1、1.2.1 常用金屬資料的力學(xué)性能1.2.2 常用金屬資料的牌號、性能和用途 1.2 1.2 常用金屬資料及其熱處置常用金屬資料及其熱處置 1.2.3 金屬熱加工簡介 1.2.4 鋼的熱處置方法簡介 金屬的力學(xué)性能：金屬在外力或能的作用下所顯示 出來的一系列力學(xué)特性。 金屬的力學(xué)性能有：強度、塑性、硬度、沖擊韌性 和疲勞強度等。 金屬的力學(xué)性能1、 強度強度：資料在外力作用下抵抗塑性變形和斷裂的才干。2、 塑性塑性：資料在外力作用下產(chǎn)生不可逆永久變形而不斷裂的才干。3、 硬度硬度：金屬資料抵抗比它更硬的物體壓入其外表的才干。 硬度是衡量資料軟硬程度的一種性能目的。 目前機械制造消費中運用最廣泛

2、的硬度目的有布氏硬度HBS或HBW、洛氏硬度HRC和維氏硬度HV。強度、塑性、硬度1常用的分類方法 按鋼的質(zhì)量有害雜質(zhì)硫、磷的含量不同，劃分為普通質(zhì)量 鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼。 按鋼中含碳量不同，可以不太嚴厲地分為低碳鋼WC 0.25%、中碳鋼WC=0.25%0.60%和高碳鋼WC 0.60%。 合金鋼按鋼中合金元素含量不同，可分為低合金鋼、中合金鋼 和高合金鋼。1、鋼的分類 國家規(guī)范GB/T1330491是參照國際規(guī)范制定的。 按化學(xué)成分分類 根據(jù)各種合金元素規(guī)定含量界限值，將鋼分為非合金鋼、低 合金鋼及合金鋼三大類。 按主要質(zhì)量等級、主要性能及運用特性分類非合金鋼碳素鋼的主要分類 非合金鋼

3、按主要質(zhì)量等級分類，可劃分為普通質(zhì)量非合金鋼、優(yōu)質(zhì)非合金鋼和特殊質(zhì)量非合金鋼。低合金鋼的主要分類 低合金鋼按主要質(zhì)量等級分類，分為普通質(zhì)量低合金鋼、優(yōu)質(zhì)低合金鋼和特殊質(zhì)量低合金鋼。按主要性能及運用特性分類，有可焊接的低合金高強度構(gòu)造鋼等。合金鋼的主要分類 按主要質(zhì)量等級分為優(yōu)質(zhì)合金鋼和特殊質(zhì)量合金鋼。按主要性能及運用特性又可以劃分為很多類。2國標分類方法 我國GB22l79規(guī)定，采用漢語拼音字母、化學(xué)符號與阿拉伯數(shù)字相結(jié)合的原那么表示鋼的牌號。 碳素構(gòu)造鋼和低合金高強度構(gòu)造鋼的牌號由代表屈服點的漢語拼音首位字母Q、屈服點數(shù)值、質(zhì)量等級符號、脫氧方法符號等部分按順序組成。 質(zhì)量等級用A, B,

4、C, D, E表示硫、磷含量不同；脫氧方法用F沸騰鋼、b半鎮(zhèn)靜鋼、Z鎮(zhèn)靜鋼、TZ特殊鎮(zhèn)靜鋼表示，碳素構(gòu)造鋼是建筑及工程用非合金構(gòu)造鋼，價錢低廉，工藝性能焊接性、冷變構(gòu)成形性優(yōu)良，用于普通工程構(gòu)造及制造普通機械零件。 1非合金構(gòu)造鋼和低合金高強度構(gòu)造鋼的牌號及用途Q195、Q215鋼通常軋制成薄板、鋼筋等供應(yīng)，可用于制造鉚釘、螺釘、地腳螺栓、輕負荷的沖壓零件和焊接構(gòu)造件等；Q235、Q255鋼可用于制造螺栓、螺母、拉桿、銷子、吊鉤、不太重要的機械零件，以及建筑構(gòu)造中的螺紋鋼、工字鋼、槽鋼、鋼筋等；Q235C、Q235D鋼可作為重要焊接構(gòu)造用鋼；Q275鋼可部分替代優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼2535鋼運用。

5、碳素構(gòu)造鋼的用途舉例 優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼的牌號用兩位數(shù)字表示，這兩位數(shù)字表示鋼中平均碳的質(zhì)量分數(shù)為萬分之幾。假設(shè)鋼中錳的含量較高，那么在數(shù)字后面附化學(xué)元素符號Mn。 優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼是用于制造重要機械構(gòu)造零件的非合金構(gòu)造鋼，普通在經(jīng)過熱處置以后運用，以充分發(fā)揚其性能潛力。優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼的典型用途舉例：08F鋼普通軋制成高精度薄板或薄帶供應(yīng)，主要用于制造冷沖壓件，如汽車外殼，儀器、儀表外殼等；1025鋼常用于制造沖壓件、焊接件、強度要求不高的零件及滲碳件，例如機罩、焊接容器、小軸、銷子、法蘭盤、螺釘、螺母、墊圈、滲碳凸輪及齒輪等3055鋼調(diào)質(zhì)后可獲得良好的綜合力學(xué)性能，主要用于制造受力較大的機械零件，

6、如曲軸、連桿、齒輪、機床主軸等；60以上的鋼具有較高的強度、硬度和彈性，但焊接性、切削加工性差，主要用于制造各種彈簧、高強度鋼絲、機車輪緣、低速車輪及其他耐磨件。 易切削構(gòu)造鋼的牌號是在同類構(gòu)造鋼牌號前冠以字母“Y，以區(qū) 別其他構(gòu)造用鋼。 碳素工具鋼的牌號是在T碳的漢語拼音字首的后面加數(shù)字表 示，數(shù)字表示鋼的平均碳的質(zhì)量分數(shù)為千分之幾。例如T9，表 示平均WC=0.9%的碳素工具鋼。碳素工具鋼都是優(yōu)質(zhì)鋼，假設(shè)鋼 號末尾標A，那么表示該鋼是高級優(yōu)質(zhì)鋼。 碳素工具鋼消費本錢較低，加工性能良好，可用于制造低速、手動刀具及常溫下運用的工具、模具、量具等。各種牌號的碳素工具鋼淬火后的硬度相差不大，但隨含

7、碳量添加，鋼的耐磨性提高，韌性降低。因此，不同牌號的工具鋼適用于不同用途的工具。 我國合金鋼的編號是按照合金鋼中的含碳量，以及所含合金元素的種類元素符號、含量來編制的。普通牌號的首位是表示碳的平均質(zhì)量分數(shù)的數(shù)字，表示方法與優(yōu)質(zhì)碳素鋼的編號是一致的。對于構(gòu)造鋼，平均質(zhì)量分數(shù)以萬分數(shù)計，對于工具鋼，以千分數(shù)計。2合金鋼的牌號 工程用鑄造碳鋼的牌號前面是ZG“鑄鋼二字漢語拼音字首，后面第一組數(shù)字表示屈服點，第二組數(shù)字表示抗拉強度，假設(shè)牌號末尾標字母H焊，那么表示該鋼是焊接構(gòu)造用碳素鑄鋼。 GB/T56132019規(guī)定，以化學(xué)成分表示的鑄鋼牌號中“ZG后面一組數(shù)字表示鑄鋼的名義萬分碳含量，其后陳列各主

8、要合金元素符號及其名義百分含量。 3鑄鋼的牌號及用途 灰鑄鐵的牌號以“HT和其后的一組數(shù)字表示。 “HT表示“灰鐵二字的漢語拼音字首，其后一組數(shù)字表示直徑30mm試棒的最小抗拉強度值。 球墨鑄鐵的牌號用“QT及其后的兩組數(shù)字表示。 “QT表示“球鐵二字的漢語拼音字首，后面的兩組數(shù)字分別表示 最低抗拉強度和最低斷后伸長率。 可鍛鑄鐵的牌號用“KTH、“KTZ和后面的兩組數(shù)字表示。 “KT是“可鐵二字的漢語拼音字首；“H、“Z，分別為“黑、“珠二字的拼音字首；兩組數(shù)字分別表示最低抗拉強度和最低斷后伸長率。 鑄鐵具有良好的鑄造性能、耐磨性能、吸震性能、切削加工性能及較低的缺口敏感性，而且消費工藝簡單

9、，本錢低廉，經(jīng)合金化后還具有良好的耐熱性和耐蝕性等。4灰鑄鐵的牌號及用途 鑄造、鍛壓和焊接是機械制造中最常用的三種金屬熱加工方法。其產(chǎn)品大多是零件的毛坯。鑄造：熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝 固后獲得具有一定外形與性能的鑄件的成形方法。鑄件：用鑄造方法得到的金屬件。鑄件普通作為毛坯運用 ，需求進展切削后才干成為零件。1. 鑄造 鑄造的順應(yīng)性廣。鑄造工藝靈敏性大，幾乎不受零件尺寸大小及 外形構(gòu)造復(fù)雜程度的限制。鑄件的質(zhì)量可由幾克到數(shù)百噸，壁厚 可由0.3mm到1m以上。 鑄造有良好的經(jīng)濟性。 力學(xué)性能較低。 鑄呵斥形的方法很多，主要分為砂型鑄造和特種鑄造兩類。目前砂型鑄造運用最廣。

10、 鑄造消費的特點：鍛壓：對坯料施加外力，使其產(chǎn)生塑性變形，改動尺寸、外形及改 善性能，用以制造機械零件、工件或毛坯的成形加工方法， 它是鍛造和沖壓的總稱。 大多數(shù)金屬資料在冷態(tài)或熱態(tài)下都具有一定的塑性，因此它們可以在室溫或高溫下進展各種鍛壓加工。 常見的鍛壓方法：自在鍛造、模鍛、板料沖壓、軋制、擠壓和拉拔等。 2. 鍛壓 鍛壓加工后，可使金屬獲得較細密的晶粒，能合理控制金屬纖 維方向，使纖維方向與應(yīng)力方向一致，提高零件的性能。 鍛壓加工后，坯料的外形和尺寸發(fā)生改動而其體積根本不變， 與切削加工相比，可節(jié)約金屬資料和加工工時。 除自在鍛造外，其他鍛壓方法如模鍛、沖壓等，都具有較高的 勞動消費率。

11、 能加工各種外形、質(zhì)量的零件，運用范圍廣。1金屬鍛壓加工的特點 軋制：資料在旋轉(zhuǎn)軋輥的壓力作用下產(chǎn)生延續(xù)塑性變形，獲得要求的截面外形并改動其性能的加工方法。經(jīng)過合理設(shè)計軋輥上的各種不同的孔形，可以軋制出不同截面的原資料，如鋼板、各種型材、無縫管材等，也可以直接軋制出毛坯或零件。 擠壓：坯料在三向不均勻壓應(yīng)力作用下從模具的模孔擠出，使其橫截面積減小，長度添加，成為所需制品的加工方法。按擠壓溫度可分為冷擠、溫擠、熱擠，適用于加工有色金屬和低碳鋼等金屬資料。2鍛壓的根本消費方式 拉拔：坯料在牽引力作用下經(jīng)過模孔拉出，使其橫截面積減小、長度添加的加工方法。拉拔消費主要用于制造各種細線、棒、薄壁管等型材

12、。 自在鍛：只用簡單的通用性工具或在鍛造設(shè)備的上、下砧鐵間，直接使坯料變形而獲得所需的幾何外形及內(nèi)部質(zhì)量的鍛件的加工方法。 模鍛：在模鍛設(shè)備上，利用鍛模使坯料變形而獲得鍛件的鍛造方 法。 沖壓：使板料經(jīng)分別或成形而得到制件的工藝。由于沖壓多數(shù)是 在常溫下進展的，所以又稱為冷沖壓。 定義：焊接是經(jīng)過加熱或加壓，或兩者并用，并且用或不用填充資料，借助于金屬原子的分散和結(jié)合，使分別的資料結(jié)實地銜接在一同的加工方法。焊接方法：1熔化焊 把焊接部分銜接處加熱至熔化形狀構(gòu)成熔池，待其冷卻結(jié)晶后構(gòu)成焊縫，將 兩部分資料銜接成一個整體。2壓力焊 在焊接過程中對焊件施加壓力加熱或不加熱的焊接方法。3釬焊 利用熔

13、點比母材低的填充金屬稱為釬料熔化后，填入接頭間隙并與固態(tài)的母材經(jīng)過分散實現(xiàn)銜接的焊接方法。3. 焊接 焊接有銜接性能好，省工省料，本錢低，分量輕，可簡化工藝等優(yōu)點，所以運用廣泛。但同時它也存在一些缺乏之處，如構(gòu)造不可拆，改換修繕不方便；焊接接頭組織性能變壞；存在焊接應(yīng)力，容易產(chǎn)生焊接變形；容易出現(xiàn)焊接缺陷等。有時焊接質(zhì)量成為突出問題，焊接接頭往往是鍋爐壓力容器的薄弱環(huán)節(jié)，實踐消費中應(yīng)特別留意。 主要的焊接方法分類 鋼的熱處置是將鋼在固態(tài)范圍內(nèi)，采用適當?shù)姆绞竭M展加熱、保溫暖冷卻，以獲得所需求的組織構(gòu)造與性能的工藝方法。熱處置工藝方法較多，但其過程都得由加熱、保溫暖冷卻三個階段組成。 根據(jù)加熱和

14、冷卻方法的不同，熱處置大致分類。 鋼的熱處置 退火是將鋼加熱到適當溫度，保溫后緩冷，以獲得接近于平衡組織的熱處置工藝。目的：降低硬度，以利切削加工； 消除剩余應(yīng)力，以防變形、開裂； 細化晶粒，改善組織，以提高力學(xué)性能，并為最后熱處置 作好組織預(yù)備。 鋼的退火方法很多，常用的有完全退火、等溫退火、球化退火、均勻化退火和去應(yīng)力退火等。 1. 鋼的退火 正火是將鋼加熱到一定的溫度，保溫后在空氣中冷卻的熱處置工藝。目的：細化晶粒，調(diào)整硬度，消除網(wǎng)狀滲碳體，并為后續(xù)加工和球化退火、淬火等熱處置作好組織預(yù)備。特點：冷速較快，所以組織較細密，力學(xué)性能也較高，操作簡便，費時少，效率高，本錢較低，故運用廣泛。2

15、. 鋼的正火 ：1改善切削加工性 這主要是針對低碳鋼和低合金鋼退火后硬度偏低，切削加工時易“黏刀。經(jīng)過正火可使硬度適當提高，改善其切削加工性能。2預(yù)備熱處置 常用做中碳鋼和合金構(gòu)造鋼重要零件的球化熱處置等之前的預(yù)備熱處置，以保證良好的組織和性能。3最終熱處置 對于性能要求不很高的普通構(gòu)造鋼工件和外形復(fù)雜、大型工件的淬火易變形開裂，可用正火作為最終熱處置，以獲得晶粒較細、力學(xué)性能較高的組織。正火的用途 淬火是將鋼加熱到一定的溫度，保溫后快速冷卻的熱處置工藝。普通淬火后都配合進展一定的回火工藝，以保證鋼的強度、硬度、耐磨性和綜合力學(xué)性能得到提高，改善鋼的運用性能。4. 鋼的回火 回火是淬火后進展的

16、熱處置工藝，其目的是穩(wěn)定組織，消除應(yīng)力，調(diào)整硬度和提高塑性、韌度。回火通常是工件的最終熱處置，對工件的組織和性能有決議性的作用。根據(jù)不同的回火溫度，分為低溫回火、中溫回火和高溫回火三種。 淬火與回火是鋼的重要強化手段。3. 鋼的淬火 在消費中，某些零件要求外表具有較高的硬度和耐磨性，而心部卻要求有一定的強度和足夠的韌性。這時就需求對零件進展外表熱處置，以到達強化外表的目的。 外表熱處置分為兩類：一類是只改動工件外表組織而不改動外表化學(xué)成分的熱處置，稱為外表熱處置；另一類是同時改動外表化學(xué)成分及組織的熱處置，稱為化學(xué)熱處置。5. 鋼的外表熱處置和化學(xué)熱處置 感應(yīng)加熱淬火。利用感應(yīng)電流經(jīng)過工件而產(chǎn)

17、生的熱效應(yīng)，使工件外表部分或整體加熱并進展快速冷卻的淬火工藝稱為感應(yīng)加熱淬火。 根據(jù)電流頻率不同，感應(yīng)加熱淬火分為高頻加熱、中頻加熱和工頻加熱。如表所示為感應(yīng)加熱外表淬火的運用。分 類 頻 率 范 圍 淬火深度（mm） 適 用 范 圍 高頻加熱 50300kHz 0.32.5 中小型軸、銷、套等圓柱形零件，小模數(shù)齒輪 中頻加熱 l10kHz 310 尺寸較大的軸類、大模數(shù)齒輪 工頻加熱 50Hz 1020 大型（300mm）零件表面淬火或棒料穿透加熱 1鋼的外表熱處置 火焰加熱外表淬火。火焰加熱外表淬火是利用乙炔氧或其他可燃氣體熄滅的火焰，放射到工件外表上，使它快速加熱到淬火溫度，然后迅速噴水

18、冷卻，從而獲得預(yù)期硬度和淬硬層深度的一種外表淬火方法。 火焰加熱外表淬火操作簡便，不需求特殊設(shè)備，本錢低。但其消費率低，工件外表容易過熱，質(zhì)量難以控制，因此運用遭到一定限制。火焰加熱外表淬火主要用于單件或小批量消費的各種齒輪、軸等。 鋼的化學(xué)熱處置是將工件置于一定溫度的化學(xué)活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入到它的表層，以改動其化學(xué)成分、組織和性能的熱處置工藝。這種熱處置與外表熱處置相比，其特點是表層不僅有組織的變化，而且有成分的變化。 最常用的化學(xué)熱處置有滲碳、滲氮和碳氮共滲。2化學(xué)熱處置 滲碳：為了添加鋼的表層含碳量，將鋼件在含碳的介質(zhì)中加熱并保溫，使碳原子滲入表層的化學(xué)熱處置工藝。 低碳鋼和低碳合金鋼可以用滲碳處置，如15, 20, 20Cr鋼等。滲碳件經(jīng)淬火和低溫回火后，外表具有高硬度、高耐磨性及較高的疲勞強度，而心部仍堅持良好的韌性和塑性。 滲氮：在一定溫度下，使活性氮原子滲入工件外表的化學(xué)熱處置工藝。其目的是為了提高工件表層的硬度、耐磨性、紅硬性、耐蝕性和疲勞強度。 滲氮處置廣泛運用于各種高速傳動的精細齒輪、高精度機床主軸、交變載荷下要求疲勞強度高的零件如高速柴油機曲軸，以及要求變形小且具有一