常用材料用选用.ppt
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1、第3章 常用材料及选用,学习内容 本章将重点介绍碳钢的分类、牌号、性能和用途;合金元素在钢中的作用;低合金高强度结构钢和合金结构钢,以及合金弹簧钢、滚动轴承钢、合金工具钢的性能和用途。并将简要介绍常用铸铁、有色金属及合金、非金属材料的性能和用途。,1各种材料的性能。 2碳钢的分类、牌号和用途,以及根据加工条件和成品的要求确定毛坯的材料。,重点与难点,第3章 常用材料及选用,(1)常用材料的分类,提要:,(2)常用材料的牌号、性能、用途,(3)材料选用的原则,工程材料,是指各种工程上(如机械、车辆、化工、能源、仪器仪表、航空航天等)使用的各种材料,金属材料,非金属材料,工程材料(按其属性分),钢
2、铁,有色金属及其合金,高分子材料,陶瓷材料,复合材料,工程塑料,合成纤维,合成橡胶,胶粘剂,涂料,陶瓷,玻璃,非金属基复合材料,金属基复合材料,4.1 碳钢,碳钢又称碳素钢,指含碳量小于2.11%,并含有少量冶炼过程中残存下来的硅、锰、磷、硫等杂质元素所组成的铁碳合金。实际使用的碳钢含碳量1.4%,一、碳钢的分类、牌号、性能和用途,1) 按含碳量分,碳钢,低碳钢,中碳钢,高碳钢,c0.25%,c0.6%,0.25% c0.6%,1. 碳钢的分类,碳钢中残存下来的硅、锰、磷、硫等杂质元素,硅和锰有一定的强化作用,是有益元素;磷和硫的存在将会造成钢材的塑性、韧性急剧下降,性能变脆(硫造成“热脆”性
3、,而磷硫造成“冷脆”性),是有害元素。因此根据钢中有害杂质磷和硫的多少来分:,) 按质量分,碳钢,普通碳素钢,优质碳素钢,高级优质碳素钢,s0.050% p0.045%,s0.035% p0.035%,s0.020% p0.030%,3) 按用途分,碳钢,碳素结构钢,碳素工具钢,普通碳素结构钢,0.7% Mn1.2%,0.15% c0.60%,优质碳素结构钢,铸造碳钢,普通含锰量的优质碳素结构钢,含锰量较高的优质碳素结构钢,0.65% c1.35%,2.碳钢的牌号、性能和用途,1)普通碳素结构钢,普通碳素结构钢的牌号以“Q+数字+字母+字母”表示。其中,“Q”字是钢材的屈服强度“屈”字的汉语拼
4、音字首,紧跟后面的数字是屈服强度值,再其后分别是质量等级符号和脱氧方法。例如:Q235AF即表示屈服强度值为235MPa的A级沸腾钢。 牌号中规定了A、B、C、D四种质量等级,其中A级钢含硫、磷量最高,D级钢含硫、磷量最低,即A、B、C、D表示钢材质量依次提高 。 按脱氧制度,沸腾钢在钢号后加“F”,半镇静钢在钢号后加 “b”, 镇静钢则不加任何字母。,普通碳素结构钢的牌号、化学成分、性能,2.碳钢的牌号、性能和用途,普通碳素结构钢多属低碳成分的钢,具有良好的塑性、焊接性及可锻性,常用来制造具有良好塑性的焊接结构件、压力加工件。,Q195、Q215、塑性好、焊接性好,但强度 低,一般用来轧制成
5、钢板或各种型材,主要用于工程结构和受力较小的机械零件。如钢丝、钢管、钢钉等;,Q235良好的塑性、焊接性及可锻性,强度适中,常用来制造拉杆、螺栓、螺母、角钢、槽钢等;,Q255、Q275强度较高,常用来制造受力中等的零件。,2)优质碳素结构钢,普通含锰量的优质碳素结构钢的牌号以“两位数字”表示。两位数字表示平均含碳量的万分之几,沸腾钢、半镇静钢以及专门用途的优质碳素结构钢,应在钢号后特别标出。如45表示平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢 。,含锰量较高的优质碳素结构钢以“两位数字Mn表示。如65Mn表示平均含碳量为0.65%含锰量较高的优质碳素结构钢 。,优质碳素结构钢的牌号、化学成分、性
6、能,优质碳素结构钢中硫、磷的含量较低,质量较好,性能稳定,并可通过热处理进行强化,常用来制造比较重要的零件。,08、10、15、20钢属于低碳钢,塑性好,具有良好的冷冲压性能和焊接性能,但强度 低,一般用来轧制成薄板、冷冲压件,主要用于工程结构(焊接容器)和受力较小的机械零件(如螺钉、螺母、开口销等)。20钢经渗碳处理后,可用作承受冲击载荷的零件(如齿轮、凸轮等);,3055钢属于中碳钢,经调质处理后具有良好的综合力学性能(既具有较高的强度、硬度,又具有良好的塑性、韧性),主要用来作齿轮、连杆、轴等机械零件,是优质碳素结构钢中应用最广的一种,其中40、45钢用得最多;,6085钢属于高碳钢,经
7、淬火及中温回火处理后,具有高强度、良好的弹性和一定的韧性,常用来制造截面尺寸较小的弹性零件和易磨损的零件,如弹簧、弹性垫圈等用65Mn制作。,冷冲模的导柱和导套,材料:20,处理:渗碳层的深度0.81.2mm,硬度5862HRC,40、45钢,优质碳素结构钢,根据热处理和用途的不同优质碳素结构钢又可分为:,优质碳素结构钢,渗碳钢(属于低碳钢,常用15、20),调质钢(属于中碳钢,常用35、40、45),弹簧钢(属于高碳钢,常用60、65、65Mn),渗碳+淬火+低温回火后,获得“表硬里韧”的性能,调质后,获得良好的综合力学性能,调质后淬火+低温回火,也可获得“表硬里韧”的性能,淬火+中温回火后
8、,以获得高的弹性极限,3)碳素工具钢,碳素工具钢的含碳量在0.65%-1.35%之间,钢号用平均碳含量的千分数的数字表示,数字之前冠以“T”(“碳”的汉语拼音字头)。 例如,T9表示碳含量为0.9%(即千分之九)的碳素工具钢。 碳素工具钢均为优质钢,若含硫、磷更低,则为高级优质钢,则在钢号后面标注“A”字。例如,T12A表示碳含量为1.2%的高级优质碳素工具钢。,碳素工具钢的牌号、化学成分、性能,碳素工具钢其0.65% c1.35%,全属于优质或高级优质的高碳钢。,经淬火及低温回火处理后,具有高强度、高硬度 及高耐磨性,常用来制造各种工具(刃具、量具、模具)。,T7、T8常用来制造如木工工具、
9、榔头等能承受冲击、硬度适中,并具有良好韧性的工具。,T10、T11常用来制造如冷冲模、手锯条、丝锥等不承受剧烈冲击、高硬度、高耐磨的工具。,T12、T13常用来制造如拉丝模、锉刀、丝锥、刮刀、剃刀等不受冲击、要求更高硬度、更高耐磨的工具。,注塑机的浇口套,T8A,热处理硬度57HRC,铸造碳钢其0.15% c0.65%,用于形状复杂、很难用压力加工成形,而铸铁难以满足性能要求的零件。,4)铸造碳钢,如ZG230-450有一定的强度和较好的塑性、韧性和焊接性能,常用来制造外壳、轴承盖、底板等受力不大、要求韧性较好的零件。,如ZG310-570强度和切削性较好,塑性、韧性较低,常用来制造大齿轮、缸
10、体、制动轮等载荷较大的零件。,3.2 合金钢,合金钢是在碳钢的基础上有目的地加入一定量合金元素而形成的钢。常加入合金元素的有硅、锰、铬、镍、铝、硼、钨、钼、钒、钛和稀土元素,1)合金元素的加入可以提高强度,3.2.1 合金元素的作用,合金元素与钢的基本组元(铁和碳)及合金元素间的相互作用,使钢的组织和性能发生变化,合金元素的作用是十分复杂的。,3)合金元素(钴除外)的加入可以提高淬透性和回火稳定性,4)合金元素的加入使钢的铸造、锻造、焊接、切削加工性能都不同程度的下降,2)合金元素的加入可以改变室温组织,3.2.2合金钢的分类、牌号、性能和用途,1) 按合金元素含量分,合金钢,低合金钢,中合金
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