1、项目一环境工程设备常用材质与基项目一环境工程设备常用材质与基本传动方式的应用调查本传动方式的应用调查任务一环境工程常用材料及附件的应用调查任务一环境工程常用材料及附件的应用调查单元二材料的分类与用途单元二材料的分类与用途一、一、材料的性能材料的性能1、力学性能、力学性能 材料在外力材料在外力(或外加能量或外加能量)作用下抵抗外力所表现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。超过允许的变形或不被破坏的能力。强强度度塑塑性性刚刚度度硬硬度度韧韧性性常温拉应力下塑性材料常温拉应力下塑性材料-退火低碳钢
2、的拉抻试验退火低碳钢的拉抻试验 l0=10d0l0=5d0或或比例强度比例强度pp 在弹性变形阶段，应力和应变关系完全符合虎克定律，极限应在弹性变形阶段，应力和应变关系完全符合虎克定律，极限应力即为比例强度，亦称比例极限。力即为比例强度，亦称比例极限。弹性强度弹性强度ee 在完全卸载后不出现任何明显的微量塑性变形的极限应力值即在完全卸载后不出现任何明显的微量塑性变形的极限应力值即为弹性强度，亦称弹性极限。当应力为弹性强度，亦称弹性极限。当应力e时，应变和应力之间可时，应变和应力之间可能已丧失了严格的比例关系，但变形基本上可恢复或微量残余变能已丧失了严格的比例关系，但变形基本上可恢复或微量残余变
3、形不明显。形不明显。1）强度：固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变强度：固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变形和断裂的特性。形和断裂的特性。从开始加载到发生断裂所从开始加载到发生断裂所能达到的最大应力值，叫能达到的最大应力值，叫做抗拉强度。做抗拉强度。开始出现塑性变形时的应开始出现塑性变形时的应力，称为力，称为“屈服点屈服点”s ss s sb金属材料承受载金属材料承受载荷作用，当载荷荷作用，当载荷不再增加或缓慢不再增加或缓慢增加时，仍继续增加时，仍继续发生明显的塑性发生明显的塑性变形，这种现象变形，这种现象就称为屈服。就称为屈服。在外力作用下，在外力作用下，材料产生屈服现材料产生屈服现象的应力值
4、即为象的应力值即为屈服强度，也叫屈服强度，也叫屈服极限。屈服极限。持久强度持久强度D蠕变强度蠕变强度n屈服强度屈服强度s(0.2)抗拉强度抗拉强度b疲劳极限疲劳极限n脆性材料，国标规定以残余应变量达到脆性材料，国标规定以残余应变量达到0.2%时的应力值来表征时的应力值来表征材料的微量塑性变形的能力，称为条件屈服强度，材料的微量塑性变形的能力，称为条件屈服强度，0.2持久强度持久强度D蠕变强度蠕变强度n屈服强度屈服强度s(0.2)抗拉强度抗拉强度b疲劳极限疲劳极限n金属在拉伸条金属在拉伸条件下，从开始件下，从开始加载到发生断加载到发生断裂所能承受的裂所能承受的最大应力值，最大应力值，叫作抗拉强度
5、。叫作抗拉强度。持久强度持久强度D蠕变强度蠕变强度n屈服强度屈服强度s(0.2)抗拉强度抗拉强度b疲劳极限疲劳极限n材料在高温下，在材料在高温下，在一定的应力下，抵一定的应力下，抵抗发生缓慢塑性变抗发生缓慢塑性变形的能力。形的能力。材料在高温下，抵抗材料在高温下，抵抗发生断裂的能力。发生断裂的能力。持久强度持久强度D蠕变强度蠕变强度n屈服强度屈服强度s(0.2)抗拉强度抗拉强度b疲劳极限疲劳极限n材料在材料在交变载荷交变载荷作用下，作用下，会在远低于材料本身的屈会在远低于材料本身的屈服点时就已经断裂了，这服点时就已经断裂了，这种现象就是疲劳。我们把）种现象就是疲劳。我们把）经过经过106108
6、次次循环试验循环试验而不发生断裂的最大应力，而不发生断裂的最大应力，作为疲劳强度。作为疲劳强度。持久强度持久强度D蠕变强度蠕变强度n屈服强度屈服强度s(0.2)抗拉强度抗拉强度b疲劳极限疲劳极限n 弹性变形量过大，则工件也不能正常工作，由此引弹性变形量过大，则工件也不能正常工作，由此引出的材料对弹性变形的抵抗能力出的材料对弹性变形的抵抗能力刚度或刚性指刚度或刚性指标。如果说强度保证了材料不发生过量塑性变形甚标。如果说强度保证了材料不发生过量塑性变形甚至断裂的话，刚度则保证了材料不发生过量弹性变至断裂的话，刚度则保证了材料不发生过量弹性变形。形。在在-曲线的弹性变形阶段，应力和应变关系完全符曲线
7、的弹性变形阶段，应力和应变关系完全符合虎克定律，即合虎克定律，即=E=E则则 E=/E=/把比例常数即应力与应变的比值把比例常数即应力与应变的比值E E称为材料的弹性模量，称为材料的弹性模量，在数值上也等于该直线的斜率即在数值上也等于该直线的斜率即tantan，可见，可见E E值越值越大，材料越不容易产生弹性变形，因此用弹性模量大，材料越不容易产生弹性变形，因此用弹性模量E E表示材料的刚度。表示材料的刚度。2 2）刚度：弹性模量）刚度：弹性模量E E表示材料的刚度表示材料的刚度3）塑性塑性：塑性是指材料在外力作用下产塑性是指材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力，即材料在断生塑性变形而不
8、破坏的能力，即材料在断裂前发生不可逆永久变形的能力。裂前发生不可逆永久变形的能力。主要有两个塑性指标：主要有两个塑性指标：延伸率延伸率断面收缩率断面收缩率%1001LLL%1001AAA 4）硬度硬度：金属材料抵抗比它更硬的物体压入时所引起的金属材料抵抗比它更硬的物体压入时所引起的塑性变形的能力。塑性变形的能力。表示金属材料在一个小的体积范围内抵抗表示金属材料在一个小的体积范围内抵抗 弹性变形、塑性变形或破断的能力。弹性变形、塑性变形或破断的能力。布氏硬度布氏硬度HB（一般在（一般在HB450以上就不能使以上就不能使用用)、洛氏硬度洛氏硬度HR(可以用于硬度很高的材可以用于硬度很高的材料料)、
9、维氏硬度维氏硬度HV(比洛氏硬度更适合于测比洛氏硬度更适合于测定极薄试样的硬度定极薄试样的硬度)，显微硬度。，显微硬度。测定原理：用直径为测定原理：用直径为D D的淬火钢球或硬质合金的淬火钢球或硬质合金球做压头，在试验力球做压头，在试验力F F的作用下压入被测金属表面，保的作用下压入被测金属表面，保持规定的时间后卸除试验力，则在金属表面留下一压持规定的时间后卸除试验力，则在金属表面留下一压坑坑(压痕压痕)，用读数显微镜测量其压痕直径，用读数显微镜测量其压痕直径d d，求出压痕，求出压痕表面积，用试验力表面积，用试验力F F除以压痕表面积所得的商作为被测除以压痕表面积所得的商作为被测金属的布氏硬
10、度值，用符号金属的布氏硬度值，用符号HBHB表示。表示。试验规范：由于金属材料有硬有软，有厚有薄，试验规范：由于金属材料有硬有软，有厚有薄，如果只采用一种标准的试验力如果只采用一种标准的试验力F F和压头直径和压头直径D D，就会出现，就会出现若对硬的材料适合，而对软的材料会发生压头陷入金属若对硬的材料适合，而对软的材料会发生压头陷入金属内的现象；若对厚的工件适合内的现象；若对厚的工件适合，而对薄的工件就会产生，而对薄的工件就会产生压穿的现象。因此，在进行布氏硬度试验时，要求能使压穿的现象。因此，在进行布氏硬度试验时，要求能使用不同大小的试验力和不同直径的压头。用不同大小的试验力和不同直径的压
11、头。适用范围：用淬火钢球作压头测得的硬度用符适用范围：用淬火钢球作压头测得的硬度用符号号HBSHBS表示，适合于测量布氏硬度值小于表示，适合于测量布氏硬度值小于450450的材料。用的材料。用硬质合金球作压头测得的硬度用符号硬质合金球作压头测得的硬度用符号HBWHBW表示，适合于表示，适合于测量布氏硬度值为测量布氏硬度值为450450650650的材料。的材料。标注方法：在硬度标注时，硬度值写在硬度符号的后面，标注方法：在硬度标注时，硬度值写在硬度符号的后面，例如例如HBS120HBS120，表示用淬火钢球作压头测得材料的布氏硬度，表示用淬火钢球作压头测得材料的布氏硬度值为值为120120。应
12、用：我国目前布氏硬度计的压头主要是淬火钢球，故应用：我国目前布氏硬度计的压头主要是淬火钢球，故主要用来测定灰铸铁、有色金属以及经退火、正火和调质处主要用来测定灰铸铁、有色金属以及经退火、正火和调质处理的钢材等。理的钢材等。与布氏硬度试验一样，洛氏硬度也是一种压入硬与布氏硬度试验一样，洛氏硬度也是一种压入硬度试验，但它不是测量压痕面积，而是测量压痕的深度试验，但它不是测量压痕面积，而是测量压痕的深度，以深度大小表示材料的硬度值。度，以深度大小表示材料的硬度值。测定原理测定原理 用顶角为用顶角为120120的金刚石圆锥，的金刚石圆锥，588.4N588.4N时，时，HRAHRA，HRAHRA 75
13、-8075-80，直径为，直径为1.588mm1.588mm的淬火钢球作压头，的淬火钢球作压头，980.7N980.7N时，时，HRBHRB，HRBHRB 20-10020-100，顶角为，顶角为120120的金刚石的金刚石圆锥圆锥1471N1471N，HRC,HRCHRC,HRC 20-70,20-70,先加初载荷，再加主载先加初载荷，再加主载荷，荷，将压头压入金属表面，保持一定时间后卸除主载将压头压入金属表面，保持一定时间后卸除主载荷，根据压痕深荷，根据压痕深 度确定硬度值。用符号度确定硬度值。用符号HRHR表示表示。为了能在同一洛氏硬度计上测定从软到硬的材料硬度，采为了能在同一洛氏硬度计
14、上测定从软到硬的材料硬度，采用了由不同的压头和载荷组成的几种不同的洛氏硬度标尺，并用用了由不同的压头和载荷组成的几种不同的洛氏硬度标尺，并用字母在字母在HRHR后加以注明，常用的洛氏硬度是后加以注明，常用的洛氏硬度是HRAHRA、HRBHRB和和HRCHRC三种。三种。洛氏硬度表示时，硬度值写在硬度符号的后面。例如，洛氏硬度表示时，硬度值写在硬度符号的后面。例如，HRC50HRC50表示用标尺表示用标尺C C测得的洛氏硬度值为测得的洛氏硬度值为5050。应用应用 洛氏硬度试验操作简便迅速，可直接从硬度计表盘上读出硬度洛氏硬度试验操作简便迅速，可直接从硬度计表盘上读出硬度值。压痕小，可直接测量成
15、品或较薄工作的硬度。但由于压痕较值。压痕小，可直接测量成品或较薄工作的硬度。但由于压痕较小，测得的数据不够准确，通常应在试样不同部位测定三点取其小，测得的数据不够准确，通常应在试样不同部位测定三点取其算术平均值。算术平均值。维氏硬度试验原理基本上与布氏硬度相同，也是根维氏硬度试验原理基本上与布氏硬度相同，也是根据压痕单位表面积上的载荷大小来计算硬度值。据压痕单位表面积上的载荷大小来计算硬度值。测试原理：采用相对面夹角为测试原理：采用相对面夹角为136136的正四棱锥的正四棱锥体金刚石作压头，用选定的载荷体金刚石作压头，用选定的载荷F F将压头压入试样表面，将压头压入试样表面，保持规定时间后卸除
16、载荷，在试样表面压出一保持规定时间后卸除载荷，在试样表面压出一 个四方个四方锥形压痕，测量压痕两锥形压痕，测量压痕两 对角线长度，计算出压痕表面对角线长度，计算出压痕表面积，以压痕单位表面积上所承积，以压痕单位表面积上所承 受的载荷大小表示维氏受的载荷大小表示维氏硬度值，硬度值，用符号用符号HVHV表示。表示。标注：与布氏硬度一样，维氏硬度值可根据标注：与布氏硬度一样，维氏硬度值可根据d的大小查表的大小查表得到。在表示硬度时，习惯上不标出单位，硬度值在硬度符得到。在表示硬度时，习惯上不标出单位，硬度值在硬度符号号HV后，例如后，例如640HV。应用：维氏硬度适用范围宽应用：维氏硬度适用范围宽,
17、可以测量从极软到极硬材料的可以测量从极软到极硬材料的硬度，尤其适用于极薄工件及表面薄硬层的硬度测量硬度，尤其适用于极薄工件及表面薄硬层的硬度测量(如化学如化学热处理的渗碳层、渗氮层等热处理的渗碳层、渗氮层等)，其结果精确可靠。缺点是测量，其结果精确可靠。缺点是测量较麻烦，工作效率不如测洛氏硬度高。较麻烦，工作效率不如测洛氏硬度高。（1）：材料的韧性是指材料在塑性变形和断裂的全材料的韧性是指材料在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能力，是材料强度和塑性的综合表现。过程中吸收能量的能力，是材料强度和塑性的综合表现。评定材料韧性一般用冲击韧性。评定材料韧性一般用冲击韧性。金属材料在冲击载荷金属材料在
18、冲击载荷作用下抵抗破坏的能力称为冲作用下抵抗破坏的能力称为冲击韧性。击韧性。冲击载荷：指以很快的速度作用于零件上的载荷。材料冲击载荷：指以很快的速度作用于零件上的载荷。材料的冲击韧度值通常采用摆锤式一次冲击试验进行测定。的冲击韧度值通常采用摆锤式一次冲击试验进行测定。（2 2）标准冲击试样：根据）标准冲击试样：根据GB229-84GB229-84和和GB2106-80GB2106-80规定，冲规定，冲击试验标准试样有夏比击试验标准试样有夏比U U型缺口试样和夏比型缺口试样和夏比V V型缺口试样两型缺口试样两种种。（3 3）试验原理：将带有缺口的标准冲击试样安放在冲击试验）试验原理：将带有缺口的
19、标准冲击试样安放在冲击试验机的支座上，试样缺口背向摆锤冲击方向。把质量为机的支座上，试样缺口背向摆锤冲击方向。把质量为m m的摆锤的摆锤从一定高度从一定高度h h落下，将试样冲断，冲断试样后，摆锤继续摆落下，将试样冲断，冲断试样后，摆锤继续摆升到升到h h的高度。摆锤冲断试样所消耗的能量称为冲击吸收功，的高度。摆锤冲断试样所消耗的能量称为冲击吸收功，用符号用符号kk表示。表示。(4)冲击韧度：冲击吸收功可从冲击试验机的刻度盘上直接读出。冲击韧度：冲击吸收功可从冲击试验机的刻度盘上直接读出。将冲击吸收功除以试样缺口底部横截面积，即得到冲击韧度值，将冲击吸收功除以试样缺口底部横截面积，即得到冲击韧
20、度值，用符号用符号ak表示。冲击韧度值表示。冲击韧度值ak愈大，表明材料韧性愈好。愈大，表明材料韧性愈好。注意！韧性是材料在外加动载荷注意！韧性是材料在外加动载荷突然袭击时的一种及时和迅速塑性突然袭击时的一种及时和迅速塑性变形的能力。韧性高的材料，一般变形的能力。韧性高的材料，一般都有较高的塑性指标；但塑性较高都有较高的塑性指标；但塑性较高的材料，却不一定都有高的韧性。的材料，却不一定都有高的韧性。其所以如此，就是因为静载荷下能其所以如此，就是因为静载荷下能够缓慢塑性变形的材料在动载荷够缓慢塑性变形的材料在动载荷下不一定能迅速塑性变形。下不一定能迅速塑性变形。(1)1)概念：零件在交变应力作用
21、下长时间工作，概念：零件在交变应力作用下长时间工作，虽然应力通常低于材料的屈服强度，也会发生断裂，虽然应力通常低于材料的屈服强度，也会发生断裂，这种现象称为疲劳断裂。这种现象称为疲劳断裂。(2)(2)特点：疲劳断裂突然发生的，事先没有明显特点：疲劳断裂突然发生的，事先没有明显的塑性变形，很难事先觉察到，因此具有很大的危的塑性变形，很难事先觉察到，因此具有很大的危险性，常常造成严重的事故。险性，常常造成严重的事故。(3)(3)疲劳曲线：材料抵抗疲劳断裂的能力可通过疲劳曲线：材料抵抗疲劳断裂的能力可通过疲劳试验测定。通过试验可测得材料所承受的交变疲劳试验测定。通过试验可测得材料所承受的交变应力应力
22、与断裂前的应力循环次数与断裂前的应力循环次数N N之间的关系曲线，之间的关系曲线，该曲线称为疲劳曲线。该曲线称为疲劳曲线。(4)4)疲劳强度：我们把材料经受无数次应力循环不破坏的疲劳强度：我们把材料经受无数次应力循环不破坏的最大应力称为疲劳强度。对称循环应力的疲劳强度用最大应力称为疲劳强度。对称循环应力的疲劳强度用-1-1表表示。示。(5)(5)疲劳断裂的过程：往往是在零件的表面，有时也可能疲劳断裂的过程：往往是在零件的表面，有时也可能在零件的内部某一薄弱部位产生裂纹，在交变应力作用下，在零件的内部某一薄弱部位产生裂纹，在交变应力作用下，裂纹不断扩展，使材料的有效承载截面不断减小，最后产生裂纹
23、不断扩展，使材料的有效承载截面不断减小，最后产生突然断裂。突然断裂。(6)6)提高疲劳强度的方法：如设计时，尽量避免提高疲劳强度的方法：如设计时，尽量避免尖角、缺口和截面突变，可避免应力集中引起的疲劳尖角、缺口和截面突变，可避免应力集中引起的疲劳裂纹；还可以通过降低表面粗糙度值和采用表面强化裂纹；还可以通过降低表面粗糙度值和采用表面强化的方法的方法(如表面淬火、喷丸处理、表面滚压等如表面淬火、喷丸处理、表面滚压等)来提高来提高疲劳强度。疲劳强度。泊桑比是拉伸试验中试件泊桑比是拉伸试验中试件单位横向收缩与单位纵向伸单位横向收缩与单位纵向伸长之比长之比，以以表示。对于各种钢材它近乎为一个常数，表示
24、。对于各种钢材它近乎为一个常数，即即0.30.3。b 1b 1l l =其中bbbbb1 lllll1 任何一部机器在运转时，各机件之间总要发生相对运动。任何一部机器在运转时，各机件之间总要发生相对运动。由于相对摩擦，摩擦表面逐渐有微小颗粒分离出来形成磨屑，由于相对摩擦，摩擦表面逐渐有微小颗粒分离出来形成磨屑，使接触表面不断发生尺寸变化与重量损失，称为使接触表面不断发生尺寸变化与重量损失，称为磨损。磨损。引起磨损的原因既有力学作用，也有物理、化学作用。因此引起磨损的原因既有力学作用，也有物理、化学作用。因此磨损是一个复杂的过程。磨损是一个复杂的过程。二、金属材料的分类及牌号二、金属材料的分类及
25、牌号1、分类、分类1）、金属的分类）、金属的分类铸造生铁铸造生铁金属金属黑色金属黑色金属有色金属有色金属生铁生铁钢钢炼钢生铁炼钢生铁合金生铁合金生铁铜及其合金铜及其合金轻金属及其合金轻金属及其合金其它有色及其合金其它有色及其合金纯铜（紫铜）纯铜（紫铜）铜锌合金（黄铜）铜锌合金（黄铜）铜锡合金（锡青铜）铜锡合金（锡青铜）无锡合金（铝青铜等）无锡合金（铝青铜等）铝及铝合金铝及铝合金钛及钛合金钛及钛合金镁及镁合金镁及镁合金铅、锡及其合金铅、锡及其合金锌及其合金锌及其合金镍、钴及其合金镍、钴及其合金2）钢的分类）钢的分类钢主要是由钢主要是由铁和碳铁和碳元素组成的合金。元素组成的合金。合金合金是指一种或
26、是指一种或几种金属元素或非金属元素几种金属元素或非金属元素组成的具有金组成的具有金属特性的物质。属特性的物质。组成合金的最基本的、独立的单元组元，简称元，金属中组成合金的最基本的、独立的单元组元，简称元，金属中的元素可以是化学元素，也可以是化合物。的元素可以是化学元素，也可以是化合物。普通碳钢和铸铁都是由铁和碳元素组成的二元合金中，含普通碳钢和铸铁都是由铁和碳元素组成的二元合金中，含碳量小于碳量小于0.02%的铁碳合金为工业纯铁，碳的质量分数小于的铁碳合金为工业纯铁，碳的质量分数小于0.02%2.11%铁碳合金为钢，含碳量铁碳合金为钢，含碳量2.116.69%的铁碳合金为的铁碳合金为铸铁。铸铁
27、。碳的质量分数小于碳的质量分数小于2.11%2.11%，并且含有少量的锰、硅、，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，简称硫、磷等杂质元素的铁碳合金称为碳素钢，简称碳钢碳钢。为了提高某些性能，在碳钢的基础上加入一些元素，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。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。其中，硅和锰是有益元素，而硫和磷是有害元素。1 1）碳钢的分类）碳钢的分类 （1）根据钢中碳的质量分数不同可分为：低碳钢、）根据钢中碳的质量分数不同可分为：低碳钢、中碳钢中碳钢和高碳钢三类。和
28、高碳钢三类。低碳钢：碳的质量分数小于或等于低碳钢：碳的质量分数小于或等于0.25%；大于；大于0.02%中碳钢：碳的质量分数为中碳钢：碳的质量分数为0.250.60%；高碳钢：碳的质量分数大于高碳钢：碳的质量分数大于0.60%，小于，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）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：普通质量钢；优质钢；高级优质钢。为三类：普通质量钢；优质钢；高级优质钢。2 2）结构钢）结构钢 结构钢按其主要用途一般分为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工程结构用钢和机械制造用钢钢（或机械结构用钢）两大类。（或机械结构用钢
29、）两大类。工程结构用钢工程结构用钢主要用于各种工程结构（如建筑、桥梁、船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。艺性能优良、可满足工程结构用钢量大的需要。机械制造用钢机械制造用钢主要用于制造各种机械零件（如轴、齿轮、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，性能要求弹簧、轴承等），他们通常是优质钢或高
30、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、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。滚动轴承钢和超高强度钢等。调质钢调质钢 .性能要求性能要求：根据一般：根据一般调质零件的工件条件，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具有良好的淬透性，以保证零件整个截面上性能均匀一致。均匀一致。.成分特点：一般碳的质量分数为
31、成分特点：一般碳的质量分数为0.250.50%。主加元素有主加元素有Mn、Cr、Ni、B等，主要用于提高钢等，主要用于提高钢的淬透性；辅加元素有的淬透性；辅加元素有W、Mo、V、Ti等，主要等，主要用于细化晶粒和提高钢的耐回火性。用于细化晶粒和提高钢的耐回火性。淬透性淬透性：指在规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬：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。的能力，它表示钢接受淬火的能力。.常用钢号：常用钢号：40Cr、40MnVB、30CrMnSi、40CrNiMo等。等。.应用举例：合
32、金调质钢常用于制造各类齿轮应用举例：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：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。钢常用于制造汽车半轴。弹簧钢弹簧钢 .概念：弹簧是各种机械和仪表的重要零件，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、扭转等交的，主要在冲击、震动或周期弯曲、扭转等交变应力下工作。变应力下工作。.性能要求：有良好的弹性、高的屈服强度性能要求：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。和疲劳极限、足够
33、的塑性与韧性。.成分特点：碳的质量分数为成分特点：碳的质量分数为0.450.450.7%0.7%，常，常加入的合金元素有加入的合金元素有SiSi、MnMn、CrCr、V V、W W等，而以等，而以SiSi、MnMn应用最多。这些元素不仅能提高淬透性，强化应用最多。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。铁素体，还可以细化晶粒，提高耐回火性。SiSi常常与与MnMn配合使用，以防止钢在加热时脱碳。弹簧钢配合使用，以防止钢在加热时脱碳。弹簧钢均为优质或高级优质钢。均为优质或高级优质钢。.常用钢号：常用钢号：55Si2Mn、60Si2Mn、50CrVA。.应用举例：应用举
34、例：55Si2Mn和和60Si2Mn常用于制常用于制造汽车的板弹簧。造汽车的板弹簧。普通碳素结构钢普通碳素结构钢：碳素结构钢的牌号由代表钢材屈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，法符号四部分按顺序组成。其中质量等级共有四级，分别用分别用A、B、C、D表示。表示。“F”表示沸腾钢；表示沸腾钢；“b”表表示半镇静钢；示半镇静钢；“Z”表示镇静钢；表示镇静钢；“TZ”表示特殊镇静表示特殊镇静钢，在钢号中钢，在钢号中“Z”和和“TZ”符号可省略。例如：符号可省略。例如：Q235
35、-AF，牌号中，牌号中“Q”代表屈服极限代表屈服极限“屈屈”字的汉语字的汉语拼音首位字母，拼音首位字母，“235”表示屈服表示屈服极限极限S235MPa，“A”表示质量等级为表示质量等级为A级，级，“F”表示沸腾钢表示沸腾钢(冶炼时冶炼时脱氧不完全脱氧不完全)。（1）碳素结构钢）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
36、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0.91.2%)。若为沸腾钢，在两位数字后面加符号“F”，例如08F钢。08F钢：是一种含碳量很低的沸腾钢，强度很低，塑性很好。一般由钢厂轧成薄钢板或
37、钢带供应。主要用于制造冷冲压件，如外壳、容器、罩子等。1025钢：属低碳钢，强度、硬度低，塑性、韧性好，并具有良好的冷冲压性能和焊接性能。常用于制造冷冲压件和焊接构件，以及受力不大、韧性要求高的机械零件，如螺栓、螺钉、螺母、轴套、法兰盘、焊接容器等。还可用作尺寸不大，形状简单的渗碳件。3055钢：属中碳钢，经调质处理后，具有良好的综合力学性能，主要用于制造齿轮、连杆、轴类零件等，其中以45钢应用最广。60、65钢：属高碳钢，经适当热处理后，有较高的强度和弹性，主要用于制作弹性零件和耐磨零件，如弹簧、弹簧垫圈、轧辊等。（2）低合金结构钢）低合金结构钢 低合金结构钢是在普通碳素结构钢的基础上添加合
38、金低合金结构钢是在普通碳素结构钢的基础上添加合金元素而得到的，合金元素总量不超过元素而得到的，合金元素总量不超过5%，添加的合金元，添加的合金元素主要有锰，辅加合金元素为钒、钛、铝等。素主要有锰，辅加合金元素为钒、钛、铝等。其牌号也体现了力学性能，如其牌号也体现了力学性能，如Q420表示其屈服强度为表示其屈服强度为420MPa。低合金结构钢主要用于制造桥梁、船舶、车辆、。低合金结构钢主要用于制造桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器、输油输气管道、大型结构等。锅炉、高压容器、输油输气管道、大型结构等。（3）合金结构钢）合金结构钢 合金结构钢主要用于制造各种机械零件，其质量等级都属于合金结构钢主要用于
39、制造各种机械零件，其质量等级都属于特殊质量等级。特殊质量等级。合金钢的牌号合金钢的牌号是按照含碳量及所含合金元素的种类（元素符是按照含碳量及所含合金元素的种类（元素符号）和含量来编制。号）和含量来编制。一般牌号的首位数字表示碳的平均质量分数，对于结构钢，一般牌号的首位数字表示碳的平均质量分数，对于结构钢，以万分数计以万分数计，对于工具钢，以千分数计对于工具钢，以千分数计。当钢中某种合金元素的平均当钢中某种合金元素的平均质量分数小于质量分数小于1.5%时，牌号中时，牌号中只标出元素符号，不标明含量：当元素含量为只标出元素符号，不标明含量：当元素含量为1.5%2.5%、2.5%3.5%、时，当元素
40、后用整数时，当元素后用整数2、3、标出其近似含量标出其近似含量（如合金弹簧钢（如合金弹簧钢60Si2Mn）。）。滚动轴承钢的牌号滚动轴承钢的牌号表示：用表示：用“+Cr+数字数字”表示，其中数字为合金元素表示，其中数字为合金元素Cr的的质量千分数质量千分数，其它合金元素的表示方法与合金结构钢相同，其它合金元素的表示方法与合金结构钢相同，例如：例如：Cr15、Cr9SiMn等。等。常用钢及应用：常用钢及应用：GCr15、GCr15SiMn、GCr9、GCr9SiMn等。轴承钢除用于制造滚动轴承等。轴承钢除用于制造滚动轴承外，也常用于制造刃具、冷冲模、量具以及外，也常用于制造刃具、冷冲模、量具以及
41、性能要求与轴承相似的耐磨零件。性能要求与轴承相似的耐磨零件。（2）工具钢：）工具钢：工具钢是用于制造刃具、模具、量具和合金工具钢是用于制造刃具、模具、量具和合金工具钢两大类。合金工具钢可适用于截面尺寸大、工具钢两大类。合金工具钢可适用于截面尺寸大、形状复杂、承载能力高且要求热稳定性好的工具。形状复杂、承载能力高且要求热稳定性好的工具。按工具的使用性质和主要用途可分为按工具的使用性质和主要用途可分为刃具钢、模刃具钢、模具钢、量具钢三类具钢、量具钢三类，但这种分类的界限并不严格，但这种分类的界限并不严格，因为某些工具钢（如低合金工具钢因为某些工具钢（如低合金工具钢CrWMn）即）即可做刃具、又可作
42、模具和量具。可做刃具、又可作模具和量具。碳素工具钢的碳素工具钢的牌号冠以牌号冠以“碳碳”的汉语拼音字母的汉语拼音字母“T”，后面加，后面加数字表示钢中平均碳的质量分数的千倍数，数字表示钢中平均碳的质量分数的千倍数，如为高级优质碳素工如为高级优质碳素工具钢，则在后面再加上具钢，则在后面再加上“A”。例如。例如T8钢表示平均碳的质量分数为钢表示平均碳的质量分数为0.8%的优质碳素工具钢。的优质碳素工具钢。T10A钢表示平均碳的质量分数为钢表示平均碳的质量分数为1.0%的高级优质碳素工具钢。的高级优质碳素工具钢。T7、T8钢适于制造承受一定冲击而要求韧性较高的工钢适于制造承受一定冲击而要求韧性较高的
43、工具，如大锤、冲头、凿子、木工工具、剪刀等。具，如大锤、冲头、凿子、木工工具、剪刀等。T9、T10、T11钢用于制造冲击较小而要求高硬度和较高耐钢用于制造冲击较小而要求高硬度和较高耐磨性的工具，如丝锥、板牙、小钻头、冷冲模、手工锯条等。磨性的工具，如丝锥、板牙、小钻头、冷冲模、手工锯条等。T12、T13钢的硬度和耐磨性很高，韧性较差，用于制造不钢的硬度和耐磨性很高，韧性较差，用于制造不受冲击的工具，如锉刀、刮刀、剃刀、量具等。受冲击的工具，如锉刀、刮刀、剃刀、量具等。1、碳素工具钢、碳素工具钢2.2.合金工具钢合金工具钢 当平均含量当平均含量1.0%时，牌号以一位数字开头，时，牌号以一位数字开
44、头，表示其平均碳的质量千分数表示其平均碳的质量千分数；当平均含碳量当平均含碳量1.0%时，牌号中不标明含碳量时，牌号中不标明含碳量；后面的元素符后面的元素符号及数字表示合金元素的平均质量分数。号及数字表示合金元素的平均质量分数。高速工高速工具钢的牌号中不标明含碳量具钢的牌号中不标明含碳量。合金工具钢都属于。合金工具钢都属于高级优质钢，故不标出高级优质钢，故不标出“A”。合金元素的表示方。合金元素的表示方法与结构用合金钢相同。例如：法与结构用合金钢相同。例如：9SiCr、CrWMn、W6Mo5Cr4V2等。等。刃具钢主要用于制造车刀、铣刀、钻头等切削工具。刃具钢主要用于制造车刀、铣刀、钻头等切削
45、工具。刃具钢由高的硬度、高的耐磨性、高的热应性及足够的刃具钢由高的硬度、高的耐磨性、高的热应性及足够的韧性与塑性。其中有韧性与塑性。其中有低合金工具钢和高速工具钢低合金工具钢和高速工具钢。低合金工具钢低合金工具钢最高工作温度不超过最高工作温度不超过300，主要用于，主要用于低速切削工具。其化学成分含碳量低速切削工具。其化学成分含碳量0.8%1.5%，常加入，常加入的合金元素有铬、锰、硅、钨、钒等。常用的牌号有的合金元素有铬、锰、硅、钨、钒等。常用的牌号有9Mn2V、9SiCr、Cr06、CrWMn等。主要用于冲模、冷等。主要用于冲模、冷压模、丝锥、板牙、铰刀、拉刀、钻头、冷轧辊、量规压模、丝锥
46、、板牙、铰刀、拉刀、钻头、冷轧辊、量规及量具等。及量具等。1）刃具钢）刃具钢高速工具钢高速工具钢 .概念：高速工具钢简称高速钢，是一种高合金工具概念：高速工具钢简称高速钢，是一种高合金工具钢，主要用于切削速度较高的刃具。这种钢的热硬性钢，主要用于切削速度较高的刃具。这种钢的热硬性高，当刀刃温度达高，当刀刃温度达600时，硬度仍无明显下降，适时，硬度仍无明显下降，适合较高速度的切削，故称高速钢。合较高速度的切削，故称高速钢。.性能要求：性能要求：*很高的硬度和耐磨性很高的硬度和耐磨性*高的热硬性高的热硬性*足够的强度和韧性足够的强度和韧性.成分特点：成分特点：Wc为为0.701.5%，以满足高硬
47、度、高，以满足高硬度、高耐磨性及热硬性的要求。主加元素有耐磨性及热硬性的要求。主加元素有W、Mo、Cr、V等，其中等，其中W、Mo含量较高，主要用于提高钢的热硬含量较高，主要用于提高钢的热硬性和耐回火性，而性和耐回火性，而Cr主要用于提高钢的淬透性，主要用于提高钢的淬透性，V则则起着细化晶粒和提高耐磨性的作用。起着细化晶粒和提高耐磨性的作用。.常用钢及应用：常用钢及应用：常用的高速钢有常用的高速钢有W18Cr4VW18Cr4V、W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2等，等，其中其中W18Cr4V广泛用于制造一般的高广泛用于制造一般的高速切削刃具和重载的冷模具。速切削刃具和重载的冷模具。.概念
48、概念：用于在冷态下使金属变形的模具，包括冷冲模、：用于在冷态下使金属变形的模具，包括冷冲模、冷挤压模等。用于制造冷作模具的钢称为冷作模具钢。冷挤压模等。用于制造冷作模具的钢称为冷作模具钢。.性能要求性能要求：冷作模具在工作过程中受到很大压力、摩：冷作模具在工作过程中受到很大压力、摩擦或冲击，主要因过度磨损而失效，有时也因脆断、崩擦或冲击，主要因过度磨损而失效，有时也因脆断、崩刃而报废。因此，要求冷作模具钢具有高的硬度和耐磨刃而报废。因此，要求冷作模具钢具有高的硬度和耐磨性、足够的强度和韧性、以及较高的淬透性。性、足够的强度和韧性、以及较高的淬透性。2）、模具钢）、模具钢 模具钢是用来制造使金属
49、塑性变形所用磨具的钢材。根据模具钢是用来制造使金属塑性变形所用磨具的钢材。根据条件的不同，分为条件的不同，分为冷作模具钢和热作模具钢冷作模具钢和热作模具钢 冷作模具钢冷作模具钢.常用钢号常用钢号：Cr12、Cr12MoV、CrWMn、9Mn2V、T10A、Cr4W2MoV等。等。.应用应用：T10A等碳素工具钢只适合于制造形状简单等碳素工具钢只适合于制造形状简单的小型模具，的小型模具，9SiCr、CrWMn等低合金刃具钢常用等低合金刃具钢常用于制造尺寸较大的轻载模具。对于截面尺寸较大的于制造尺寸较大的轻载模具。对于截面尺寸较大的重载模具或形状复杂的高精度模具，则一般采用重载模具或形状复杂的高精
50、度模具，则一般采用Cr12型钢或高速钢型钢或高速钢W18Cr4V制造。制造。.概念：热作模具是用来制造使加热金属概念：热作模具是用来制造使加热金属(或液态金或液态金属属)获得所需形状的模具，通常又分为热锻模、热挤获得所需形状的模具，通常又分为热锻模、热挤压模和压铸模等。用于制造热作模具的钢称为热作压模和压铸模等。用于制造热作模具的钢称为热作模具钢。模具钢。.性能要求：热作模具工作时，以很大的冲击力作性能要求：热作模具工作时，以很大的冲击力作用于坯件，使坯件发生塑性变形。因此，要求热作用于坯件，使坯件发生塑性变形。因此，要求热作模具钢具有足够的高温强度和冲击韧性，一定的硬模具钢具有足够的高温强度
