（编）环保设备材料及其选择单元二上详解.ppt

一、 材料的性能 1、力学性能 材料在外力(或外加能量)作用下抵抗外力所表现的行为，包括变形和抗力，即在外力作用下不产生超过允许的变形或不被破坏的能力。 碳的质量分数小于2.11%，并且含有少量的锰、硅、硫、磷等杂质元素的铁碳合金称为碳素钢，简称碳钢。 为了提高某些性能，在碳钢的基础上加入一些元素，就成为合金钢，加入的元素称为合金元素。 其中，硅和锰是有益元素，而硫和磷是有害元素。 1）碳钢的分类 （1）根据钢中碳的质量分数不同可分为：低碳钢、 中碳钢和高碳钢三类。 ①低碳钢：碳的质量分数小于或等于0.25%；大于0.02 % ②中碳钢：碳的质量分数为0.25～0.60%； ③高碳钢：碳的质量分数大于0.60%，小于2.11%。 （2）根据钢中有害杂质元素硫、磷的质量分数的多少可分为三类：①普通质量钢；②优质钢；③高级优质钢。 2）结构钢 结构钢按其主要用途一般分为工程结构用钢和机械制造用钢（或机械结构用钢）两大类。 工程结构用钢主要用于各种工程结构（如建筑、桥梁、船舶、石油化工、压力容器等）和机械产品中要求不高的结构零件，他们大多数是普通质量钢，其冶炼较简单，成本低廉、工艺性能优良、可满足工程结构用钢量大的需要。 机械制造用钢主要用于制造各种机械零件（如轴、齿轮、弹簧、轴承等），他们通常是优质钢或高级优质钢，性能要求一般比工程结构钢高，通常需经热处理后使用。此类钢按其主要用途、热处理和性能特点不同，可分为表面硬化钢、调质钢、滚动轴承钢和超高强度钢等。 调质钢 Ⅰ. 性能要求：根据一般调质零件的工件条件，调质钢应具有良好的综合力学性能。此外，还应具有良好的淬透性，以保证零件整个截面上性能均匀一致。 Ⅱ. 成分特点：一般碳的质量分数为0.25～0.50%。主加元素有Mn、Cr、Ni、B等，主要用于提高钢的淬透性；辅加元素有W、Mo、V、Ti等，主要用于细化晶粒和提高钢的耐回火性。 淬透性：指在规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性。即钢淬火时得到淬硬层深度大小的能力，它表示钢接受淬火的能力。 Ⅲ. 常用钢号：40Cr、40MnVB、30CrMnSi、40CrNiMo等。 Ⅳ. 应用举例：合金调质钢常用于制造各类齿轮件、轴类件、杆类件等重要的机械零件。例如：40Cr钢常用于制造汽车半轴。 弹簧钢 Ⅰ. 概念：弹簧是各种机械和仪表的重要零件，是利用弹性变形来贮存能量和减缓冲击与振动的，主要在冲击、震动或周期弯曲、扭转等交变应力下工作。 Ⅱ. 性能要求：有良好的弹性、高的屈服强度和疲劳极限、足够的塑性与韧性。 Ⅲ.成分特点：碳的质量分数为0.45～0.7%，常加入的合金元素有Si、Mn、Cr、V、W等，而以Si、Mn应用最多。这些元素不仅能提高淬透性，强化铁素体，还可以细化晶粒，提高耐回火性。Si常与Mn配合使用，以防止钢在加热时脱碳。弹簧钢均为优质或高级优质钢。 Ⅳ.常用钢号：55Si2Mn、60Si2Mn、50CrVA。 Ⅴ.应用举例： 55Si2Mn和60Si2Mn常用于制造汽车的板弹簧。 普通碳素结构钢：碳素结构钢的牌号由代表钢材屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号四部分按顺序组成。其中质量等级共有四级，分别用A、B、C、D表示。“F”表示沸腾钢；“b”表示半镇静钢；“Z”表示镇静钢；“TZ”表示特殊镇静钢，在钢号中“Z”和“TZ”符号可省略。例如：Q235-A·F，牌号中“Q”代表屈服极限“屈”字的汉语拼音首位字母，“235”表示屈服极限σS≥235MPa，“A”表示质量等级为A级，“F”表示沸腾钢(冶炼时脱氧不完全)。 （1）碳素结构钢 常用钢及应用：Q195、Q215、Q235属低碳钢，有良好的塑性和焊接性能，并具有一定的强度，通常轧制成型材、板材和焊接钢管等用于桥梁、建筑工程结构，在机械制造中用作受力不大的零件，如螺钉、螺帽、垫圈、地脚螺钉、法兰以及不太重要的轴、拉杆等，其中以Q235应用最广。 Q255、Q275强度较高，可用作受力较大的机械零件。碳素结构钢一般不进行热处理，以供应状态直接使用。但也可根据需要进行热加工和热处理。 优质碳素结构钢：其牌号用两位数字表示，表示钢中平均碳的质量分数的万倍数。例如45钢，表示钢中平均碳的质量分数为0.45%。若钢中锰的含量较高，则在两位数字后面加锰元素的符号“Mn”。例如65Mn钢，表示钢中平均碳的质量分数为0.65%，含锰量较高(为0.9~1.2%)。若为沸腾钢，在两位数字后面加符号“F”，例如08F钢。 08F钢：是一种含碳量很低