第一章：機(jī)械設(shè)備常用工程材料

第一章：機(jī)械設(shè)備常用工程材料及鋼的熱處理第一節(jié)：機(jī)械設(shè)備用材的基本要求和特點(diǎn)第二節(jié)：機(jī)械設(shè)備常用材料第三節(jié)：鋼的熱處理2/3/20231第一節(jié)：機(jī)械設(shè)備用材的基本要求和特點(diǎn)一、選用材料的基本要求1、材質(zhì)可靠，其機(jī)械性能與化學(xué)性能可保證使用壽命；2、良好的制造加工性能，焊接性能良好；3、經(jīng)濟(jì)上合算；4、材料品種應(yīng)符合我國資源和供應(yīng)情況。2/3/20232二、材料的基本性能特點(diǎn)1、材料的機(jī)械性能強(qiáng)度：屈服強(qiáng)度s、抗拉強(qiáng)度b、屈強(qiáng)比s/b。對于常溫用鋼，靜載時(shí)，考慮常溫強(qiáng)度；變載時(shí)，考慮持久極限D(zhuǎn)。對于溫度超過400℃的用鋼，還應(yīng)考慮蠕變極限n。2/3/20233塑性：延伸率、斷面收縮率。韌性：材料的沖擊韌性(ak值）與冷脆性、斷裂韌性。硬度：布氏硬度HBS、洛氏硬度HRC。2、材料的化學(xué)性能

耐腐蝕性、抗氧化性。2/3/202343、材料的物理性能導(dǎo)熱系數(shù)、熱膨脹系數(shù)、比重、熔點(diǎn)、導(dǎo)電性。4、材料的加工工藝性鍛造、鑄造、切削、焊接、冷沖壓性能。5、材料的經(jīng)濟(jì)性在滿足設(shè)備使用性能的前提下，選用材料還應(yīng)注意其經(jīng)濟(jì)效果。2/3/20235第二節(jié)：機(jī)械設(shè)備常用材料碳鋼、合金鋼、鑄鐵、有色金屬及其合金、非金屬。一、碳鋼（碳素鋼）1、普通碳素鋼如：Q235-A、Q235-A·F2/3/202362、優(yōu)質(zhì)碳素鋼低碳鋼：含碳量≤0.25%。常用鋼有08、

10、15、20、25號(hào)。如：20R、20g中碳鋼：含碳量0.25～0.6%。常用鋼有30、

35、40、45、50、55號(hào)。高碳鋼：含碳量≥0.6%。常用鋼有60、65、70號(hào)。2/3/202373、專門用途的鍋爐和容器用鋼鍋爐用鋼：15g、20g

容器用鋼：Q235-AR、16MnR2/3/20238二、合金鋼1、合金結(jié)構(gòu)鋼如：16Mn、40Cr2、不銹鋼、不銹耐酸鋼如：0Cr18Ni9、0Cr18Ni12Mo2Ti3、耐熱鋼：工作時(shí)能承受650～800℃的高溫，能抗高溫氧化、抗蠕變。有熱強(qiáng)鋼和抗氧化鋼。4、低溫用鋼：在-20℃以下的低溫工作，抗冷脆。2/3/20239三、鑄鐵碳含量在2.5%～4.0%的鐵碳合金稱為鑄鐵。有：灰口鑄鐵，以HT表示；球墨鑄鐵，以QT表示。鑄鋼，用ZG表示。2/3/202310四、有色金屬及其合金1、銅：純銅又稱紫銅，塑性好；銅與鋅的合金叫黃銅，強(qiáng)度、耐腐蝕性高于純銅；銅與銀、鋁、鉛等的合金稱為青銅，有極高的耐腐蝕性和耐磨性。2、鋁：純鋁，塑性好；硬鋁是鋁、銅、鎂的合金，強(qiáng)度高，耐腐蝕性好。2/3/202311五、非金屬材料1、無機(jī)非金屬材料如：陶瓷、搪瓷、玻璃。2、有機(jī)非金屬材料如：聚乙烯、聚四氟乙烯、合成橡膠、硬聚氯乙烯、玻璃鋼、木材、紙板等。2/3/202312第三節(jié)：鋼的熱處理所謂鋼的熱外理，就是將鋼在固態(tài)范圍內(nèi)加熱到一定溫度后，保溫一段時(shí)間，再以一定速度冷卻的工藝過程。根據(jù)冷卻速度的不同，熱處理方法有：退火、正火、淬火、回火、調(diào)質(zhì)，及化學(xué)熱處理：表面滲碳、氮化、氰化等。

2/3/202313鋼的熱處理示意圖

℃如45號(hào)鋼（820～840℃）

淬火退火（爐冷）

（油、水冷）

正火（空冷）

調(diào)質(zhì)

回火

0

h2/3/202314

熱處理方法及其目的退火：將零件加熱、保溫一段時(shí)間后，隨爐冷卻到室溫?？梢韵慵膬?nèi)應(yīng)力，降低硬度，提高塑性，使零件便于加工。正火：其工藝過程與退火相似，不同之處是將零件置于空氣中冷卻。正火的作用與退火基本相同，由于零件在空氣中冷卻速度較快，故可提高鋼的硬度與強(qiáng)度。2/3/202315淬火：將零件加熱、保溫一段時(shí)間后，把零件放入水（油或水基鹽、堿溶液）中急劇冷卻的處理過程。可以大幅度提高鋼的硬度與強(qiáng)度，但材料的韌性降低，同時(shí)產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，零件有嚴(yán)重變形和開裂的危險(xiǎn)。因此，淬火后必須進(jìn)行回火處理。2/3/202316

回火：將淬火后的零件再重新加熱到一定溫度（低于淬火溫度），保溫一段時(shí)間后，置于空氣或油中冷卻至室溫的處理過程?？梢韵慵慊饡r(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，提高材料的綜合力學(xué)性能。高溫回火又稱調(diào)質(zhì)。2/3/202317低溫回火（150～250℃）：得到很高的硬度和耐磨性，主要用于切削工具、滾動(dòng)軸承等。中溫回火（350～500℃）：得到很高的彈性，主要用于各種彈簧等。

2/3/202318高溫回火（500～650℃）：又稱調(diào)質(zhì)，獲得良好的綜合力學(xué)性能，用于齒輪、軸、蝸桿等。含碳量在0.35～0.5%之間的中碳鋼和中碳合金鋼適用于調(diào)質(zhì)處理，稱為調(diào)質(zhì)鋼。2/3/202319表面淬火：快速將零件表層迅速加熱到淬火溫度（零件芯部溫度尚很低），然后迅速冷卻的熱處理過程。使零件的表層具有很高的硬度和耐磨性，而芯部仍保持材料原有的塑性與韌性。用于齒輪、軸等零件。2/3/202320

表面滲碳是化學(xué)熱處理，是使鋼表面強(qiáng)化的重要手段。它是把零件置于含有某種化學(xué)元素的介質(zhì)中進(jìn)行加熱、保溫，使化學(xué)元素的活性原子向零件表層擴(kuò)散，從而改變鋼材表層的化