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第2章机械工程常用材料及钢的热处理2.1金属材料的力学性能2.1.1强度与塑性

强度nnnnn是指材料抵抗塑性变形和断裂的能力。强度极限和屈服极限是表征强度的主要性能指标。屈服极限：是材料发生屈服现象时的应力。如何选择？强度极限：是材料发生断裂前所能承受的最大应力。n

刚度刚度：是指材料抵抗弹性变形的能力。n弹性模量E：在弹性变形范围内，应力与应变的比值；是表征材料刚度的主要性能指标。

塑性塑性：塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不产生断裂的能力。工程上一般用材料被拉断后所留下的残余变形来表示材料的塑性，一般用两个指标来表n示：越大塑性越好塑性指标延伸率收缩率

2.1.2硬度硬度：n材料抵抗压入物压陷的能力。即：材料对局部塑性变形的抵抗能力。工程上常用的洛氏硬度和布氏硬度分别为：HR和HB。

HB硬度HB450

HR硬度HB450

韧性材料抵抗冲击载荷和变载荷的能力。n韧性在冲击载荷作用下，材料抵抗破坏的能力。

线膨胀系数温度变化1摄氏度时零件单位长度的线伸长量

2.2常用金属材料铸铁nnnn碳素钢合金钢有色金属材料

常用金属材料2.2.1铸铁：nn是含碳量大于2.11%的铁碳合金。性能：具有良好的铸造性、耐磨性、吸振性及切削加工性能，而且价格低廉，生产设备简单。因此，它是应用最多的一种金属材料。分类：（1）灰口铸铁(如：HT150)；（2）可锻铸铁（如：KT300－6）；n（3）球墨铸铁（如：QT600－3）；（4）合金铸铁（用于耐热、耐磨、耐蚀等）。

2.2.2碳素钢通常把含碳量在0.02%-2.11%之间的铁碳合金称为碳素钢。nn碳素钢中长存的杂质：硅(Si)、锰（Mn）、硫（S）、磷（P）。

碳素钢分类含碳量1.低碳钢(0.25%)2.中碳钢(0.25%~0.6%)3.高碳钢(0.6%)质量1.普通碳素钢(S0.055%P0.045%)Q1952.优质碳素钢(S0.045%P0.04%)30453.高级优质碳素钢(S0.03%P0.035%)用途1.碳素结构钢(C0.038%)2.优质碳素结构钢(SP0.035%)3.碳素工具钢(C0.7~1.35%)T10

碳素钢命名方法1.碳素结构钢（普通碳素结构钢）标志符号Q+最小值—等级符号+脱氧程度符号Q235—BF屈服点强度235MPaB级碳素沸腾钢2.优质碳素结构钢(SP0.035%)两位数字（万分）10F含碳0.1%优质碳素结构沸腾钢0810152025303545505560657075(08-70/10000)3.碳素工具钢(C0.7~1.35%)一位或两位数字（千分）T10(C10/1000)T7(C7/1000)

2.2.3合金钢为了改善钢的性能，专门在钢中加入一种或数种合金元素的钢叫做合金钢。合金元素的种类：nn铬（Cr）、锰（Mn）、镍（Ni）、硅（Si）、硼（B）、钨（W）、钼（Mo）、钒（V）、钛（Ti）、锆（Zr）和稀土元素（Re）等。目的：使钢获得一般碳素钢达不到的性能，如硬度、强度、塑性和韧性等；提高耐磨、防腐、防酸性能；获得高弹性、高抗磁或导磁性等。n

合金钢分类合金元素含量1.低合金钢(全部合金元素5%)2.中合金钢(全部合金元素5%~10%)3.高合金钢(全部合金元素10%)合金种类铬钢、锰钢、铬镍钢用途1.合金结构钢2.合金工具钢3.特殊性能结构钢

用途1.合金结构钢综合机械性能好，高强高韧。牌号“两位数字（万分）+合金元素符号+数字（百分）渗碳钢C0.15%～0.25%用于表面耐磨并承受动力载荷的零件齿轮轴销20Cr、20Mn2调质钢C0.25%～0.50%用于制造高强度、高韧性的零件主轴齿轮40Cr、40Mn2弹簧钢C0.6%～0.7%用于制造各类弹性零件60Si2Mn轴承钢C0.95%～1.1%用于制造滚珠、滚柱、套圈、导轨等GCr15牌号不同(15/1000)

用途2.合金工具钢制造刃具、磨具和量具牌号“一位数字（千分）+合金元素符号+数字（百分）1.刃具钢高的硬度、耐磨性、热硬性W18Cr4V2.模具钢热模具钢冷模具钢5CrMnMo(C5/1000)Cr123.量具钢硬度、耐磨性、不易变形、工艺性好GCr15CrWMn9SiCr

用途3.特殊性能钢牌号“一位数字（千分）+合金元素符号+数字（百分）1.不锈钢2.耐热钢3.耐磨钢2Cr131Cr18Ni915CrMo、4Cr9Si2ZGMn13

2.2.4有色金属材料（狭义的有色金属又称非铁金属，是铁、锰、铬以外的所有金属的统称）与钢、铁相比，有色金属的强度较低。应用它的目的，主要是利用其某些特殊的物理化学性能，如