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1、工程材料简介2012年4月邓 访机械工 程材料金属 材料非金属 材料黑色金属钢有色金属铸铁合金钢无机非金属材料有机材料塑料 橡胶陶瓷合成纤维铝合金 铜合金 其他有色合金材料的分类应力极限弹性阶段弹性极限p屈服阶段屈服点s强化阶段强度极限b颈缩阶段强度：材料抵抗破坏的能力 刚度：材料抵抗变形的能力（E、G） 塑性：材料破坏时，遗留变形的大小伸长率、断面收缩率 硬度：材料抵抗硬物压入的能力布氏硬度HBW、洛氏硬度 HRC、维氏硬度HVFeFe3C相图黑色金属的分类名称分类备注 一般用钢碳素结构钢 优质 碳素结构钢 低合金结构钢 弹簧钢及轴承钢 不锈钢 ，耐热钢 工具钢 铸钢一般工程用铸造碳钢件 低
2、合金铸钢 件 焊接结构用碳素钢铸 件 耐热钢铸 件 高锰钢铸 件 不锈耐酸钢铸 件 名称分类备备注铸铁灰铸铁 球墨铸铁 可锻铸铁 耐磨铸铁与白口铸铁 耐热铸铁 高硅耐蚀铸铁 名称分类备备注钢材钢板热轧钢 板钢带冷轧钢 板钢带锅炉用钢板压力容器用钢板镀锌 板、镀锡 板、镀铅 板不锈钢 冷/热轧钢 板花纹钢 板型钢热轧 扁钢热轧圆钢 ，方钢，六角钢热轧 槽钢热轧 角钢热轧 工字钢冷弯角钢/槽钢名称分类备备注钢材钢管低压流体输送用焊接管结构用和输送流体用无缝钢 管结构用和输送流体用不锈钢 无缝钢 管冷拔异形钢管钢丝一般用途低碳钢丝重要用途低碳钢丝优质 碳素钢结 构钢丝低合金结构钢丝碳素弹簧钢丝不锈钢
3、丝非金属材料名称分类备备注橡胶天然橡胶NR 丁苯橡胶SBR 顺丁橡胶BR 异戊橡胶IR 绿丁橡胶CR 丁基橡胶IIR 丁晴橡胶NBR丁二烯和丙烯晴的共聚体 工程塑料 玻璃钢 玻璃 陶瓷制品 石墨制品 石棉制品 保温隔热吸音材料 工业用毛毡，帆布 电气绝缘层压 制品 粘胶剂 涂料 黑色金属材料牌号表示方法及说明名称牌号举例牌号表示方法及说明生铁L10L:表示炼钢 用生铁； 10：表示平均含硅量10/Z30Z:表示铸造用生铁； 30：表示平均含硅量30/碳素结构钢Q195AFQ表示屈服点，235代表屈服点数值235MPa,A质量等级（A/B/C/D A 低D高，碳锰高，硫磷低),F表示脱氧方法为沸
4、腾钢 Q235AQ275低合金结构钢Q295AQ表示屈服点，345代表屈服点数值345MPa,B质量等级（ A/B/C/D/E) Q345BQ460E专用结构钢Q345RR代表压力容器，HP表示焊接气瓶Q295HP普通含锰量优 质碳素结构钢20AA:平均含碳量为0.2%的高级优质 碳素结构钢4545：表示平均含碳量百万分之几45EE:平均含碳量为0.45%的高级优质 碳素结构钢名称牌号举例牌号表示方法及说明 较高含锰量优质 碳素结构钢40Mn表示平均含碳量0.4%，Mn含量为0.7%-1%的镇静钢70Mn表示平均含碳量0.7%，Mn含量为0.7%-2%的镇静钢专用优质 碳素结 构钢20gg:平
5、均含碳量为0.2%的锅炉用钢合金结构钢20Cr2Ni4碳铬镍 含量为0.2%，1.5%，3.5%合金弹簧钢60Si2MnA碳硅锰含量为0.6%，1.75%，0.75%的高级弹 簧钢碳素工具钢T9含碳量为千分之9T12A含碳量为千分之12，A高级优质合金工具钢和高速 工具钢Cr12MoV碳铬锰钒 含量为1.6%，11.75%，0.5%，0.22%的高级弹 簧钢低铬合金工具钢Cr06含铬0.6%合金工具钢高碳铬轴 承钢GCr15带G不标含碳量，铬1.5%高碳铬不锈轴 承 钢和高温轴承钢9Cr18碳铬0.9%，18%，高碳不锈轴 承钢不锈钢 和耐热钢2Cr13碳铬含量0.2%，13%0Cr18Ni9
6、碳铬镍 含量0.08%，18%有色金属牌号及说明分类名称牌号举例牌号及表示方法及说明纯金属冶 炼产 品铜铝钛Cu-1一号铜 Al-1一号铝 HTi-1一号海绵钛 纯金属加 工产品铜铝锌 铅钛T1,T2一号铜， 二号铜T,L,N用汉语 拼音L1，L2一号工业铝 ， 二号工业铝其它用化学元素符号Zn1，Zn2一号锌， 二号锌Pb4，Pb5四号锌， 五号锌TA1一号a钛 分类 名称牌号举例牌号及表示方法及说明合金加工 产品黄铜H62，H6862黄铜62%铜HPb74-374-3铅黄铜74%铜，3%铅HSn62-162-1锡黄铜 HFe58-1-158-1-1铁黄铜 青铜QSn4-34-3锡青铜 QA
7、l9-49-4铝青铜 QSi1-31-3硅青铜 白铜 镍合金 铝合金 镁合金 钛合金 其他合金 分类名称牌号举例 牌号及表示方法及说明专用合金轴承合金 焊料合金 印刷合金 硬质合金YG5钨钴 5硬质合金 铸造合金ZHPb59-159-1铸铅 黄铜 ZQSn6-6-36-6-3铸锡 青铜 ZQAl10-3-1.510-3-1.5铸铝 青铜 ZL102二号铝硅合金 ZL202二号铝铜 合金 ZL301一号铝镁 合金 ZL401一号铝锌 合金 加工性能（可加工性）1.铸造性能（流动性、收缩、偏析倾向）铸造铝、铜合金铸铁（灰口）铸钢（共晶点附近最好）2.锻造性能（塑性、变形抗力）低碳钢中碳钢（低合金钢
8、）高碳钢（高合金钢）铸铁不可锻压3.焊接性能（可焊性、焊后开裂的倾向、焊区硬度）低碳钢中碳钢（低合金钢）高碳钢（高合金钢）铜、铝合金4.切削性能（切削难易程度、加工表面质量）5.热处理工艺性能（热处理难易程度及产生缺陷的倾向）淬透性、变形和开裂、过热敏感性、回火脆化和氧化脱碳等硬度名称符号备备注硬度硬度是指材料抵抗外物压入其表面的能力。 硬度不是一个单纯 的物理量，而是反映弹 性、强度、塑性的一个综合性能指标洛氏硬度HRA、HRB、HRC 无单位表面洛氏硬度HRN、HRT维氏硬度HV显微硬度HM肖氏硬度HS硬度( hardness ) 抵抗外物压入的能力，称为硬度综合性能指标。 1布氏硬度HB
9、 ( Brinell-hardness ) 测试压头为淬火钢球 测试压头为硬质合金布氏硬度计 2洛氏硬度HR ( Rockwll hardness ) 定义：每0.002mm相当于 洛氏1度h1- h0洛氏硬度测试示意图洛氏硬度 计10HRCHBS洛氏硬度常用标尺有：B、C、A三种HRB 轻金属：退火钢、铜合金HRC 较硬：淬硬钢制品、硬化物HRA 硬、薄试件：淬火钢、调质钢3维氏硬度( diamond penetrator hardness ) 科学试验 维氏硬度的压力一般为5 -120kgf(49.03-1176.80N)。适用范围: 测量薄板类 ; HVHBS ;名词解释名称定义义备备注
10、低碳钢C0.25% 中碳钢0.25%C0.6% 高碳钢0.6% 普通碳素钢S0.055%;P0.045%A3(Q235A)优质 碳素钢S0.040%;P0.040%45碳含量0.45%高级碳素钢S0.030%;P0.035% 碳素结构钢用于制造各种工程构件（桥梁、船舶、建筑构 件等）和机器零件（如齿轮 ，轴，连杆等）碳素工具钢用于制造各种工具（如刃具，量具，模具等）T12 碳含量0.12%名称定义义备备注合金钢在碳钢中加入合金元素，主要与铁形成固溶体，或者与碳形成碳化物 ，少量存在杂质 （如氧化物，氮化物，硫化物及硅酸盐等),在高合金 钢中还形成金属化合物。合金工具钢主要制造车刀、铣刀、钻头
11、等金属切削刀具。高硬度/高耐磨性/高热 硬性(红硬性）/足够的塑性和韧性碳/硬度；铬/提高淬透性；钨钼 提高红硬性；钒/提高耐磨度低合金刃具钢 （低速钢）典型钢种9SiCr；使用温度在250-300；HRC60以上用于低速切削的：板牙、丝锥 或 冷作模具高速钢钨系：W18Cr4V；钨-钼系：W6Mo5Cr4V2钨钼 提高红硬性合金量具钢高硬度,HRC56以上；高的尺寸稳定性；与低合金刃具钢相同 不锈钢不锈钢 是指在大气和一般介质中具有较高耐腐蚀性的钢种 它实际 上也是会发生腐蚀，但在不同的介质中腐蚀的行为不一样。碳越低耐腐蚀越好；铬在氧化介 质中易钝化，提高耐蚀性；镍提 高强度马氏体不锈钢 1
12、Cr13,2Cr13 Cr12%医疗器械和刃具铁素体不锈钢 Cr17容器，化工食品设备奥氏体不锈钢 Cr18Ni9(C0.1%左右），价格昂贵，强度、硬度低，无磁 性，塑性韧性耐蚀性好。奥氏体-铁素体双向不锈钢 1Cr21Ni5Ti（节约 Ni)海水热交换器等名称定义义备备注铸铁 （主要存在石墨）切削加工性能优异 铸造性能良好 很好的耐磨性 良好的减震性 铸铁对 缺口不敏感 黄铜以锌为 主要合金元素的铜合金称为黄铜 青铜青铜原指铜锡 合金，但工业上都习惯 称含 铝、硅、铅、铍、锰等的铜合金为青铜；白铜以镍为 主要合金元素的铜合金称为白铜 低分子无机物：铁/水/石英 有机物：甲烷/酒精/甘油 高
13、分子天然：天然橡胶/丝蛋白 合成：尼龙66/聚氯乙烯 名称定义义备备注陶瓷玻璃 陶瓷（普通陶瓷/特种陶瓷/金属陶瓷） 玻璃陶瓷 金属陶瓷金属同陶瓷组成的非均质复合材料 金属的热稳 定性好，韧性好，但易氧化和高温强度不高 陶瓷的硬度高，耐火度高，耐腐蚀性强，但热稳 定性低，脆性 大结合后，可能获得高强度，高韧性，高的高温强度和高耐蚀性 材料硬质合金作为工具材料使用的碳化物基金属陶瓷常被称为硬质合金 WC-Co硬质 合金牌号用YG表示， YG6，钴含量为6%；钴含量越高，韧性和结构 强度越好，但硬度和耐磨性稍有降低适用于加工断续切削 的脆性材料铸铁 ，以 及有色金属，非金属 WC-TiC-Co硬
14、质合金牌号用YT表示，YT15 ,TiC含量为15%；红硬性好，不粘刀，但 韧性和强度稍低。适用于车，铣，刨的 粗、精加工WC-TiC-TaC- Co硬质合金牌号用YW表示，称为万能硬质合金，兼有YG/YT合金的有点， 耐磨性好。韧性和强度也很高用来对难 加工的材料 如耐热钢 和合金等进 行粗、精加工热处理名词名称定义义或说说明备备注热处 理将固态金属或合金在一定介质中加热，保温和冷却 ，以改变整体或表面组织 ，从而获得所需性能的工 艺普通热处 理退火、正火、淬火、回火 表面热处 理感应加热淬火，火焰加热淬火，接触加热淬火 化学热处 理渗碳，氮化，碳氮共渗 渗碳为增加表层的碳含量和获得一定的碳
15、浓度梯度，钢 件在渗碳介质中加热和保温，使碳原子渗入表面的 工艺称为渗碳。提高表面硬度，用于同时受 严重磨损和较大冲击载 荷的 零件，如齿轮 ，活塞销，套 筒等氮化向钢件表面渗入氮的工艺更大的提高钢件表面的硬度 和耐磨性，提高疲劳强度和 抗蚀性。碳氮共渗同时向零件表面渗入碳和氮的化学热处 理工艺也成为氰 化软氮化低温碳氮共渗以渗氮为主，实质 上就是软氮化 名称定义义或说说明备备注退火将组织 偏离平衡状态的钢加热到适当温度，保温一定 时间 ，然后缓慢冷却(一般为随炉冷却)，以获得接近 平衡组织 的热处 理工艺叫做退火。正火与完全退火的主要区别 在于冷却速度快些，目的是 使钢的组织 正常化，所以正
16、 火又称常化处理。完全退火（重结晶退火），等温退火，球化退火，扩 散退火，去应力退火正火钢材或钢件加热到Ac3(对于亚共析钢）和Accm(对于 过共析钢）以上30-50，保温适当时间 后，在自由流 动的空气中均匀冷却，得到珠光体（一般为铁 素体） 的热处 理为正火。加热到Ac3以上100-150的正火为 高温正火。正火与完全退火相比，能获 得较高的强度和硬度，生产 周期较短，设备 利用率高， 节约 能源，成本较低，因此 得到了广泛的应用。淬火将钢加热到相变温度以上，保温一定时间 ，然后快速 冷却以获得马氏体组织 的热处 理工艺淬火时最重要的强化方法， 其本质问题 是马氏体转变 。 淬火的缺点：淬火后硬度不足或出现软 点；变形和开 裂；淬火前进行退火或正火，以细化晶粒并使组织 均匀化 ，减少淬火产生的应力；淬火后及时回火，以消除应 力，提高工件韧性淬透性淬透性表征钢淬火时形成马氏体的能力。 淬透层
