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机械设计材料大全

常用数据:

金属材料熔点、热导率及比热容

名称

熔点℃

热导率

W/（m·K）

比热容

J（kg·K）

名称

熔点℃

热导率

W/（m·K）

比热容

J（kg·K）

灰铸铁

1200

46.4~92.8

544.3

铝

658

203

904.3

铸钢

1425

489.9

铅

327

34.8

129.5

低碳钢

1400~1500

46.4

502.4

锡

232

62.6

234.5

黄铜

950

92.8

393.6

锌

419

110

393.6

青铜

995

63.8

385.2

镍

1452

59.2

452.2

材料线[膨]胀系数

材料

温度范围（℃）

20

20~10

20~200

20~300

20~400

20~600

20~700

20~900

70~1000

工程用铜

黄铜

青铜

铸铝合金

铝合金

碳钢

铬钢

3Cr13

1Cr18/Ni9Ti

铸铁

镍铬合金

砖

水泥、混凝土

胶木、硬橡皮

玻璃

有机玻璃

18.44~24.5

9.5

10~14

64~77

16.6~17.1

17.8

17.6

22.0~24.0

10.6~12.2

11.2

10.2

16.6

8.7~11.1

14.5

4~11.5

130

17.1~17.2

18.8

17.9

23.4~24.8

11.3~13

11.8

11.1

17

8.5~11.6

17.6

20.9

18.2

24.0~25.9

12.1~13.5

12.4

11.6

17.2

10.1~12.1

18.~18.1

12.9~13.9

13

11.9

17.5

11.5~12.7

18.6

13.5~14.3

13.6

12.3

17.9

12.9~13.2

14.7~15

12.8

18.6

19.3

17.6

常用材料的密度

材料名称

密度

材料名称

密度

材料名称

密度

碳钢

合金钢

球墨铸铁

灰铸铁

紫铜

黄铜

锡青铜

无锡青铜

碾压磷青铜

冷拉青铜

工业用铝

7.8~7.85

7.9

7.3

7.0

8.9

8.4~8.85

8.7~8.9

7.5~8.2

8.8

8.8

2.7

铅

锡

镁合金

硅钢片

锡基轴承合金

铅基轴承合金

胶木板、纤维板

玻璃

有机玻璃

矿物油

橡胶石棉板

11.37

7.29

1.74

7.55~7.8

7.34~7.75

9.33~10.67

1.3~1.4

2.4~2.6

1.18~1.19

0.92

1.5~2.0

无填料的电木

赛璐珞

酚醛层压板

尼龙6

尼龙66

尼龙1010

纵纤维木材

横纤维木材

石灰石、花岗石

砌砖

混凝土

1.2

1.4

1.3~1.45

1.4~1.14

1.14~1.15

1.04~1.06

0.7~0.9

0.7~0.9

2.4~2.6

1.9~2.3

1.8~2.45

常用材料的弹性模量及泊松比

名称

弹性模量E

GPa

切变模量G

GPa

泊松比μ

名称

弹性模量E

GPa

切变模量G

GPa

泊松比μ

灰、白口铸铁

球墨铸铁

碳钢

合金铜

铸钢

轧制磷青铜

轧制锰黄铜

115~160

151~160

200~220

210

175

115

110

45

61

81

81

70~84

42

40

0.23~0.27

0.25~0.29

0.24~0.28

0.25-0.3

0.25~0.29

0.32~0.35

0.35

铸铝青铜

硬铝合金

冷拔黄铜

轧制纯铜

轧制锌

轧制铝

铅

105

71

91~99

110

84

69

17

42

27

35~37

40

32

26~37

7

0.25

0.31~0.42

0.31~0.34

0.27

0.32~0.36

0.42

常用法定计量单位及换算关系

量的名称

法定计量单位

非法定计量单位

换算关系

名称

符号

名称

符号

旋转速度

转每分

r/min

1r/min=（1/60）r/s

长度

米

m

埃

英寸

Å

in

1Å=0.1nm=10-10m

1in=0.0254m=25.4mm

面积

平方米

m2

公亩

公顷

a

ha

1a=102m2

1ha=104m2

体积

容积

立方米

升

m3

L

（1）

（1=10-3m3）

立方英尺

英加仑

美加仑

ft3

Ukgal

USgal

1ft3=0.0283168m3=28.3168dm3

1Ukgal=4.54609cm3

1Usgal=3.78541dm3

质量

千克（公斤）

吨

Kg

t

磅

长吨（英吨）

eb

ton

1eb=0.45359237cm3

1ton=1016.05kg

力

重力

牛（顿）

N

达因

千克力，（公斤力）

吨力

dyn

kgf

tf

1dyn=10-5N

1kgf=9.80665N

1tf=9.80665×103N

压力

压强

帕（斯卡）

pa

巴

标准大气压

毫米汞柱

千克力每平方厘米

（工程大气压）

bar

atm

mmHg

kgf/cm2（at）

1bar=0.1Mpa=105pa（1pa=1N/m2）

1atm=101325pa

1mmHg=133.3224pa

1kgf/cm2=9.80665×104pa

应力

M

千克力每平方毫米

Kgf/mm2

1kgf/mm2=9.80665×106pa

动力粘度

帕[斯卡]秒

Pa·s

泊

P

1P=0。

1Pa·s

运动粘度

二次方米每秒

m2/s

斯[托克斯]

St

1St=1cm2/s=10-4m2/s

能,功

热量

焦[耳]

J

千克力米

尔格

卡

热化学卡

kgf·m

erg

cal

calth

1kgf·m=9.80665J

1erg=10-7J

1cal=4.1868J

1calth=4.1840J

功率

瓦[特]

W

[米制]马力

1[米制]马力=735.499W

比热容

焦[耳]每千克开[尔文]

J/（kg·K）

千卡每千克开

[尔文]

kcal/（kg·k）

1kcal/（kg·k）=4.1868×103J/（Kg·K）

传热系数

瓦[特]每平方米开[尔文]

W/（m2·K）

卡每平方厘米秒开[尔文]

cal/（cm2·s·K）

1cal/（cm2·s·K）=4.1868×104W/（m2·K）

热导率

（导热系数）

瓦[特]每米开[尔文]

W/（m2·K）

卡每厘米秒开[尔文]

cal/cm·s·k

1cal/（cm·s·k）=4.1868×102W/（m·K）

碳素结构钢（GB700—88）

牌

号

等

级

机械性能

屈服点σS（MPa）

抗拉强度σb

MPa

屈服点σS（MPa）

冲击试验

脱

氧

方

法

钢材厚度（直径）（mm）

钢材厚度（直径）（mm）

温

度

℃

V型冲击功（纵向）

≤16

＞16

~40

＞40

~60

＞60

~100

＞100

~150

＞150

≤16

＞16

~40

＞40

~60

＞60

~100

＞100

~150

＞150

不小于

不小于

不小于

Q195

—

（195）

（185）

—

—

—

—

315~390

33

32

—

—

—

—

—

—

F、b、Z

Q215

A

215

205

195

185

175

165

335~460

31

30

29

28

27

26

—

—

B

20

27

Q235

A

235

225

215

205

195

185

375~460

26

25

24

23

22

21

—

—

F、b、Z

B

20

C

0

Z

D

—20

TZ

Q255

A

255

245

235

225

215

205

410~510

24

23

22

21

20

19

—

—

Z

B

20

27

Q275

—

275

265

255

245

235

225

490~610

20

19

18

17

16

15

—

—

优质碳素结构钢（GB699—88）

牌

号

推荐热处理℃

试

件

毛

坯

尺

寸

mm

机械性能

钢材交货状态硬度HB

应用举例

抗拉

强度

σb

屈服

强度

σs

延伸率δ5

收缩率ψ

冲击功（值）Ak（ak）

正

火

淬

火

回

火

MPa

%

不大于

未热

处理

退火钢

不小于

08F

930

25

295

175

35

60

131

用于需塑性好的零件，如管子、垫片垫圈；心部强度要求不高的渗碳和氰化零件，如套筒、短轴、挡块，支架、靠模，离合器盘

10

930

25

335

205

31

55

137

用于制造拉杆、卡头、钢管垫片、垫圈、铆钉。

这种钢无回火脆性，焊接性好，用来制造焊接零件。

15

920

25

375

225

27

55

143

用于受力不大韧性要求较高的零件，渗碳零件、紧固件、冲模锻件及不需要热处理的低负荷零件，如螺栓、螺钉、拉条、法兰盘及化工贮器、蒸汽锅炉。

20

910

25

410

245

25

55

156

用于不经受很大应力而要求很大韧性的机械零件，如杠杆、轴套、螺钉、起重钩等。

也用于制造压力<6Mpa、温度<450℃、在非腐蚀介质中使用的零件，加管子、导管等。

还可用于表面硬高而心部强度要求不大的渗碳与氰化零件。

25

900

870

600

25

450

275

23

50

71（9）

170

用于制造焊接设备，以及经锻造、热冲压和机械加工的不承受高应力的零件，如轴、辊子、联接器、垫圈、螺栓、螺钉及螺母

35

870

850

600

25

530

315

20

45

55（7）

197

用于制造曲轴，垫圈、螺钉、螺母。

这种钢多在正火和调质状态下使用，一般不作焊接。

40

860

840

600

25

570

335

19

45

47（6）

217

187

用于制造辊子、轴、曲柄销、活赛杆、圆盘

45

850

840

600

25

600

355

16

40

39（5）

229

197

用于制造齿轮、齿条、链轮、轴、键、销、蒸发透平机的叶轮、压缩机及泵的零件、轧辊等。

可代替渗碳钢做齿轮、轴、活塞销等，但要经高频或火焰表面淬火。

50

830

830

600

25

630

375

14

40

31（4）

241

207

用于制造齿轮、拉杆、轴辊、轴、圆盘

55

820

820

600

25

645

380

13

35

255

217

用于制造齿轮、连杆、轮圈、轮缘、扁弹簧及轧辊等

60

810

25

675

400

12

35

255

229

用于制造轧辊、轴、轮箍、弹簧圈、弹簧、弹簧垫圈、离合器、凸轮、钢绳等

20Mn

910

25

450

275

24

50

197

用于制造凸轮轴、齿轮、联轴器、铰链、拖杆等

30Mn

880

860

600

25

540

315

20

45

63（8）

217

187

用于制造螺栓、螺母、螺钉、杠杆及刹车踏板等。

40Mn

860

840

600

25

590

355

17

45

47（6）

229

207

用以制造承受疲劳负荷的零件，如轴、万向联轴器、曲轴、连杆及在高应力下工作的螺栓、螺母等。

50Mn

830

830

600

25

645

390

13

40

31（4）

255

217

用于制造耐磨性要求很高，在高负荷作用下的热处理零件，如齿轮、齿轮轴、摩擦盘、凸轮和截面在80mm以下的心轴等。

60Mn

810

25

695

410

11

35

269

229

适于制造弹簧、弹簧垫圈，弹簧环和片以及冷拔钢丝（≤7mm）和发条

弹簧钢（GB122—84）

牌

号

热处理制度

机械性能

交货状态硬度HB

应用举例

淬火

温度

℃

淬火

介质

回火

温度

℃

抗拉

强度

σb

屈服

强度

σs

延伸率

收缩率

ψ

δ5

δ10

不大于

MPa

%

热轧

冷拉+热处理

不小于

65

840

油

500

981

785

9

35

285

321

调压调速弹簧、术赛弹簧、测力弹簧、一般机械的圆、方螺旋弹簧

70

830

油

480

1030

834

8

30

65Mn

830

油

540

981

785

8

30

302

321

小尺寸的扁、圆弹簧、座垫弹簧、发条离合器簧片、弹簧环、刹车弹簧

55Si2Mn

870

油

480

1275

1177

6

30

302

321

汽车、拖拉机、机车的减震板簧和螺旋弹簧、气缸安全阀簧，止回阀簧，250℃以下使用的耐热弹簧。

55Si2MnB

321

60Si2Mn

5

25

60Sin2MnA

440

1569

1373

20

55CrMna

830~860

油

460~510

1226

1079

（σ0.2）

9

20

321

321

用于车辆、拖拉机上负荷较重、应力较大的板簧和直径较大的螺旋弹簧

60CrMnA

460~520

60Si2CrA

870

油

420

1765

1569

6

20

321（热轧+热处理）

321

用于高应力及温度在300~350℃以下使用的弹簧，如调速器、破碎机、汽轮机汽封用弹簧

60Si2CrVA

850

410

1863

1667

合金结构钢（GB3077—82）、不锈钢棒（GB1220—84）

牌

号

热处理

截面尺寸（试样直径）mm

机械性能

硬度

特性及应用举例

淬火

回火

抗拉

强度

σb

屈服

极限

σs

延伸率

δ5

收缩率

ψ

冲击值

ak

钢材退火或高温回火供应状态的布氏硬度

温

度

℃

冷

却

剂

温

度

℃

冷

却

剂

Mpa

%

J/cm2

压痕直径mm

不小于

HB*

不大于

≥

合金结构钢

20Mn2

850

880

水、油

水、油

200

440

水、空气

水、空气

15

785

588

10

40

58.8

4.4

187

截面小时与20Cr相当，用于做渗碳小齿轮、小轴、钢套、链板等，渗碳淬火后HRC56~62

35Mn2

840

水

500

水

25

834

686

12

45

68.7

4.2

207

对于截面较小的零件可代替40Cr，可做直径≤15mm的重要用途的冷镦螺栓及小轴等，表面淬火HRC40~50

45Mn2

840

油

550

水、油

25

883

735

10

40

58.8

4.1

217

用于制造在较高应力与磨损条件下的零件。

在直径≤60mm时，与40Cr相当。

可做万向联轴器、齿轮、齿轮轴、蜗杆、曲轴、连杆、花键轴和摩擦盘等，表面淬火HRC45~55

35SiMn

900

水

570

水、油

25

883

735

15

45

58.8

4.0

229

除了要求低温（-20℃以下）及冲击韧性很高的情况外，可全面代替40Cr作调质钢，亦可部分代替40CrNi，可做中小型轴类、齿轮等零件以及在430℃以下工作的重要紧固件，表面淬人HRC45~55

42SiMn

880

水

590

水

25

883

735

15

40

58.8

4.0

229

与35SiMn钢同。

可代替40Cr、35CrMo钢做大齿圈。

适于作表面淬火件，表面淬火HRC45~55

20Mnv

880

水、油

200

水、空气

15

785

588

10

40

68.7

4.4

187

相当于20CrNi的渗碳钢，渗碳淬火HRC56~62

20MVBSin

900

油

200

水、空气

15

1177

981

10

45

68.7

4.2

207

可代替18CrMnTi、20CrMnTi做高级渗碳齿轮等零件渗碳淬火HRC56~62

40MnB

850

油

500

水、油

25

981

785

10

45

58.8

4.2

207

可代替40Cr做重要调质件，如齿轮、轴、连杆、螺栓等

37

SiMn2MoV

870

水、油

650

水、空气

25

987

834

12

50

78.5

3.7

269

可代替34CrNiMO等做高强度重负荷轴、曲轴、齿轮、蜗杆等零件，表面淬火HRC50~55

20CrMnTi

第一次880

第二次

870

油

200

水、空气

15

1079

834

10

45

68.7

4.1

217

强度韧性均高，是铬镍钢的代用品。

用于承受高速、中等或重负荷以及冲击磨损等的重要零件，如渗碳齿轮，凸轮等，渗碳淬火HRC56~62

20

CrMnMo

850

油

200

水、空气

15

1177

883

10

45

68.7

4.1

217

用于要求表面硬度高、耐磨、心部有较高强度、韧性的零件、如传动齿轮和曲轴等，渗碳淬火HRC56~62

38CrMoA1

940

水、油

640

水、油

30

981

834

14

50

88.3

4.0

229

用于要求高耐磨性、高疲劳强度和相当高的强度且热处理变形最小的零件，如镗杆、主轴、蜗杆、齿轮、套筒、套环等，渗氮后，表面硬度HV1100

20Cr

第一次

880

第二次

800

水、油

200

水、空气

15

834

539

10

40

58.8

4.5

179

用于要求心部强度较高，承受磨损、尺寸较大的渗碳零件，如齿轮、齿轮轴、蜗杆、凸轮、活塞销等；也用于速度较大受中等冲击的调质零件，渗碳淬火HRC56~62

40Cr

850

油

520

水、油

25

981

785

9

45

58.8

4.5

207

用于承受交变负荷、中等速度、中等负荷、强烈磨损而无很大冲击的重要零件如重要的齿轮、轴、曲轴、连杆、螺栓、螺母等零件；并用于直径大于400mm要求低温冲击韧性的轴与齿轮等，表面淬HRC48~55

20CrNi

850

水、油

460

水、油

25

785

10

588

50

78.5

4.3

197

用于制造承受较高载荷的渗碳零件，如齿轮、轴、花键轴、活塞销等

40CrNi

820

油

500

水、油

25

981

785

10

45

68.7

3.9

241

用于制造要求强度高、韧性高的零件，如齿轮、轴、链条、连杆等

40CrNiMOA不锈钢棒

1Cr13

950~

1000

油

700~750

快冷

539

343

（σ0.2）

25

55

98.1

200

具有良好的耐蚀性、机械加工性，用作水压机阀体、热裂设备管路附件、汽轮机叶片

2Cr13

920~980

油

600~750

快冷

637

441

（σ0.2）

20

50

78

223

同上，淬火状态下硬度较高

3Cr13

920~980

油

600~750

快冷

735

539

（σ0.2）

12

40

29

235

同上，比2Cr13淬火后硬度高，作刃具、喷嘴、阀座阀门等

0Cr19Ni9

1010~1150

快冷

（固溶处理）

520

206

40

60

187

（固溶处理）

作为不锈钢使用最广泛，食品设备，一般化工设备，原子能工业用

注：

1.表中合金结构钢HB*系YB6——71规定的硬度值，不锈钢棒HB*为GB1220-84规定的硬度值。

2.表中1Cr13、2Cr13、3Cr13钢和Cr19和Ni19钢的数据分别适用于直径、边长、内切圆直径厚度≤75mm和≤180mm钢棒。

一般工程用铸造碳钢（GB5676-85）

牌

号

抗拉

强度

σb

屈服

强度

σs或σ0.2

延伸率δ

根据合同选择

硬度

应用举例

收缩率ψ

冲击功（值）

AKV（ak）

正火

回火

HB

表面

淬火HRC

MPa

MPa

%

%

J（kgf·/cm2）

最小值

ZG200-400

400

200

25

40

30（6.0）

各种形状的机件，如机座，变速箱壳等

ZG230-450

450

230

22

32

25（4.5）

≥131

铸造平坦的零件，如机座、机盖、箱体、铁砧台，工作温度在450℃以下的管路附件等。

焊接性良好。

ZG270-500

500

270

18

25

22（3.5）

≥143

40~45

各种形状的机件，如飞轮、机架、蒸汽锤、桩锤、联轴器、水压机工作缸、横梁等。

焊接性尚可。

ZG310~570

570

310

15

21

15（3）

≥153

40~50

各种形状的机件，如联轴器，气缸、齿轮、齿轮圈及重负荷机架等

ZG340-640