[工学]机械设计基础 Chapter 2.ppt

第二章 机械工程材料 §2.1 材料的分类、命名、代号 §2.2 材料的力学性能 §2.3 材料的热处理 §2.1 材料的分类、命名、代号 钢——含碳量2%的铁碳合金 结构钢 碳素钢 按用途 工具钢 按化学成分 特殊钢 合金钢 强度较高，塑性较好，可以轧制、锻造、铸造、冲压，可以进行热处理，应用广泛。 结构钢 用于制造机械零件、构件（齿轮、轴） 应用范围很广 工具钢 含碳量高，强度高，表面硬度极高，用于制造耐磨性要求高的零件。 特殊钢 加入化学元素，如合金钢、铬、镍、钨、锰、钼、硅、铝、硼、钒、钛等 具有特殊性能——防锈、耐高温和低温 碳素钢 碳素结构钢 优质碳素结构钢 碳素结构钢 代号 Q——屈服，数字——屈服强度值例：Q235 屈服强度为235MPa Pa=N/m2 M=106 Mpa=N/cm2 用于制造一般机械零件，如螺钉、连杆等 优质碳素结构钢 20，45，65Mn，含碳量万分之几，万分之45，百分之0.45 合金钢——铁碳合金+合金元素 在碳钢中加入合金元素——改善材料性能 锰、硅、铬硅、镍铬、铬锰、铬钒——提高耐磨性 钼、镍、锰、镍铬、铬钒——提高韧性 铬、镍——抗蚀性 钨、钼、铬钒——耐热性 铝、钨——流动性 合金钢的代号 举例：20GrMnTi 两位数字——平均含碳量万分之几，含碳量0.2% 化学元素+数字——合金元素含量百分之几，GrMnTi碳量各1% 复杂代号合金钢 碳素工具钢 T7-T12——平均碳含量千分数 易切削钢 Y12、Y30 弹簧钢 65、50GrV 滚动轴承钢 GGr9、GGr15——合金平均含量千分数 复杂代号合金钢（续） 合金工具钢 5GrNiMo、3GrWBV ——千分数 高速工具钢 W18Gr4V、W6Mo5Gr4V2——百分数 不锈耐酸钢 1Gr13、1Gr18Ni9——千分数 铸钢 举例：ZG200-400 200——屈服强度，400——抗拉强度 可以是碳钢或合金钢，经过铸造制成 铁——含碳量2%的铁碳合金 铁是大自然赋予人类的宝藏，以铁矿石形式（Fe3O4）贮藏于地下，开采矿石，加以冶炼，生产出钢铁。 与钢比较——含碳量高（石墨），韧性差、抗拉强度低；含硅多，铸造性能好、抗压强度高、耐腐蚀性好、耐磨性好；吸震性和可切削性好。 碳(Carbon)——有金刚石、石墨、非结晶碳三种形态；光滑、色黑、质脆 铁（铸铁）的种类 灰口铸铁 球墨铸铁 可锻铸铁 白口铸铁 蠕墨铸铁 合金铸铁 灰口铸铁 举例：HT200 HT——灰铁，200——抗拉强度 碳——片状石墨 80%为灰口铸铁，价格便宜 球墨铸铁 举例：QT400-18， QT——球铁，400——抗拉强度，18——延伸率 碳——球状石墨，加入球化剂，50年代产品，机械性能接近钢 发动机曲轴 可锻铸铁——絮状石墨，可部分代替碳钢，汽车拖拉机后桥外壳 蠕墨铸铁——强度接近球墨铸铁，汽缸盖、套等 合金铸铁——加合金元素，耐磨、耐热、耐蚀铸铁 白口铸铁——组织中不存在石墨，有大量的渗碳体，断口呈银白色。硬度极高，冶炼钢铁的原料 钢与铁性能比较 钢——力学性能高，强度高，塑性好，冲压、锻造、轧制性能好 铁——力学性能低，抗压性好，耐磨性好，铸造性能好，便宜 钢与铁各适用场合 钢——重要零件 铁——床身（铸造）、曲轴、壳体、端盖（受压力、耐磨、铸造、大型） 有色金属 80多种有色金属元素 有色金属的分类 轻金属——密度4.5，铝、镁、钛 重金属——密度4.5，铜、镍、钴 贵金属——金、银、铂 半金属——硅、硒、碲 稀有金属——锂、铷、铯、钨、钼、钽、 稼、铟、铊、钪、钇、镧、 镭、锕系 铝和铝合金 轻、耐腐蚀 纯铝AL，呈银白色，电器 硬铝（飞机零件），LY12 超硬铝，LC4 锻铝（螺旋桨、压气机叶轮），ZL102 防锈铝（门、窗），LF21 铜和铜合金 纯铜——紫红色（紫铜），电导体 黄铜（锌），H96，铅、锡、铝、硅、锰、铁、镍黄铜，应用广泛 白铜（镍），B19，抗蚀性好