《现代制造工程技术实践》第1讲金属材料1.2

工程材料基础
2-7
合金钢编号
1 结构钢：二位数字 + 元素符号 + 数字 （60Si2Mn, 09Mn2)
平均含碳量的万分数
合金元素含量的百分数
（<1.5%不注，1.5-2.5%注2，…）
2 工具钢 特殊钢
一位数字 + 元素符号 + 数字 （CrWMn, 9SiCr)
平均含碳量的千分数 （≥1%时不注，高速钢不注）
2 优质碳素结构钢
① 用于较重要的机械零件
② 一般热处理后使用
③ 牌号：08F
45
（平均含碳量的万分数）
0.08%C
0.45%C
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工程材料基础
2-5
碳素工具钢
3 碳素工具钢
① 用于形状简单、尺寸小的手用工、模、量具
② 热处理：预备： 球化退火→ 球状P 最终： 淬火+低温回火→ 回火M+Fe3C+残A
③ 牌号：T 8 A
T10
T12A
碳 平均含碳量的千分数 0.8%C
高级优质钢
4 易切削结构钢 —— 用于机械结构件 牌号：Y20 （易 + 平均含碳量的万分数）
5 铸钢 —— 用于工程结构 牌号：ZG230-450 （铸钢 +σs+σb ）
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工程材料基础
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—— 改善切削加工性 （HB210~250）
最终：淬火+三次高温回火
热处理特点：
工程材料基础
2 - 10
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工程材料基础
2 - 11
为什么重要零件用渗碳钢？
合金 元素
形成的合金碳 化物较稳定
细化晶粒
形成的合金碳化物比Fe3C硬
表面硬、 耐磨、韧
提高钢的淬透性
心部强韧性好
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工程材料基础
2 - 12
20： 优质钢（ 0.035% P ，0.035% S ）
高级优质钢（ 0.025% P ， 0.025% S ）
低碳钢（<0.25%C）
按含碳量分： 中碳钢（0.25~0.6%C）
高碳钢（>0.6%C）
低合金钢（<5%）
按合金元素总量分: 中合金钢（5~10%）
(合金钢)
高合金钢（>10%）
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工程材料基础
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滚动轴承钢
1 用途：滚动轴承元件，冷冲模，量具 （滚珠、滚柱、轴承套） 2 性能：硬、耐磨， ↑σ-1 ，一定的韧性 3 成分：0.95~1.15%C —— 硬、耐磨
主加元素：Cr —— ↑淬透性，硬，耐磨 4 热处理：
预备：球化退火——球状P——↓HRC，改善切削加工性 最终：淬火+低温回火——回火M+细小均布碳化物+残A 5 常用钢号：GCr15
矿石中 冷脆性——有害
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工程材料基础
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工程材料基础
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非合金钢（碳钢）
1 碳素结构钢
① 用于工程结构和要求不高的机械零件
（螺栓、钢窗、销子、吊钩、螺母、…）
② 一般不热处理，热轧状态使用
③ 牌号：Q235 AF
脱氧方式：沸腾钢
屈 σs 品质：只保证力学性能及Si,S,P成分
超高强度钢（略）
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轴承
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工程材料基础
2 - 16
滚动轴承钢牌号用途
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工程材料基础
2 - 17
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工程材料基础
2 - 18
合金刃具钢牌号用途
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工程材料基础
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冷作模具钢
1 性能： 高硬度、耐磨性，足够的强度、韧性 2 成分： （与刃具钢相近） 3 热处理： （与刃具钢相近） 4 常用钢号：T10，GCr15 —— 尺寸小、形状简单的模具
2 成分： 0.3~0.6%C —— 中碳钢 Cr, Mn, Ni, Si —— ↑淬透性、强度 Mo, W, V ——↑回火稳定性，↓回火脆性
3 热处理： 预备：退火
最终；淬火+高温回火 —— 回火S
（中温回火） （回火T）
4 常用钢号：5CrNiMo —— 中小型热锻模 （亚共析钢）
5CrMnMo ——中大型热锻模
3 高级优质钢：牌号后加“A”
合金元素含量的百分数
<1.5%不注，1.5-2.5%注 2，…
4 特殊用途钢：滚动轴承钢 —— 牌号前加“G” （滚）
（GCr15 —— 含Cr量的千分数）
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工程材料基础
2-9
球形容器
挖泥机
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工程材料基础
2-2
钢中元素的作用
基本元素：Fe、C 合金元素：为改善钢的性能而有意加入 杂质元素：无法去除的有害元素 残留元素：为去除杂质元素而加入的元素 非合金钢中的常存元素
来源
作用
Si 炼钢时残留 溶入F→ 固溶强化——有益
Mn 炼钢时残留 溶入F→ 固溶强化——有益
S
矿石中 热脆性——有害
P
9SiCr,9Mn2V,CrWMn —— 形状复杂模具 Cr12,Cr12MoV —— 大型复杂模具 （冷冲模，冷挤压模，冷镦模）
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工程材料基础
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冷作模具钢选用举例
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工程材料基础
2 - 21
热作模具钢
1 性能： 高温足够的强韧性、耐磨性， 良好的抗疲劳性、导热性、淬透性
第 2讲 金属材料
工业纯铁 含碳量小于0.02%的铁碳合金。
铁碳 钢 合金
生铁
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含碳量为0.02%—2.11%的铁碳合金。根 据金相 组织的不同，可分为三种。 共析钢： 含碳量为0.77%; 亚共析钢：含碳量在0.02%—0.77%之间； 过共析钢：含碳量在0.77%—2.11%之间；
3Cr2W8V —— 压铸模
（过共析钢）
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工程材料基础
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热作模具选材举例
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工程材料基础
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高速钢特点
1 性能特点： 红硬性高，淬透性好
2 成分特点： 含碳量高 （ 0.7~1.2%C）
合金元素含量高
3 热处理： 预备：球化退火—— S+细粒状碳化物
含碳量为2.11%—6.69%的铁碳合金。 共晶生铁： 含碳量为4.3%; 亚共晶生铁：含碳量在2.11%—4.3%之间； 过共晶生铁：含碳量在4.3%—6.69%之间；
工程材料基础
2-1
第 1讲 金属材料
金属材料的分类：钢、铸铁、非铁金属
钢的分类：
按用途分：结构钢、工具钢、特殊性能钢
普通质量钢（0.045%P，0.05%S）