1、一、钢铁材料（黑色金属）一、钢铁材料（黑色金属）1、碳钢、碳钢 含碳含碳2以下的铁碳合金、少量杂质以下的铁碳合金、少量杂质 按质量分数分类按质量分数分类：低碳钢（低碳钢（0.25%）、中碳钢（）、中碳钢（0.25%0.6%）、）、高碳钢（高碳钢（0.6%）按质量等级分类（按质量等级分类（S、P的质量分数控制）的质量分数控制）：普通碳素钢、优质碳素钢、高级优质碳素钢普通碳素钢、优质碳素钢、高级优质碳素钢 按质量和用途分类按质量和用途分类：普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢第三节第三节 常用工程材料常用工程材料碳钢的牌号及应用碳钢的牌号及应用1）普
2、通碳素结构钢）普通碳素结构钢主要保证力学性能主要保证力学性能 牌号：牌号：Q+数字（屈服点数值数字（屈服点数值Mpa）一般不需热处理，钢厂供应状态下直接使用。一般不需热处理，钢厂供应状态下直接使用。一般用途，生产过程中对质量控制无特殊规定。一般用途，生产过程中对质量控制无特殊规定。Q195Q195、Q215Q215、Q235Q235钢的含碳量低，焊接性、钢的含碳量低，焊接性、塑性、韧性好，有一定强度，常轧制成薄板、钢塑性、韧性好，有一定强度，常轧制成薄板、钢筋、焊接钢管等，用于桥梁、建筑等结构或制造筋、焊接钢管等，用于桥梁、建筑等结构或制造普通铆钉、螺钉、螺母等零件。普通铆钉、螺钉、螺母等零件
3、。Q255Q255、Q275Q275钢的含碳量比上述高点，故其强钢的含碳量比上述高点，故其强度较高，塑性、韧性较好，可进行焊接。通常轧度较高，塑性、韧性较好，可进行焊接。通常轧制成型钢、条钢、钢板作结构件以及制造简单机制成型钢、条钢、钢板作结构件以及制造简单机械的连杆、齿轮、联轴节和销子等零件。械的连杆、齿轮、联轴节和销子等零件。第三节第三节 常用工程材料常用工程材料2）优质碳素结构钢优质碳素结构钢同时保证化学成分和力学性能同时保证化学成分和力学性能 牌号：牌号：两位数字（碳的质量分数的万分之几）两位数字（碳的质量分数的万分之几）主要用来制造机器零件，在生产过程中需特别控制质量，主要用来制造机
4、器零件，在生产过程中需特别控制质量，一般要经过热处理提高力学性能。一般要经过热处理提高力学性能。0808、1010钢，塑性、韧性高，具有优良的冷成形性能和焊接钢，塑性、韧性高，具有优良的冷成形性能和焊接性能，常冷轧成薄板，用来制作仪表外壳、汽车和拖拉机性能，常冷轧成薄板，用来制作仪表外壳、汽车和拖拉机上的冷冲压件，如汽车车身、拖拉机驾驶室等。上的冷冲压件，如汽车车身、拖拉机驾驶室等。1515、2020、2525钢用来制作尺寸较小、负荷较轻、表面要求钢用来制作尺寸较小、负荷较轻、表面要求耐磨、心部强度要求不高的渗碳零件，如活塞销等。耐磨、心部强度要求不高的渗碳零件，如活塞销等。3030、3535
5、、4040、4545、5050经热处理（淬火经热处理（淬火+高温回火）后可获高温回火）后可获得良好的综合力学性能，即具有较高的强度和较高的塑性、得良好的综合力学性能，即具有较高的强度和较高的塑性、韧性，用来制造齿轮、轴类、套筒等零件。韧性，用来制造齿轮、轴类、套筒等零件。5555、6060、6565钢热处理（淬火钢热处理（淬火+中温回火）后具有高的弹性中温回火）后具有高的弹性极限，主要用来制造负荷不大、尺寸较小的弹簧。极限，主要用来制造负荷不大、尺寸较小的弹簧。第三节第三节 常用工程材料常用工程材料3）碳素工具钢）碳素工具钢 牌号：牌号：T+数字（碳的质量分数的千分之几）数字（碳的质量分数的千
6、分之几）碳素工具钢经热处理（淬火碳素工具钢经热处理（淬火+低温回火）后低温回火）后具有高硬度，用于制造各种要求高硬度和高耐具有高硬度，用于制造各种要求高硬度和高耐磨性（碳的质量分数一般大于磨性（碳的质量分数一般大于0.7%0.7%）的工具，）的工具，如量具、刀具、磨具等。如如量具、刀具、磨具等。如T8T8，T12AT12A（A A表示表示高级优质碳素工具钢）。高级优质碳素工具钢）。第三节第三节 常用工程材料常用工程材料第三节第三节 常用工程材料常用工程材料碳钢特点总结：碳钢特点总结：具有较好的机械性能和工艺性能，并且具有较好的机械性能和工艺性能，并且产量大、价格较低。但淬透性较低、回产量大、价
7、格较低。但淬透性较低、回火抗力较差、屈强比低。火抗力较差、屈强比低。对于受力不大，基本上承受静载荷的精对于受力不大，基本上承受静载荷的精密机械零件，均可选用密机械零件，均可选用普通碳素结构钢普通碳素结构钢；当零件受力较大，承受变应力或冲击载当零件受力较大，承受变应力或冲击载荷时，可选用优质碳素结构钢。荷时，可选用优质碳素结构钢。2、合金钢、合金钢 人为加入人为加入Mn（锰）、（锰）、Ni（镍）、（镍）、Si（硅）、（硅）、Cr（铬）、（铬）、W（钨）、（钨）、B（硼）、（硼）、Ti（钛）、（钛）、Mo（钼）、（钼）、V（钒）、（钒）、Nb（铌）、（铌）、Co（钴）、（钴）、RE（稀土）（稀土）
8、等。等。具有高的强度、韧性、硬度，高的淬透性、高温具有高的强度、韧性、硬度，高的淬透性、高温强度和热硬性，以及某些特殊性能（如耐腐蚀性、强度和热硬性，以及某些特殊性能（如耐腐蚀性、耐磨、电磁性能等）。耐磨、电磁性能等）。但在压力加工、切削加工、焊接工艺性方面比碳但在压力加工、切削加工、焊接工艺性方面比碳钢稍差，且成本较高。钢稍差，且成本较高。第三节第三节 常用工程材料常用工程材料第三节第三节 常用工程材料常用工程材料合合金金钢钢低合金钢低合金钢wAE10%合合金金钢钢合金结构钢合金结构钢工程结构用钢（低合金高强度结构钢）工程结构用钢（低合金高强度结构钢）机械零件用钢机械零件用钢渗碳钢、调质钢、
9、弹簧钢、轴承钢、渗碳钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢、易切钢易切钢合金工具钢合金工具钢刃具钢刃具钢低合金刃具钢、高速钢低合金刃具钢、高速钢模具钢模具钢冷作模具钢、热作模具钢冷作模具钢、热作模具钢量具钢量具钢特殊性能钢特殊性能钢不锈钢、耐热钢、耐磨钢、低温钢不锈钢、耐热钢、耐磨钢、低温钢3、铸铁：、铸铁：强度、塑性及韧性较差；良好的铸造性能、减摩性能、强度、塑性及韧性较差；良好的铸造性能、减摩性能、吸振性能、切削加工性能生产工艺简单、成本低廉。吸振性能、切削加工性能生产工艺简单、成本低廉。灰铸铁灰铸铁：HT，C自由状态的片状石墨形式自由状态的片状石墨形式 灰铸铁的抗压强度高于抗拉强度，还具有良好的消震
10、性。灰铸铁的抗压强度高于抗拉强度，还具有良好的消震性。但脆性很大，不宜承受冲击载荷，适于制作只承受静载荷、但脆性很大，不宜承受冲击载荷，适于制作只承受静载荷、在受压状态下工作的零件，如汽缸、汽缸套、底座、机床床在受压状态下工作的零件，如汽缸、汽缸套、底座、机床床身、法兰等。身、法兰等。由于石墨的存在，使机件具有良好的耐磨性。由于石墨的存在，使机件具有良好的耐磨性。球墨铸铁球墨铸铁：QT，C球状石墨形式，较高的强度和耐磨球状石墨形式，较高的强度和耐磨性性，良好的塑性和韧性。，良好的塑性和韧性。球墨铸铁强度高，良好的塑性和韧性，综合力学性能接球墨铸铁强度高，良好的塑性和韧性，综合力学性能接近于钢，
11、成本比钢低廉，同时还具有与灰铸铁类似的优良性近于钢，成本比钢低廉，同时还具有与灰铸铁类似的优良性能。在一些机件受力复杂、综合性能要求较高，但无较大冲能。在一些机件受力复杂、综合性能要求较高，但无较大冲击力的场合下，可成功取代某些钢件，如曲轴、凸轮轴、齿击力的场合下，可成功取代某些钢件，如曲轴、凸轮轴、齿轮、轴套等。轮、轴套等。第三节第三节 常用工程材料常用工程材料二、非铁金属二、非铁金属1、铜及其合金：较高的力学性能，良好的耐蚀性、导电、铜及其合金：较高的力学性能，良好的耐蚀性、导电和导热性能和导热性能 工业纯铜工业纯铜 强度低、硬度低、塑性很好强度低、硬度低、塑性很好 黄铜黄铜（铜锌二元合金
12、）（铜锌二元合金）普通黄铜普通黄铜 H+H+铜平均含量铜平均含量 如如H70 强度高于纯铜，很好的变形加工性能，较好的铸造性能和对强度高于纯铜，很好的变形加工性能，较好的铸造性能和对大气和海水的抗蚀能力。常用于制作轴瓦、耐腐蚀零件、形状大气和海水的抗蚀能力。常用于制作轴瓦、耐腐蚀零件、形状复杂的冷冲零件和深拉零件。复杂的冷冲零件和深拉零件。青铜青铜 锡青铜锡青铜，其强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性均高于黄其强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性均高于黄铜，并有良好的弹性。含锡量小于铜，并有良好的弹性。含锡量小于8%8%的锡青铜适用于压力加工，的锡青铜适用于压力加工，含锡量超过含锡量超过10%10%的锡青铜适
13、于铸造；的锡青铜适于铸造；无锡青铜无锡青铜是铜与铝、铍、锰是铜与铝、铍、锰等元素的合金。其力学性能以及耐腐蚀、耐磨性能得到改善。等元素的合金。其力学性能以及耐腐蚀、耐磨性能得到改善。如如铝青铜铝青铜的强度和硬度高，且价格便宜，常用来制造承受重载、的强度和硬度高，且价格便宜，常用来制造承受重载、耐磨的机械零件；耐磨的机械零件；铍青铜铍青铜经热处理后，其强度、硬度、比例极经热处理后，其强度、硬度、比例极限和疲劳极限均能有较大的提高，以及其他优良性能，是制造限和疲劳极限均能有较大的提高，以及其他优良性能，是制造某些弹性机械元件的极好材料，但成本较高。某些弹性机械元件的极好材料，但成本较高。第三节第三
14、节 常用工程材料常用工程材料2、铝及其合金：、铝及其合金：纯铝、变形铝合金、铸造铝合金纯铝、变形铝合金、铸造铝合金 铝资源丰富，其密度小，熔点低，导热、导电性均铝资源丰富，其密度小，熔点低，导热、导电性均良好，塑性高，导磁性差。铝和铝合金有相当好的抗良好，塑性高，导磁性差。铝和铝合金有相当好的抗大气腐蚀的能力，但强度不高。大气腐蚀的能力，但强度不高。铝合金通过加入合金元素、热处理可以提高其强度铝合金通过加入合金元素、热处理可以提高其强度和得到其它优良性能（如耐热性、耐腐蚀性等）。铝和得到其它优良性能（如耐热性、耐腐蚀性等）。铝合金的比强度高（飞机骨架、蒙皮等），塑性好（薄合金的比强度高（飞机骨
15、架、蒙皮等），塑性好（薄壁、形状复杂、尺寸精度高的零件）。铝合金不耐磨，壁、形状复杂、尺寸精度高的零件）。铝合金不耐磨，可镀铬提高耐磨能力。可镀铬提高耐磨能力。变形铝合金：变形铝合金：防锈铝，硬铝防锈铝，硬铝-中等强度的构件和零中等强度的构件和零件，超硬铝件，超硬铝-受力大的重要构件，锻铝合金；受力大的重要构件，锻铝合金；铸造铝合金铸造铝合金（熔点一般（熔点一般600600 C C）：制品应用广（气缸）：制品应用广（气缸体、活塞、风扇叶片、仪表外壳等）。体、活塞、风扇叶片、仪表外壳等）。第三节第三节 常用工程材料常用工程材料3、钛及其合金、钛及其合金 钛和钛合金的密度都很小（钛和钛合金的密度都
16、很小（4.54.510103 3kg/mkg/m3 3），比铝高，），比铝高，但强度比铝高两倍（但强度比铝高两倍（高的比强度）。高低温性能好高的比强度）。高低温性能好（500500 C C，-253-253 C C），并具有良好的抗腐蚀性（大气、海，并具有良好的抗腐蚀性（大气、海水、硫酸、盐酸、硝酸、氢氧化钠等介质中都很稳定）。水、硫酸、盐酸、硝酸、氢氧化钠等介质中都很稳定）。钛还具有钛还具有“亲生物亲生物”性（在人体内，能抵抗分泌物的腐蚀性（在人体内，能抵抗分泌物的腐蚀且无毒，对任何杀菌方法都适应）。且无毒，对任何杀菌方法都适应）。切削性能差，易粘刀。价格昂贵。切削性能差，易粘刀。价格昂贵。
17、工业钛合金按使用状态组织不同，可分为工业钛合金按使用状态组织不同，可分为 钛合金、钛合金、钛合金、（钛合金、（+）钛合金（应用最高，可通过热处理强）钛合金（应用最高，可通过热处理强化，得到优良的力学性能，且生产工艺较简单）。化，得到优良的力学性能，且生产工艺较简单）。是航空、航天、化工、造船、机电、医疗卫生和国防是航空、航天、化工、造船、机电、医疗卫生和国防等部门应用广泛的一种工业新金属。等部门应用广泛的一种工业新金属。第三节第三节 常用工程材料常用工程材料三、非金属三、非金属1、工程塑料、工程塑料 以天然或人造树脂为主要成分，再加入各种添加剂制成以天然或人造树脂为主要成分，再加入各种添加剂制
18、成的高分子有机物。的高分子有机物。分类：热固性塑料分类：热固性塑料 酚醛塑料、环氧树脂酚醛塑料、环氧树脂 热塑性塑料热塑性塑料 尼龙，聚四氟乙烯、尼龙，聚四氟乙烯、ABSABS塑料塑料 特点：特点：低强度、低刚度、低硬度，密度小，比强度高（于低强度、低刚度、低硬度，密度小，比强度高（于金属材料），良好的抗蚀性（耐酸、碱、油、水等），优良金属材料），良好的抗蚀性（耐酸、碱、油、水等），优良的电绝缘性（电器工具、壳体、支架多采用），耐磨、自润的电绝缘性（电器工具、壳体、支架多采用），耐磨、自润滑性好（可在液体、半干和干摩擦状态下有效工作，制造轴滑性好（可在液体、半干和干摩擦状态下有效工作，制造轴承
19、、轴瓦等），工艺性好（易热压成形，部分热固性塑料有承、轴瓦等），工艺性好（易热压成形，部分热固性塑料有较好的切削加工性），生产率高，加工成本低，此外还减振、较好的切削加工性），生产率高，加工成本低，此外还减振、隔音、防潮、易粘接等。隔音、防潮、易粘接等。但耐热性差，易发生蠕变，导热性差，易老化。但耐热性差，易发生蠕变，导热性差，易老化。第三节第三节 常用工程材料常用工程材料2、橡胶、橡胶 高弹性高弹性（弹性材料、密封材料、减振防振弹性材料、密封材料、减振防振材料、传动材料材料、传动材料）、）、良好的绝缘性良好的绝缘性（导线、导线、电缆绝缘件、热缩管电缆绝缘件、热缩管）、）、耐磨性、隔音性和耐磨
20、性、隔音性和阻尼性阻尼性（广泛用来制作轮胎、传送带、电缆、（广泛用来制作轮胎、传送带、电缆、电线、密封垫圈以及减震件）电线、密封垫圈以及减震件）。最大缺点最大缺点 易老化，难回收（污染）。需易老化，难回收（污染）。需尽量避免氧化、光照和高低温，非工作期间尽量避免氧化、光照和高低温，非工作期间尽量处于松弛状态，避免与酸、碱、汽油、尽量处于松弛状态，避免与酸、碱、汽油、有机溶剂等的接触。有机溶剂等的接触。第三节第三节 常用工程材料常用工程材料3、人工合成矿物、人工合成矿物1）刚玉刚玉 俗称宝石（俗称宝石（AlAl2 2O O3 3），很硬（仅次于钻石）。在仪），很硬（仅次于钻石）。在仪器仪表和钟表
21、行业多使用红宝石微型轴承，因其弹性模量、器仪表和钟表行业多使用红宝石微型轴承，因其弹性模量、硬度很高，故可将轴承孔加工得十分光洁，使之与钢制轴硬度很高，故可将轴承孔加工得十分光洁，使之与钢制轴颈之间的摩擦系数很小，则工作时摩擦损耗很小，可长期颈之间的摩擦系数很小，则工作时摩擦损耗很小，可长期保持原始精度，提高使用寿命。保持原始精度，提高使用寿命。2）石英）石英 透明的晶体（透明的晶体（SiOSiO2 2），具有压电效应，可制作多种），具有压电效应，可制作多种传感器；石英晶片（当晶片的固有频率与外加电场的交电传感器；石英晶片（当晶片的固有频率与外加电场的交电频率相同时，晶片会产生谐振）用作振荡器。频率相同时，晶片会产生谐振）用作振荡器。3 3）玻璃）玻璃 硬而脆的透明体，为满足光学设计的多种要求，光硬而脆的透明体，为满足光学设计的多种要求，光学玻璃有复杂的组成和严格的熔炼过程，大多以学玻璃有复杂的组成和严格的熔炼过程，大多以SiOSiO2 2为主为主组成（硅酸盐玻璃），其次有硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃。组成（硅酸盐玻璃），其次有硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃。第三节第三节 常用工程材料常用工程材料
