金。

（二）铅基轴承合金硬度、强度和韧性比锡基轴承合金差，价格便宜，工作温度小于120用途：

（低负荷、低速使用）汽车、拖拉机的曲轴轴承及电动机、破碎机轴承,（三）铜基轴承合金常用：

铅青铜、锡青铜、铝青铜、锑青铜疲劳强度高，导热性、塑性好，摩擦系数小用途：

高速发动机、柴油机的轴承,（四）铝基轴承合金特点：

常用：

铝锡系、铝锑系、铝石墨系价格低、原料丰富，比重轻，导热性好、疲劳强度和抗蚀性好，膨胀系数大，易与轴咬合用途：

高速、重载汽车和拖拉机的发动机轴承,七、稀有金属,Li、Be、Ga、Ge、U、In、Mo、V、Ti、Nb等Li（锂）：

手机电池Th（钍）、U（铀）：

核燃料Y（钇）：

超导材料Ge（锗）：

半导体材料W（钨）、Ti（钛）、Ta（钽）：

硬质合金,