机械基础-(3)工程材料
机械基础：第03章机械工程材料
第3章 机械工程材料
3.2 常用金属材料
3.2.2 合金钢
3.合金工具钢 (2)刃具钢 ②高速钢 用途：主要适宜于制造切削速度较高的刃具（如车刀、钻头等）和形状复杂、负载较重的 成形刀具（如铣刀、拉刀等）。此外高速钢还可用于制造冷冲模、冷挤压模以及某些耐磨 零件。常用的高速钢有钨系高速钢，如W18Cr4V；钼系高速钢，如W6Mo5Cr4V2等。 (3)模具钢 定义：主要用来制造各种模具的钢称为模具钢。 ①冷变形模具钢 用于制造冷态金属成形的钢称为冷变形模具钢。如冷冲模、冷压模等。冷变形模具钢的性 能特点是高的硬度和高耐磨性，具有足够的强度、韧性和疲劳强度。 常用的冷变形模具钢有9SiCr、Cr12和Cr12MoV等。
第3章 机械工程材料
3.2 常用金属材料
3.2.1 碳素钢
2.碳素钢 （1）碳素结构钢 ②优质碳素结构钢 牌号：优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，这两位数字代表钢的平均含碳质量分数的万 之一。例如45表示平均含碳质量分数为0.45%的优质碳素结构钢。 按照钢中锰的含量不同，可分为普通含锰量钢（WMn≤0.80%）和较高含锰量钢（WMn =0.7%～1.2%）两种，如果是后一种钢，则在两位数字后面加上Mn，如45Mn表示平均含碳 量分数为0.45%的较高锰优质碳素结构钢。 用途：优质碳素结构钢既保证力学性能又保证化学成分，而且钢中的有害杂质硫、磷质量分 数较低，质量较高，故广泛用于制造较重要的零件。
根据钢中含有害元素磷、硫质量分数划分。
普通碳素钢 Ws≤0.035%，Wp≤0.035%
优质钢
Ws≤0.030%，Wp≤0.030%
高级优质钢 Ws≤0.020%，Wp≤0.025%
第3章 机械工程材料
3.2 常用金属材料
机械基础件、基础制造工艺和基础材料
机械基础件、基础制造工艺和基础材料(总20页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除机械基础件、基础制造工艺和基础材料产业“十二五”发展规划目录一、发展现状与面临形势0（一）发展现状0（二）面临形势2二、指导思想与发展目标4（一）指导思想4（二）基本原则4（三）发展目标5三、发展重点6（一）机械基础件6（二）基础制造工艺错误!未定义书签。
（三）基础材料12四、主要任务14（一）加强自主创新，推动产业技术进步14（二）优化产业结构，促进企业协同发展14（三）建设研发和服务平台，增强持续发展能力15（四）加大技术改造，转变产业发展方式16（五）加强行业管理，提升产业整体素质16（六）推进“两化融合”，提高信息化水平17（七）实施“机械基础件和基础制造工艺双提升工程”17五、保障措施18（一）加强宏观统筹协调18（二）加强产业政策引导18（三）加强资金引导和支持18（四）优化产业发展环境18（五）推进国际交流合作19（六）充分发挥行业协会的作用19六、规划组织实施19附表1：机械基础件重点发展方向错误!未定义书签。
附表2：50项推广应用的先进绿色制造工艺错误!未定义书签。
附表3：基础材料重点发展方向错误!未定义书签。
机械基础件、基础制造工艺及基础材料（以下简称“三基”）是装备制造业赖以生存和发展的基础，其水平直接决定着重大装备和主机产品的性能、质量和可靠性。
机械基础件是组成机器不可分拆的基本单元，包括：轴承、齿轮、液压件、液力元件、气动元件、密封件、链与链轮、传动联结件、紧固件、弹簧、粉末冶金零件、模具等；基础制造工艺是指机械工业生产过程中量大面广、通用性强的铸造、锻压、热处理、焊接、表面工程和切削加工及特种加工工艺；基础材料特指机械制造业所需的小批量、特种优质专用材料。
为贯彻落实《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》关于“装备制造行业要提高基础工艺、基础材料、基础元器件研发和系统集成水平”的要求以及“十二五”国家工业转型升级的总体部署，大幅度提升“三基”产业整体水平，提高为装备制造业的配套能力，实现装备制造业转型升级，特制定《机械基础件、基础制造工艺和基础材料产业“十二五”发展规划》，规划期为20XX～20XX 年。
《机械基础》备课笔记
《机械基础》备课笔记绪论机械基础课程——综合性课程。
包括工程力学、机械工程材料、机械零件与传动等。
机械基础课程——基础性课程。
机械制造或维修；使用、研究机械或机器。
工程力学——为分析构件的强度、刚度与选择合理的结构提供基本理论与方法。
机械工程材料——为合理选择材料，充分发挥材料本身的潜在性能提供基础。
机械零件与传动——了解机构的工作原理、特点及应用，了解通用零件的类型、结构、材料、标准及选择方法。
第1章机械概述1-1 机器的组成一、机器和机构1、机器机器的特征：①、机器是人为的实体组合；②、各部分(实体)之间具有确定的相对运动；③、能够转换或传递能量，代替或减轻人类的劳动。
2、机构机构：由构件组合而成，各构件之间具有确定的相对运动。
机器包含机构；机构是机器的主要组成部分；机器可以包含一个或多个机构。
3、机械机械：机器和机构的总称。
4、构件、零件构件：在机械中具有独立运动的基本单元。
零件：机械制造的基本单元。
构件通常由一个或多个零件组成；构件是机械运动的基本单元。
机器由机构组合而成，机构由构件组合而成。
根据GB 10853-89《机器理论与机构学术语》的定义：机器：机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料与信息。
机构：机构是用来传递运动和力的、有一个构件为机架的、用运动副连接起来的构件系统。
机械：机器与机构的总称。
机械系统：由若干个机器与机构及其附属装置组成的系统。
机械原理：研究机构的结构原理及机器与机构的运动学和动力学的一门学科。
构件：机构中的运动单元体。
二、机器的组成1、原动机部分也称动力装置，作用是把其它形式的能量转变成机械能，以驱动机器各部分运动。
2、执行部分也称工作部分或装置，是机器直接完成具体工作任务的部分。
3、传动部分是原动机到工作机构之间的传动机构，以完成运动和动力的传递与转换。
4、操纵或控制部分作用是显示和反映机器的运行位置与状态，控制机器正常运行和工作。
1-2 金属材料的性能工艺性能：指金属材料从冶炼到成品的生产过程中，在各种加工条件下表现出来的性能。
机械制造基础常用工程材料
•优质碳素结构钢按锰的质量分数不同，分为两组： •普通锰(Mn＝0.25%～0.80%) •较高锰的(Mn=0.70%～1.20%)钢。 • 较高锰的优质碳素结构钢牌号数字后加“Mn”，如
45Mn。
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3）碳素工具钢的编号方法
•其牌号以“T”开头，后面的数字表示平均碳的质量分数的千倍
法同一般的合金结构钢。滚动轴承钢都是高级优质钢，但牌号后不 加“A”。
•例如GCr15钢，就是平均铬的质量分数Cr＝
1.5％的滚动轴承钢。
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④ 合金工具钢
•当c＜1％时，用一位数字表示碳的质量分数的千倍 •当碳的质量分数≥1%时，则不予标出
• 合金元素的标注与合金结构钢相同
•高速工具钢例外，其平均碳的质量分数无论多少均不标出。因合金
•一般的轴承用钢是高碳低铬钢，其碳的质量分数为c＝0.95％～1.15
％，属过共析钢。铬的含量为Cr＝0.4％～1.65％ 。
•滚动轴承钢的热处理包括预先热处理(球化退火)和最终热处理(淬火与
低温回火)
•常用滚动轴承钢牌号有GCr9G、GCr15、GCr15SiMn。
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⑥低合金刃具钢
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④合金弹簧钢
•合金弹簧钢的碳的质量分数一般为c＝0.5％～0.7％，碳的质量分数 •过高时，塑性和韧性差，疲劳强度下降。常加入以硅、锰为主的提高 •淬透性的元素。硅、锰合金元素溶入铁素体中，使铁素体得到强化。
•常用合金弹簧钢牌号有60Si2Mn、60Si2CrVA和50CrVA。合金弹簧
钢主要用于制造各种弹性元件，如在汽车、拖拉机、坦克、机车车辆上 制作减震板簧和螺旋弹簧，大炮的缓冲弹簧，钟表的发条等。
机械基础【完整版】
目录
• 第1章 绪论 • 第2章 杆件的静力分析 • 第3章 直杆的基本变形 • 第4章 工程材料 • 第5章 连接 • 第6章 机构 • 第7章 机械传动
• 第8章 支承零部件 • 第9章 机械的节能环
保与安全防护 • 第10章 机械零件的精度 • 第11章 液压与气压传动
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分析的基本知识, 会判断直杆的基本变形；具备机械 工程常用材料的种类、牌号、性能的基本知识, 会正 确选用材料；熟悉常用机构的结构和特性, 掌握主要 机械零部件的工作原理、结构和特点, 初步掌握其选 用的方法；能够分析和处理一般机械运行中发生的 问题, 具备维护一般机械的能力。具备获取、处理和 表达技术信息, 执行国家标准, 使用技术资料的能力； 能够运用所学知识和技能参加机械小发明、小制作 等实践活动, 尝试对简单机械进行维修和改进；了解 机械的节能环保与安全防护知识, 具备改善润滑、降 低能耗、减小噪声等方面的基本能力；养成自主学 习的习惯, 具备良好的职业道德和职业情感, 提高适 应职业变化的能力。
• 杆件在力作用下处于平衡的问题 • 直杆轴向拉伸与压缩时的应力分析及强度计算, 连
接件的剪切与挤压, 圆轴扭转, 直梁弯曲等 • 选择工程材料 • 键连接、销、螺纹等连接 • 常用的机构、传动 • 轴、滑动轴承、滚动轴承等 • 机械润滑、密封、环保与安全防护等
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1.1 课程的内容、性质、任务和基本要求
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2.1 力的概念与基本性质 • 2.1.2 静力学基本公理 • 公理1（二力平衡公理）
• 作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分 条件是: 这两个力大小相等，方向相反，作用在同一直 线上。
机械制造基础-简答题答案
第一部分工程材料四、简答题1．什么是工程材料?按其组成主要分为哪些种类?答：工程材料主要指用于机械工程和建筑工程等领域的材料。
按其组成主要分为：金属材料、高分子材料、无机非金属材料、复合材料。
2．什么是金属的热处理?有哪些常用的热处理工艺?答：金属热处理就是通过加热、保温和冷却来改变金属整体或表层的组织，从而改善和提高其性能的工艺方法.金属热处理工艺可分为普通热处理（主要是指退火、正火、淬火和回火等工艺）、表面热处理（包括表面淬火和化学热处理)和特殊热处理（包括形变热处理和真空热处理等）。
3．钢退火的主要目的是什么？常用的退火方法有哪些？答：钢退火的主要目的是：①细化晶粒，均匀组织，提高机械性能；②降低硬度，改善切削加工性;③消除残余内应力，避免钢件在淬火时产生变形或开裂；④提高塑性、韧性，便于塑性加工⑤为最终热处理做好组织准备。
常用的退火方法有完全退火、等温退火、球化退火、去应力退火、扩散退火、再结晶退火。
4．钢正火的主要目的是什么？正火与退火的主要区别是什么？如何选用正火与退火？答：钢正火的主要目的是①细化晶粒，改善组织，提高力学性能；②调整硬度，便于进行切削加工（↑HB)；③消除残余内应力,避免钢件在淬火时产生变形或开裂；④为球化退火做好组织准备。
正火与退火的主要区别是冷却速度不同。
正火与退火的选用：①不同的退火方法有不同的应用范围和目的，可根据零件的具体要求选用;②正火可用于所有成分的钢，主要用于细化珠光体组织．其室温组织硬度比退火略高，比球化退火更高；③一般来说低碳钢多采用正火来代替退火。
为了降低硬度，便于加工，高碳钢应采用退火处理.5．淬火的目的是什么？常用的淬火方法有哪几种？答：淬火是将钢奥氏体化后快速冷却获得马氏体组织的热处理工艺。
淬火的目的主要是为了获得马氏体，提高钢的硬度和耐磨性。
它是强化钢材最重要的热处理方法。
常用的淬火方法有：单液淬火、双液淬火、分级淬火和等温淬火.6。
淬火后，为什么一般都要及时进行回火？回火后钢的力学性能为什么主要是决定于回火温度而不是冷却速度？答:淬火钢一般不宜直接使用，必须进行回火以消除淬火时产生的残余内应力，提高材料的塑性和韧性，稳定组织和工件尺寸。
工程材料及机械制造基础习题及答案.
第一章材料的种类与性能1．强度：强度是指在外力作用下，材料抵抗变形和断裂的能力。
2．屈服强度：材料在外力作用下开始发生塑性变形的最低应力值。
3．弹性极限：产生的变形是可以恢复的变形的点对应的弹性变形阶段最大应力称为弹性极限。
4．弹性模量：材料在弹性变形范围内的应力与应变的比值称为弹性模量。
5．抗拉强度：抗拉强度是试样拉断前所能承受的最大应力值。
6．塑性：断裂前材料产生的塑性变形的能力称为塑性。
7．硬度：硬度是材料抵抗硬物压入其表面的能力。
8．冲击韧度：冲击韧度是材料抵抗冲击载荷的能力。
9．断裂韧度：断裂韧度是材料抵抗裂纹扩展的能力。
10．疲劳强度：疲劳强度是用来表征材料抵抗疲劳的能力。
11．黏着磨损：黏着磨损又称咬合磨损，其实质是接触面在接触压力作用下局部发生黏着，在相对运动时黏着处又分离，使接触面上有小颗粒被拉拽出来，反复进行造成黏着磨损。
12．磨粒磨损：磨粒磨损是当摩擦副一方的硬度比另一方大的多时，或者在接触面之间存在着硬质粒子是所产生的磨损。
13．腐蚀磨损：腐蚀磨损是由于外界环境引起金属表面的腐蚀物剥落，与金属表面之间的机械磨损相结合而出现的磨损。
14．功能材料：是具有某种特殊的物理性能，化学性能，生物性能以及某些功能之间可以相互转化的材料。
15．使用性能：是指在正常使用条件下能保证安全可靠工作所必备的性能，包括材料的力学性能，物理性能，化学性能等。
16．工艺性能：是指材料的可加工性，包括可锻性，铸造性能，焊接性，热处理性能及切削加工性。
17．交变载荷：大小，方向随时间呈周期性变化的载荷作用。
18．疲劳：是机械零件在循环或交变载荷作用下，经过较长时间的工作而发生断裂的现象。
20．蠕变：固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。
21．脆断：在拉应力状态下没有出现塑性变形而突然发生脆性断裂的现象。
22．应力松弛：是指承受弹性应变的零件在工作过程中总变形量保持不变，但随时间的延长，工作应力自行逐渐衰减的现象。
机械工程基础
第三节 工程材料
金属材料
高分子材料
无机非金属材料
复合材料
第三节 工程材料
1、金属材料
良好的力学性能（强度、刚度、塑性、韧性等） 良好的理化性能（导电性、导热性等） 良好的工艺性能（铸锻性、焊接性、切削性等） 价格便宜或适中 缺点：资源有限，特高温及特殊介质中不能胜任
第一节 机构与机械运动 2、常用工程机构：槽轮机构
第一节 机构与机械运动 2、常用工程机构：链传动与带传动机构
第一节 机构与机械运动
3、机械运动的传递与变化：机械创新设计基础
连续转动—连续转动：齿轮、涡轮蜗杆、带、链、双曲柄等 连续转动—间歇运动：槽轮、棘轮等 连续转动—往复摆动：曲柄摇杆、曲柄摇块等 连续转动—直线移动：曲柄滑块、凸轮、齿轮齿条、螺旋等 直线移动—直线移动：连杆等
第二节 零件与公差
最大极限尺寸 最小极限尺寸
基本尺寸
轴
公差
下偏差 上偏差
+ 0 -
孔
最小极限尺寸
最大极限尺寸 基本尺寸
公差 下偏差 上偏差
零线
基本尺寸
孔公差带 ES EI
es ei 轴公差带
第二节 零件与公差
4、几何公差
形状公差：直线度、平面度、圆度、圆柱度等 方向公差：平行度、垂直度、倾斜度等 位置公差：同心度、同轴度、对称度等 表面粗糙度Ra：零件表面微观几何形状误差
第二节 零件与公差
3、零件装配的基本术语
零线：表示基本尺寸的一条直线，是偏差和公差的基准 公差带：代表上偏差和下偏差的两条直线所限定的区域
孔：上偏差ES、下偏差EI 轴：上偏差es、下偏差ei
精度：零件尺寸的准确程度
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第三章：工程材料
可锻铸铁的牌号的意义与应用实例
管口
图3-4 可锻铸铁的牌号的说明
图3-5 可锻铸铁的应用 实例(低压阀门)
第三章：工程材料
（3）球墨铸铁 球墨铸铁是指将铁液经过球化处理（而不是在凝固后经过热处 理），使石墨大部分或全部呈球状，有时少量为团絮状的铸铁， 简称球铁。 球墨铸铁的性能特点 它的强度和塑性超过灰铸铁和可锻铸铁，接近铸钢，而铸造性 能和切削性能均比铸钢要好。 球墨铸铁的牌号 由“QT＋两组数字”组成，前两个字母“QT”是“球铁”二 字的汉语拼音字母字头，后两组数字分别代表其最低抗拉强度和 伸长率，如图3-6所示。 球墨铸铁的应用 广泛应用在机床、冶金、化工、铁道等部门，用来制造性能 要求较高的铸件，有时可代替非合金钢或低合金钢来制造某些负 荷较大、受力较复杂的重要铸、锻件。如内燃机曲轴、凸轮轴， 齿轮等，如图3-7所示为内燃机曲轴。
附：炼铁过程视频
第三章：工程材料
（1）灰铸铁 灰铸铁是指碳主要以片状石墨形态存在的铸铁，断口呈灰色。 灰铸铁具有以下性能特点： 尽管力学性能中抗拉强度、塑性、韧性均远不如钢，但抗压强 度和硬度并没有明显降低。同时具有良好的铸造性能和切削加工 性能，生产成低，并具有优良的消音、减震、耐压、耐磨、耐蚀 以及较低的缺口敏感性等性能， 灰铸铁的牌号 由“灰铁”两字的汉语拼音字母字头 “HT”及后面的一组表 示最小抗拉强度数值的数字组成。例：HT100——表示灰铸铁的最 低抗拉强度为100MPa。 灰铸铁的应用 常用来制造强度、韧性要求不太高以及要求承受压力和震动的 零件，例如：气缸体、各种机器底座等。如图3-3所示发动机的缸 体和虎钳台。
第三章：工程材料
（3）碳素工具钢的性能和应用 碳素工具钢均为含碳量在0.7％以上的高碳钢，且属于优质钢 或高级优质钢。其性能主要特点是硬度高，脆性大，一般制造过 程均需要热处理（淬火与回火）。碳素工具钢主要用来制造低速、 手动刀具及常温下使用的工具、模具和量具等，如图3-15所示钻 头、锉刀。
螺纹量规
第三章：工程材料
（3）碳素工具钢的牌号 碳素工具钢的含碳量均在0.7％以上，都是优质钢或高级优 质钢。其牌号以汉字“碳”的汉语拼音字母字头“T”及后面的 阿拉伯数字表示，其数字表示钢中平均含碳量的千分数，如图39所示。若为高级优质碳素工具钢，则在牌号后面标以字母A。 （4）铸造碳钢的牌号 铸造碳钢是采用铸造生产而获得的碳钢称为铸造碳钢（简 称为铸钢）。铸造碳钢的牌号由“铸钢”两汉字的汉语拼音字母 字头“ZG”后面加两组数字组成：第一组数字代表屈服强度，第 二组数字代表抗拉强度值。 例如： ZG200—400表示屈服强度不小于200MPa，抗拉强度不小于 400MPa的铸造碳钢，如图3-10所示。
第三章：工程材料
学习目标：
*1.了解简化Fe-Fe C状态图。 2.了解铸铁的分类、牌号、性能和应用。 3. 理解常用碳钢的分类、牌号、性能和应用。 4.了解合金钢的分类、牌号、性能和应用。 5.了解钢的热处理的目的、分类和应用。 6.了解常用有色金属材料的分类、牌号、性 能和应用。 *7.了解工程塑料和复合材料的特性、分类和 应用。 *8.了解其他新型工程材料的应用。
附：炼钢过程视频
第三章：工程材料
（3）按钢的用途分类 结构钢 主要用于制造建筑结构件、工程结构件和各种机械零 件，含碳量一般均小于0.70%。
工具钢
主要用于制造各种刀具、量具和模具等，含碳量一般 均大于0.70%。 （4）按冶炼时脱氧程度的不同分类 沸腾钢 脱氧程度不完全的钢。
镇静钢
钻头 图3-15碳素工具钢的应用 锉刀
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第三章：工程材料
（4）工程与结构用铸造碳钢的性能和应用 工程与结构用铸造碳钢的含碳量一般在0.20％～0.60％，其主 要性能特点是：具有一定的强度、硬度，其塑性、韧性随含碳量 的增加而逐步降低。铸造碳钢广泛用于重型机械的某些零件，如 图3-16所示为轧钢机机架。
脱氧程度完全的钢。 脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间的钢。
半镇静钢
第三章：工程材料
2.碳钢的牌号 我国现行GB/T 221-2008《 钢铁产品牌号表示方法》标准代 替GB/T 221-2000《钢铁产品牌号表示方法》，规定了钢铁产品 牌号表示方法，仍采用汉语拼音字母、化学符号与阿拉伯数相 结合的原则表示碳钢的牌号，并明确采用汉语拼音字母或英文 字母表示产品名称、用途、特性和工艺方法时，通常采用大写 字母。 （1）（普通）碳素结构钢的牌号 （普通）碳素结构钢的牌号主要由四部分组成： 屈服强度字母 Q—屈服强度，“屈”汉语拼音字母字头。 屈服强度数值 单位为MPa。 质量等级符号 A，B，C，D级，从A到D依次提高。 脱氧程度 F－沸腾钢、b－半镇静钢、Z－镇静钢、TZ－特殊镇静钢，Z与 TZ符号在钢号组成表示方法中予以省略。
第3章 工程材料
电子工业出版社
第三章：工程材料
★工程材料应用图例 如图3-1（a）所示汽车是我们生活中重要的交通工具，由一 万多个零件构成。如图3-1（b）、（c）、（d）所示活塞、齿 轮、轮胎，都是组成汽车的零部件。
（a）汽车
（b）活塞 图3-1 汽车及零件
（c）齿轮
（d）轮胎
你知道这些零件分别是用什么材料制成的吗？如何选择零件材 料呢？你通过本章学习，可以回答上述问题，
3.2.1 铜及铜合金 3.2.2 铝及铝合金 3.2.3 轴承合金 3.2.4 硬质合金
第三章：工程材料
*3.3 工程塑料和复合材料
3.3.1 工程塑料 3.3.2 复合材料
*3.4其他新型工程材料
3.4.1 橡胶 3.4.2 陶瓷
3.5材料的选择及运用
3.5.1 材料的选用原则 3.5.2 工程材料的应用
第三章：工程材料
（普通）碳素结构钢的牌号的说明 例：Q235AF
——表示屈服强度 值235MPa， 质量为A级的碳素 结构钢，且属于沸 腾钢，如图3-8所 示。
图3-8普通碳素结构钢牌号说明
第三章：工程材料
（2）优质碳素结构钢的牌号 优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，这两位数字表示该 钢的平均含碳量的万分数。
第三章：工程材料
能力目标
1.能准确识别常用碳钢、合金钢的牌号。
2.初步具备正确选择与使用常用工程材料的能力。
第三章：工程材料
1.1黑色金属材料
*3.1.1 简化的Fe-Fe C状态图 3.1.2 铸铁 3.1.3 碳素钢 3.1.4合金钢 3.1.5 钢的热处理的目的、分类及应用
3.2有色金属材料
第三章：工程材料
球墨铸铁的牌号说明与应用实例
图3-6球墨铸铁牌号的说明
图3-7球墨铸铁的应用（曲轴）
第三章：工程材料
3.1.3 碳素钢
碳素钢简称碳钢，是最基本的铁碳合金，属于非合金钢。它是指 在冶炼时没有特意加入合金元素，且含碳量一般小于2%的钢。 1.碳素钢的分类 （1）按钢的含碳量分类 低碳钢 C≤0.25％。 中碳钢 C=0.25％～0.60％。 高碳钢 C≥0.60％。 （2）按钢的质量分类 根据钢中的有害元素硫、磷含量多少可分为 普通钢 S≤0.050％，P≤ 0.045％。 优质钢 S≤0.035％，P≤ 0.035％。 高级优质钢 S≤ 0.025％，P≤ 0.025％。
第三章：工程材料
（普通）碳素结构钢的应用实例
(a) 螺栓
(b)建筑棚架
图3-11普通碳素结构的应用
第三章：工程材料
（2）优质碳素结构钢的性能和应用 优质碳素结构钢的性能特点是：化学成分准确、力学性能 可靠；硫、磷有害杂质元素含量较少，钢的质量较高；力学性 能和工艺性能取决于优质碳素结构钢的含碳量，具体而言: 低碳钢：这类钢具有良好的强度、塑性、韧性及焊接性能，硬 度较低。主要用于制造冲压件、焊接结构件及强度要求不高的 机械零件、渗碳件，如图3-12所示法兰盘和垫圈等。 中碳钢：这类钢具有较高的强度、硬度，其塑性、韧性随含碳 量的增加而逐步降低，有良好的切削性能。这类钢经调质后， 能获得较好的综合力学性能，主要用于制造受力较大的机械零 件，如图3-13所示曲轴和齿轮等。 高碳钢：这类钢具有较高的强度、硬度和弹性，但焊接性能不 好，切削性能稍差，冷变形塑性差，一般制造过程均需要热处 理（淬火与回火）。高碳钢主要用于制造具有较高强度、耐磨 性和弹性的零件，如弹簧、板簧和螺旋弹簧等弹性零件及耐磨 零件，如图3-14所示
第三章：工程材料
灰铸铁的应用实例
虎钳台
发动机的缸体
滑动轴承的轴承座
水泵叶轮
图3-3 灰铸铁的应用实例
第三章：工程材料
（2）可锻铸铁（又称马铁或马钢） 可锻铸铁是指将白口铸铁通过石墨化退火或氧化脱碳可锻化处理，使 碳主要以团絮状石墨形态存在的铸铁，其断口心部呈灰黑色，表面呈灰 白色。 可锻铸铁的性能特点 除保留灰铸铁的优点外，其塑性和韧性有一定的改善。 可锻铸铁的牌号 由三个字母及两组数字组成。前两个字母“KT” 是“可铁”二字汉 语拼音的字母字头，第三个字母代表可锻铸铁的类别。如KTH 表示黑心 可锻铸铁，KTZ 表示珠光体可锻铸铁。后面第一组数字表示最低抗拉强 度，第二组数字表示最低延伸率，如图3-4所示。 可锻铸铁的应用 常用来制造一些形状复杂而减振及强度要求较高的薄壁小型铸件，如 管接头、汽车和拖拉机后桥外壳、低压阀门等，如图3-5所示为用可锻铸 铁制造的低压阀门。
第三章：工程材料
碳素工具钢与铸造碳钢牌号的说明
图3-9碳素素工具钢 牌号说明书
图3-10铸造碳钢牌号 说明
第三章：工程材料
3.碳钢的性能及应用 1）（普通）碳素结构钢的性能和应用 （普通）碳素结构钢是建筑及工程中应用最多的钢材，其性能 特点是：碳素结构钢的杂质和非金属夹杂物较多，冶炼容易； 工艺性能（焊接性、冷成形性）优良；价格便宜，产量大；性 能上能满足一般工程结构及普通零件的要求。通常轧制成扁平 成品或各种型材（圆钢、方钢、工字钢、钢筋等），一般不经 过热处理；在热轧态时直接使用。因此应用普通，用于厂房、 桥梁、船舶等建筑结构一些受力不大的机械零件，如图3-11所 示为螺栓和建筑棚架。