第2章常用材料與熱處理知識(shí).

1、第二章常用材料與熱處理知識(shí)第一節(jié)金屬的性能一、力學(xué)性能1.強(qiáng)度（1）定義金屬在靜載荷作用下，抵抗變形和破壞的能力，稱為強(qiáng)度。材料力一伸長(zhǎng)曲 線形式如圖2-1所示。圖21材料力一神圧曲線形式 a）低襯鋼拉伸曲線b）儔攜拉種曲線H第1頁(yè)共32頁(yè)第#頁(yè)共32頁(yè)（2）強(qiáng)度指標(biāo)1）屈服點(diǎn)(21)汀 =式中 （5屈服點(diǎn)，MPa；Fs 屈服載荷，N ;So 試樣原始橫截面積，mm22）屈服強(qiáng)度(22)式中 5.2 條件屈服強(qiáng)度，MPa；F0.2 殘余伸長(zhǎng)率為0.2%時(shí)的載荷，N ;So試樣原始橫截面積，mm2。3）抗拉強(qiáng)度(23)式中 5b 抗拉強(qiáng)度，MPa；Fb 試樣拉斷前承受的最大載荷，N ;So試樣原

2、始橫截面積，mm2。2. 塑性（1）定義金屬材料受拉力在拉斷前產(chǎn)生永久變形的能力，稱為塑性。（2）指標(biāo)1）伸長(zhǎng)率符號(hào)用3表示§ = 4 : 5 X 100%*（24）式中 3伸長(zhǎng)率，%;Li 試樣拉斷后的標(biāo)距，mm；Lo試樣原始標(biāo)距，mm。2）斷面收縮率符號(hào)用4表示中= Si x 100%（25）Sa式中 4 斷面收縮率，%；50 試樣原始橫截面積，mm2;51 試樣拉斷后的橫截面積，mm2。3. 硬度（1）定義材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力，稱為硬度。（2）分類硬度試驗(yàn)方法一般可分為三類：壓入法（如布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、 顯微硬度等）、劃痕法（如莫氏硬度

3、）、回跳法（如肖氏硬度）。下面簡(jiǎn)單介紹壓 入法的布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度的測(cè)試、原理和方法。1）布氏硬度 原理 布氏硬度的測(cè)定原理如圖2-2所示。硬度值用查表法（見(jiàn)附錄） 查出。布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范選擇見(jiàn)表 2-1。圖22布氏碩度的 測(cè)定原理第3頁(yè)共32頁(yè)表21布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范選擇材料布氏硬度F / D2鋼及鑄鐵V 14010> 14030銅及其合金V 3553513010> 13030輕金屬及其合金V 352.5 (1.25)358010 ( 5 或 10)> 8010 (15)鉛、錫1.25 (1)注：1.當(dāng)試驗(yàn)條件允許時(shí)，應(yīng)盡量選用直徑為10mm的球。2.當(dāng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)

4、有明確規(guī)定時(shí)，應(yīng)使用無(wú)括號(hào)的F/ D2值。 表示方法 布氏硬度的表示方法：符號(hào) HBS或HBW之前的數(shù)字為硬度 值，后面的數(shù)字按順序分別表示球體直徑、試驗(yàn)載荷、載荷保持時(shí)間。例如：120HB3W/1000/30工一載荷保持時(shí)間30占（10-15 s可不標(biāo)）9 807 N試驗(yàn)載荷一:直徑10 mm的鋼球壓頭硬度值為120 適用范圍 布氏硬度試驗(yàn)法主要用于鑄鐵、非鐵金屬以及經(jīng)退火、正火和 調(diào)質(zhì)處理的鋼材的硬度測(cè)定。2）洛氏硬度原理洛氏硬度試驗(yàn)原理如圖2 3所示。符號(hào)用HR表示，洛氏硬度值0.002HR=keh= h3 hi式中 k 常數(shù)，HRC時(shí)，k為130;HRB 和 HRA 時(shí)，k 為 100

5、。洛氏硬度沒(méi)有單位，試驗(yàn)時(shí)硬度值從 硬度計(jì)的表盤(pán)上讀出。(2 6)盡圖23洛氏硬度原理第#頁(yè)共32頁(yè)表21布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范選擇第#頁(yè)共32頁(yè)表21布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范選擇標(biāo)尺及使用范圍 試驗(yàn)條件（GB230 91）及應(yīng)用范圍見(jiàn)表2 2第5頁(yè)共32頁(yè)表22常見(jiàn)洛氏硬度標(biāo)尺的試驗(yàn)條件和適用范圍硬度標(biāo)尺壓頭類型總試驗(yàn)力(N)硬度值有效范圍應(yīng)用舉例HRC120°金剛石圓錐體1471.02067HRC一般淬火鋼件HRB© 1.588鋼球980.725100HRB軟鋼、退火鋼、銅合金等HRA120°金剛石圓錐體588.46085HRA硬質(zhì)合金、表面淬火鋼等標(biāo)注方法 硬度符號(hào)前面注

6、明硬度數(shù)值，例如 52HRC、70HRA等。3) 維氏硬度 原理 原理與布氏硬度原理相似，如圖 2-4所示。符號(hào)用HV表示。硬 度值根據(jù)測(cè)壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度，查表得出。 表示方法 維氏硬度表示方法與布氏硬度相同，例如 640HV30o 適用范圍維氏硬度可測(cè)從極軟到極硬的各種金屬材料，也可測(cè)較薄的材 料，還可測(cè)滲碳、滲氮層的硬度。4. 沖擊韌性(1) 定義金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力，稱為沖擊韌性。(2) 原理常用大能量一次擺錘沖擊試驗(yàn)測(cè)定。原理如圖 2-5所示。圖2 -5沖擊試驗(yàn)原理1擺錘2機(jī)架3試樣刻墮盤(pán)$指針Ak= GHi - GH2= G （Hi - H2）式中 Ak沖擊功，J;G

7、擺錘重力，N ;Hi 擺錘初始高度，m；H2沖擊試樣后，擺錘回升高度， m。3）指標(biāo)沖擊韌度式中 a 沖擊韌度，J/cm2;Ak沖擊功，J；員飆旳尙科5M圖披勞曲線So 試樣缺口處橫截面積，cm2。5. 疲勞強(qiáng)度金屬材料在多次交變應(yīng)力作用下，不發(fā)生破 壞的最大應(yīng)力稱為疲勞強(qiáng)度。符號(hào)為R，疲勞曲線如圖2-6所示。常用的力學(xué)性能及含義見(jiàn)表2-3。常用的力學(xué)性能指標(biāo)及含義力學(xué)性能性能指標(biāo)含義符號(hào)名稱單位強(qiáng)度a ba sa 0.2抗拉強(qiáng)度 屈服點(diǎn)條件屈服強(qiáng)度MPaMPaMPa試樣拉斷前所能承受的最大應(yīng)力拉伸過(guò)程中，力不增加（保持恒定），試樣仍能繼續(xù)伸長(zhǎng)時(shí)的最小應(yīng)力規(guī)定殘余伸長(zhǎng)率達(dá) 0.2%時(shí)的應(yīng)力塑性

8、5I伸長(zhǎng)率 斷面收縮率標(biāo)距的伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距的百分比材料試樣被拉斷后，縮頸處橫截面積的縮 減量與原始橫截面積的百分比硬度HBS ( HBW)HRCHRBhraHV布氏硬度值C標(biāo)尺洛氏硬度值 B標(biāo)尺洛氏硬度值 A標(biāo)尺洛氏硬度值 維氏硬度值球形壓痕單位面積上所承受的平均壓力 用洛氏硬度相應(yīng)標(biāo)尺刻度滿程與壓痕深 度之差計(jì)算的硬度值正四棱錐形壓痕單位表面積上所承受的 平均壓力沖擊韌性a k沖擊韌度J/ cm2沖擊試樣缺口處單位橫截面積上所消耗 的沖擊功疲勞強(qiáng)度a 1疲勞極限MPa試樣承受無(wú)數(shù)次（或給定次）對(duì)稱循環(huán)應(yīng) 力仍不斷裂的最大應(yīng)力二、物理、化學(xué)性能1. 物理性能金屬的物理性能是指金屬固有的屬性，

9、它包括密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、 熱膨脹性和磁性等。2. 化學(xué)性能金屬的化學(xué)性能是指金屬在化學(xué)作用下所表現(xiàn)的性能，如耐腐蝕性、抗氧化 性和化學(xué)穩(wěn)定性等。三、工藝性能1. 定義工藝性能是指金屬材料對(duì)不同加工工藝方法的適應(yīng)能力。2. 內(nèi)容金屬的工藝性能包括鑄造性（流動(dòng)性、收縮性和偏析）、鍛造性（塑性、變 形抗力）、焊接性和切削加工性（表面粗糙度、刀具壽命）等。第二節(jié)鋼鐵材料一、碳素鋼1. 雜質(zhì)元素對(duì)鋼的影響（1）錳和硅錳、硅主要是在煉鋼后期進(jìn)行脫氧處理時(shí)有意加入的，屬有益元素。另外， 錳還可以減輕硫的有害性。（2）硫和磷硫使鋼產(chǎn)生熱脆性，磷使鋼產(chǎn)生冷脆性。硫、磷屬有害雜質(zhì)，應(yīng)嚴(yán)格控制它 們的含量

10、。2. 碳素鋼的分類（1）按碳的含量分類1）低碳鋼 含碳量w 0.25%。2）中碳鋼含碳量0.25%0.60%。3）高碳鋼含碳量0.60%。（2）按鋼的質(zhì)量分類1）普通碳素鋼 含硫量w 0.050%，含磷量w 0.045%。2）優(yōu)質(zhì)碳素鋼 含硫量w 0.035%，含磷量w 0.035%。3）高級(jí)碳素鋼 含硫量w 0.025%，含磷量w 0.025%。（3）按用途分類1）碳素結(jié)構(gòu)鋼 主要用于制造各種機(jī)械零件和工程構(gòu)件，其含碳量一般小 于 0.70%。2）碳素工具鋼 主要用于制造各種刀具、模具和量具等，其含碳量一般大 于 0.70%。3. 常用碳素鋼簡(jiǎn)介（1）普通碳素結(jié)構(gòu)鋼1）用途 主要用于工程結(jié)

11、構(gòu)及普通零件，例如：廠房、橋梁、船舶等建筑 結(jié)構(gòu)；鉚釘、螺釘、螺母等一些受力不大的零件。2）牌號(hào) 由代表屈服點(diǎn)的漢語(yǔ)拼音字母“ Q'、屈服點(diǎn)的數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符 號(hào)和脫氧方法符號(hào)四部分組成，例如：C235A F。常用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)、 化學(xué)成分、力學(xué)性能見(jiàn)表2-4。表2-4普通碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)、化學(xué)成分、力學(xué)性能牌號(hào)等級(jí)化學(xué)成分（%）脫氧方法力學(xué)性能CMnSiSPa s(MPa)a b(MPa)85 (%)不大于QI950.060.120.250.500.300.0500.045F、b、Z19531539033C215A0.090.150.250.550.300.0500.045F、

12、b、Z21533545031B0.045C235A0.140.220.300.650.300.0500.045F、b、Z23537546026B0.120.200.300.700.045C< 0.180.350.800.300.0400.040Z、TZD< 0.170.0350.035C255A0.180.280.400.700.300.0500.045F、b、Z25541055024B0.045C2750.280.380.500.800.350.0500.045b、Z27549063020（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼1）用途 常用于制造重要的機(jī)械零件，使用前一般都要經(jīng)過(guò)熱處理來(lái)改善 力學(xué)

13、性能。2）牌號(hào) 用兩位數(shù)字表示該鋼的平均含碳量的萬(wàn)分?jǐn)?shù)，例如 45、50Mn等。 若為沸騰鋼或各種專用鋼，則在牌號(hào)后面標(biāo)出規(guī)定的符號(hào)，例如10F、20Mn 等。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)、化學(xué)成分和力學(xué)性能見(jiàn)表2-5。第9頁(yè)共32頁(yè)表25碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)、化學(xué)成分、力學(xué)性能牌號(hào)化學(xué)成分（%）力學(xué)性能鋼材交貨狀態(tài)硬度a s(MPa)a b(MPa)(%)I(%)a(J/ cm2)HBSCSiMn熱軋鋼退火鋼不大于不小于08F0.050.11< 0.030.250.501752953560131080.050.120.170.370.350.65195325336013110F0.070.14&l

14、t; 0.070.250.501853153355137100.070.140.170.370.350.65205335315513715F0.120.19< 0.070.250.502053352955143150.120.190.170.370.350.652253752755143200.170.240.170.370.350.652454102555156250.220.300.170.370.500.80275450235088.3170300.270.350.170.370.500.80295490215078.5179350.320.400.170.370.500.8031

15、5530204568.7197400.370.450.170.370.500.80335570194558.8217187450.420.500.170.370.500.80355600164049229197500.470.550.170.370.500.80375630144039.2241207550.520.600.170.370.500.803806451335255217600.570.650.170.370.500.804006751235255229650.620.700.170.370.500.804106951030255229700.670.750.170.370.500

16、.80420715930269229750.720.800.170.370.500.808801080730285241800.770.850.170.370.500.809301080630285241850.820.900.170.370.500.80980113063030225515Mn0.120.190.170.370.701.00245410265516320Mn0.170.240.170.370.701.00275450245019725Mn0.220.300.170.370.701.00295490225088.320730Mn0.270.350.170.370.701.003

17521718735Mn0.320.400.170.370.701.00335560194568.722919740Mn0.370.450.170.370.701.00355590174558.822920745Mn0.420.500.170.370.701.0037562015404924121750Mn0.480.560.170.370.701.00390645134039.225521760Mn0.570.650.170.370.701.00410695113526922965Mn0.620.700.170.370.901.2043073593028522970Mn

18、0.670.750.170.370.901.204507858302852293）性能與用途低碳鋼 強(qiáng)度、硬度較低，塑性、韌性及焊接性良好。主要用于制作沖壓 件、焊接結(jié)構(gòu)件及強(qiáng)度要求不高的機(jī)械零件及滲碳件，如深沖器件、壓力容器、第11頁(yè)共32頁(yè)小軸、銷子、法蘭盤(pán)、螺釘和墊圈等。 中碳鋼具有較高的強(qiáng)度和硬度，其塑性和韌性隨含碳量的增加而逐步降 低，切削性能良好。經(jīng)調(diào)質(zhì)后，能獲得較好的綜合力學(xué)性能。主要用來(lái)制作受力 較大的機(jī)械零件，如連桿、曲軸、齒輪和連軸器等。 高碳鋼 具有較高的強(qiáng)度、硬度和彈性，但焊接性不好，切削性稍差，冷 變形塑性差。主要用來(lái)制造具有較高強(qiáng)度、耐磨性和彈性的零件，如氣門彈簧、

19、 彈簧墊圈、板簧和螺旋彈簧等彈性元件及耐磨零件。（3）碳素工具鋼牌號(hào)以漢字“碳”的第一個(gè)漢語(yǔ)拼音字母“ T”及后面的阿拉伯?dāng)?shù)字表示。 其數(shù)字表示鋼中平均含碳量的千分?jǐn)?shù)，例如 T8、T12A。碳素工具鋼的牌號(hào)、化 學(xué)成分、力學(xué)性能和用途見(jiàn)表2- 6。表26碳素工具鋼的牌號(hào)、化學(xué)成分、力學(xué)性能和用途牌號(hào)化學(xué)成分（%）熱處理應(yīng)用舉例CMnSiSP淬火溫度C）HRC（不小于）T70.650.74< 0.40< 0.35< 0.03< 0.035800820 水淬62受沖擊而要求較高 硬度和耐磨性的工具 ， 如木工用鏨、錘頭、鉆 頭、模具等T80.750.84780800 水淬T

20、8Mn0.800.900.400.60T90.850.94< 0.40760780 水淬受中等沖擊的工具 和耐磨機(jī)件，如刨刀、 沖模、絲錐、板牙、手 工鋸條、卡尺等T100.951.04T111.051.14不受沖擊而要求極 高硬度的工具和耐磨 機(jī)件，如鉆頭、銼刀、 刮刀、量具等T121.151.24T131.251.35（4）鑄造碳鋼1）成分鑄造碳鋼的含碳量一般在0.20%0.60%。2）牌號(hào) 用“鑄鋼”兩個(gè)漢字的漢語(yǔ)拼音字母字頭“ ZG”后面加兩組數(shù)字組成：第一組數(shù)字代表屈服點(diǎn)，第二組數(shù)字代表抗拉強(qiáng)度最低值，例如ZG270-500。3）用途 鑄造碳鋼一般用于制造形狀復(fù)雜、力學(xué)性能要求

21、較高的重型機(jī)械 零件，如軋鋼機(jī)機(jī)架、水壓機(jī)橫梁、鍛錘和砧座等。鑄造碳鋼的牌號(hào)、化學(xué)成分、力學(xué)性能和用途見(jiàn)表 2-7。第#頁(yè)共32頁(yè)表2-7碳素工具鋼的牌號(hào)、化學(xué)成分、力學(xué)性能和用途牌號(hào)化學(xué)成分（%）室溫下的力學(xué)性能CSiMnPSb s 或 a 0.2 (MPa)a b (MPa)(%)屮(%)«p( J/ cm2)不大于不小于ZG200 - 4000.200.500.800.04200400254060ZG230 - 4500.300.500.900.04230450223245ZG270 - 5000.400.500.900.04270500182535ZG310 - 5700.5

22、00.600.900.04310570152130ZG340 - 6400.600.600.900.04340640121820注：適用于壁厚10mm以下的鑄件二、合金鋼1. 合金鋼的特點(diǎn)及分類（1）特點(diǎn)合金元素對(duì)鋼組織和性能的影響主要有：1） 強(qiáng)化鐵素體，可提高鋼的強(qiáng)度和硬度（但塑性和韌性有所下降）。2）形成合金碳化物，穩(wěn)定滲碳體，提高鋼的硬度和耐磨性。3）細(xì)化晶粒，提高鋼的強(qiáng)度和韌性。4）穩(wěn)定奧氏體，提高淬透性。5）穩(wěn)定回火組織，提高回火溫度，消除淬火應(yīng)力，提高鋼的回火穩(wěn)定性。（2）分類1）按用途分類 合金結(jié)構(gòu)鋼用于制造機(jī)械零件和工程結(jié)構(gòu)件。 合金工具鋼 用于制造各種工具（刃具、模具、量具

23、）。 特殊性能鋼 具有某種特殊物理、化學(xué)性能的鋼。2）按合金元素總含量分類 低合金鋼合金元素總含量v 5%。 中合金鋼合金元素總含量為5%10%。 高合金鋼 合金元素總含量 10%。（3）牌號(hào)表示方法1） 合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào) 兩位數(shù)（含碳量）+元素符號(hào)（或漢字）+數(shù)字（小 于1.5%不標(biāo)）表示，例如40Cr。2）合金工具鋼的牌號(hào) 含碳量v 1.0% 一位數(shù)（含碳量）+元素符號(hào)（或漢字）+數(shù)字，例如9SiCr。含碳量1.0% 元素符號(hào)（或漢字）+數(shù)字，例如Cr12MoV。第13頁(yè)共32頁(yè)高速鋼平均含碳量小于1.0%時(shí)，其含碳量也不予標(biāo)出，例如 W18Cr4V。3） 特殊性能鋼的牌號(hào)特殊性能鋼的牌號(hào)

24、和合金工具鋼的表示方法相同， 例如不銹鋼2Cr13。含碳量w 0.10%時(shí)，用0表示；含碳量 0.03%時(shí)，用00表 示，例如 0Cr18Ni9、00Cr30Mo2 等。4） 特殊專用鋼的牌號(hào)為表示鋼的用途，在鋼的牌號(hào)前面冠以漢語(yǔ)拼音字母字頭，而不標(biāo)含碳量，合金元素含量的標(biāo)注也和上述有所不同。例如滾動(dòng)軸承鋼前面標(biāo)“ G”（“滾”字的漢語(yǔ)拼音字母字頭），女口 GCr15。牌號(hào)中鉻元素后面 的數(shù)字表示含鉻量千分?jǐn)?shù)，其他元素仍按百分?jǐn)?shù)表示，如GCr15SiMn。2. 常用合金鋼（1）合金結(jié)構(gòu)鋼1）低合金結(jié)構(gòu)鋼 成分 含碳量為0.1%0.25%;含錳量v 3%。 用途主要用于各種工程結(jié)構(gòu)。 分類按主要

25、性能及使用特性，低合金結(jié)構(gòu)鋼又可分為低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、低合金耐候鋼及低合金專業(yè)鋼。常用低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼和應(yīng)用見(jiàn)表2-&表28常用低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)和應(yīng)用新標(biāo)準(zhǔn)舊標(biāo)準(zhǔn)用途舉例Q29509MnV、9MnNb、09Mn2、12Mn車輛的沖壓件、冷彎型鋼、螺旋焊管、拖拉機(jī)輪圈、 低壓鍋爐、汽包、中低壓化工容器、輸油管道、儲(chǔ)油罐、油船等Q34512MnV、14MnNb、16Mn、18Nb、16MnRE船舶、鐵路車輛、橋梁、管道、鍋爐、壓力容器、 石油儲(chǔ)罐、起重及礦山機(jī)械、電站設(shè)備廠房鋼架等Q39015MnTi、16MnNb、10MnPNbRE、15MnV中高壓鍋爐汽包、中高壓石油化工容

26、器、大型船舶、 橋梁、車輛、起重機(jī)及其他較高載荷的焊接結(jié)構(gòu)件等Q42015MnVN、14MnVTiRE大型船舶、橋梁、電站設(shè)備、起重機(jī)械、機(jī)車車輛、 中壓或高壓鍋爐和容器及其大型焊接結(jié)構(gòu)件等Q460可淬火加回火后用于大型挖掘機(jī)、起重運(yùn)輸機(jī)械、 鉆井平臺(tái)等2）合金滲碳鋼 用途 主要用于制造承受強(qiáng)烈沖擊載荷和摩擦力的機(jī)械零件，如拖拉機(jī)、 汽車中的變速齒輪，內(nèi)燃機(jī)上的凸輪軸、活塞銷等。 性能特點(diǎn) 工作表面具有高硬度、高耐磨性，心部具有良好的塑性和韌性。 成分特點(diǎn) 含碳量在0.10%0.25%之間，常加入鉻、鎳、錳、硅、硼等元 素，以及釩、鈦等碳化物形成元素。 熱處理特點(diǎn) 滲碳+淬火+低溫回火。常用合

27、金滲碳鋼的牌號(hào)、力學(xué)性能和用途見(jiàn)表 2-9。第#頁(yè)共32頁(yè)牌號(hào)試樣毛坯尺寸(mm)力學(xué)性能用 途b b (MPa)b s (MPa)3 (%)屮(%)«p( J/ cm2)不小于20Cr15835540104060齒輪、齒輪軸、凸輪、活塞銷20Mn2B15980785104570齒輪、軸套、氣閥挺桿、離合器20MnVB151080885104570重型機(jī)床的齒輪和軸、汽車后橋齒輪20CrMnTi151080835104570汽車和拖拉機(jī)上的變速齒輪、傳動(dòng)軸12CrNi315930685105090重負(fù)荷下工作的齒輪20Cr2Ni41511751080104580大型齒輪和軸，也可用作

28、調(diào)質(zhì)件3) 合金調(diào)質(zhì)鋼 用途主要用于制造在重載荷下同時(shí)又受沖擊載荷作用的一些重要零件， 如汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床等上的齒輪、主軸、連桿、高強(qiáng)度螺栓等。 性能特點(diǎn)具有高強(qiáng)度、高韌性的良好的綜合力學(xué)性能。 成分特點(diǎn) 含碳量一般為0.25%0.50%,常加入少量鉻、錳、硅、鎳、硼 等合金元素，以及少量鉬、鋇、鎢、鈦等碳化物形成元素。 熱處理特點(diǎn)調(diào)質(zhì)處理。常用合金調(diào)質(zhì)鋼的牌號(hào)、力學(xué)性能、熱處理和用途見(jiàn)表2-10。表2-10常用合金調(diào)質(zhì)鋼的牌號(hào)、力學(xué)性能、熱處理和用途牌號(hào)熱處理力學(xué)性能用 途淬火回火b bb S5Ia (J/溫度介質(zhì)溫度介質(zhì)(MPa)(MPa)(%)(%)cm2)C)(C)不小天40Cr85

29、0油520水、油98078594560齒輪、花鍵軸、后半軸、連桿、主軸45Mn2840油520水、油885735104560齒輪、齒輪軸、連桿蓋、螺栓35CrMo850油550水、油980835124580大電動(dòng)機(jī)軸、錘桿、連桿、軋鋼機(jī)、曲軸30CrMnSi880油520水、油1080835104550飛機(jī)起落架、螺栓40MnVB850油520水、油980785104560汽車和機(jī)床上的軸、齒輪30CrMnTi880油200水、空氣147094060汽車主動(dòng)錐齒輪、后主齒輪、齒輪軸38CrMoAIA940水、油640水、油980835145090磨床主軸、精密絲桿、量塊、樣板第15頁(yè)共32頁(yè)4

30、）合金彈簧鋼 用途主要用于制造彈簧等彈性零件。 性能特點(diǎn) 高彈性強(qiáng)度、高疲勞極限、足夠的塑性和韌性。 成分特點(diǎn)合金彈簧鋼的含碳量一般為0.45%0.70%,常加入的合金元素 有錳、硅、鉻、鋇和鎢等。 熱處理特點(diǎn) 熱成型彈簧，截面尺寸8mm的大型彈簧，一般采用淬火 +中溫回火；冷成型彈簧，截面尺寸w 8mm的彈簧，一般采用去應(yīng)力退火。常用彈簧鋼的牌號(hào)、化學(xué)成分、熱處理、力學(xué)性能和用途見(jiàn)表2-11。表2-11常用彈簧鋼的牌號(hào)、化學(xué)成分、熱處理、力學(xué)性能和用途牌號(hào)化學(xué)成分（%）熱處理力學(xué)性能用 途CSiMnCrV淬火C）回火（C）a s(MPa)a b(MPa)810(%)I(%)不小于55Si2M

31、n0520.601.502.000.600.90w 0.35870油48012001300630作 2025mm 彈簧可用于230 C以 下溫度60Si2Mn0.560.641.502.000.600.90w 0.35870油48012001300525作2530mm彈簧可用于230 C以 下溫度50CrVA0.460.540.170.370.500.800.801.100.100.20850油50011501300(85)1040作3050mm彈簧可用于210C以下溫度60Si2CrVA0.560.641.401.800.400.700.901.200.100.20850油410170019

32、00(85)620作小于50mm彈簧可用于250 C以下溫度5）滾動(dòng)軸承鋼 用途 滾動(dòng)軸承鋼用來(lái)制造各種軸承的內(nèi)外圈及滾動(dòng)體（滾珠、滾柱、滾針）;各種工具（刀具、冷沖模、量具）及性能要求與滾動(dòng)軸承相似的耐磨零件。 性能特點(diǎn)高硬度和耐磨性、高彈性極限和接觸疲勞強(qiáng)度、足夠的韌性和 一定的耐蝕性。 成分特點(diǎn) 含碳量為0.95%1.15%,以及含鉻量為0.40%1.65%,還有硅、錳等元素。熱處理特點(diǎn)預(yù)備熱處理：球化退火；最終熱處理：淬火 +低溫回火。常用滾動(dòng)軸承鋼的牌號(hào)、化學(xué)成分、熱處理和用途見(jiàn)表2- 12第17頁(yè)共32頁(yè)表2-12常用滾動(dòng)軸承鋼的牌號(hào)、化學(xué)成分、熱處理和用途牌號(hào)化學(xué)成分(%)熱處理

33、C)回火后 硬度HRC用 途CCrSiMn淬火回火GCr61.051.150.400.700.150.350.200.40800820水、油1501706264直徑v 10mm的滾珠、滾柱及滾針GCr91.001.100.901.200.150.350.200.40800820水、油1501706266直徑v 20mm的滾珠、滾柱及滾針GCr9SiMn1.001.100.901.200.400.700.901.20810830水、油1501606264© 25 © 50mm 的滾珠，直徑v 22mm的滾柱GCr150.951.051.301.650.150.350.200.

34、40820840油1501606264壁厚v 12mm、外徑v250mm的套圈GCr15SiMn0.951.051.300.650.450.650.901.20810830油1502006165直徑50mm的滾珠， 直徑22mm的滾柱壁厚12mm、外徑250mm的套圈(2)合金工具鋼1) 刃具鋼 低合金刃具鋼低合金刃具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入少量合金元 素的鋼。鋼中主要加入鉻、錳、硅、鎢、釩等元素。這類鋼的強(qiáng)度和耐磨性比碳 素工具鋼高。一般工作溫度不得超過(guò) 300C。常用低合金刃具鋼的牌號(hào)、化學(xué)成分、熱處理和用途見(jiàn)表2-13。表2-13常用低合金刃具鋼的牌號(hào)、化學(xué)成分、熱處理和用途牌號(hào)化學(xué)

35、成分(%)熱處理用 途CCrSiMn其他淬火回火溫度(C)介質(zhì)HRC(不小于)溫度(C)HRC0.850.951.200.30820油18060冷沖模、板牙、絲錐、9SiCr0.951.251.600.608606220062鉸刀、拉刀8MnSi0.750.300.80800油6018058木工鏨子、鋸條或其 他刀具0.850.601.10820200609Mn2V0.85< 0.41.70V0.10780油6215060量規(guī)、塊規(guī)、精密絲 杠、絲錐、板牙0.952.000.25810200'620.900.900.150.80W1.20800油14062淬火后變形小的刀 具，如

36、拉刀、長(zhǎng)絲杠及CrWMn621.051.200.351.101.6083016065量規(guī)；形狀復(fù)雜的沖模 高速鋼性能特點(diǎn)：高熱硬性(可達(dá)600°)、高硬度、高耐磨性。成分特點(diǎn)：鋼中含有較多的碳(0.7%1.5%)和大量的鎢、鉻、釩、鉬等強(qiáng) 碳化物形成元素。第#頁(yè)共32頁(yè)第19頁(yè)共32頁(yè)表2 14常用咼速鋼的牌號(hào)、® 27 高速鋼（W18CHV） 熱處理工藝曲線化學(xué)成分和熱處理牌號(hào)化學(xué)成分（%）熱處理CCrWMoV其他退火淬火、回火溫度C）HRS淬火（C）回火（C）HRCW18Cr4V0.703.8017.5< 0.301.00V 2551270550> 630.

37、804.4019.01.401285570CoW18Cr4VCo50.703.7517.50.400.804.25850870V 2691270540> 630.804.5019.01.001.205.751290560W6Mo5Cr4V20.803.805.504.501.75V 2551210540> 640.904.406.755.502.201230560CW6Mo5Cr4V20.953.805.504.501.75V 2551190540> 641.054.406.755.502.201210560W2Mo9Cr4V20.973.501.408.201.758408

38、80V 2551190540> 651.054.002.109.202.251210560W9Mo3Cr4V0.773.808.502.701.302551210540> 640.874.409.503.301.7012305602）合金模具鋼 冷作模具鋼用途：用于制造使金屬在冷加工過(guò)程中變形的模具，如冷沖模、冷擠壓模、 拉絲模等。性能：具有高硬度和耐磨性、一定的韌性和抗疲勞性，大型模具還要求有良 好的淬透性。常用鋼種：小型冷作模具一般采用 Cr12、Cr12MoV等高碳鉻鋼制造。 熱作模具鋼用途：用來(lái)制造使金屬在熱加工過(guò)程中成型的模具，如熱鍛模、熱擠壓模和 壓鑄模等。熱處理特點(diǎn)：

39、高速鋼（W18Cr4V）熱處理工藝曲線如圖2-7所示用途：常用于制造切削速度較高的 刀具（如車刀、銑刀、鉆頭等）和形狀 復(fù)雜、載荷較大的成型刀具（如齒輪銑 刀、拉刀）；冷擠壓模及某些耐磨零件。常用高速鋼的牌號(hào)、化學(xué)成分和熱 處理見(jiàn)表2-14。性能：具有熱強(qiáng)性、熱硬性、高溫耐磨性和高抗氧化性，以及較高的抗熱疲 勞性和導(dǎo)熱性。成分：中碳（含碳量為0.3%0.6%）合金鋼，加入的合金元素有鉻、鎳、錳、 硅、鉬、鎢、釩等。常用鋼種：一般采用5CrMnMo和5CrNiMo鋼制作熱鍛模，用3Cr2W8V鋼 制作熱擠壓模和壓鑄模。3）合金量具鋼 制造量具沒(méi)有專用鋼種，碳素工具鋼、合金工具鋼和滾動(dòng) 軸承鋼均可

40、用來(lái)制造量具。精度要求較高的量具，一般采用微變形合金工具鋼制 造，女口 CrWMn、CrMn、GCr15 等。量具鋼的應(yīng)用實(shí)例見(jiàn)表2-15。表2-15量具鋼的應(yīng)用實(shí)例量具名稱鋼號(hào)平樣板、卡板15、20、50、55、60、60Mn、65Mn一般量規(guī)T10A、T12A、9SiCr高精度量規(guī)Cr12、GCr15高精度、形狀復(fù)雜的量規(guī)CrWMn注: 15、20鋼經(jīng)滲碳淬火后使用。（3）特殊性能鋼1）不銹耐酸鋼 鉻不銹鋼 常用鉻不銹鋼的牌號(hào)有1Cr13、2Cr13和3Cr13等，通稱Cr13 型不銹鋼。 鉻鎳不銹鋼 常用鉻鎳不銹鋼的牌號(hào)有0Cr19Ni19、1Cr18Ni19等，通稱18-8型不銹鋼。常

41、用不銹鋼的牌號(hào)、成分、性能和用途見(jiàn)表2-16。2）耐熱鋼 抗氧化鋼性能：高溫下有較好的抗氧化能力且具有一定的強(qiáng)度。用途：主要用于制造長(zhǎng)期在高溫下工作但強(qiáng)度要求不高的零件，如各種加熱爐的底板、滲碳處理用的滲碳箱等。常用牌號(hào)：常用的抗氧化鋼有 4Cr9Si2、1Cr13SiAI等。 熱強(qiáng)鋼性能：高溫下具有良好的抗氧化能力，較高的高溫強(qiáng)度。常用牌號(hào)及用途：常用的熱強(qiáng)鋼有 15CrMo、4Cr14Ni14W2Mo等。3）耐磨鋼用途 主要用于承受嚴(yán)重摩擦和強(qiáng)烈沖擊的零件，如車輛履帶、破碎機(jī)鄂板、球磨機(jī)襯板、挖掘機(jī)鏟斗和鐵道道岔等。 性能 具有良好的韌性和耐磨性。 常用鋼種高錳鋼是典型的耐磨鋼，常用牌號(hào)是

42、 ZGMn13表2-16常用不銹鋼的牌號(hào)、成分、性能和用途類別鋼號(hào)化學(xué)成分(%)熱處理力學(xué)性能用途舉例CCr其他淬火C)回火(C)a s(MPa)a b(MPa)5(%)硬度汽輪機(jī)葉1Cr13< 0.15121000105070042060020187片、水壓機(jī)(GB1221 84)14水、油790HB閥、螺栓、螺 母等抗弱腐馬0.161210001050660197蝕介質(zhì)并承氏體2Cr130.2514水、油77045060016HB受沖擊的零 件3Cr130.26121000105020048做耐磨的鋼0.4014水、油300HRC零件，如加油 泵軸、閥門零4Cr130.3512105

43、0110020050件、軸承、彈(GB1220 75)0.4514水、油300HRC簧以及醫(yī)療 器械抗水蒸氣1210001050700及熱含硫石0Cr13< 0.0814水、油79035050024油腐蝕的設(shè) 備鐵素1Cr17< 0.121675025040020硝酸工廠、 食品工廠的體鋼18800設(shè)備27700制濃硝酸1Cr28< 0.153080030045020的設(shè)備同 1Cr17，1Cr17Ti< 0.1216Ti: 570030045020但晶間腐蝕18C: 0.8800抗力較高固熔處理深沖零件、0Cr19Ni9< 0.0818Ni :105011001

44、8049040焊NiCr鋼的20810.5水焊芯奧固熔處理耐硝酸、有氏0.041820055045機(jī)酸、鹽、堿體鋼1Cr19Ni90.1020Ni : 81111001150水溶液腐蝕的 設(shè)備17Ni : 811固熔處理20055040做焊芯、抗 磁儀表、醫(yī)療1Cr18Ni9Ti< 0.1219Ti : 0.8510001100器械、耐酸容C : 0.02水器、輸送管道注：奧氏體不銹鋼中含硅量v 1%、含錳量v 2%,其余鋼中Si、Mn的含量一般不大于0.8%三、鑄鐵1. 鑄鐵的分類(1)根據(jù)碳存在的形式不同，鑄鐵可以分為下列幾種：1) 白口鑄鐵 碳主要以滲碳體形式存在，其斷口呈銀白色。這類鑄鐵性能 既硬又脆，很難進(jìn)行切削加工，主要用于煉鋼。2）灰口鑄鐵 碳大部分或全部以石墨形式存在，其斷口呈暗灰色。它是目 前工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的一種鑄鐵。3）麻口鑄鐵 碳大部分以滲碳體形式存在，少部分以石墨形式存在，斷口 呈灰白色，脆性較大，工業(yè)上很少使用。（2）根據(jù)鑄鐵中石墨形態(tài)的不同，鑄鐵又可分下列幾種：1）灰鑄鐵 石墨以片狀存在于鑄鐵中。2）可鍛鑄鐵 石墨以團(tuán)絮狀存在于鑄鐵中。3）球墨鑄鐵 石墨以球狀