黑色金属材料PPT课件.ppt

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1、授课：XXX,1,黑色金属材料,金属材料是最重要的工程材料，工业上将金属及其 合金分为两大类型：,黑色金属铁和铁为基的合金（钢、铸铁和铁合金）； 占工业用材的95。,有色金属除黑色金属以外的所有金属及其合金； 仅占工业用材的5。,碳钢和铸铁是现代汽车工业生产中使用最广泛的金属 材料，它主要由铁和碳两种元素组成的合金。因此，要掌 握碳钢和铸铁的性能及用途，首先要了解铁碳合金相图。,授课：XXX,2,铁碳合金相图（FeFe3C）,纯铁（含碳00.0218 ）,铸铁（含碳2.116.69）,碳钢（含碳0.02182.11）,纯铁熔点 （1538）,Fe3C,A,渗碳体熔点 （1227）,共晶点（11

2、48）,碳在Fe中 的最大溶解度 （1148）,共析线,渗碳体（含 碳6.69）,G,纯铁的同素异晶 转变点（912）,碳在Fe中 的最大溶解度 （727）,共析点 （727 ）,授课：XXX,3,第一节 铸铁,含碳量在2.116.69的铁碳合金称为铸铁。,铸铁具有优良的铸造性能、切削加工性能以 及减震性、耐磨性，铸铁生产工艺简单、成本低， 应用广泛。特别是球墨铸铁和合金铸铁的应用， 提高了铸铁的机械性能，形成了以铁代钢的趋势。,在汽车上，约5070的金属材料为铸铁。 如气缸体、气缸盖、活塞环、变速箱外壳、后桥 壳等等。,授课：XXX,4,一、铸铁的石墨化,影响铸铁组织和性能的关键是碳在铸铁中

3、存在的形 式、形态、大小和分布。铸铁中碳的存在形式有两种：,1、化合状态的渗碳体（Fe3C） 如果铸铁中碳几乎 全部以渗碳体形式存在，其断口呈银白色，则称为白口 铸铁。其性能硬而脆，（硬度达HB800，塑性和韧度几 乎等于零）很难进行切削加工，因此，工业上很少用它 来制造机械零件，主要用作可锻铸铁的毛坯。,2、游离状态的石墨（常用G来表示） 石墨很软强度 极低，如果铸铁中碳主要以石墨形式存在，则其断口呈暗 灰色，俗称灰口铸铁。它是机械制造中应用最多的一种铸 铁。分为灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁等。,授课：XXX,5,二、影响石墨化的因素：,影响铸铁石墨化的因素主要是铸铁的化 学成分和冷

4、却速度。,1、化学成分的影响主要是碳、硅、硫、 磷、锰等元素含量多少的影响。,2、冷却速度的影响主要是指铁水从浇 注冷却到600左右的冷却速度，冷却速度 越小，越有利于石墨化。,授课：XXX,6,三、铸铁的组织特征和分类,根据碳的存在形式，铸铁分为下列几种：,1、白口铸铁 白口铸铁中碳全部或大部分 以化合物渗碳体的形式存在，其断口呈银白色。 性能硬而脆，很难切削加工，一般用来炼钢， 又叫炼钢生铁，也可经热处理后变为可锻铸铁 使用。铸铁要成为白口，除化学成分有要求外， 还和冷却速度有关。如EQ1091发动机中的气门 挺杆，为了得到表层的高硬度和耐磨性，常用激 冷的方法使表层获得白口铸铁的组织而心

5、部由于 冷却速度较慢仍为灰口铸铁组织。,授课：XXX,7,2、灰口铸铁 灰口铸铁中的碳绝大部分 以片状石墨形式存在，其断口呈暗灰色而称 之为灰口铸铁。它是工业中应用最广泛的一 种铸铁，有一定的机械性能和良好的切削加 工性能。,3、可锻铸铁 可锻铸铁是经白口铸铁长 时间的退火处理而成的。其碳以团絮状石墨 形式存在。其塑性和韧度比灰口铸铁好，主 要用于要求韧度较好的薄壁类零件。,授课：XXX,8,4、球墨铸铁 碳以球状石墨形态存在，故称 为球墨铸铁。它的强度、韧度比灰口铸铁、 可锻铸铁高，可替代钢材制造某些重要的机械 零件。,5、蠕墨铸铁 蠕墨铸铁是在灰铸铁的铁水中 加入蠕化剂（镁钛合金等）和孕育

6、剂（硅铁） 进行蠕化孕育处理后，得到具有蠕虫状石墨 的铸铁。,授课：XXX,9,四、铸铁的成分、牌号及在汽车上的应用：,1、灰铸铁：,成分：含碳2.83.6、含硅1.12.5、 含锰0.61.2、含硫小于或等于0.15、含磷 小于或等于0.5。,牌号：由HT和一组数字组成。其中HT为灰铸铁的 代号，代号后面的数字表示其抗拉强度值b（MPa） 。 如HT150表示抗拉强度为150MPa的灰铸铁。,应用举例：,授课：XXX,10,2、球墨铸铁：,成分：成分：含碳3.84.0、含硅2.02.8、 含锰0.60.8、含硫小于或等于0.04、含磷小于或 等于0.1含镁0.030.05、含稀土小于或等于0

7、.05。,牌号：由QT和两组数字组成。其中QT为球墨铸铁的 代号，代号后面的两组数字分别表示其抗拉强度b（MPa） 和伸长率（） 。如QT45010表示抗拉强度为450MPa、 伸长率为10的球墨铸铁。,应用举例：,授课：XXX,11,3、可锻铸铁：,成分：含碳2.22.8、含硅1.22.0、含锰 0.61.2、含硫小于或等于0.2、含磷小于或等于0.1。,牌号：由KTH（或KTZ、KTB）和两组数字组成。其中KT 为可锻铸铁的代号，H表示黑心可锻铸铁，Z表示珠光体可锻 铸铁，B表示白心可锻铸铁，代号后面的两组数字分别表示其 抗拉强度b（MPa）和伸长率（）。如KTH37012表示 抗拉强度为

8、370MPa、伸长率为12的黑心可锻铸铁。,应用举例：,授课：XXX,12,4、蠕墨铸铁：,成分：含碳3.73.9、含硅2.02.8、含锰 0.30.6、含硫小于或等于0.025、含磷小于或等 于0.06、含钛0.080.20、含镁0.0150.03、 含稀土小于或等于0.01,牌号：由RuT和一组数字组成。其中RuT为蠕墨铸铁 的代号，代号后面的数字表示其抗拉强度b（MPa）。 如RuT300表示抗拉强度为300MPa的蠕墨铸铁。,应用举例：,授课：XXX,13,5、合金铸铁：,在灰口铸铁和球墨铸铁中加入一定量的合金元素后 的铸铁称为合金铸铁。加入合金后可使铸铁具有耐热、 耐酸或耐磨的特殊性

9、能。,耐热铸铁：为了提高铸铁的耐热性，可在球墨铸 铁中加入铝、硅、铬等元素，使铸铁表层形成一层致密 的氧化保护膜（如Al2O3、SiO2、CrO3），这类铸铁叫 耐热铸铁，用于制造进、排气门及排气管密封环等。,耐磨铸铁：把灰口铸铁的含磷量提高到0.40.6， 再加入Cr、W、Cu、Ti等合金元素构成合金高磷铸铁。它 的强度、韧度和耐磨性都较高。这类铸铁叫那么铸铁。现 代汽车的气缸套和活塞环一般用耐磨合金铸铁制造。,授课：XXX,14,耐蚀铸铁：在灰口铸铁中加入Si、Al、Cr、Ni等元 素可得到耐蚀铸铁。加入合金元素的目的是提高铸铁基体 的电位，并使表面形成一层致密的保护性氧化膜。耐蚀铸 铁分

10、高硅耐蚀铸铁、高铝耐蚀铸铁及高铬耐蚀铸铁等。其 中广泛应用的是高硅耐蚀铸铁，它的含硅量为1418。 这种铸铁在酸性介质中的耐蚀性很好。为了提高其在碱性 介质中的耐蚀性，可加入6.58.5的Cu；为了提高它 的机械性能，可加入微量的硼元素和进行球化处理。,高强度铸铁：在稀土镁球墨铸铁中加入Cu、Mo等 合金元素，能提高铸铁的强度和硬度，可得到高强度合金 铸铁。可用于柴油机曲轴、连杆及主轴承盖等。经等温淬 火后可替代18CrMnTi制造变速器齿轮。,授课：XXX,15,应用举例：,授课：XXX,16,第二节 碳素钢,碳素钢又称碳钢，通常指含碳量小于2.11的铁碳合金。 实际使用的碳钢，其含碳量一般

11、不超过1.4。,一、碳钢中常存元素对钢性能的影响：,在实际生产中使用的碳钢不单纯是铁碳合金，还包含有 一些杂质元素，（硅、锰、硫、磷等），它们对碳钢的性能 有一定的影响。,1、硅（Si）： 在碳钢中，硅的含量一般小于0.4。硅能溶于铁素体， 具有强化作用（可使钢致密，提高强度和硬度）。同时也会 降低钢的韧度和塑性。当含量较小时，其影响并不明显。,授课：XXX,17,2、锰（Mn）：,在碳钢中，锰的含量一般为0.250.8。锰大部 分溶于铁素体形成置换固溶体。因此具有固溶强化作用； 锰与硫结合可形成高熔点（1620）的MnS，从而消除 硫的有害作用（热脆性）。锰还能提高钢的强度。但当 锰的含量较

12、小时，其作用并不明显。,3、硫（S）：,硫在钢中常以FeS的形式存在，而FeS与Fe形成熔点 较低（985）的共晶体，当钢加热到10001200进 行热加工时FeS共晶体已经熔化，这将造成钢材在热加工 过程中开裂，使钢材变得极脆，这种现象称为热脆性。 硫对钢的焊接有不良影响，会导致焊缝的热裂现象； 在焊接过程中，硫易于氧化而形成SO2气体，使焊缝中产 生气孔。因此，须严格控制硫的含量。,授课：XXX,18,4、磷（P）:,室温下，钢中的磷全部溶于铁素体中，能使钢的强度、 硬度增加，但也使其室温特别是低温时塑性和韧度大大下 降，这种现象称为冷脆性（易产生脆裂）。因此，应严格 控制磷的含量。 但磷

13、的冷脆性也可利用，如在炮弹钢中加入较多的磷， 可使炮弹爆炸时的碎片增多，提高杀伤力。,二、碳钢的分类：,1、按含碳量分： 低碳钢（含碳量小于或等于0.25）； 中碳钢（含碳量为0.250.60）； 高碳钢（含碳量大于0.60）。,授课：XXX,19,2、按材质（主要根据硫、磷的含量）分：,普通钢（含硫小于0.055、含磷小于0.045）； 优质钢（含硫小于0.040、含磷小于0.040）； 高级优质钢（含硫小于0.030、含磷小于0.035）； 特级优质钢（含硫小于0.025、含磷小于0.030）。,3、按用途分：,碳素结构钢：用于制造各种机器零件和工程结构件。 多为低碳钢和中碳钢； 碳素工具

14、钢：用于制造各种刀具、量具和模具。多为 高碳钢。,4、按冶炼方法分为平炉钢、转炉钢和电炉钢。,5、按炼钢的脱氧程度分为沸腾钢、镇静钢和半镇静钢。,授课：XXX,20,三、碳钢的编号、性能及用途：,1、普通碳素结构钢：,根据国家标准（GB70088），碳素结构钢的牌号和 化学成分如下表所示。这类钢主要保证机械性能，一般用 于制造要求不高的零部件，故其牌号性能体现机械性能。,牌号：用Q数字表示。其中“Q”屈服点“屈”字的汉语拼音 字首，数字表示屈服强度值。例如：Q275表示屈服强度为 275MPa。若牌号后面标注字母A、B、C、D，则表示钢材 质量等级不同，即磷、硫含量不同。其中A级钢硫、磷含量

15、最高，D级硫、磷含量最低。若牌号后面标注字母“F”则为沸 腾钢，标注“b”为半镇静钢，不标注“F”或“b”者则为镇静钢。 例如Q235AF表示屈服强度为235MPa的A级沸腾钢。 Q235C表示屈服强度为235MPa的C级镇静钢,授课：XXX,21,、化学成分及力学性能：,授课：XXX,22,、应用举例：,授课：XXX,23,2、优质碳素结构钢：,优质碳素结构钢中所含的有害杂质元素（S、P等）和 非金属夹杂物较少，机械性能和钢材的表面质量较好，其 组织也较均匀。 此类钢主要应用于经过热处理且技术性能要求较高的 零件。 根据其化学成分不同，优质碳素结构钢又分为普通含 锰量钢和较高含锰量钢两类。,

16、牌号：普通含锰量优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示。两位数字代表钢中平均含碳量的百分数。例如：45表示平均含碳量为0.45的普通含锰量的优质碳素结构钢。 较高含锰量优质碳素结构钢的牌号为两位数字后 面附以Mn（锰元素符号）。例如：45Mn表示平均含碳量 为0.45的较高含锰量优质碳素结构钢。,授课：XXX,24,、化学成分及力学性能：,授课：XXX,25,授课：XXX,26,3、应用举例：,授课：XXX,27,课后作业： P19第4、5题 补充题： 简述碳钢的分类。 简述普通碳素结构钢和优质碳素结构钢的牌号。 举例说明碳素钢在汽车上的应用。,授课：XXX,28,05级汽车材料中考试卷,一、填空

17、题：（每小题2分，共20分） 1、金属材料的机械性能包括弹性、 、 、 、 和疲劳强度等。 2、金属材料强度的衡量指标主要有 、 。 3、金属的化学性能主要有 、 。 4、金属材料在在外力作用下发生 ，而不造成 的能力称为塑性。 5、金属材料在冷热加工过程中，所表现出来的性能称工艺 性能。它包括 性能、 性能、 性能、热处理性 能和 性能。 6、铸铁具有优良的 、 、切削加工性，且价格 低廉。 7、碳素钢含碳量低于 ，并含有少量硅、锰、硫、磷 等元素。,强度,塑性,硬度,冲击韧性,屈服强度,抗拉强度,耐腐蚀性,热安定性,永久变形,损坏断裂,铸造,锻造,焊接,切削加工,铸造性,耐磨性,2.11,

18、授课：XXX,29,8、常用的合金铸铁有 铸铁、耐蚀铸铁、 铸铁和 高强度铸铁。 9、可锻铸铁是将 经高温长时间退火而获得的。 10、普通碳素结构钢的牌号由 组成。 二、选择题：（每小题2分，共10分） 1、发动机的气门在高温下工作，则要求它有良好的（ ）。 A、耐磨性， B、热安定性， C、韧性， D、硬度。 2、铸铁从受拉到断裂只有极小的（ ）。 A、弹性变形， B、屈服变形， C、塑性变形， D、颈缩变形。 3、汽车发动机气门弹簧工作时，其变形是（ ）。 A、刚性变形， B 、永久变形， C、塑性变形， D、弹性变形。 4、中碳钢的含碳量为（ ）。 A、0.200.50 B、0.200.

19、60 C、0.250.50 D、0.250.60。 5、决定钢的机械性能最主要的指标是（ ）。 A、硫， B、碳， C、磷、 D、氧。,耐热,耐磨,白口铸铁,Q数字,B,C,D,D,B,授课：XXX,30,三、判断题：（每小题2分，共10分） 1、导热性好的金属其散热性也好。 （ ） 2、金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力称为 强度。 （ ） 3、钢中的硫是有害元素，会导致钢的冷脆。 （ ） 4、碳素工具钢用于制造各种刀具、量具和模具。多为 中碳钢。 （ ） 5、球墨铸铁中的石墨呈蠕虫状。 （ ） 四、简述题：（每小题5分，共10分） 1、指出QT45010中各字母和数字的含义。 2、低

20、、高碳钢的含碳量各是多少？各自的性能如何？,答：QT球墨铸铁，450抗拉强度（MPa）， 10延伸率（）,答：低碳钢的含碳量小于0.25，具有良好的塑性、韧性、 和焊接性但强度比较低；高碳钢的含碳量大于0.60，有高 的硬度和强度，但塑性和韧性较差。,授课：XXX,31,3、碳素工具钢：,用途： 碳素工具钢主要用来制造各种刃具、量具和模具,要求： 硬度高、强度大、耐磨性好。,含碳量： 碳素工具钢的含碳量为0.651.3（高碳钢）,牌号： 碳素工具钢的牌号由T数字组成。数字表示含碳量的千 分数。 如：T8表示含碳量为0.8的碳素工具钢。 T8Mn表示含碳量为0.8的较高含锰量碳素工具钢。 T10

21、A表示含碳量为1.0的高级优质碳素工具钢。,授课：XXX,32,授课：XXX,33,第三节 合金钢,所谓合金钢，就是在碳钢的基础上，为了获得某种特定 的性能，有目的地加入一种或多种其他元素的钢。加入的元 素称为合金元素。,一、合金元素对钢性能的影响,1、铬（Cr）：铬是一种常用的合金元素，含碳量低 的钢加入铬能提高钢的强度和硬度。它是不锈钢和耐热钢 的主要成分，若和Mn、Mo、Si等元素配合，更能显示出 它的特性。,常用的合金元素有：铬（Cr）、锰（Mn）、镍（Ni）、 硅（Si）、铝（Al）、硼（B）、钨（W）、钼（Mo）、 钒（V）、钛（Ti）、钴（Co）及稀土元素（Re）等。,授课：XX

22、X,34,2、镍（Ni）：含镍在6以下时能使钢具有高强度和高 韧度。含镍811与铬配合可组成镍铬不锈钢。含镍超 过20可成为耐热钢。,3、锰（Mn）：锰在碳素钢中自然含量为0.50.8%。 锰能提高钢的强度、硬度，使钢具有较高的耐磨性。通常情况 下，普通低合金钢中含锰12%；当含锰量在1114时 便成为高锰耐热钢。,4、硅（Si）：硅已成为我国合金钢中的主要元素之一。 硅能提高钢的强度、硬度、疲劳强度、耐蚀性和抗氧化性。 硅的含量一般不超过1.4，否则钢的脆性会显著提高。当含 硅量在2.54.4时，是很好的软磁材料，可制变压器或 电动机线圈的铁心。,5、钨（W）：钨能提高钢的强度及耐磨性，使钢

23、具有 良好的热硬性。,6、铝（Ai）：铝能细化钢的晶粒，并能提高钢的抗氧 化性和耐热性。,授课：XXX,35,7、钛（Ti）：钛能细化晶粒，使组织致密，并能提高 钢的综合机械性能。,8、硼（B）：微量的硼能提高钢的强度，并能大大提 高钢的淬透性。,9、钒（V）：钒能使钢的强度和韧度同时提高，并提 高钢的耐磨性和回火稳定性。,10、稀土元素（Re）：稀土元素是一个族，共有17种 元素，如镧（Ld）、铈（Ce）、镨（Pr）等。稀土元素对 冶炼和铸造有良好的作用，还能提高钢的塑性和韧度，改善 钢的特殊性能（耐热、耐蚀、抗氧化等）。,授课：XXX,36,二、合金钢的分类和牌号,1、合金钢的分类：,按用

24、途分为： A、合金结构钢：用来制造各种机器零件及工程结构。 B、合金工具钢：用来制造各种重要的工具、量具、刃具等。 C、特殊性能钢：用来制造有特殊性能要求的结构件和机器 零件等,按合金元素的含量分为：,A、低合金钢合金元素总含量小于5。 B、中合金钢合金元素总含量小于510。 C、高合金钢合金元素总含量大于10。,授课：XXX,37,2、合金钢的牌号：,国家标准规定，合金钢的牌号用“数字合金元素符号数字” 的方法来表示。,合金结构钢：牌号的前两位数字表示含碳量的万分数，合 金元素符号后面的数字表示该元素的含量（若合金元素的含量小 于1.5，一般不标出）。,例如：55Si2Mn，表示含碳量为0.

25、55，含硅量为2，含 锰量小于 1.5的合金结构钢。,合金工具钢：牌号的前一位数字表示含碳量的千分数 （若碳的含量超过1时，一般不标出），合金元素符号后面 的数字表示该元素的含量（若合金元素的含量小于1.5，一 般不标出）。,例如：9SiCr，表示含碳量为0.9，硅和锰的含量小于 1.5 的合金工具钢。,授课：XXX,38,滚动轴承钢：其表示方法基本与合金工具钢相似，因 其含碳量一般都等于或等于1，故一般不标出。要注意的是 铬元素后面的数字是表示含铬的千分数，并在牌号前冠以“G” 或“滚”字。,例如：GCr15SiMn，“G”表示滚动轴承钢，铬的含量为1.5， 硅和锰的含量小于1.5。,特殊性

26、能钢：表示方法与合金工具钢相同。只是当碳的 含量小于0.1时，用“0”表示，含碳0.03时，用“00”表示。,例如：0Cr13，表示含碳量小于0.1，含铬量为13的不锈钢。,授课：XXX,39,作业： 1、碳素钢中的硫和磷对其有何影响？ 2、什么叫碳素钢？碳的含量对碳素钢有什么影响？ 3、说出锰、硅、铬合金元素对钢性能的影响。 4、合金钢按用途分为哪几种？ 5、说明下列钢牌号的含义： 55Si2Mn、 9SiCr、 GCr15SiMn、 0Cr13、 T8Mn、 T10A。,授课：XXX,40,1、碳素钢中的硫和磷对其有何影响？ 答：硫在钢中常以FeS的形式存在，而FeS与Fe形成熔点 较低（

27、985）的共晶体，当钢加热到10001200进 行热加工时FeS共晶体已经熔化，这将造成钢材在热加工 过程中开裂，使钢材变得极脆，这种现象称为热脆性。 硫对钢的焊接有不良影响，会导致焊缝的热裂现象； 在焊接过程中，硫易于氧化而形成SO2气体，使焊缝中产 生气孔。因此，须严格控制硫的含量。 室温下，钢中的磷全部溶于铁素体中，能使钢的强度、 硬度增加，但也使其室温特别是低温时塑性和韧度大大下 降，这种现象称为冷脆性（易产生脆裂）。因此，应严格 控制磷的含量。 但磷的冷脆性也可利用，如在炮弹钢中加入较多的磷， 可使炮弹爆炸时的碎片增多，提高杀伤力。,授课：XXX,41,2、什么叫碳素钢？碳的含量对碳

28、素钢有什么影响？,答： 碳素钢又称碳钢，通常指含碳量小于2.11的铁碳合金。 实际使用的碳钢，其含碳量一般不超过1.4。,低碳钢（含碳量小于或等于0.25），有良好的塑性、 韧度和焊接性，但强度比较低。 中碳钢（含碳量为0.250.60），有较高的强度， 塑性和韧度比低碳钢略差，经热处理后则具有良好的机 械性能。 高碳钢（含碳量大于0.60），有高的硬度和强度，但 塑性和韧度差，经热处理后仍具有高强度，且弹,授课：XXX,42,3、说出锰、硅、铬合金元素对钢性能的影响。,硅:已成为我国合金钢中的主要元素之一。硅能提高钢 的强度、硬度、疲劳强度、耐蚀性和抗氧化性。硅的含量 一般不超过1.4，否则

29、钢的脆性会显著提高。当含硅量在 2.54.4时，是很好的软磁材料，可制变压器或电动机 线圈的铁心。,答： 锰:在碳素钢中自然含量为0.50.8%。锰能提高钢的 强度、硬度，使钢具有较高的耐磨性。通常情况下，普通低 合金钢中含锰12%；当含锰量在1114时便成为高 锰耐热钢。,铬:是一种常用的合金元素，含碳量低的钢加入铬能提 高钢的强度和硬度。它是不锈钢和耐热钢的主要成分，若 和Mn、Mo、Si等元素配合，更能显示出它的特性。,授课：XXX,43,4、合金钢按用途分为哪几种？,答：按用途分为： 合金结构钢：用来制造各种机器零件及工程结构。 合金工具钢：用来制造各种重要的工具、量具、刃具等。 特殊

30、性能钢：用来制造有特殊性能要求的结构件和机器 零件等。,授课：XXX,44,5、说明下列钢牌号的含义： 55Si2Mn、 9SiCr、 GCr15SiMn、 0Cr13、 T8Mn、 T10A、65Mn、Q275,答：55Si2Mn，表示含碳量为0.55，含硅量为2，含 锰量小于 1.5的合金结构钢。,9SiCr，表示含碳量为0.9，硅和锰的含量小于 1.5 的合金工具钢。,GCr15SiMn，“G”表示滚动轴承钢，铬的含量为1.5， 硅和锰的含量小于1.5。,0Cr13，表示含碳量小于0.1，含铬量为13的不锈钢。,T8Mn：表示含碳量为0.8的较高含锰量碳素工具钢。 T10A：表示含碳量为

31、1.0的高级优质碳素工具钢。,65Mn表示平均含碳量为0.65的较高含锰量优质碳素结构钢。,Q275表示屈服强度为275MPa的普通碳素结构钢。,授课：XXX,45,3、合金结构钢,合金结构钢是在优质或高级优质碳素结构钢的基础上 加入适量合金元素的钢。,用途：制造各种重要的机器零件和受力工程结构。,要求：有较高的机械性能和较好的加工工艺性能。,分类：,合金结构钢,工程用钢（低合金结构钢）,机器制造用钢,合金渗碳钢,合金调质钢,合金弹簧钢,滚动轴承钢,授课：XXX,46,低合金结构钢：,低合金结构钢含碳量在0.10.25之间，所加入 的合金元素含量不大于3。 成分特点：为低碳、低合金，所加入的合

32、金元素主要 有锰、钒、钛等。 强度：比普通碳素钢高3050，故又称之为的合 金高强度钢。 性能：具有良好的塑性、韧度、焊接性及较好的耐磨 性和耐蚀性。 用途：主要用于制造工程结构如汽车大梁、前保险杠 等。,授课：XXX,47,授课：XXX,48,合金渗碳钢：,合金渗碳钢是在渗碳钢的基础上，加入一定量的合金元素而形成的。 含碳量在0.150.25之间，以保证其具有良好的韧性。 性能：经过渗碳，其表层含碳量较高（0.851.05），再经淬火，表层硬度较高（HRC60），从而获得良好的耐磨性；为了提高其心部的强度，可在钢中加入锰、铬、钼、钨、钛、硼等元素。 用途：主要用于制造工作在高速、重负荷、剧烈

33、摩擦和强烈冲击等条件下的零件。如汽车传动系的齿轮、万向节十字轴及活塞销和气门挺杆等。,常用合金渗碳钢的牌号、机械性能及用途（见教材P16 表27）。,授课：XXX,49,合金调质钢：,合金调质钢是在调质钢中加入一定量的合金元素而形成的。 含碳量在0.300.50之间。含碳量过低，则影响强度；过高则韧性较差。同时，为了获得优良的综合机械性能， 常加入铬、镍、锰、硅等元素，再经调质处理后使用。 用途：主要用于制造承受较大载荷的零件。如汽车上的半轴、连杆、万向节叉及变速器第二轴等。,常用合金调质钢的牌号、机械性能及用途（见教材P16 表28）。,授课：XXX,50,合金弹簧钢：,合金弹簧钢是在弹簧钢

34、中加入一定量的合金元素而形成的。 含碳量在0.450.70之间。 要求：有较高的疲劳强度和抗拉强度，良好的工艺性和足够的韧度与塑性。,常用合金弹簧钢的牌号、机械性能及用途（见教材P17 表29）。,授课：XXX,51,滚动轴承钢：,滚动轴承钢是用来制造滚动轴承的滚动体和内外圈的 专用钢。,含碳量较高，在0.951.15之间。主要加入铬（Cr） 元素（含量为0.41.65）及适量的硅和锰元素。,要求：硬度高、耐磨性好、抗蚀性强及较高的弹性和 疲劳强度。,常用的滚动轴承钢为GCr15、GCr15SiMn等。,授课：XXX,52,4、合金工具钢,合金工具钢是在碳素工具钢的基础上加入少量合金元 素（S

35、i、Mn、Cr、W、V等）制成的。,用途：制造各种量具、刃具和模具等。,分类：按用途分为三种：合金刃具钢、合金模具钢和 合金量具钢。,注：各类合金工具钢没有严格的使用界线，可以交叉使用。,合金刃具钢,用途：制造各种切削刀具，例如车刀、铣刀、铰刀、 钻头等。,与碳素工具钢相比，具有较高的耐磨性、足够的韧性、 热硬性高、并改善了热处理性能。,授课：XXX,53,特性：,高的热硬性：在高温下保持高的硬度。,高的耐磨性：延长使用寿命。,足够的强度和韧性：防止切削时崩刃和脆性断裂。,含碳量在0.81.5之间。,分类：,根据合金元素含量的不同分为低合金工具钢和高速钢两类。,低合金工具钢：,所含合金元素总量

36、不超过35，工作温度不超过 250。主要用于低速切削（0.200.25m/s）刀具的制作， 如铰刀、丝锥、板牙和比较精密的模具、量具等。,常用的低合金工具钢有9SiCr、CrWMn、CrMn等。,授课：XXX,54,高速钢：（切削速度可达0.50.67m/s）,所含合金元素超过10，具有很高的热硬性，当工作 温度高达550左右时，硬度仍无 明显下降。主要用于制 造一些重要的、形状复杂的高速切削刀具，如刨刀、铣刀 等；还可以制造冷挤压模具、冲头以及受热耐磨的零件。,常用的高速钢有W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2等。,合金模具钢,用途：主要用来制造冲压、成型、锻造等模具。,分类：根据工作条件不

37、同，分为冷作模具钢和热作模具钢。,冷作模具钢：,主要用来制作拉丝模、冷冲模和冷挤模等。这类模具 工作时受到很大的冲击力、压力和摩擦力，要求具备高的 硬度和耐磨性（其含碳量为0.81.7之间），并具有 一定的韧性。,常用的冷作模具钢有：CrWMn、9Mn2V、Cr12、 Cr12MoV等,授课：XXX,55,热作模具钢：,主要用来制作热锻模具和热压力铸造（简称压铸） 模具等。这类模具工作时不仅受到很大的冲击力，而且 其工作表面与炽热的金属接触，温度高达400600； 同时还反复受到高温金属与冷却介质（油、水、空气） 的交替接触。要求具备高强度高韧性和优良的疲劳强度、 导热性以及良好的淬透性。,常

38、用的热锻模具材料有：5CrMnMo、5CrNiMo、 4CrW2Si等。其含碳量在0.450.60之间。而压铸 模具是使液态金属在其型腔内加高压成型的一种模具， 如汽油泵和化油器壳体以及现代汽车上的万向球节等都 是在压铸模中成型的。最常用的材料是3Cr2W8V，其含 碳量在0.3050.40之间。,授课：XXX,56,合金量具钢,用途：制作各种量具。如游标卡尺、千分尺、量规、深度 尺等。,要求：为了保证量具的高精度及测量时的不磨损性。合金 量具钢应具有很高的硬度和耐磨性，且热处理变形小，同 时还要有良好的加工工艺性。,常用的材料主要有CrWMn、9Mn2V/CrMn等。,授课：XXX,57,5、特殊性能钢,特殊性能钢是指具有特殊物理性能和化学性能的钢。,不锈钢：,不锈钢具有抵抗空气、水、酸、碱溶液或其他介质腐 蚀作用的能力。常用的有铬不锈钢和铬镍不锈钢两类。,铬不锈钢,铬不锈钢含铬量在13左右，含碳量在0.080.4 之间，主要用于制作能抵抗自然条件下锈蚀的零件。常用的 材料主要有1Cr13、2Cr1、3Cr13、 4Cr13等。,铬镍不锈钢,铬镍不锈钢含铬量在18左右，含镍量在8左右。它比 铬不锈钢更具有抗锈蚀,58,Thank you!,