金屬工藝學(xué)第五章1匯總

1、1第五章第五章 機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料本章重難點(diǎn)本章重難點(diǎn) 鋼的種類、牌號(hào)、性能和鋼的種類、牌號(hào)、性能和用途用途2第五章主要內(nèi)容第五章主要內(nèi)容 鋼材鋼材 鑄鐵鑄鐵 有色金屬及其他材料有色金屬及其他材料 零件的失效與材料的選用原則零件的失效與材料的選用原則3 第一節(jié)第一節(jié) 鋼材鋼材 本節(jié)重點(diǎn)：本節(jié)重點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)鋼的分類，牌號(hào)，性能。結(jié)構(gòu)鋼的分類，牌號(hào)，性能。 本節(jié)難點(diǎn)：本節(jié)難點(diǎn)：牌號(hào)種類加工工藝特點(diǎn)大致化學(xué)成分用途與性能4第一節(jié) 鋼 材 鋼的簡(jiǎn)介 常用鋼材 煉鐵與煉鋼5一、 煉鐵與煉鋼1、 煉鐵工藝流程 6 煉煉 鐵鐵72、 煉鋼工藝流程煉鋼工藝流程 煉鋼的主要原理 在高溫下，用氧氣或鐵的氧化物

2、把鐵水中所含的過(guò)量的碳和其他雜質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w或爐渣除去。8煉煉 鋼鋼9 二、工業(yè)用鋼的簡(jiǎn)介二、工業(yè)用鋼的簡(jiǎn)介鋼的分類鋼的分類殘存元素在鋼中的作用殘存元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用101、鋼的分類、鋼的分類1 1）. .按化學(xué)成分分類按化學(xué)成分分類: :非合金鋼非合金鋼低合金鋼低合金鋼合金鋼合金鋼普通質(zhì)量鋼普通質(zhì)量鋼優(yōu)質(zhì)質(zhì)量鋼優(yōu)質(zhì)質(zhì)量鋼特殊質(zhì)量鋼特殊質(zhì)量鋼一、鋼的概述一、鋼的概述2）. .按質(zhì)量等級(jí)分類按質(zhì)量等級(jí)分類: :113 3）. .按主要性能及使用特性分類：按主要性能及使用特性分類：鋼鋼非合金結(jié)構(gòu)鋼非合金結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)鋼工具鋼工具鋼特殊性能鋼特殊性能鋼一、鋼的概

3、述一、鋼的概述低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼碳素工具鋼碳素工具鋼合金工具鋼合金工具鋼高速工具鋼高速工具鋼不銹鋼不銹鋼耐熱鋼耐熱鋼耐磨鋼耐磨鋼122、殘存元素在鋼中的作用、殘存元素在鋼中的作用 鋼中基本元素為：鋼中基本元素為：F Fe e 、C C； 殘存元素主要有：殘存元素主要有：SiSi、M Mn n、S S、P P 一、鋼的概述一、鋼的概述4）P 冷脆冷脆3）S 熱脆熱脆2）Si wSi0.6065 70強(qiáng)度、硬強(qiáng)度、硬度高，塑、度高，塑、韌性低，韌性低，彈性好彈性好彈簧鋼彈簧鋼（淬火（淬火+中溫回火）中溫回火）工具鋼（正火工具鋼（正火+球化退火球化退火 +淬火淬火+低溫回火

4、）低溫回火）233 3）碳素工具鋼）碳素工具鋼 wc=0.65%1.35% 牌牌 號(hào)：號(hào)： T T數(shù)字元素符號(hào)數(shù)字元素符號(hào) T T：“碳碳”， 數(shù)字：數(shù)字：w wc(c(以千分之幾計(jì)以千分之幾計(jì)) )。 例如：例如：T7T7、T8T8 元素符號(hào)元素符號(hào)MnMn：較高含錳量；例如：較高含錳量；例如： T8MnT8Mn A A：高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼：高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼; ; 例如：例如：T10AT10A。1、常用的非合金鋼、常用的非合金鋼力學(xué)性能力學(xué)性能：含碳量高、硬度大、塑性差：含碳量高、硬度大、塑性差 。24熱處理：熱處理：正火正火+ +球化退火淬火低溫回火球化退火淬火低溫回火 應(yīng)用舉例：應(yīng)用舉

5、例：用于制做低速、手動(dòng)刀具及常溫下使用的工用于制做低速、手動(dòng)刀具及常溫下使用的工 具、模具、量具等。具、模具、量具等。 T7T7、T8T8鑿子，沖子；鑿子，沖子； T10T10鋸條；鋸條；T12T12銼刀。銼刀。 25常用非合金鋼（碳素鋼）常用非合金鋼（碳素鋼）1、常用的非合金鋼、常用的非合金鋼264 4）工程用鑄造碳鋼）工程用鑄造碳鋼 牌牌 號(hào)：號(hào)： ZGZG數(shù)字?jǐn)?shù)字1 1數(shù)字?jǐn)?shù)字2 2 ZGZG：“鑄造用鋼鑄造用鋼”， 數(shù)字?jǐn)?shù)字1 1：屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度 數(shù)字?jǐn)?shù)字2 2：抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度二、常用工業(yè)用鋼二、常用工業(yè)用鋼制作形狀復(fù)雜的重型機(jī)械、礦山機(jī)械、冶金機(jī)械等。制作形狀復(fù)雜的重型機(jī)械、礦山

6、機(jī)械、冶金機(jī)械等。272 2、低合金鋼、低合金鋼二、常用工業(yè)用鋼二、常用工業(yè)用鋼 1) 1) 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼指低碳低合金工程結(jié)構(gòu)用鋼。指低碳低合金工程結(jié)構(gòu)用鋼。牌號(hào)：牌號(hào)：與碳素結(jié)構(gòu)鋼基本相同。與碳素結(jié)構(gòu)鋼基本相同。 “ Q Q ” ” + + 屈服強(qiáng)度值屈服強(qiáng)度值 + + 代表產(chǎn)品用途的符代表產(chǎn)品用途的符號(hào)號(hào) 例如：例如：Q345RQ345R、 Q420Q420力學(xué)性能：力學(xué)性能：高強(qiáng)度、高韌性和良好的焊接性和冷成形性能。高強(qiáng)度、高韌性和良好的焊接性和冷成形性能。應(yīng)用舉例：應(yīng)用舉例：橋梁、船舶、鍋爐、輸油輸氣管道等。橋梁、船舶、鍋爐、輸油輸氣管道等。 熱處理：熱處理：一

7、般在熱軋空冷狀態(tài)下使用一般在熱軋空冷狀態(tài)下使用 282 2、低合金鋼、低合金鋼 2 2）低合金耐候鋼）低合金耐候鋼 3 3）低合金專業(yè)用鋼）低合金專業(yè)用鋼 即耐大氣腐蝕鋼，在低碳低合金的基礎(chǔ)上加入即耐大氣腐蝕鋼，在低碳低合金的基礎(chǔ)上加入少量少量CuCu、CrCr、NiNi、MoMo等，使其在金屬表面形成一等，使其在金屬表面形成一層保護(hù)膜。層保護(hù)膜。 特殊的低合金結(jié)構(gòu)鋼，如低合金鋼筋鋼，鐵道特殊的低合金結(jié)構(gòu)鋼，如低合金鋼筋鋼，鐵道用低合金鋼、礦用低合金鋼等等。用低合金鋼、礦用低合金鋼等等。29Q390鋼（鋼（15MnVN ）30盧浦大橋盧浦大橋31武漢長(zhǎng)江大橋武漢長(zhǎng)江大橋結(jié)構(gòu)鋼性能對(duì)比結(jié)構(gòu)鋼性能

8、對(duì)比32南京長(zhǎng)江大橋南京長(zhǎng)江大橋結(jié)構(gòu)鋼性能對(duì)比結(jié)構(gòu)鋼性能對(duì)比33蕪湖長(zhǎng)江大橋蕪湖長(zhǎng)江大橋結(jié)構(gòu)鋼性能對(duì)比結(jié)構(gòu)鋼性能對(duì)比34結(jié)構(gòu)鋼應(yīng)用舉例：結(jié)構(gòu)鋼應(yīng)用舉例：蕪湖長(zhǎng)江大橋：蕪湖長(zhǎng)江大橋：2000.9.30, Q3702000.9.30, Q370qE E (14MnNbq ) 主跨跨度主跨跨度312m312m，長(zhǎng)長(zhǎng)1061610616米。米。 二、常用工業(yè)用鋼二、常用工業(yè)用鋼武漢長(zhǎng)江大橋：武漢長(zhǎng)江大橋：1957.101957.10， Q235Q235， 主跨跨度主跨跨度128m128m，長(zhǎng)，長(zhǎng)16001600多米；多米；南京長(zhǎng)江大橋：南京長(zhǎng)江大橋：1968.121968.12， Q345Q345，

9、主跨跨度主跨跨度160m160m，長(zhǎng)，長(zhǎng)67006700多米；多米； (16Mn)(16Mn)353、常用合金鋼、常用合金鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼合金工具鋼合金工具鋼特殊性能鋼特殊性能鋼高速工具鋼高速工具鋼36二、常用工業(yè)用鋼二、常用工業(yè)用鋼1）常用合金結(jié)構(gòu)鋼）常用合金結(jié)構(gòu)鋼合金滲碳鋼合金滲碳鋼合金調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼：合金彈簧鋼：合金彈簧鋼：37化學(xué)成分：化學(xué)成分：wcwc0.10%-0.250.10%-0.25 屬屬低碳低碳范圍范圍a a）. .合金滲碳鋼合金滲碳鋼：指經(jīng)過(guò)滲碳熱處理后使用的低碳合金結(jié)構(gòu)鋼。指經(jīng)過(guò)滲碳熱處理后使用的低碳合金結(jié)構(gòu)鋼。1)、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)：牌號(hào)：數(shù)字元素符

10、號(hào)數(shù)字?jǐn)?shù)字元素符號(hào)數(shù)字( (元素含量元素含量) ) 例如：例如：20Cr20Cr、20MnV20MnV、20CrMnTi20CrMnTi、18Cr2Ni4WA 18Cr2Ni4WA 等等力學(xué)性能要求：力學(xué)性能要求：表硬里韌表硬里韌應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例：承受沖擊載荷和摩擦磨損的齒輪等零件。：承受沖擊載荷和摩擦磨損的齒輪等零件。 熱處理：熱處理：滲碳直接淬火滲碳直接淬火( (或或滲碳二次淬火滲碳二次淬火) )低溫回火低溫回火3839化學(xué)成分：化學(xué)成分：w w c c0.25-0.50.25-0.5 屬屬中碳中碳范圍范圍 主加元素為：主加元素為：MnMn、CrCr、SiSi、NiNi， 輔加元素為輔加元

11、素為V V、MoMo、TiTi、W W。牌號(hào)：牌號(hào)：含義含義同合金滲碳鋼同合金滲碳鋼 例如例如: 40Cr: 40Cr、40MnB40MnB、40MnVB40MnVB、30CrMnSi30CrMnSi、40CrMnMo40CrMnMo、力學(xué)性能要求：力學(xué)性能要求：既強(qiáng)又韌既強(qiáng)又韌b b）. .合金調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼：指經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理后使用的中碳合金結(jié)構(gòu)鋼。指經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理后使用的中碳合金結(jié)構(gòu)鋼。1 1）、合金結(jié)構(gòu)鋼）、合金結(jié)構(gòu)鋼應(yīng)用舉例：應(yīng)用舉例：重荷載重荷載+ +沖擊作用的一些重要零件，沖擊作用的一些重要零件， 機(jī)床主軸、曲軸機(jī)床主軸、曲軸 。 熱處理熱處理：淬火高溫回火淬火高溫回火 （回火索氏體

12、（回火索氏體）40 曲曲 軸軸 連連 桿桿4142牌號(hào)：牌號(hào)：同合金滲碳鋼同合金滲碳鋼 例如：例如：60Si2CrA60Si2CrA、50CrVA50CrVA、30W4Cr2VA30W4Cr2VA等等力學(xué)性能：力學(xué)性能：高強(qiáng)度、高屈強(qiáng)比，高的疲勞極限，一定的高強(qiáng)度、高屈強(qiáng)比，高的疲勞極限，一定的 塑、韌性，耐熱性或耐蝕性塑、韌性，耐熱性或耐蝕性c c）. .合金彈簧鋼：合金彈簧鋼：指用于制造彈簧或其它彈性零件的鋼種。指用于制造彈簧或其它彈性零件的鋼種。1）、合金結(jié)構(gòu)鋼）、合金結(jié)構(gòu)鋼化學(xué)成分：化學(xué)成分： w w c c 0.450.45-0.7-0.7；應(yīng)用舉例：應(yīng)用舉例：各種彈簧。廣泛用于汽車

13、、拖拉機(jī)上的減振各種彈簧。廣泛用于汽車、拖拉機(jī)上的減振 彈簧、螺旋彈簧和氣缸安全閥彈簧等。彈簧、螺旋彈簧和氣缸安全閥彈簧等。熱處理：熱處理：淬火中溫回火淬火中溫回火 （回火托氏體）（回火托氏體）43 汽車板簧汽車板簧 閥門彈簧閥門彈簧44452）、合金工具鋼）、合金工具鋼a a）量具刃具鋼）量具刃具鋼 WcWc0.9%0.9%1.51.5 主要制造各種形狀復(fù)雜、截面尺寸較大的低主要制造各種形狀復(fù)雜、截面尺寸較大的低速切削刃具。速切削刃具。牌號(hào)：數(shù)字元素符號(hào)數(shù)字牌號(hào)：數(shù)字元素符號(hào)數(shù)字合金百分含量，同合金百分含量，同合金滲碳鋼合金滲碳鋼熱處理熱處理：正火正火+ +球化退火球化退火+ +淬火淬火+

14、+低溫回火低溫回火舉例舉例 9SiCr9SiCr： 板牙、絲錐、冷沖模；板牙、絲錐、冷沖模； 用來(lái)制造各種刃具、量具、模具的合金鋼用來(lái)制造各種刃具、量具、模具的合金鋼46量量 具具刃刃 具具472）、合金工具鋼）、合金工具鋼b b）耐沖擊工具鋼）耐沖擊工具鋼 在在CrSiCrSi鋼的基礎(chǔ)上，加入鋼的基礎(chǔ)上，加入2.02.02.52.5的的W W，主要制造風(fēng)動(dòng)工具、鏨、沖模、冷作模具等。主要制造風(fēng)動(dòng)工具、鏨、沖模、冷作模具等。c c）冷作模具鋼）冷作模具鋼 用于制作冷塑性變形的模具，如冷沖模、冷用于制作冷塑性變形的模具，如冷沖模、冷鐓模和冷擠壓模等鐓模和冷擠壓模等482）、合金工具鋼）、合金工具

15、鋼d d）熱作模具鋼）熱作模具鋼e e）塑料模具鋼）塑料模具鋼 用于制作熱變形加工的模具，如熱鍛模、熱用于制作熱變形加工的模具，如熱鍛模、熱擠壓模和壓鑄模等擠壓模和壓鑄模等493 3、高速工具鋼、高速工具鋼 二、常用工業(yè)用鋼二、常用工業(yè)用鋼 Wc Wc0.70.71.21.2，并含有大量的，并含有大量的W W、V V、MoMo和較多的和較多的CrCr，用于制作高速切削刃具。，用于制作高速切削刃具。 熱處理的特點(diǎn)：熱處理的特點(diǎn)： 淬火加熱溫度高淬火加熱溫度高12001200以上；以上； 回火溫度高回火溫度高560 560 ； 次數(shù)多次數(shù)多3 3次。次。車刀車刀銑銑刀刀鉆鉆頭頭504 4、特殊性能

16、鋼、特殊性能鋼 不銹鋼不銹鋼 二、常用工業(yè)用鋼二、常用工業(yè)用鋼耐熱鋼耐熱鋼 耐磨鋼耐磨鋼 511 1）不銹鋼）不銹鋼 定義定義: : 在腐蝕介質(zhì)中具有很高的抗腐蝕能力的鋼在腐蝕介質(zhì)中具有很高的抗腐蝕能力的鋼 概念概念: : * *鋼在鋼在空氣空氣中的年腐蝕量中的年腐蝕量0.01mm 0.01mm 空氣中使用的不銹鋼?？諝庵惺褂玫牟讳P鋼。 * *鋼在鋼在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿強(qiáng)酸、強(qiáng)堿介質(zhì)中的年腐蝕量介質(zhì)中的年腐蝕量 0.1mm0.1mm 在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿介質(zhì)中使用的不銹鋼。在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿介質(zhì)中使用的不銹鋼。52 高鉻高鉻a) a) 成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) 低碳低碳 提高鐵的電極電位，不發(fā)生電化學(xué)腐蝕；當(dāng)提高鐵的電極電

17、位，不發(fā)生電化學(xué)腐蝕；當(dāng)CrCr含量大于含量大于12%12%時(shí)，形成致密的氧化膜時(shí)，形成致密的氧化膜(Cr(Cr2 2OO3 3) )，防止繼續(xù)氧化。防止繼續(xù)氧化。 一般不銹鋼含碳量較低，只有要求高硬度一般不銹鋼含碳量較低，只有要求高硬度和耐磨性的不銹鋼才能適當(dāng)?shù)靥岣吆剂?。和耐磨性的不銹鋼才能適當(dāng)?shù)靥岣吆剂俊?3b) b) 分類分類 鐵素體型不銹鋼鐵素體型不銹鋼化學(xué)成分特點(diǎn)化學(xué)成分特點(diǎn):熱處理特點(diǎn)熱處理特點(diǎn): 不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。用途用途: 化工設(shè)備中要求耐蝕性高、塑化工設(shè)備中要求耐蝕性高、塑 性好、強(qiáng)度低的容器、管道等。性好、強(qiáng)度低的容器、管道等。5455馬氏體型不銹鋼

18、馬氏體型不銹鋼 化學(xué)成分特點(diǎn)化學(xué)成分特點(diǎn): Wc = 0.1 0.4 % WCr = 13 % 熱處理特點(diǎn)熱處理特點(diǎn):正火后的組織是馬氏體。正火后的組織是馬氏體。 用途用途:用作耐蝕性低、強(qiáng)度要求高的構(gòu)件。如彈簧、用作耐蝕性低、強(qiáng)度要求高的構(gòu)件。如彈簧、 汽輪機(jī)葉片、水壓機(jī)閥及醫(yī)療器械等。汽輪機(jī)葉片、水壓機(jī)閥及醫(yī)療器械等。b) b) 分類分類56b) b) 分類分類化學(xué)成分特點(diǎn)化學(xué)成分特點(diǎn): Wc = 0.08 0.14 % WCr = 1719 % WNi = 811 % Cu、Ti、Mo等。等。加工特點(diǎn)加工特點(diǎn):不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化,只能冷塑性變形只能冷塑性變形 強(qiáng)化。強(qiáng)化

19、。奧氏體型不銹鋼奧氏體型不銹鋼57582 2）. .耐熱鋼耐熱鋼在高溫下在高溫下-熱化學(xué)穩(wěn)定性熱化學(xué)穩(wěn)定性和和熱強(qiáng)性熱強(qiáng)性的鋼。的鋼。二、常用工業(yè)用鋼二、常用工業(yè)用鋼 用途：用途： 熱工動(dòng)力機(jī)械（燃?xì)廨啓C(jī)、鍋爐、內(nèi)燃機(jī)）、熱工動(dòng)力機(jī)械（燃?xì)廨啓C(jī)、鍋爐、內(nèi)燃機(jī)）、 化工機(jī)械、石油裝置和加熱爐等高溫下工作的構(gòu)化工機(jī)械、石油裝置和加熱爐等高溫下工作的構(gòu)件。件。 抗氧化鋼、熱強(qiáng)鋼抗氧化鋼、熱強(qiáng)鋼59603 3）. .耐磨鋼耐磨鋼性能性能: : 表面硬度高、耐磨、心部韌性、強(qiáng)度高。表面硬度高、耐磨、心部韌性、強(qiáng)度高。 常用牌號(hào)為常用牌號(hào)為ZGMn13ZGMn13，也稱高錳鋼。，也稱高錳鋼。二、常用工業(yè)用鋼二、常用工業(yè)用鋼用于運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中承受嚴(yán)重磨損和強(qiáng)烈沖擊的零件。用于運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中承受嚴(yán)重磨損和強(qiáng)烈沖擊的零件。特點(diǎn)特點(diǎn): : 高碳高碳:Wc:Wc0.90.9-1.5-1.5保證耐磨性和強(qiáng)度；保證耐磨性和強(qiáng)度； 高錳高錳：w wMnMn1111-14-14提高加工硬化速率；提高加工硬