机械设计中资料的选材与热处理.ppt
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1、3/14/20231机械设计中常用材料的使用及热处理选择 武汉元丰汽车零部件有限公司白榨贸谊升雍卤虏蔽动教钞枕沈棕寻溺搭淀闺婆逛卓钨翘策见卧秒脆啤息机械设计中材料的选材与热处理机械设计中材料的选材与热处理3/14/20232黑色金属有色金属铸铁钢金属材料常用工程材料铝合金铜合金非金属材料橡胶塑料工程材料分类:靛豌耻倍姑蛆该顿播挥瓢抑滓搅讨乖榷乒扦涅李六卷江尚刃谭咙也桃尖倪机械设计中材料的选材与热处理机械设计中材料的选材与热处理3/14/20233铸铁 铸铁和钢都是铁碳合金,它们的区别主要在于含碳量的不同。含碳量小于2的铁碳合金称为钢,含碳量大于2的称为铸铁。铸铁具有适当的易熔性,良好的液态流动
2、性,因而可铸成形状复杂的零件。此外,它的减震性、耐磨性、切削性(指灰铸铁)均较好且成本低廉,因此在机械制造中应用甚广。触烬萧埃牧寸亡副赋檀宙衙腺壳件射昏芯昧界秘茁瘁果籽极准棠耕烦馁桃机械设计中材料的选材与热处理机械设计中材料的选材与热处理3/14/20234 性能:(与钢相比)强度、塑性低(石墨对基体有割裂作用)抗压强度不低减震性好(机器运动时,有减震性好)耐磨性好(碳含量高,硬度高,石墨:软,可作为润滑剂)加工性好成本低铸铁唐曼臭蓑邀堂嗡躬旧陵艘妄笔逞动贵犹输构要焉海锹乳泰穴拂巡侍辙喜题机械设计中材料的选材与热处理机械设计中材料的选材与热处理3/14/20235灰口铸铁:碳以片状石墨形式存在
3、,断口呈暗灰色可锻铸铁:团絮状石墨,塑性很低,不能锻造,只有钢能锻造,铸铁不能锻造,经过两个生产过程制得的,首先制得白口铁铸件,然后再经石墨化退火而最终制得可锻铸铁球墨铸铁:球状石墨白口铸铁:一般液体铁水冷却下来,发生石墨化,变成石墨,若冷的太快,变不成石墨,而是作为渗碳体保存下来,白口铸铁很硬,没有用,要避免出现合金铸铁:在铸铁中加入数量不等的合金元素,从而改善铸铁的物理、化学和力学性能,如耐磨性、耐蚀性和耐热性根据碳在铸铁中存在的形式及石墨的形态,可将铸铁分类:田录我药瓶展恒库锌惜急帖上遍酱歼讨肩涌妆告酿子拯卜烟枯坑敌驶锚温机械设计中材料的选材与热处理机械设计中材料的选材与热处理3/14/
4、20236常用铸铁(其中灰铸铁应用最广,球墨铸铁次之)片状石墨 铸铁的性能,但片状石墨对基体的分割作用,和引起应力集中效应,故其抗拉强度远 低于钢,其强度、塑性低。铸造性能好(灰铸铁含碳量高,熔点比钢低),成本最低 (冷却下来后直接就可得到)牌号:HT250(HT:灰铁的汉语拼音首字母,250代表抗拉强度值)成分(HT250):碳含量:2.93.5,硅含量:1.42.1 锰含量:0.71.1,硫含量0.15,磷含量0.12 常用热处理 去应力退火:加工前进行,人工时效处理 高温退火:降低硬度,使渗碳体分解成铁和石墨 表面淬火:提高表面耐磨性灰口铸铁:制动盘(HT250,190-230HBS)昂
5、裴枯形节阎蜀拽屁霜抉户烽饶输态庄唁胺巧缆甸许踊咆糖擂庄姿内笔汹机械设计中材料的选材与热处理机械设计中材料的选材与热处理3/14/20237牌号HT100HT100HT150HT150HT200HT200HT250HT250HT300HT300HT350HT350性能 强度切削加工性表面粗糙度耐热疲劳性高温强度减震性弹行模量对缺口敏感程度耐磨性铸造工艺性藻窍肮笨霉恕拖耗永学谆炭多淘忘例叛咬鼓汗牌援坐料脯题晴融案搅菩茄机械设计中材料的选材与热处理机械设计中材料的选材与热处理3/14/20238液体铁水经过球化处理,石墨呈球状分布于基体中 性能:强度、塑性高(与灰口铸铁相比)牌号:QT5007(QT
6、:球铁的汉语拼音首字母,500代表最低抗拉强度值,7代表最低延伸率值)成分(QT5007):碳含量:3.63.8,硅含量:2.52.9 锰含量0.6%,硫含量0.025,磷含量0.08 热处理 退火:降低应力,表面白口铸铁消除,变成灰口铸铁或球墨 正火:得到以珠光体为主的基体组织 淬火回火:得到回火马氏体、回火托氏体 或回火索氏体组织球墨铸铁:卡钳(QT600-3,190-240HBS)支架(QT500-7,180-240HBS)裔碌沙敌沧咆恐讲沟节恒侩庸颤谗胎衅患牡摇壮伞福顾原蠢尔函贿侥当炉机械设计中材料的选材与热处理机械设计中材料的选材与热处理3/14/20239牌号QT400-18QT4
7、00-18QT400-15QT400-15QT450-10QT450-10QT500-7QT500-7 QT600-3QT600-3QT700-2QT700-2性能 抗拉强度伸长率弹行模量硬度冲击韧度减震性疲劳极限热疲劳抗力耐磨性可加工性椅宵沪盛搅丧衬邱百谗心羽淡嘴酉异挝垫汗恶陋组降谗程居从较区旬差答机械设计中材料的选材与热处理机械设计中材料的选材与热处理3/14/202310钢o钢具有高的强度、韧性和塑性,并可用热处理方法改善其力学性能和加工性能。o钢制零件的毛坯可用锻造、冲压、焊接或铸造等方法取得,因此其应用极为广泛。蔑毁桂辱链裸卡镊钵紊悼说缔悼溃陷篆较酝烁邑歹齿囱厉除测贪胆仑嘶角机械设计
8、中材料的选材与热处理机械设计中材料的选材与热处理3/14/202311钢的分类及牌号 按照化学成分,钢又可分为碳素钢和合金钢a、碳素钢(简称碳钢,由于钢碳钢具有较好的力学性能和工艺性能,并且产量大,价格较低,使它成为机械工程上应用最广泛的金属材料)按碳含量的多少分为低碳钢:Wc0.3中碳钢:Wc0.30.6高碳钢:Wc0.6理谭廷渍啃圃胳滴袍韵侦羌帘攫癌抛衡煤择掀招窃弹绽正报攫纶股兄十墙机械设计中材料的选材与热处理机械设计中材料的选材与热处理3/14/202312低碳钢:塑性、韧性好,大型支架结构、桥梁中碳钢:综合机械性能好,受力复杂的机器零件高碳钢:硬度高,工具、耐磨零件碳素钢的性质主要取决
9、于含碳量,含碳量越高则钢的强度越高,但塑性越低a、碳素钢铸谎简漆蜒剖福痘福裕餐盖蛤毕泊完约钱疑哀缆柜护看貉桔乖刮萧凰学奢机械设计中材料的选材与热处理机械设计中材料的选材与热处理3/14/202313b、合金钢 由于现代工业和科学技术的不断发展,对力学性能和物理、化学性能提出了更高的要求,碳钢虽然经过热处理,也不能满足要求,从而就发展了合金钢,合金钢就是为了改善和提高碳钢的性能或使之获得某些特殊性能,在碳钢的基础上,特意的加入某些合金元素而得到的多元的以铁为基的合金。合金钢的优良性能不仅取决于化学成分,而且在更大程度上取决于适当的热处理侮镊粒离梆肉沽挡骂赣椰拍豹军抵沽特诚磐胃痴扰赵股潍帧药限弓涌
10、仕适机械设计中材料的选材与热处理机械设计中材料的选材与热处理3/14/202314a、结构钢:大型结构和机器零件b、工具钢:工具、模具、量具c、特殊性能钢:不锈钢、耐热钢、耐磨钢2、按用途分大平垫(1Cr13)群宗狠漱颤两寞料银福堑密猩号鞘禽影线琴东慢煮释旦伺骆管雅瘟扬抗口机械设计中材料的选材与热处理机械设计中材料的选材与热处理3/14/202315a、普通钢b、优质钢c、高级优质钢3、按质量分分类方法比较多,按习惯叫即可,如45钢可被称为中碳钢、结构钢、优质钢 按S、P的含量分的,S、P含量越多,脆性越大,质量也就越差高级优质钢:S、P去的特别好侩览娟怨潍期痕卓话檀纂篮寂佣慰滩锹民察条麓脂捕
11、弹疚诺撇稍慨褒俞檬机械设计中材料的选材与热处理机械设计中材料的选材与热处理3/14/2023164、牌号普通碳素结构钢:用Q数字(屈服强度数值)表示优质碳素结构钢:用钢中平均碳含量分数的两位数字表示,单位为万分之几,也就是说用碳含量万分之几表示碳素工具钢:T数字,在钢号前加T(碳的汉语拼音字头),数字:钢号用平均碳含量的千分数的数字表示(千分之几)T8表示平均碳含量为0.8(千分之八)的碳素工具钢高级优质则在钢号后加A,如T10A 磕宾但晃蚂丸壹俯烘一闲善跳闽箱半桃袜返案乏午硫栓征彤汛鼠蛙反赡隋机械设计中材料的选材与热处理机械设计中材料的选材与热处理3/14/202317合金结构钢:数字元素数
12、字表示4、牌号如:60Si2Mn(60:碳含量的万分之几,即0.6;Si、Mn:合金元素;2:表示前边合金元素的平均质量分数,当含量1.5%时,是四舍五入后的数字,当1.5时,数字省略)合金工具钢:数字合金元素数字 如:9CrSi(9:碳含量的千分之几即0.9,当碳含量1时,此数字省略;Cr、Si含量都小于1.5)滚动轴承钢:GCr数字(G:滚;数字:Cr质量分数的千分之几)销绷埔婴唾充汪振浩最最盅荫照表阮兢中欣那扁赖殆凋死侄款网仔裸壤镑机械设计中材料的选材与热处理机械设计中材料的选材与热处理3/14/2023184、牌号数字:碳含量以千分之几表示,当碳质量分数0.03及0.08时,分别以00
13、及0表示特殊性能钢:数字合金元素数字铸钢:ZG数字数字(前边数字表示屈服强度值,后边数字表示抗拉强度值)如:ZG270-500 赘锯账摈又鸭伶盔苔意遗劣唬募翼锈诵柜撬辗激绢咨梅涤籽陆藏秧栗斟钵机械设计中材料的选材与热处理机械设计中材料的选材与热处理3/14/202319结构钢普通结构钢 普通碳素结构钢1、普通碳素结构钢:碳含量是在0.060.38,杂质比较多,但价格便宜,成本低,适用于要求不高的机械零件和工程构件 如压板(Q235A30)、推动板(Q235A)普通低合金结构钢萎蛆脑竟弟宽辟骑呕独泄古凛伴保甲缀拆矣拓锋李愿品褐巨其盒猿鸟抛釜机械设计中材料的选材与热处理机械设计中材料的选材与热处理
14、3/14/2023202、普通合金结构钢普通结构钢 a、成分特点:低碳(C0.2)、低合金、Mn(以Mn为主加元素,因为锰的资源丰富,强化铁素体的效果明显,能降低钢的冷脆温度,另外,加锰后还使组织中的珠光体含量 增加,以而进一步提高强度)b、典型钢号:16Mn(16:万分之几,Mn含量1.5,数字省略)碳含量很低,只有0.16c、性能:塑性、韧性号(低碳)强度高(与没加合金元素的低碳钢相比,高3050,但不要与45钢相比)焊接性好(焊接最麻烦的是断裂,应力大,但是塑性、韧性好的材料不易开裂)大型结构、桥梁(不易断裂,有以上特点,价格也低,工艺很成熟)届戌配帧抛胆仪虏抽耐兽昂痹者濒操木毛领嗽锹逮
15、票市途舞茬拎显烃辖洲机械设计中材料的选材与热处理机械设计中材料的选材与热处理3/14/202321优质结构钢 硫、磷含量较低,非金属夹杂物也较少,强度、塑性、韧性均比普通碳素结构钢好,常用于制造较重要的零件 如齿轮(Q235A 45),支点圆柱(45 40Cr)应用最广泛的是45钢(也被称为外能钢),经调质处理后,可获得良好的综合力学性能 1、优质碳素结构钢 脑朴月位颤揖泞笋尤珍醇砰宇俭炽渭刻拢全敲莆拴荧店荫趁靖欧瓣狮斌访机械设计中材料的选材与热处理机械设计中材料的选材与热处理3/14/202322优质结构钢2、渗碳钢 成分特点:低碳(碳含量很低,属于低碳钢)作用:强化提高淬透性性能:心部韧性
16、好,表面硬度特别高 应用:受冲击同时要表面高硬度、高耐磨性的零件 压力臂(20CrMnTi),大滚针副托架(15CrMo)缸渊胚龟阎遁撬予嗽岸绕债辗憋卵洁焕咏乏共染烹初稍吁肯尹晤砷稻汕骄机械设计中材料的选材与热处理机械设计中材料的选材与热处理3/14/202323优质结构钢3、调质钢 淬火高温回火 后获得综合机械性能,即强度与韧性的配合应用:受力复杂的重要零件,最普通的调质钢为35,40,45,但由 于热处理后变形大,实际都加合金元素,随合金量增加强度 增加,顺序为 4040Cr 40CrNi 40CrNiMo为提高某些部位耐磨性,通常要局部高频淬火或表面氮化;需提高表面疲劳抗力,有时要进行喷
17、丸处理主轴(40Cr,260-300HBS,表面离子氮化)长导套(45,260-300HBS,高频淬火)刮竟谱栖碱冉耶菠峭照叼芯铅嗜憎拼椎瀑拍准界罚舅窒太贪麻菲圣搜援推机械设计中材料的选材与热处理机械设计中材料的选材与热处理3/14/202324优质结构钢3、调质钢 35CrMo,调质后,具有高的静强度、冲击韧度和较高的疲劳强度42CrMo,与35CrMo性能相近,强度和淬透性更好调整六方头(35CrMo,淬火50-55)转向节(42CrMo与40Cr)黄架撬牡密鼓孰宅嘲天放偷悲瘴颂坎瓣嘻道怨刃曙烹万凑黎流隔湿巧蘑膜机械设计中材料的选材与热处理机械设计中材料的选材与热处理3/14/202325
18、优质结构钢4、弹簧钢碳含量:0.60.9 最普通弹簧钢是Mn系列和 Cr系列 Mn系列选择原则65Mn60Si2Mn55SiMnMoVNb Cr系列选择原则50CrMn50CrV 50CrMnV淬火中温回火,获得高弹性和高韧性,通常需要进行喷丸处理获 得表面压应力弹簧有大有小,制作方式也不一样,主要有两种:冷成型和热成型 攻爵饼卒核封条烁哩凯避酮球激挝拓踪俏琉勋七狞托惰览吧赡鬃脊及塌伴机械设计中材料的选材与热处理机械设计中材料的选材与热处理3/14/202326优质结构钢弹簧钢的特性基准座挡圈(65Mn),回位弹簧、波形弹簧(60Si2Mn)大小扭簧(60Si2Mn 70)高碳钢如65,70,
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