工程金屬材料

工程金屬材料第1頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月

6.半軸

中、小型汽車的半軸一般用45鋼、40Cr，而重型汽車用40MnB、40CrNi或40CrMnMo等淬透性較高的合金制造。

7.鋼板

鋼板有08、20、25和16Mn等。熱軋鋼板主要用來制造一些承受一定載荷的結(jié)構(gòu)件，如保險杠、剎車盤、縱梁等。冷軋鋼板主要用來制造一些形狀復(fù)雜，受力不大的機械外殼、駕駛室、轎車的車身等覆蓋零件。

8.螺栓、鉚釘?shù)壤溏吜慵?頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月

9.汽車用塑料

（1）汽車內(nèi)飾用塑料

內(nèi)飾用主要塑料品種為聚氨酯（PU）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）和ABS等。（2）汽車用工程塑料

汽車上常用的工程塑料有聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、ABS、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、酚醛樹脂等。（3）纖維增強塑料復(fù)合材料統(tǒng)稱為FRP，F(xiàn)RP材料可用于制造汽車頂棚、空氣導(dǎo)流板、前端板、前燈殼、發(fā)動機罩、擋泥板、后端板、三角窗框、尾板等外裝件。

10.汽車用橡膠

輪胎的主要材料有生膠（包括天然橡膠、合成橡膠、再生膠），丁苯橡膠主要用于轎車輪胎。

11.汽車用陶瓷材料第3頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月

二、機床零件用材

1.機身、底座用材

常使用的灰鑄鐵牌號是:HT150、HT200及孕育鑄鐵HT250、HT300、HT350、HT400等。第4頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月

機身、箱體等大型零部件在單件或小批量生產(chǎn)時，也可采用普通碳素鋼來制造，如Q215、Q235、Q255，其中Q235用得最多。

2.齒輪用材

HT250、HT300和HT400等灰鑄鐵由于容易做成復(fù)雜的形狀和成本低的優(yōu)點而成為首選材料。鋼在無潤滑情況下，只能用作小齒輪與鑄鐵的大齒輪相互嚙合，常用普通碳素鋼Q235、Q255和Q275制造。閉式齒輪多采用40鋼、45鋼等經(jīng)正火或調(diào)質(zhì)處理的中碳優(yōu)質(zhì)鋼制造。高速、重載或受強烈沖擊的閉式齒輪，宜采用40Cr等調(diào)質(zhì)鋼或20Cr、20CrMnTi等滲碳鋼制造，并進行相應(yīng)的熱處理。不重要的閉式齒輪可使用普通碳素鋼Q275制造。

3.軸類零件用材

一般采用正火或調(diào)質(zhì)處理的45鋼等優(yōu)質(zhì)碳素鋼制造軸類零件。不重要的或受力較小的軸及一般較長的傳動軸，可以采用Q235、Q255或Q275等普通碳素鋼制造。承受載荷較大，且要求直徑小、質(zhì)量輕或要求提高軸頸耐磨性的軸，可以采用40Cr等合金調(diào)質(zhì)鋼或20Cr等合金滲碳鋼，整體與軸頸應(yīng)進行相應(yīng)的熱處理。第5頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月

曲軸和主軸常采用QT600—2、KTZ600—3等球墨鑄鐵和可鍛鑄鐵制造。

4.螺紋聯(lián)接件用材

螺紋聯(lián)接件可由螺栓、多頭螺栓、緊固螺釘?shù)嚷?lián)接零件構(gòu)成。無特殊要求的一般螺紋連接件常用低碳或中碳的普通碳素鋼Q235、Q255、Q275制造。用35鋼、45鋼等優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼制造的螺栓，常用與中等載荷以及精密的機床上。合金結(jié)構(gòu)鋼40Cr、40CrV等主要用于制作受重載高速的極重要的聯(lián)接螺栓。

5.螺旋傳動用材

螺旋傳動如絲杠—螺母傳動，不進行熱處理的螺旋傳動件用45鋼、50鋼制造；進行熱處理的螺旋傳動件用T10、65Mn、40Cr等制造。第6頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月

螺母的材料用鑄造錫青銅ZcuSn10Zn2、ZCuSn6Zn6Pb3使用得最為廣泛。在較小載荷及低速傳動中螺母用耐磨鑄鐵制造。

6.蝸輪傳動用材

蝸輪的材料有鑄造錫青銅、鑄造鋁青銅和鑄鐵。當(dāng)滑動速度τ≥3m/s時，常采用鑄造錫青銅ZcuSn10Pb1或ZcuSn6Zn6Pb3等。為節(jié)約貴重的銅合金，直徑為100～200mm的青銅蝸輪，應(yīng)采用青銅輪緣與灰鑄鐵輪芯分別加工再組裝成一體的結(jié)構(gòu)。蝸輪材料一般為碳鋼和合金鋼，如用15鋼、20鋼、15Cr鋼、20Cr鋼，表面滲碳淬硬到56～62HRC，或用45鋼、40Cr鋼，表面高頻淬火到45～50HRC。

7.滑動軸承用材

（1）金屬材料包括軸承合金（巴氏合金、銅基軸承合金）和鑄鐵。（2）粉末冶金材料粉末冶金材料可用于制造含油軸承。第7頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月

（3）塑料軸承常用的塑料軸承有ABS塑料、尼龍、聚甲醛、聚四氟乙烯等。

8.滾動軸承用材

滾動軸承的內(nèi)外圈和滾動體一般用GCr9、GCr15、GCr15SiMn等高碳鉻或鉻錳軸承鋼和GSiMnV等無鉻軸承鋼制造。

9.機床其它零件用材

（1）凸輪用材一般尺寸不大的平板凸輪可用45鋼制造，進行調(diào)質(zhì)處理，要求高的凸輪可用45鋼和40Cr鋼制造，并進行表面淬火，硬度可達50～60HRC。尺寸較大的凸輪（直徑大于300mm或厚度大于30mm），一般采用HT200、HT250或HT300等灰鑄鐵或耐磨鑄鐵制造。（2）刀具用材刀具用材包括碳素工具鋼（如T8、T10、T12）、合金工具鋼（如9Mn2V、9SiCr、CrW5、CrMn、CrWMn），高速鋼（W18Cr4V、9W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、W6Mo5Cr4V3）和硬質(zhì)合金（WC—Co型硬質(zhì)合金YG3、YG6、YG8、WC—Ti—Co型硬質(zhì)合金YT30、YT15、YT14、WC—TiC—TaC—Co型硬質(zhì)合金YW1、YW2）。第8頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月

三、儀器儀表用材

1.殼體材料

（1）金屬材料低碳結(jié)構(gòu)鋼（如Q195、Q215、Q235），再用油漆防銹和裝飾。鉻不銹鋼、鉻鎳奧氏體不銹鋼（如1Cr13、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti）（2）非金屬材料例如ABS塑料、易電鍍和易成型、力學(xué)性能良好，是制造管道、儲槽內(nèi)襯、電機外殼、儀表殼、儀表盤、小轎車車身等的優(yōu)秀材料。

2.軸類零件用材

用Q235等普通碳素鋼、聚甲醛塑料等工程塑料制造。硬鋁2A12（LY12）、2A11（LY11）和黃銅HMn58—2多用于制造重要且需要耐蝕的軸銷等零件。

3.凸輪用材

儀器中多數(shù)凸輪所用材料為中碳鋼或中碳合金鋼，一般尺寸不大的平板凸輪可用45鋼板制造，進行調(diào)質(zhì)處理。要求高的凸輪可用45鋼或40Cr鋼制造，進行表面淬火。

第9頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月

4.齒輪用材

用普通碳素鋼Q275制造齒輪，一般不經(jīng)熱處理。QAl10—4—4可用來制造400℃以下工作的齒輪、閥座；QAl11—6—6可用來制造500℃以下工作的齒輪、套管及其它減摩和耐蝕的零件。硅青銅QSi3—1有高的彈性、強度和耐磨性，耐蝕性良好，可用來制造耐蝕件及齒輪、制動桿等。鈹青銅Qbe2、Qbe1.9、Qbe1.7可用于制造鐘表等儀表。

5.蝸輪、蝸桿用材

QAl11—6—6可用來制造500℃以下工作的蝸輪、套管及其它減磨和耐蝕的零件。硅青銅QSi3—1有高的彈性、強度和耐磨性，耐蝕性良好，可用來制造蝸輪、蝸桿及耐蝕件等。聚碳酸酯等工程塑料可制造輕載蝸輪、蝸桿等零件。

第10頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月

四、熱能設(shè)備用材

（一）鍋爐主要設(shè)備用鋼

1.鍋爐管道用鋼

1)壁溫＜500℃的過熱器管和壁溫＜450℃的蒸汽管道。一般選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，常用的是20鋼。2)壁溫≤550℃的過熱器管和壁溫≤510℃的蒸汽管道。15CrMo鋼是在這個溫度范圍應(yīng)用很廣泛的鋼種。3)壁溫≤580℃的過熱器管和壁溫≤540℃的蒸汽管道。12CrMoV鋼是該溫度范圍應(yīng)用最廣泛的鍋爐管道用鋼。4)壁溫≤（600～650）℃的過熱器管和壁溫≤（550～600）℃的蒸汽管道。許需要用高合金耐熱鋼，較常用的是馬氏體型耐熱鋼。

2.鍋爐汽包用鋼

低壓鍋爐汽包用鋼為12Mng、16Mng和15MnVg等普通低合金鋼板。14MnMoVg鋼制造高壓鍋爐汽包。

第11頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月

（二）汽輪機主要零部件用鋼1.汽輪機葉片

1)鉻不銹鋼（1Cr13和2Cr13）2)強化型鉻不銹鋼在1Cr13和2Cr13基礎(chǔ)上加入鉬、鎢、釩、鈮、硼等強化元素，得到Cr11MoV、Cr12WmoV、Cr12WmoNbVB和1Cr11Ni2W2MoV等。3)鉻—鎳不銹鋼在600℃以上工作的葉片，應(yīng)選用鉻—鎳奧氏體不銹鋼或高溫合金，如Cr17Ni13W、Cr14Ni18W2NbBCe。

2.汽輪機轉(zhuǎn)子

34CrMo鋼采用正火（或淬火）+高溫回火處理，用作工作溫度480℃以下的汽輪機葉輪和主軸。35CrMoV鋼可用來制造要求較高強度的鍛件，如用于工作室溫為（550～520）℃以下的葉輪和2.5萬kW和5萬kW中壓汽輪機葉輪。第12頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月

五、化工設(shè)備用材

1.壓力容器用低合金結(jié)構(gòu)鋼

鋼種有16MnR、15MnVR和18MnMoNbR等。

2.不銹鋼

（1）鉻不銹鋼1Cr13、2Cr13等鋼種在弱腐蝕介質(zhì)（如鹽水溶液、硝酸、濃度不高的有機酸等）和溫度低于30℃時有良好的耐蝕性，在海水、蒸汽和潮濕大氣條件下也有足夠的耐蝕性。（2）鉻鎳不銹鋼有耐蝕要求的壓力容器常用鉻鎳不銹鋼，主要牌號有1Cr18Ni9、0Cr18Ni11Ti和0Cr17Ni12Mo2等。該類鋼經(jīng)固溶處理后是單一的奧氏體組織，可得到良好的耐蝕性、耐熱性、低溫和高溫力學(xué)性能及焊接性能。

3.耐熱鋼

第13頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月

（二）有色金屬及其合金1.銅及銅合金

化工上常用的黃銅代號是H80、H68和H62等。H80和H68塑性好，可在常溫下沖壓成形，用于制造容器零件。H62在常溫下塑性較差，力學(xué)性能較高，可做深冷設(shè)備的筒體、管板、法蘭和螺母等。第14頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.鋁及鋁合金

工業(yè)純鋁廣泛應(yīng)用于制造硝酸、含硫石油工業(yè)、橡膠硫化和含硫的藥劑等生產(chǎn)設(shè)備。防銹鋁的耐蝕性比純鋁高，可用作空氣分離的蒸餾塔、熱交換器、各式容器和防銹蒙皮等。鑄鋁可用來鑄造形狀復(fù)雜的耐蝕零件，如化工管件、氣缸、活塞等。

六、航空航天器用材

航空航天器用材很廣泛，工程塑料、橡膠、陶瓷材料和各種金屬。

1.中碳調(diào)質(zhì)鋼

40CrNiMoA、34CrNi3MoA用于高負載、大截面的軸類以及承受沖擊載荷的構(gòu)件，如噴氣渦輪機軸、噴氣式客機的起落架及火箭發(fā)動機外殼等。第15頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.高合金耐熱鋼

1Cr13、2Cr25Ni、0Cr25Ni20、0Cr12Ni20Ti3AlB用于制造渦輪泵及火箭發(fā)動機、航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子和其它零件。

3.高溫合金

K403(Ni—11Cr—5.25Co—4.65W—4.3Mo—5.6Al)。它主要用于制造渦輪工作葉片和導(dǎo)向器葉片。

4.鎳基耐蝕合金

Inconel718(Ni—19Cr—18.5Fe—5.1Nb—3Mo—0.9Ti),制造泵軸、渦輪等航空發(fā)動機零部件。

H—11鋼可用作超音速噴氣機機體材料。

第16頁，課件共18頁，創(chuàng)作于2023年2月

5.鋁及其合金

（1）形變鋁合金5A05（LF5）、5A11（LF11），用于焊接油箱、油管，制造鉚釘和中載零件制品。3A21（LF21）用于焊接油箱、油管，制造鉚釘及輕載零件和制品。硬鋁合金2A01（LY1）可制造工作溫度不超過100℃的結(jié)構(gòu)用中等強度鉚釘。2A11（LY11），用于制造骨架、模鍛的固定接頭、支柱、螺旋槳葉片、局部鐓粗的零件、螺栓和鉚釘?shù)戎械葟姸鹊慕Y(jié)構(gòu)零件。2A12（LY12），適宜制造飛機的高強度結(jié)構(gòu)零件，如骨架、蒙皮、隔框、肋、梁、鉚釘?shù)?50℃以下工作的零件。超硬鋁合金7A04（LC4）、7A06（LC6），適宜制造飛機大梁、架、加強框、蒙皮接頭及起落架等結(jié)構(gòu)中的主要受力件。鍛鋁2A50（LD5），適宜制造形狀復(fù)雜、中等強度的鍛件和模鍛件。2A70（LD7），適合制造高溫下工作的復(fù)雜鍛件，板材可做高溫下工作的結(jié)構(gòu)件。2A14（LD10）用于制造承受重載荷的鍛件和模