第2章section 3工程材料的分类.
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1、第二章第二章 工程材料的性能及应用基础工程材料的性能及应用基础 工程材料的力学性能 材料的晶体结构与结晶过程二元合金相图及其分析工程材料的分类、编号及用途工程材料的分类、编号及用途复合材料复合材料工程材料工程材料金属材料金属材料陶瓷材料陶瓷材料高分子材料高分子材料陶瓷密封环聚四氟乙烯复合材料机翼第三节第三节 工程材料的分类、编号及用途工程材料的分类、编号及用途金属材料金属材料是目前应用最广泛的工程材料。是目前应用最广泛的工程材料。一、金属材料一、金属材料碳钢合金钢 黑色金属 （钢铁） 有色金属铸铁钢铝及铝合金 铜及铜合金轴承合金金属材料金属材料1. 钢铁钢铁p钢钢：含碳量小于2.11%，且含有
2、少量的杂质（磷、硫、锰、硅）的合金。p铸铁铸铁：含碳量大于2.11 %的铁碳合金称为铸铁。 wP=0.05%0.5% ， wS=0.02%0.2%， wMn=0.25%1.0% ， wSi=1.0%3.0%。钢的分类钢的分类 按按化学成分化学成分分类：分类： 碳素钢碳素钢 以铁、碳为主要合金元素。依含碳量多少分为 低碳钢低碳钢含碳量小于0.25%、 中碳钢中碳钢含碳量在0.25%0.60%之间、 高碳钢高碳钢含碳量大于0.60%。 合金钢合金钢 除铁碳外还人为加入其它元素。分为 低合金钢低合金钢（合金元素总量10%）。 按按质量质量分类：分类： 普通钢普通钢（P 0.045%，S 0.050%
3、） 优质钢优质钢（P、S均 0.035%） 高级优质钢高级优质钢（P 0.035%，S 0.030%） P是由矿石带入钢中的有害元素。磷在钢中能全部溶于铁素体中是由矿石带入钢中的有害元素。磷在钢中能全部溶于铁素体中（Fe3P） ，可提高铁素体的强度和硬度，但在室温下，可提高铁素体的强度和硬度，但在室温下Fe3P可使钢的塑性和可使钢的塑性和韧性急剧下降，产生低温脆性韧性急剧下降，产生低温脆性（冷脆）（冷脆）。在炮弹用钢中加入较多磷，可增大。在炮弹用钢中加入较多磷，可增大钢的脆性，使炮弹在爆炸时碎片增多，从而增加了杀伤力。钢的脆性，使炮弹在爆炸时碎片增多，从而增加了杀伤力。 S是在炼钢时由矿石和燃
4、料带入钢中的是在炼钢时由矿石和燃料带入钢中的 有害元素。硫可与铁生成有害元素。硫可与铁生成FeS， FeS与与Fe能形成低熔点（能形成低熔点（985）的共晶体，且分布在晶界上。当钢材在）的共晶体，且分布在晶界上。当钢材在10001200 进行热压力加工时，由于共晶体熔化，从而导致热加工时进行热压力加工时，由于共晶体熔化，从而导致热加工时开裂开裂（热脆）（热脆）。按冶炼时脱氧程度脱氧程度不同分类：沸腾钢沸腾钢F不脱氧的钢不脱氧的钢半镇静钢半镇静钢b半脱氧钢半脱氧钢镇静钢镇静钢Z完全脱氧钢完全脱氧钢特殊镇静钢特殊镇静钢TZ脱氧程度脱氧程度比比镇静钢更充分彻底镇静钢更充分彻底 按按用途用途分类分类
5、综合以上分类，常用钢的种类如下：综合以上分类，常用钢的种类如下：(1) 普通碳素结构钢普通碳素结构钢数字后标注字母A、B、C、D，表示钢材质量等级不同，从A到D含磷、硫量的依次降低，A级质量最差，D级质量最好。镇静钢的符号Z、TZ可不标注。屈服强度及屈服强度及代号代号(Q195(Q195Q275)Q275)质量等质量等级符号级符号(A(A、B B、C C、D)D)脱氧方法脱氧方法(F(F、b b、 Z Z、TZ)TZ)牌号表示方法：牌号表示方法： Q235 A FQ Q表示屈服点表示屈服点用途用途 这类钢材虽然含有有害杂质较多，但冶炼方法简这类钢材虽然含有有害杂质较多，但冶炼方法简单、工艺性好
6、，价格低廉，性能上能满足一般工单、工艺性好，价格低廉，性能上能满足一般工程结构和普通零件的要求，工业上应用十分广泛。程结构和普通零件的要求，工业上应用十分广泛。其中其中Q235是最常用的碳素结构钢。是最常用的碳素结构钢。 常用来制作桥梁、建筑等框架结构，化工容器外常用来制作桥梁、建筑等框架结构，化工容器外壳，各种车辆，不重要的轴类、螺栓螺母和垫圈，壳，各种车辆，不重要的轴类、螺栓螺母和垫圈，锻件、冲压件、焊接件等。锻件、冲压件、焊接件等。 碳素结构钢的牌号、成分、性能及应用（GB 7001988）牌号等级化学成份，% 脱氧方法力学性能应用举例CSPs,MPab,MPa,%Q1950.060.1
7、20.0500.045F、b、Z19531539033用于载荷不大的结构件、铆钉、垫圈、地脚螺栓、开口销、拉杆、螺纹钢筋、冲压件和焊接件。Q215A0.090.150.0500.045F、b、Z21533541031B0.045Q235A0.140.220.0500.045F、b、Z23537546026用于结构件、钢板、螺纹钢筋、型钢、螺栓、螺母、铆钉，拉杆、齿轮、轴、连杆Q235C、D可用作重要焊接结构件。B0.120.200.045C0.180.0400.040ZD0.170.0350.035TZQ255A0.180.280.0500.045Z25541051024强度较高，用于承受中等
8、载荷的零件，如键、链、拉杆、转轴、链轮、链环片、螺栓及螺纹钢筋等。B0.045Q2750.280.380.0500.045Z27549061020（2）优质碳素结构钢）优质碳素结构钢 优质碳素结构钢的牌号：优质碳素结构钢的牌号： 08、 45、 60wC：0.08%、 0.45%、 0.60%wS.P0.035%，2位数位数,表示含表示含碳量的万分数碳量的万分数优质碳素结构钢的性能及应用优质碳素结构钢的性能及应用 1025钢属于低碳钢，具有良好的塑性，优良的锻钢属于低碳钢，具有良好的塑性，优良的锻造、冲压、焊接性能。造、冲压、焊接性能。 通常轧制成薄板或钢带；常通常轧制成薄板或钢带；常用来制作
9、受力不大，而塑性与韧性要求较高的机械用来制作受力不大，而塑性与韧性要求较高的机械零件，如容器、普通垫圈、螺钉、螺母和冲压件、零件，如容器、普通垫圈、螺钉、螺母和冲压件、焊接件等。焊接件等。 1025钢也常用作渗碳用钢。经渗碳、淬火及低温钢也常用作渗碳用钢。经渗碳、淬火及低温回火后制作表面要求耐磨并承受一定冲击载荷的机回火后制作表面要求耐磨并承受一定冲击载荷的机械零件，如凸轮，齿轮等。械零件，如凸轮，齿轮等。 30、35、40、45、50 、 55钢属中碳钢，经调质处理钢属中碳钢，经调质处理（淬火（淬火+高温回火）后，可获得良好的综合力学性能，高温回火）后，可获得良好的综合力学性能，即具有较高的
10、强度和较高的塑性、韧性，主要用于制即具有较高的强度和较高的塑性、韧性，主要用于制造造齿轮、轴类齿轮、轴类等零件。其中由于等零件。其中由于45钢的强度和塑性配钢的强度和塑性配合得好，因此成为机械制造业中应用最广泛的钢种。合得好，因此成为机械制造业中应用最广泛的钢种。例如例如40、45钢常用于制造汽车、拖拉机的钢常用于制造汽车、拖拉机的曲轴、连杆、曲轴、连杆、一般机床齿轮一般机床齿轮和其它受力不大的和其它受力不大的轴类轴类零件。零件。 60、65、70、75、80钢属高碳钢，经热处理（淬火钢属高碳钢，经热处理（淬火+中温回火）后具有高的弹性极限，常用于制作负荷不中温回火）后具有高的弹性极限，常用于
11、制作负荷不大、尺寸较小（截面尺寸小于大、尺寸较小（截面尺寸小于1215mm）的）的弹簧弹簧，如，如调压、调速弹簧、测力弹簧、冷卷弹簧，和调压、调速弹簧、测力弹簧、冷卷弹簧，和钢丝绳钢丝绳等。等。（3）碳素工具钢）碳素工具钢 碳素工具钢的牌号，如：碳素工具钢的牌号，如： T8T12A 高级优质钢高级优质钢 碳素工具钢碳素工具钢 wC： 0.8% 1.2%（千分之几）（千分之几） 碳素工具钢都是碳素工具钢都是WC为为0.7%1.4%的优质碳钢的优质碳钢,若是高级优质钢则加若是高级优质钢则加A。含碳量越高，则硬度。含碳量越高，则硬度和耐磨性越好，而韧性越差。和耐磨性越好，而韧性越差。碳素工具钢的牌号
