常用金屬材料及性能

1、 退出退出(1) 我國現(xiàn)行鋼分類與牌號(hào)的特點(diǎn)我國現(xiàn)行鋼分類與牌號(hào)的特點(diǎn)有統(tǒng)一國標(biāo)，鋼號(hào)直觀、實(shí)用，并靠近國際標(biāo)準(zhǔn)。有統(tǒng)一國標(biāo)，鋼號(hào)直觀、實(shí)用，并靠近國際標(biāo)準(zhǔn)。按按Wc：低碳鋼（低碳鋼（0.25%）；）； 中碳鋼（中碳鋼（0.250.60%）; 高碳鋼（高碳鋼（0.60%）。）。按冶金質(zhì)量：按冶金質(zhì)量：普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼和特級(jí)優(yōu)質(zhì)普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼和特級(jí)優(yōu)質(zhì) 鋼。鋼。按脫氧程度：按脫氧程度：沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼、特殊鎮(zhèn)靜鋼。沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、鎮(zhèn)靜鋼、特殊鎮(zhèn)靜鋼。按用途、成分、性能和熱處理特點(diǎn)（最實(shí)用）。按用途、成分、性能和熱處理特點(diǎn)（最實(shí)用）。表表5-15-1圖圖5-15-1

2、要要 求：求：會(huì)識(shí)別、（圖紙上）一看就明白。會(huì)識(shí)別、（圖紙上）一看就明白。基本類型：基本類型：兩類兩類如如Q235AF（常簡寫成（常簡寫成 Q235，不保證化學(xué)成分）。，不保證化學(xué)成分）。碳與合金元素含量。碳與合金元素含量。 例例1. 45 Wc=0.45%的優(yōu)質(zhì)鋼。的優(yōu)質(zhì)鋼。 例例2. 08F Wc=0.08%的沸騰鋼。的沸騰鋼。 例例3. 40Cr Wc=0.40%及及Wcr=1%。記憶方式與技巧介紹。記憶方式與技巧介紹。表表5-25-2 保證力學(xué)性能：保證力學(xué)性能：一般用途；以型材（棒、板、型鋼）供一般用途；以型材（棒、板、型鋼）供應(yīng)。應(yīng)。組組 織織 狀狀 態(tài)：態(tài)：軋后空冷、軋后空冷、F

3、+P；不再熱處理。設(shè)計(jì)時(shí)；不再熱處理。設(shè)計(jì)時(shí)注意尺寸效應(yīng)。注意尺寸效應(yīng)。典典 型型 牌牌 號(hào)：號(hào)：Q235。表表5-35-3添加少量合金元素（添加少量合金元素（Nb、V等）起各種強(qiáng)化作用。等）起各種強(qiáng)化作用。用于重要工程結(jié)構(gòu)（橋梁、壓力容器等），能減輕自用于重要工程結(jié)構(gòu)（橋梁、壓力容器等），能減輕自 重、降低成本等。重、降低成本等。典型牌號(hào)：典型牌號(hào)：Q295、Q420等。等。表表5-45-4 Ws、 Wp 0.035 %性能特點(diǎn)：性能特點(diǎn)：隨隨Wc升高，強(qiáng)度和硬度提高，塑、韌性有所下降。升高，強(qiáng)度和硬度提高，塑、韌性有所下降。零件制造中若經(jīng)過熱處理，可大幅度提高性能零件制造中若經(jīng)過熱處理，可

4、大幅度提高性能(強(qiáng)度強(qiáng)度)。 應(yīng)用應(yīng)用: 0825(15Mn)：低碳鋼，塑性好，可焊性好，直接沖壓低碳鋼，塑性好，可焊性好，直接沖壓成形或作焊接件。成形或作焊接件。 1525：低碳鋼，可作滲碳用鋼。低碳鋼，可作滲碳用鋼。 3055：中碳鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理做較重要的機(jī)器零件。中碳鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理做較重要的機(jī)器零件。 60： 中高碳鋼，淬火中高溫回火，一般彈簧及較中高碳鋼，淬火中高溫回火，一般彈簧及較 高強(qiáng)度零件。高強(qiáng)度零件。表表5-55-5用途及性能特點(diǎn)：用途及性能特點(diǎn)：用于承受較大沖擊負(fù)荷、同時(shí)表面經(jīng)受強(qiáng)烈摩擦磨損的零用于承受較大沖擊負(fù)荷、同時(shí)表面經(jīng)受強(qiáng)烈摩擦磨損的零件件(如換檔齒輪等如換檔齒輪等)

5、。經(jīng)滲碳及淬、回火后，表硬內(nèi)韌。經(jīng)滲碳及淬、回火后，表硬內(nèi)韌。合金化原則：合金化原則：低碳低碳(0.25%)，保證滲碳及熱處理后表、里的良好配合，保證滲碳及熱處理后表、里的良好配合。加提高淬透性元素，加提高淬透性元素，Cr、Mn、Ni、B等，保證心部良等，保證心部良好強(qiáng)韌性。好強(qiáng)韌性。加加V、Ti、W等，阻止?jié)B碳時(shí)晶粒長大。等，阻止?jié)B碳時(shí)晶粒長大。熱處理特點(diǎn)：熱處理特點(diǎn)：一般滲碳后預(yù)冷、直接淬火低溫回火一般滲碳后預(yù)冷、直接淬火低溫回火 (55HRC)。常常 用用 鋼鋼 種：種：低淬透性低淬透性15(20)、20Cr； 中淬透性中淬透性20CrMnMo、20MnTiB； 高淬透性高淬透性18Cr

6、2Ni4W、20Cr2Ni4。表表5-65-6用途及性能特點(diǎn)：用途及性能特點(diǎn)： 高強(qiáng)度（承受較大負(fù)荷）及高韌性（防止斷裂事故）的高強(qiáng)度（承受較大負(fù)荷）及高韌性（防止斷裂事故）的 重要零件（如機(jī)床主軸）具有良好的綜合力學(xué)性能。重要零件（如機(jī)床主軸）具有良好的綜合力學(xué)性能。合金化原則：合金化原則：中碳（中碳（0.300.5%），保證熱處理后足夠強(qiáng)度，又不致），保證熱處理后足夠強(qiáng)度，又不致太脆。太脆。加淬透性元素（加淬透性元素（Cr、Ni、Mn、Si、B），保證大截面），保證大截面均一的性能。均一的性能。 細(xì)化晶粒元素（細(xì)化晶粒元素（V、W、Mo等）。等）。加加Mo，消除回火脆性。，消除回火脆性。熱

7、處理：熱處理：調(diào)質(zhì)即調(diào)質(zhì)即淬火淬火+高溫回火高溫回火（500650） 。常用典型鋼種：常用典型鋼種：低淬透性低淬透性:45、40Cr、40MnB； 中淬透性中淬透性:35CrMo、30CrMnSi； 高淬透性高淬透性:40CrNiMo、40CrMnMo。表表5-75-7用途、性能：用途、性能： 承受較大負(fù)荷的彈簧；高的承受較大負(fù)荷的彈簧；高的e、-1及及s/b。合金化：合金化： 中、高碳（中、高碳（0.450.9%）；）； 加加Sie及（及（s/b）； 加加Mn、Si、或、或Cr淬透性淬透性； 加加Mo、W、V細(xì)化晶粒（重要彈簧）。細(xì)化晶粒（重要彈簧）。熱處理：熱處理： 淬火中溫回火，回火屈氏

8、體淬火中溫回火，回火屈氏體 4248HRC。常用鋼種：常用鋼種： 65；65Mn；60Si2Mn；50CrV。表表5-85-8 加加S、Pb、Ca、P等（減摩、易斷屑等），提高切削加等（減摩、易斷屑等），提高切削加工性，強(qiáng)度次要。工性，強(qiáng)度次要。 特特 點(diǎn)：點(diǎn)：直接鑄造成零件的結(jié)構(gòu)鋼，用于形狀復(fù)雜、直接鑄造成零件的結(jié)構(gòu)鋼，用于形狀復(fù)雜、 性能要求較高的場合。重型機(jī)械，礦山、工性能要求較高的場合。重型機(jī)械，礦山、工 程機(jī)械等。程機(jī)械等。 成成 分：分：低、中碳。低、中碳。 熱處理：熱處理：進(jìn)行正火、退火，重要件進(jìn)行淬火、回火。進(jìn)行正火、退火，重要件進(jìn)行淬火、回火。表表5-95-9用途、性能：用途

9、、性能： 軸承零件；高抗壓強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、高硬度與耐磨性。軸承零件；高抗壓強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、高硬度與耐磨性。合合 金金 化：化： 高碳（高碳（0.951.15%），），0.41.65%Cr，以及特殊要，以及特殊要求的成分。求的成分。 S、P要求嚴(yán)，冶金質(zhì)量高。要求嚴(yán)，冶金質(zhì)量高。熱熱 處處 理：理：球化退火（預(yù)先熱處理）及淬火、低溫回球化退火（預(yù)先熱處理）及淬火、低溫回 火，火，6064HRC。典典 型型 鋼鋼 種：種：GCr15（中小型軸承）（中小型軸承）; G20Cr2Ni4（大型滲碳軸承）（大型滲碳軸承）; 9Cr18（不銹軸承）。（不銹軸承）。表表5-105-10 用途、性能：用途、性能

10、： 較高切削的刀具；高硬度、高耐磨性及高熱硬性。較高切削的刀具；高硬度、高耐磨性及高熱硬性。 合金化（高速鋼）：合金化（高速鋼）： 高碳（高碳（c c0.8%0.8%）, ,以形成大量碳化物，保證高硬度、以形成大量碳化物，保證高硬度、高耐磨性。高耐磨性。 較多較多W W與與MoMo（10%10%）, ,產(chǎn)生產(chǎn)生W W2 2C C、MoMo2 2C C等細(xì)小彌散硬化，等細(xì)小彌散硬化，保證熱硬性。保證熱硬性。 4%Cr4%Cr，淬透性。，淬透性。 加加V V，提高硬度、耐磨性。，提高硬度、耐磨性。 熱熱 處處 理：理：預(yù)先熱處理；預(yù)先熱處理；1200-1300 1200-1300 高溫淬火高溫淬火

11、+3+3次次 560560回火回火, ,回火馬氏體回火馬氏體+ +碳化物碳化物,62,6266HRC66HRC。 典型鋼種：典型鋼種：W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2、W9Mo3Cr4VW9Mo3Cr4V、W18Cr4VW18Cr4V。 圖圖5-25-2圖圖5-35-3 表表5-135-13 表表5-115-11 表表5-125-121)1)冷作模具鋼：高碳（合金）鋼。冷作模具鋼：高碳（合金）鋼。 用途、性能：用途、性能：各種冷沖壓、冷成型模具；高硬度高耐各種冷沖壓、冷成型模具；高硬度高耐 磨性、足夠整體強(qiáng)度與韌性。磨性、足夠整體強(qiáng)度與韌性。 合金化：合金化：高碳高碳Wc0.6Wc0.

12、60.7%0.7%； 淬透性元素：主加淬透性元素：主加CrCr，另，另MnMn、SiSi； MoMo、V V細(xì)化晶粒細(xì)化晶粒;Cr;Cr、MoMo、W W、V V提高耐磨性。提高耐磨性。 熱處理：熱處理： 淬火淬火+ +低溫回火，低溫回火，58HRC58HRC，細(xì)小馬氏體，細(xì)小馬氏體+ +碳化物碳化物+ +少少 量殘余奧氏體。量殘余奧氏體。 典典 型型 鋼鋼 種：種： T8T8、T10T10、T12T12；9Mn2V9Mn2V、9SiCr9SiCr、GCr15GCr15、 Cr12MoVCr12MoV、65Nb65Nb、W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2。2)2)熱作模具鋼：中碳合金鋼熱

13、作模具鋼：中碳合金鋼 用途、性能：用途、性能： 鍛模、熱擠壓模、熱彎模等；耐熱性、高溫強(qiáng)度，鍛模、熱擠壓模、熱彎模等；耐熱性、高溫強(qiáng)度，耐熱耐熱 疲勞，高淬透性。疲勞，高淬透性。 合金化：合金化： 中碳（中碳（0.30.30.6%0.6%）, ,保證強(qiáng)度、韌性等。保證強(qiáng)度、韌性等。 CrCr、W W、SiSi（抗熱疲勞）；（抗熱疲勞）；MoMo、W W、V V（高溫強(qiáng)度）；（高溫強(qiáng)度）； CrCr、MoMo、W W等多元（淬透性）。等多元（淬透性）。 熱處理：熱處理： 淬火、中溫回火（高于工作溫度），淬火、中溫回火（高于工作溫度），353550HRC50HRC，回，回火屈氏體、回火馬氏體?；鹎?/p>

14、氏體、回火馬氏體。 典型鋼種：典型鋼種： 4545、40Cr(40Cr(很少用很少用) )；5CrNiMo5CrNiMo、5CrMnMo5CrMnMo； 3Cr2W8V3Cr2W8V；H11(4Cr5MoSiV)H11(4Cr5MoSiV)、H13(Cr5MoSiV1)H13(Cr5MoSiV1)。 用途、性能：用途、性能： 各種量具（卡尺、塊規(guī)等）；高硬度、高耐磨性，各種量具（卡尺、塊規(guī)等）；高硬度、高耐磨性，高尺寸穩(wěn)定性。高尺寸穩(wěn)定性。 合金化：合金化： 高碳（高碳（0.8%）；）；Cr、Mn、Si 等（淬透性）；等（淬透性）；Cr、W等（耐磨性）。等（耐磨性）。 熱處理：熱處理： 淬火淬

15、火+（冷處理）（冷處理）+多次回火，使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變及多次回火，使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變及穩(wěn)定尺寸。穩(wěn)定尺寸。 典型鋼種：典型鋼種： 9SiCr、CrWMn、GCr15 或滲碳鋼，硬質(zhì)合金。或滲碳鋼，硬質(zhì)合金。 用途、性能：用途、性能： 腐蝕環(huán)境中的工作零件；耐蝕性及附加力學(xué)性能（強(qiáng)腐蝕環(huán)境中的工作零件；耐蝕性及附加力學(xué)性能（強(qiáng) 度、硬度）等。度、硬度）等。 合金化：合金化：加加CrCr（121213%13%）提高電極電位、鈍化能力，使耐蝕）提高電極電位、鈍化能力，使耐蝕性性。加足夠加足夠NiNi或或Cr Cr ，呈單相奧氏體或單相鐵素體狀態(tài)。，呈單相奧氏體或單相鐵素體狀態(tài)。加加TiTi、NbNb等與

16、碳形成穩(wěn)定晶內(nèi)碳化物，使晶間腐蝕等與碳形成穩(wěn)定晶內(nèi)碳化物，使晶間腐蝕?？杉涌杉覯nMn、N N代代NiNi奧氏體不銹鋼。奧氏體不銹鋼。 熱熱 處處 理：理：A 不銹鋼：不銹鋼：固溶處理固溶處理(高溫快冷高溫快冷)； F 不銹鋼：不銹鋼：退火處理；退火處理； M不銹鋼：不銹鋼：淬火、回火。淬火、回火。 典型鋼種：典型鋼種：A 不銹鋼：不銹鋼：1Cr18Ni9Ti； F 不銹鋼：不銹鋼：1Cr17； M不銹鋼：不銹鋼：3Cr13，9Cr18。表表5-145-14上上表表5-145-14下下 用途、性能：用途、性能： 高溫下工作零件（如鍋爐管道）；高溫強(qiáng)度、抗氧高溫下工作零件（如鍋爐管道）；高溫強(qiáng)度

17、、抗氧化性等?；缘?。 合金化：合金化： 低、中碳；低、中碳； Cr Cr、NiNi、SiSi、MoMo等固溶強(qiáng)化；等固溶強(qiáng)化； CrCr、SiSi、AlAl等抗氧化；等抗氧化； V V、W W、MoMo形成穩(wěn)定碳化物彌散強(qiáng)化。形成穩(wěn)定碳化物彌散強(qiáng)化。 熱處理（視用途而定）和典型鋼種。熱處理（視用途而定）和典型鋼種。表表5-155-15 一定條件下：一定條件下：Fe3C（亞穩(wěn)態(tài)）（亞穩(wěn)態(tài)） 3Fe+G（穩(wěn)定態(tài)）（穩(wěn)定態(tài)） 碳呈化合態(tài)的碳呈化合態(tài)的Fe3C和共晶萊氏體；極脆，稱白口鑄鐵和共晶萊氏體；極脆，稱白口鑄鐵（斷口白殼），應(yīng)用很有限。（斷口白殼），應(yīng)用很有限。 碳呈游離態(tài)的石墨，（碳呈游離

18、態(tài)的石墨，（G）具有多種形態(tài)，鑄造性能優(yōu)）具有多種形態(tài)，鑄造性能優(yōu) 良，應(yīng)用廣泛。良，應(yīng)用廣泛。圖圖5-45-41) 共性：共性： 成成 分：高碳、高硅（易形成分：高碳、高硅（易形成G）及雜質(zhì)）及雜質(zhì)S、P較寬較寬 （成本低廉、易澆注）。（成本低廉、易澆注）。 組組 織：鋼基（織：鋼基（F、F+P、P等）等）+G。 性性 能：能：G的存在，具有多重性影響。的存在，具有多重性影響。 分析基點(diǎn)：分析基點(diǎn)：G作為空洞或裂紋看待。作為空洞或裂紋看待。 割裂基體，承載面積割裂基體，承載面積 b，k。 G 本身應(yīng)力集中本身應(yīng)力集中鑄鐵易脆斷。鑄鐵易脆斷。 G是裂紋萌生及擴(kuò)展通道是裂紋萌生及擴(kuò)展通道抗壓不抗

19、拉，宜作承壓件?？箟翰豢估俗鞒袎杭?。 G存在存在加工性能好（鑄造、切削加工）；減震減摩；加工性能好（鑄造、切削加工）；減震減摩； 較小缺口敏感性。較小缺口敏感性。2)各類鑄鐵的特點(diǎn)各類鑄鐵的特點(diǎn)灰鑄鐵灰鑄鐵 : 直接結(jié)晶獲得、成分亞共晶。直接結(jié)晶獲得、成分亞共晶。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：片片G應(yīng)力集中、割裂基體嚴(yán)重；鑄造性能最好。應(yīng)力集中、割裂基體嚴(yán)重；鑄造性能最好。 應(yīng)用：應(yīng)用：承壓或受力不大的形狀復(fù)雜件或薄壁件（如箱體承壓或受力不大的形狀復(fù)雜件或薄壁件（如箱體等）。等）。 典型牌號(hào)：典型牌號(hào)：HT200?？慑戣T鐵可鍛鑄鐵: 鐵水鐵水白口鐵白口鐵石墨化退火石墨化退火 Fe3C分解為團(tuán)絮狀分解為團(tuán)絮

20、狀G。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：性能優(yōu)于灰鑄鐵（但并不可鍛），工藝復(fù)雜。性能優(yōu)于灰鑄鐵（但并不可鍛），工藝復(fù)雜。 應(yīng)用：應(yīng)用：一定承載能力的結(jié)構(gòu)件。一定承載能力的結(jié)構(gòu)件。 典型牌號(hào)：典型牌號(hào)：KTH35010。圖圖5-55-5圖圖5-65-6圖圖5-75-7圖圖5-85-8表表5-165-16圖圖5-95-9表表5-175-17球墨鑄鐵（球鐵）：球墨鑄鐵（球鐵）： 直接結(jié)晶、球化處理（加稀土鎂球化劑）。直接結(jié)晶、球化處理（加稀土鎂球化劑）。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：高碳高硅（接近共晶成分）、雜質(zhì)少；強(qiáng)度和塑高碳高硅（接近共晶成分）、雜質(zhì)少；強(qiáng)度和塑性改善，基體作用加強(qiáng)，性能在鑄鐵中最好。性改善，基體作用加強(qiáng)，性能在鑄

21、鐵中最好。 應(yīng)用：應(yīng)用：沖擊負(fù)荷不大時(shí)可代鋼（如柴油機(jī)曲軸）。沖擊負(fù)荷不大時(shí)可代鋼（如柴油機(jī)曲軸）。 典型牌號(hào)：典型牌號(hào)：QT45010。蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵 ： 直接結(jié)晶獲得（直接結(jié)晶獲得（G形態(tài)介于片狀與球狀之間），力學(xué)性形態(tài)介于片狀與球狀之間），力學(xué)性 能明顯優(yōu)于灰鑄鐵、劣于球鐵，加工性能等優(yōu)于球鐵。能明顯優(yōu)于灰鑄鐵、劣于球鐵，加工性能等優(yōu)于球鐵。 RuT300等。等。 表表5-185-18 石墨化退火：石墨化退火：生產(chǎn)可鍛鑄鐵，消除鑄件薄壁處白口。生產(chǎn)可鍛鑄鐵，消除鑄件薄壁處白口。 去應(yīng)力退火：去應(yīng)力退火：用于各種鑄件。用于各種鑄件。 正火、淬火回火：正火、淬火回火：主要用于球鐵（提高基體

22、強(qiáng)度）。主要用于球鐵（提高基體強(qiáng)度）。 純鋁：導(dǎo)電導(dǎo)熱、抗大氣腐蝕；太軟。純鋁：導(dǎo)電導(dǎo)熱、抗大氣腐蝕；太軟。 比強(qiáng)度高（比強(qiáng)度高（高強(qiáng)鋼）?？捎糜谳p結(jié)構(gòu)件，尤其航高強(qiáng)鋼）。可用于輕結(jié)構(gòu)件，尤其航空?？铡?突出理化性能。導(dǎo)電、抗大氣腐蝕。突出理化性能。導(dǎo)電、抗大氣腐蝕。 良好加工性。高塑性、易冷成形；某些合金鑄造性良好加工性。高塑性、易冷成形；某些合金鑄造性能好，宜作壓鑄件。能好，宜作壓鑄件。 變形鋁合金：變形鋁合金： 不可時(shí)效強(qiáng)化的鋁合金：不可時(shí)效強(qiáng)化的鋁合金： 防銹鋁（防銹鋁（F F以左），單相固溶體，強(qiáng)度低、壓力加工性以左），單相固溶體，強(qiáng)度低、壓力加工性能好；用其優(yōu)良的耐蝕性能。牌號(hào)標(biāo)記

23、能好；用其優(yōu)良的耐蝕性能。牌號(hào)標(biāo)記LFLF。 可時(shí)效強(qiáng)化的變形鋁合金：可時(shí)效強(qiáng)化的變形鋁合金： 硬鋁（硬鋁（LYLY）、超硬鋁（）、超硬鋁（LCLC）和鍛鋁（）和鍛鋁（LDLD）。固溶時(shí)效）。固溶時(shí)效提高性能。提高性能。表表5-195-19圖圖5-105-10 鑄造鋁合金：鑄造鋁合金： 具有共晶轉(zhuǎn)變的合金，鑄造性能良好。具有共晶轉(zhuǎn)變的合金，鑄造性能良好。 提高性能方法：提高性能方法：變質(zhì)細(xì)化粗鑄態(tài)組織；時(shí)效硬化。變質(zhì)細(xì)化粗鑄態(tài)組織；時(shí)效硬化。 牌號(hào)牌號(hào) ：ZALZAL或或ZLZL 退火：退火：消除應(yīng)力退火（消除應(yīng)力退火（200200300300）；再結(jié)晶退火（）；再結(jié)晶退火（350350415415）。）。 固溶時(shí)效硬化：固溶時(shí)效硬化：500500水冷水冷 + + 人工時(shí)效（人工時(shí)效（200200）或）或自然時(shí)效（自然時(shí)效（44天）。天）。表表5-205-20 較好的理化性能較好的理化性能 導(dǎo)電材料，導(dǎo)熱（純銅，汽車散熱器）；抗大氣、導(dǎo)電材料，導(dǎo)熱（純銅，汽車散熱器）；抗大氣、海水腐蝕（黃銅）。海水腐蝕（黃銅）。