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常用金属材料的选用


弹簧钢
弹簧钢要求具有高的弹性极限与疲劳强度,一般截面 小于12—15mm 、性能要求不高的小弹簧可用碳素弹 簧钢制造;大型弹簧和重要弹簧都用合金弹簧钢制造。 弹簧钢大体上可分为热成形弹簧和冷成形弹簧两大类: 热成形弹簧钢一般用于制作大型弹簧或形状复杂的弹 簧。钢材在热成形之前并不具备弹簧所要求的性能, 热成形之后,进行淬火及中温回火,以获得所要求的 性能。 冷成形弹簧钢是先通过冷变形或热处理,使钢材具备 一定性能之后,在用冷成形方法制成一定形状的弹簧。
氮化用钢(渗氮钢)
氮化是用氮饱和钢的表面的工艺过程,氮化的目的在 于提高其硬度、耐磨性、热稳定性和耐蚀性,氮化以 前零件要经过调质处理。 常用的氮化钢主要是 38Cr2MoAlA, 38Cr2WVAlA, 30CrNi2WVA, 30Cr3WA 等。 对一些不希望过高表面硬度而要求提高耐磨性和脆性 破断抗力的零件(如机床主轴、滚动支架、轴套、丝 杠等)可采用较低含Al量或不含Al的钢,像40CrVA, 38Cr2WVAlA,40Cr等 。 对循环弯曲或接触载荷下工作的机械零件,则推荐应 用30Cr3WA 钢。
模具钢
冷变形模具钢:
碳素模具钢常用的有 T8A, T10A, T12A等, 低合金模具钢常用的有 9Mn2V, CrWMn, GCr15, 9CrSi等, 高碳高铬钢常用的有 Cr12和Cr12MoV 高碳中铬钢常用的有 Cr6WV和Cr5MoV(A2) 基体钢
模具钢
热变形模具钢:
锤锻模用钢: 5CrNiMo和5CrMnMo钢 热挤压模具钢:铬系4Cr5MoSiV 钨系 3Cr2W8V 钼系。
不锈钢
不锈钢的分类
按化学成分分为铬不锈钢、铬镍不锈钢、铬锰 不锈钢等。 按金相组织分为马氏体、铁素体、奥氏体、奥 氏体—铁素体四大类。
耐热钢
抗氧化钢:广泛用于工业炉中构件、炉 底板、马氟罐等。分为铁素体型抗氧化 钢和奥氏体型抗氧化钢。 珠光体型热强钢 马氏体型热强钢 奥氏体型热强钢 镍基高温合金
机器零件用钢
机器零件用钢是国民经济中各个部门,特别是机械制 造工业部门广泛使用和用量最大的钢种。按热处理状 态分类,可分为下列四大类: 一般供应或正火状态下使用的钢种——普通质量碳钢 和碳素自动机床钢(易削钢) 在整体淬火回火状态下使用的钢种——调质钢、弹簧 钢、滚动轴承钢、超高强度钢 在化学热处理后使用的钢种——渗碳钢、氮化用钢 高频淬火用钢——一般高频淬火钢、低淬钢
工具钢
工具钢要求具有高的硬度、热稳定性和耐磨性 以及足够的强度和韧性具有高的含碳量(通常 为0.6~1.3%C),加入合金元素主要是使钢具 有高硬度和高耐磨性。 碳素工具钢优点是容易锻造及切削加工,而且 价格便宜,缺点是淬透性低用水作冷却介质容 易产生变形和淬裂,回火抗力差。 低合金工具钢 高速钢:钨系W18Cr4V和钨钼系W6Mo5Cr4V2
滚动轴承钢
传统的滚动轴承钢即是所谓的“铬轴承钢”,它是一 种高碳低铬钢,其含碳量为0.95~1.10%,含铬量为 0.04~1.65%。 滚动轴承钢的纯度要求极高,是一种高级优质钢。 我国常用的GCr15钢是一种高强度、高耐磨性,具有稳 定机械性能的轴承钢。 在淬火低温回火状态下使用。
渗碳钢
渗碳钢为低碳或低碳合金钢。 碳素渗碳钢淬透性低、热处理变形大,一些大截面或 性能要求较高的零件,均采用合金渗碳钢。 碳素渗碳钢常用的有20#钢,15#钢等。 合金渗碳钢常用的有20Cr,20CrMnTi,20CrMnMo, 18Cr2Ni4WA等。
铸铁
灰口铸铁 球墨铸铁 蠕墨铸铁 可锻铸铁 白口铸铁
有色金属及其合金
铝及其合金:铸造铝合金,变形铝合金 铜及其合金:黄铜,青铜,白铜 轴承合金:锡基轴承合金,铅基轴承合 金,铝基轴承合金,多层粉末冶金轴承, 铜基金含油轴承
我国的低合金高强度钢
我国的低合金高强度钢是按屈服强度高低分类:共分 为:300MPa 350MPa 400MPa 450MPa 500MPa 650MPa六个级别。(常用钢种如下) σs=300MPa 级 12Mn钢, 09MnNb钢
σs=350MPa 级 σs=400MPa 级 σs=450MPa 级 σs=500MPa 级 σs=650MPa 级
特殊用途的结构钢
特殊用途的结构钢包括耐寒钢、无磁钢、耐磨钢、易 削钢、钢轨钢等。 高锰耐磨钢:如M13钢机械加工比较困难,基本上都 在铸态使用。铸造成型后,性质硬而脆,必须经过水 韧处理,使其具有强、韧结பைடு நூலகம்和耐冲击的优良性能。 可以广泛用于制作要求耐磨和耐冲击的一些零件。比 如拖拉机、挖掘机、坦克等的履带板、主动轮和履带 支承滚轮等。
16Mn钢 16MnNb钢,10MnPRE钢 14MnVTiRE钢 14MnMoVBRE钢,18MnMoNb钢 14CrMnMoVB钢
微合金化低合金高强度钢
一般微合金化低合金高强度钢:这类钢通过降低含碳 量提高焊接性,碳量减少将引起钢的强度下降,因此 加入Al,V或Ti作为微合金元素达到细化晶粒提高强度。 针状铁素体型微合金化钢:这类钢的碳量更低,一般 控制在0.01—0.06%,在管道用钢种发展很迅速。 双相钢:这类钢具有低的屈服强度、高的应变硬化速 率和优良的抗拉强度与塑性的配合。
低碳马氏体型结构钢(低马钢)
低马钢静载下具有良好的强度和塑性、韧性的 配合,而且具有低的缺口敏感性和低的疲劳缺 口敏感度。 低马钢与中碳调质钢相比,其冷脆倾向较小。 15MnVB 钢就是一种以冷镦法制造M20以下的 高强度螺栓用的低马钢。
超高强度钢
对于宇宙航行及航空工业来说,降低飞行器或 构件自身的重量至关重要,因此要求材料的比 强度(强度/密度)高。超高强度钢的发展就 是为了满足飞行器的这种需要研制的。目前大 量应用于火箭发动机外壳、飞机起落架、机身 骨架、高压容器和常规武器的某些部件上。
常用金属材料 的选用
钢的分类
按用途分为:工程构件用钢 机器零件 用钢 工模具用钢 特殊性能钢 按金相组织分类 按化学成分分类 按工艺特点分类
工程构件用钢
低合金高强度钢:特点是低碳、多组元而且尽 量不含过多贵重元素或者根本不含贵重元素, 具有较高的屈服强度、良好的工艺性能(如焊 接性、加工成型性)和耐蚀性。采用此钢种的 目的是要减轻金属结构的重量,提高可靠性。 国外的低合金高强度钢是按抗拉强度极限分类, 共分为:500MPa 600MPa 700MPa 800MPa 1000MPa五级。
调质钢
所谓“调质钢”就是在调质处理后使用的钢种,一般 为中碳钢或中碳合金钢。这类钢经调质处理(淬火+高 温回火)后,得到回火索氏体组织,具有良好的综合 机械性能。 碳素钢(如35#、40#、45#钢)在完全淬透情况下调 质后约具有800MPa 的抗拉强度,可以满足机械制造 上的一般需要,但由于淬透性低、热处理变形大等缺 点,需要加入合金元素。 我国的合金调质钢发展大致有两条思路: (1) 40→40Mn →40CrMn →40CrMnMo(40CrMnSi) (2) 40→40Cr →40CrNi →40CrNiMo
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