工程材料与机械制造基础 第六章 常用金属材料
机械工程材料手册
机械工程材料手册机械工程材料是机械制造中的重要组成部分，它直接影响着机械产品的性能、质量和寿命。
在机械工程中，选择合适的材料对于产品的设计和制造至关重要。
本手册将介绍常见的机械工程材料及其特性，帮助工程师和设计师更好地选择和应用材料，提高产品的性能和可靠性。
一、金属材料。
金属材料是机械制造中最常用的材料之一，它具有良好的强度、硬度和耐磨性。
常见的金属材料包括钢、铝、铜、铁等。
钢是一种铁碳合金，具有优异的机械性能，适用于制造各种零部件和结构件。
铝具有较低的密度和良好的导热性，适用于制造轻型结构件。
铜具有良好的导电性和导热性，适用于制造电气部件和散热器。
铁是一种常见的结构材料，具有良好的可焊性和加工性，适用于制造各种机械零部件。
二、非金属材料。
除了金属材料外，非金属材料在机械工程中也扮演着重要的角色。
常见的非金属材料包括塑料、陶瓷、复合材料等。
塑料具有良好的耐腐蚀性和绝缘性，适用于制造各种零部件和外壳。
陶瓷具有良好的耐高温性和硬度，适用于制造高温部件和摩擦件。
复合材料由两种或两种以上的材料组成，具有优异的综合性能，适用于制造高强度和轻质的零部件。
三、材料选择与应用。
在机械工程中，材料的选择与应用是至关重要的。
首先，需要根据产品的工作条件和要求选择合适的材料，如强度、硬度、耐磨性等。
其次，需要考虑材料的加工性能和成本，确保能够满足制造工艺和经济性的要求。
最后，需要对材料进行合理的设计和应用，确保产品具有良好的性能和可靠性。
综上所述，机械工程材料是机械制造中不可或缺的一部分，合理选择和应用材料对于产品的性能和质量至关重要。
本手册将帮助工程师和设计师更好地了解机械工程材料的特性和应用，提高产品的设计和制造水平，推动机械制造技术的发展。
结语。
通过对机械工程材料的介绍，我们可以更好地了解不同材料的特性和应用，为机械产品的设计和制造提供参考和指导。
希望本手册能够帮助工程师和设计师更好地选择和应用材料，提高产品的性能和可靠性，推动机械制造技术的发展。
《工程材料及机械制造基础》教学大纲
《工程材料及机械制造基础》教学大纲课程名称（中文/英文）：工程材料及机械制造基础（Fundamentals of Engineering Material and Manufacturing Technology）课程编号：学分：3.5学时：总学时64学时分配：讲授学时：48 实验学时：8 上机学时：0 讨论学时：8课程负责人：李永国一、课程简介（Course Description）/课程目标（Course objectives）工程材料及机械制造基础是机械类专业的技术基础课，课程目标是使学生了解工程金属材料的内部组织与性能之间的关系，熟悉金属材料的强化方法（尤其是热处理强化）以及各类金属材料的选用原则。
本课程内容主要包括机械性能、晶体结构、结晶过程、晶格缺陷、合金基本相结构，正确分析二元合金状态图，并应用铁碳合金状态图来分析铁碳合金成份、组织与性能的关系。
掌握金属塑性变形，钢的热处理，选用材料的基本原则，掌握铸造、锻压、焊接加工的基本原理及加工方法的选择。
Engineering materials and basis of machinery manufacturing belong to machinery professional technical courses, curriculum goal is to make students understand the relationship between the internal organization and performance of engineering metallic materials, familiar with metal material strengthening method(especially heat treatment strengthened) and a variety of metal materials selection principles. The course content includes mechanical properties, crystal structure, the crystallization process, lattice defects, alloy basic phase structure, analysis of binary alloys state diagram and state diagram iron-carbon alloy applied to analyze the iron-carbon relations of alloy composition, microstructure and performance. Master deformation, heat treatment of steel, basic principles of metal material selection principles, master the basic principles of selection and processing methods of casting, forging, welding process.课程目标1：掌握工程材料成分，结构，组织和性能的基础知识和理论。
工程材料及机械制造基础
工程材料及机械制造基础工程材料及机械制造基础随着工业化进程的加快，机械制造产业成为了产业结构调整和经济转型的重要部分。
而机械制造又离不开工程材料的选用和应用，因此，熟悉工程材料及机械制造基础知识，对机械制造从业者至关重要。
一、工程材料1. 金属材料金属材料是指以金属元素或其合金为主要成分和基体组成的材料。
金属材料具有导电性好、热导率高、强度高、耐磨损、耐腐蚀等特点，因此在机械制造中被广泛应用。
常用金属材料有钢、铜、铝、镁、锌等。
2. 非金属材料非金属材料是指一类不含金属或含金属量较低的材料。
常用的有陶瓷材料、高分子材料和复合材料。
其中，陶瓷材料通常用于高温炉具和电子产品；高分子材料适用于制作塑料制品、橡胶制品和纺织品等；复合材料在航空、航天、汽车等领域有广泛应用。
二、机械制造基础1. 机械制造方法常见的机械制造方法有车、铣、钻、刨、磨、冲压、焊接、锻造等。
各种机械制造方法的应用根据具体工艺之间的关系进行设计和选择。
2. 机械制造技术机械制造技术是指制造加工过程中使用的各种技术和方法，包括材料加工技术、生产加工技术、制造技术等。
其中，材料加工技术包括金属材料的锻造、挤压、模锻等方法，非金属材料的成型、压缩、挤压、拉伸等方法；生产加工技术包括车床加工、铣床加工、磨床加工等；制造技术则包括设计、加工、质量控制等。
3. 机械制造质量控制机械制造质量控制是保证机械制造品质的关键要素。
质量控制主要通过检测、检验等方式实现。
检测是检查组件、零件尺寸、外形、材料、硬度等，以记录分析；检验是通过材料检验、件检验、总体检验等方式，按照规定质量要求，分析原因，以实现优质机械制造。
三、结语工程材料和机械制造基础是机械制造产业不可或缺的组成部分，掌握了这些基础知识，能够实现从材料的选择、到机械制造过程中的技术选择、生产、质量控制，以及最终出厂的检查等各个环节的全掌控。
因此，各个从业者在实践中深入理解和应用这些知识，是非常必要的。
机械设计基础中的工程材料概述
机械设计基础中的工程材料概述工程材料在机械设计中扮演着重要的角色，它们是构建可靠机械系统的基础。
本文将从材料的选择和应用角度，对机械设计基础中的工程材料进行概述。
首先，我们将介绍几种常见的工程材料，包括金属材料、聚合物材料和复合材料。
然后，我们将讨论这些材料的物理和力学性质，以及它们在机械设计中的应用。
最后，我们将探讨未来工程材料的发展趋势。
一、金属材料的概述金属材料是一类常见的工程材料，其特点是具有优良的导电性和导热性，同时还具有较高的强度和韧性。
金属材料可以分为两大类：非铁基金属和铁基金属。
常见的非铁基金属材料包括铜、铝、镁等，而铁基金属材料则主要包括铁、钢和铸铁。
金属材料在机械设计中广泛应用于结构件、轴承、齿轮等部件的制造上。
二、聚合物材料的概述聚合物材料是一类具有高分子结构的工程材料，具有较低的密度、良好的耐化学性和电绝缘性。
聚合物材料可以分为两大类：热塑性聚合物和热固性聚合物。
常见的热塑性聚合物包括聚乙烯、聚丙烯等，而热固性聚合物则主要包括环氧树脂、不饱和聚酯等。
聚合物材料在机械设计中常用于制造轻量化部件、密封件、绝缘件等。
三、复合材料的概述复合材料是由两个或两个以上的不同材料组合而成的工程材料，结合了各种材料的优点。
常见的复合材料包括纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料和层合板材料等。
纤维增强复合材料由纤维和基体组成，具有较高的强度和刚度，常用于制造航空航天器和高性能汽车等。
颗粒增强复合材料由颗粒和基体组成，常用于制造摩擦材料和摩擦密封材料等。
层合板材料由多个薄板层叠而成，具有较高的抗弯刚度和抗冲击性能。
四、工程材料的物理和力学性质工程材料的物理和力学性质对其在机械设计中的应用具有重要影响。
物理性质包括密度、热导率、导电率等，力学性质包括强度、韧性、硬度等。
这些性质可以通过实验测试和理论计算来确定，以满足设计要求。
例如，在选择材料时，需要考虑到其强度、刚度和耐磨性等方面的要求，以确保系统的可靠性和耐久性。
机械制造基础常用工程材料
机械制造基础常用工程材料引言在机械制造领域，选择适当的工程材料对产品的质量、性能以及寿命有着至关重要的影响。
机械制造基础常用工程材料包括金属材料、非金属材料以及复合材料等。
本文将对这些常用工程材料进行介绍和分析。
金属材料金属材料是机械制造领域最常用的材料之一。
金属材料通常具有良好的导电性、导热性、可塑性和机械强度等优点。
根据金属材料的组成和性质，可以进一步分为以下几类：1.铁基合金：如铸铁、钢等。
铁基合金具有高强度、耐磨损和耐腐蚀等特点，广泛应用于机械制造中的零件制造和结构件。
2.非铁基合金：如铜合金、铝合金等。
非铁基合金具有良好的导电性、导热性和耐腐蚀性能，适用于需要较高导电性和导热性能的部件制造。
3.非晶态合金：非晶态合金是一种非晶态结构的金属材料。
非晶态合金具有优异的力学性能和化学稳定性，适用于高强度和高稳定性要求的机械部件。
非金属材料除金属材料外，机械制造中还广泛使用了各种非金属材料。
非金属材料具有一些金属材料所不具备的特点，如较低的密度、较高的绝缘性能等。
常见的非金属材料包括：1.塑料：塑料是一种具有可塑性的高分子材料，具有良好的耐磨损性、耐化学腐蚀性和绝缘性能等特点。
塑料在机械制造中被广泛应用于制造零件和外壳等。
2.橡胶：橡胶是一种弹性体材料，具有良好的弹性和抗老化性能。
橡胶常用于制造密封件和减震件等。
3.陶瓷：陶瓷是一种脆性材料，具有优异的耐高温和耐磨损性能。
陶瓷常用于制造高温零件和耐磨件等。
复合材料复合材料是由两种或多种不同性质的材料组合而成的新材料。
复合材料具有金属材料、非金属材料和复合材料的优点，并弥补了各种材料的不足之处。
常见的复合材料包括：1.碳纤维复合材料：碳纤维复合材料具有高强度、低密度和良好的抗腐蚀性能，适用于制造高强度和轻量化的结构件。
2.玻璃纤维复合材料：玻璃纤维复合材料具有良好的电绝缘性和机械性能，广泛应用于电器领域和机械制造中。
3.金属基复合材料：金属基复合材料由金属基体和增强相组成，具有高强度、高刚性和良好的耐磨损性，适用于制造高负荷和高速运动零件。
工程材料与机械制造基础课程学习要点
《工程材料与机械制造基础》课程（工程材料及成形部分）学习要点教材：《现代工程材料成形与机械制造基础》（上册）孙康宁、张景德主编，高等教育出版社，第2版工程材料与机械制造基础（课程）是一门重要的工科大平台课，是工科各专业了解本专业以外工程知识的主要来源。
由于涉及知识面宽，基本概念多，各部分内容联系相对松散，有些同学学习初期感觉有一定的难度，为此建议同学们学习时注意掌握以下基本概念、基本要求和知识要点，并深入理解各部分之间的联系，包括材料与成形工艺之间的联系，成分、结构、性能、工艺之间的联系，各成形工艺之间的联系等等。
第一章绪论材料制造材料的发展趋势制造技术发展趋势第二章材料的力学性能基本概念力学性能:强度、塑性、硬度、冲击韧度、断裂韧性、疲劳强度及其衡量指标材料学基础:材料结构（晶体、非晶体）性能、成分、工艺与结构之间关系晶体点阵、晶胞、晶格常数体心立方晶体结构(bcc)面心立方晶体结构(fcc)密排六方晶体结构(hcp)晶体缺陷结晶：过冷度同素异构转变合金的相与相结构、组织相结构：固溶体、金属化合物铁碳合金的相结构：固溶体（铁素体、奥氏体），金属化合物:（渗碳体）组织（机械混合物）：珠光体、莱氏体冷却曲线！相图！！（点线面、用途）会画会填图，会分析，要背过。
共析钢、亚共析钢、过共析钢共晶白口铸铁、亚共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁工程材料的分类、编号及用途：钢铁、有色金属选材的基本原则第三章热处理与表面工程技术材料改性、目的、方法；什么是热处理？分析共析钢在加热和冷却时的组织及性能转变；最常用的热处理工艺（退火、正火、淬火、回火）特点及选用。
什么是马氏体？什么是过冷奥氏体？什么是表面淬火与化学热处理,工艺特点？淬火后材料强度硬度一定会增强吗？玻璃钢化机理是什么?什么是表面工程技术，主要技术分类？常见表面工程技术有哪些？第四章液态成形弄懂以下基本概念及基础知识:什么是液态成形？液态成形的特点？何为金属铸造(砂型铸造, 特种铸造)？一、砂型铸造(弄清楚零件、铸件、毛坯、木模、混砂、芯子、造型、型腔、分型面、合箱、浇注、清砂之间的关系)1. 充型能力流动性螺旋试样影响流动性因素: 成分浇注条件(温度压力) 铸型特性(铸型材料结构)2. 凝固逐层凝固体积凝固中间凝固影响凝固因素: 合金成分、组织、冷却方式（温度梯度）3 合金收缩性液态收缩凝固收缩固态收缩影响因素：成分、温度、铸型条件等收缩造成缺陷：（1）缩孔缩松顺序凝固冒口冷铁逐层凝固体积凝固（2）铸造应力、变形和裂纹热应力、机械应力，同时凝固原则（3）合金的吸气性及气孔、析出性气孔、侵入性气孔、反应性气孔4．常用铸造合金的铸造性能特点（铸铁铸钢有色金属）5.砂型铸造常见缺陷（缩孔缩松浇不足冷隔应力变形气孔等）二、特种铸造1．金属型铸造工艺特点2．溶模铸造及工艺特点3．压力铸造及工艺特点4．低压铸造及工艺特点5．离心铸造及工艺特点6．消失模铸造及工艺特点铸造方法选择三、铸件结构工艺性（要求：根据图纸会判断结构设计是否合理！）1．铸件结构应利于避免或减少铸件缺陷2．铸件结构应利于简化铸造工艺3．铸件结构要便于后续加工第五章塑性成形技术1.弄懂以下基本概念及基础知识:什么是塑性成形,基本要素是什么？与液态成形相比有何不同?常见塑性成形方法: 锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔压力加工（挤压、轧制、拉拔）: 靠孔型获得所需截面型材塑性变形的机制(晶内变形+晶间变形)晶内变形(滑移+孪生) 晶间变形(滑移+转动)（1）变形引起的性能变化及相关概念:加工硬化: 强度、硬度提高，但塑性、韧性下降回复（及特点）: T回=(0.25-0.3)T熔（K）再结晶（及特点）: T再=0.4T熔(K)冷变形、热变形、温变形（2）变形引起的组织变化及相关概念:晶粒细化、锻造流线(锻造纤维组织)、变形程度、锻造比变形程度、锻造比、锻造流线关系(锻造比衡量变形程度大小,变形程度越大,锻造流线越显著)锻造流线对性能的影响，锻造流线如何利用？（3）最小阻力定律及应用体积不变条件（定律）及应用（4）材料的塑性成形性（可锻性）衡量可锻性指标：变形抗力、塑性影响因素：成分、组织、温度、变形速度、应力状态2．金属塑性成形方法基本概念与基础知识锻造？自由锻？模锻？板料冲压？冲裁？落料？冲孔？变形工序？拉伸？弯曲？翻边？胀型？（1）自由锻基本工序：镦粗、拔长、冲孔各有何特点？自由锻工艺规程：锻件图（加工余量、锻造公差、余块）、锻造成形工艺方案、计算毛坯重量和尺寸、确定锻造温度范围、制订自由锻工艺规程卡。
机械制造基础 第6章 合金钢
2.合金元素对 过冷奥氏体转变的影响
除 Co 元素外, 所有的合金元素均使 钢的 TTT 曲线向右移。 除 Co、Al 元素外, 所有的合金元素 都使马氏体转变温度下降。 Mn最显著 提高钢的淬透性, 常用的元素有: Cr、Mn、Mo、Si、Ni、B等。
3.合金元素对回火转变的影响
回火抗力的增加 二次硬化的产生 产生回火脆性
（4）典型钢号及其应用 ①Si-Cr系:9SiCr如,板牙,丝锥,冷冲模, 木 工工具,低速切削刃具 ②Cr系:Cr06如, 铰刀,插刀,剃刀,刀片,刮 刀,锉刀等. ③Cr-W-Mn系:CrWMn 如拉刀,冲模,样 板,量规 ④W和Cr-W系:W2,CrW小麻花钻,低速切 削刃具
二、合金钢的牌号
1．合金结构钢 碳含量用万分数（两位），合金 含量用（百分数）表示，WMe ＜ 1.5%不标， WMe
≥ 1.5%、2.5%、3.5%…时标出2、3、4…。如：
20Cr3MoWVA,其中C%=0.2%, Cr%=3%, Mo,W,V<1.5%. A：表示高级优质 2．合金工具钢，特殊性能钢 C% ＞1.0%时，不标注其含量。 C% ≤1.0%时，用 千分数（一位），如：5CrMnMo，C％=0.5% 特殊性能钢中当 C% ≤ 0.03%或C% ≤ 0.08%时， 分别用“00”或“0”表示含碳量。 如：00Cr17Ni14Mo2钢,0Cr19Ni9钢
3.热处理特点
：
①热成形法制弹簧：热轧钢丝钢板→加热 卷弯曲成型→淬火+中温回火→喷丸 ②冷成形法制弹簧：钢丝冷卷弯曲成型→ 去应力→喷丸 （＜∮8mm）
4.合金弹簧钢的牌号
以Si,Mn合金化:65Mn, 60Si2Mn用于汽车,拖拉机, 机车的板簧和螺旋弹簧
机械常用材料
机械常用材料
机械制造是现代工业中的重要组成部分，而材料的选择对于机械性能和使用寿
命起着至关重要的作用。
在机械制造过程中，常用的材料有金属材料、塑料材料和复合材料等。
本文将重点介绍机械常用的金属材料，包括钢、铝、铜和铸铁等。
首先，钢是机械制造中使用最广泛的金属材料之一。
钢具有较高的强度和硬度，同时具有良好的塑性和韧性，因此在制造机械零部件和结构件时得到广泛应用。
根据不同的成分和热处理工艺，钢可以分为碳素钢、合金钢和不锈钢等多个种类，满足不同机械零部件对材料性能的要求。
其次，铝也是一种常用的机械材料。
铝具有较低的密度和良好的导热性能，因
此在制造轻型机械零部件和结构件时具有优势。
此外，铝具有良好的耐腐蚀性能，可以在恶劣环境下使用，因此在航空航天和汽车制造领域得到广泛应用。
另外，铜也是一种重要的机械材料。
铜具有良好的导电性和导热性，因此在制
造电气设备和散热器等零部件时得到广泛应用。
此外，铜还具有良好的加工性能，可以制成各种复杂形状的零部件，满足不同机械结构的需求。
最后，铸铁是一种常用的铸造材料。
铸铁具有较高的热膨胀系数和较低的收缩率，因此在制造大型机械零部件和机床床身等铸件时得到广泛应用。
根据不同的成分和组织状态，铸铁可以分为灰口铸铁、球墨铸铁和白口铸铁等多个种类，满足不同机械零部件对材料性能的要求。
综上所述，机械常用的金属材料包括钢、铝、铜和铸铁等，它们各具特点，在
机械制造中发挥着重要作用。
在实际应用中，需要根据机械零部件的具体要求和工作环境的要求，选择合适的材料，以确保机械的性能和使用寿命。
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钢种举例 Q345C 20CrMnTi
数字表示含碳量的万分数，化学元 素符号表示主加元素，后面的数字 表示所加元素的百分数
40Cr 60Si2Mn
G表示滚动轴承钢，数字表示含铬量 的千分数
GCr15 W18Cr4V
数字表示含碳量的千分数，化学元素 符号表示主加元素，后面的数字表示 所加元素的百分数
Cr12 9SiCr 1Cr17
根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下： 钢类 P 碳 素 钢 S P 合 金 钢 S
普通质量钢 优 质 钢 高级优质钢
特级优质钢
≤0.045 ≤0.035 ≤0.030
≤0.025
≤0.045 ≤0.035 ≤0.030
≤0.020
≤0.045 ≤0.035 ≤0.025
≤0.025
≤0.045 ≤0.035 ≤0.025
● 与碳作用形成合金碳化物如
(Fe，Mn)3C
●
单独形成特殊碳化物，如TiC、NbC、VC，具有
高熔点、高硬度、高耐磨的性能，且稳定性极高。
二、 合金钢
§6-1 工业用钢
（一）合金元素在钢中的主要作用 3、细晶强化作用 除了Mn、P促使奥氏体晶粒长大外，其余合金 元素均有细化晶粒的作用。 尤其是特殊碳化物，如TiC、NbC、VC，在钢中弥散 分布，能强烈阻碍奥氏体晶粒长大，显著细化晶粒。
Q235
用于制造受力不 大的零件，如螺 钉、螺母、垫圈 等，焊接件、冲 压件及桥梁建设 等金属结构件。
0.30.80
0.400.70 0.50.8
Q275
0.4
0.045
275
用于制造承受中 等载荷的零件， 如小轴、销子、 20 连杆、农机零件 等。
24
§6-1 工业用钢
一、 碳素钢 3、碳钢的牌号和用途
性能：①较高的强度、屈强比、塑、韧性（Me）；
②良好的焊接性和冷塑性加工性（低碳）；
③含有耐大气和海水腐蚀的元素（Cu、P）。
二、 合金钢
§6-1 工业用钢
1、常存杂质元素对钢的性能的影响
（1）锰（Mn）：钢中有益元素,来源于炼钢原料。
作用：脱氧、去硫、固溶强化 含量：一般Mn0.25-0.80%。 （2）硅（ Si ）:钢中有益元素,来源于炼钢原料。 作用：固溶强化、脱氧。 含量：一般Si＜0.4%。
§6-1 工业用钢
一、 碳素钢（含碳量低于2.11%的铁碳合金） 1、常存杂质元素对钢的性能的影响
（一）合金元素在钢中的主要作用 5、提高钢的红硬性 红硬性：工具钢在高温下保持高硬度的能力。
●
提高钢的回火稳定性（回火抗力）：淬火钢回火 时抵抗软化的能力。 有：Cr Mo W V Nb Si
●
产生二次硬化：Mo W
V
Ti等合金元素使钢在
500—600℃回火时硬度升高。
二、 合金钢
5、 提 高 钢 的 红 硬 性
二、 合金钢
§6-1 工业用钢
普通低合金钢 合金渗碳钢 合金调质钢 弹簧钢 滚动轴承钢
（二）合金钢的分类与牌号
1、分类 按 用 途 分 类
合金结构钢
刃具钢 合金钢 合金工具钢 模具钢 量具钢 不锈钢 特殊性能钢 耐热钢 耐磨钢
二、 合金钢
1、分类 按 合 金 元 素 含 量 分 类
§6-1 工业用钢
§6-1 工业用钢
化学成分（质量分数）% 质量 脱氧 Si S P 方法 牌号 等级 C Mn 不大于 0.14～ 0.30～ A 0.22 0.65 F、b、 0.045 0.045 Z 0.14～ 0.30～ B 0.035 Q235 0.20 0.70 0.045 0.040 C ≤0.18 Z 0.35～ D Q255 ≤0.17 0.80 0.035 0.30 TZ 0.045
2）优质碳素结构钢
牌号：为两位数字, 表示钢平均含碳量的万分
之几。
如：45钢
(平均含碳量0.45%C)
若Mn含量较高（0.7%-1.2%）时,牌号后加Mn。 如：20Mn、65Mn等。
§6-1 工业用钢
一、 碳素钢 3、碳钢的牌号和用途 2）优质碳素结构钢
常用优质碳素结构的性能与用途 牌号 性能 用途
用于建筑结构，适合焊接、 铆接、栓接等。
普通碳素结构钢的性能与用途
化学成分/%
牌号 等 级 C 0.060.12 A Q215 B 0.090.15 Mn 0.250.50 Si ≤ S P
力学性能
б s/ Mpa б b/M δ 应用举例 pa /% 315390
Q195
0.3
0.3
0.05
0.05 0.045
牌号 T8 T10 T12
C
0.75～ ≤0.4 0.84 0 0.95～ ≤0.4 1.04 0 1.15～ ≤0.4 1.24 0
780～ 0.035 800 760～ 0.035 780 760～ 0.035 780
§6-1 工业用钢
一、 碳素钢
3、碳钢的牌号和用途
4）铸造碳钢
铸钢是将冶炼的钢水直接铸造成形为零件而不 需锻轧成形的钢种。
(3) 硫（S）:有害元素。生铁和燃料带来。不能除净。 会产生热脆（使钢在高温时沿着晶界开裂）。 避免热脆方法:1)控制[S] 。2)增加[Mn],Mn+S--MnS
熔点高(1620℃),颗粒状分布在晶粒内,高温下有一定塑
性,避免发生热脆。 (4) 磷（P）:有害元素。生铁和燃料带来。不能除净。 会产生冷脆（常温下塑性降低，并使得钢的焊接性能下 降）。应严格控制[P]。
0.045
0.045
195
33
31
A
B C D Q255 A B
0.140.22
0.120.20 ≤0.18 ≤0.17 0.180.28 0.280.38
0.30.65
0.30.70 0.03 5
0.05
0.045 0.045 0.04 0.035 0.3 0.05 0.045 0.035 0.045 255 410510 490610 0.04 235 375460 26
用铸铁难满足性能要求的,可用铸造碳钢。
一、 碳素钢
§6-1 工业用钢
3、碳钢的牌号和用途
4） 铸 造 碳 钢
一、 碳素钢
§6-1 工业用钢
铸钢的分类与编号
3、碳钢的牌号和用途
化学成分（质量分数）% 铸钢牌 号 ZG230450 C Si Mn P、S 力学性能（≥） α K/ σ b/ σ s/ δ 5/ J/c MPa MPa % m2 450 0.50 230 22 45 应用举例
钢或高级优质钢。
§6-1 工业用钢
一、 碳素钢
(4)按冶炼方法分 转炉钢
按 炉 别 分
转炉炼钢
电炉钢
沸腾钢：脱氧不充分，浇注时C与O反应发生
(F) 沸腾。这种钢成材率高，但不致密。
按脱氧程度分
镇静钢:脱氧充分，组织致密，成材率低。
(b)
半镇静钢：介于前两者之间。
(Z)
一、 碳素钢 3、碳钢的牌号和用途
A B
0.18～ 0.28
0.40～ 0.70
0.050 0.045
F、b、 Z
一、 碳素钢
§6-1 工业用钢
3、碳钢的牌号和用途 我国钢的编号方法:汉语拼音字母、化学元素符 号和阿拉伯数字相结合的方法。
1）普通碳素结构钢
牌号：Q+屈服强度值+质量等级+脱氧方法（F、b、
Z、TZ）四部分顺序组成。
合金钢 ：在碳钢的基础上，加入某些合金
元素而得到的钢。
二、 合金钢
§6-1 工业用钢
（一）合金元素在钢中的主要作用 1、固溶强化作用
合金元素溶入铁素体后，形成合金铁素体,产生固溶强化， 使铁素体的强度、硬度提高，但塑性、韧性都有下降趋势。
二、 合金钢
§6-1 工业用钢
（一）合金元素在钢中的主要作用 2、碳化物弥散强化作用
二、 合金钢
§6-1 工业用钢
（一）合金元素在钢中的主要作用 4、提高钢的淬透性
除Co外，合金元素的加 入使C曲线右移。即增大过 冷A的稳定性，提高钢的淬
透性。
增强淬透性常用的元素有: Cr、Mn、Mo、Si、Ni、B等。
合金元素还可能使C曲线形状发生改变，甚至出现两组C曲线。
二、 合金钢
§6-1 工业用钢
0.3
轧钢机架、车 辆摇枕
ZG270500
ZG310570
0.4
0.90
0.04
500
270
18
35
飞轮、汽缸、 齿轮、轴承箱
联轴器、重载 机架
0.5 0.60
570
310
15
30
§6-1 工业用钢
二、 合金钢
碳钢：价格低，但力学性能低，淬透性低， 回火抗力差，不能满足特殊性能要求（如耐热、
耐低温、耐蚀等）。
数字表示含碳量的千分数，化学元素 符号表示主加元素，后面的数字表示 所加元素的百分数
1Cr11MoV ZGMn13
二、 合金钢
§6-1 工业用钢
（三）合金结构钢
1、低合金高强度结构钢 成分：C<0.2%，Me%<3%，主加元素Mn
用途：桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器、输油
输气管道、大型钢结构等。
08F、10 塑性好、强度低
15、20、 钢渗碳后，表面可获得高硬度、 25 高耐磨性，心部良好塑韧性 55、60 以上钢 适当热处理后有高耐磨性、弹性 极限和强度
薄钢板、冷冲压 件、容器
齿轮、连杆、轴 类零件 弹簧、钢轨、车 轮、钢丝绳等
§6-1 工业用钢
一、 碳素钢