1.铸铁
铸铁是主要由铁、碳组成的合金总称。它是以铁和碳为主要组成元素,并含有硅、锰、磷、硫等杂质元素的合金。工业上根据碳在铸铁中存在的形态,一般可分为白口铸铁(碳主要以Fe3C形态存在)和灰铸铁(碳主要以石墨形态存在)等。工业上最常用的有灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁。
(1)灰铸铁 灰铸铁中的碳主要以片状石墨存在,其断口呈灰色。这类铸铁铸造性能优良,减磨、减振、可加工性良好,缺口敏感性低,价格低廉,是目前工业应用最广泛的金属材料。
灰铸铁的牌号由“灰铁”两字的汉语拼音字首“HT”及一组数字组成,数字表示其最低抗拉强度。例如,HT200表示最低抗拉强度为200MPa的灰铸铁。
(2)球墨铸铁 球墨铸铁是铁液在浇注前经过球化处理,使石墨呈球状分布的铸铁。球状石墨减轻了对基体的割裂,减少了应力集中,使铸铁的强度、塑性、韧性均高于灰铸铁,而且还可通过热处理来提高力学性能。它可部分代替钢材使用。
球墨铸铁的牌号由“球铁”两字的汉语拼音字首“QT”和两组数字组成,数字分别表示最低抗拉强度和断后伸长率。例如,QT600-3表示最低抗拉强度为600MPa、最低断后伸长率为3%的球墨铸铁。
(3)可锻铸铁 可锻铸铁是白口铸铁经过高温石墨化退火后获得的,具有团絮状石墨的铸铁。它的力学性能比灰铸铁好,但比球墨铸铁差。可锻铸铁的牌号由三个字母和两组数字组成,其中“KT”是“可铁”的汉语拼音字首,后面的“H”表示黑心可锻铸铁,“B”表示白心可锻铸铁,两组数字分别表示最低抗拉强度和断后伸长率。例如,KTH300-06表示最低抗拉强度为300MPa、最低断后伸长率为6%的黑心可锻铸铁。
2.碳素钢
碳素钢是指碳的质量分数小于2.11%的铁碳合金,除铁和碳外,钢中常含有锰、硅、硫、磷等杂质元素。合金钢是在碳钢的基础上,冶炼时有目的地加入合金元素而得到的多元合金。这两类钢的力学性能可满足工程及机械上常用结构件、零件及工具等的使用要求,因此在工业上的应用非常广泛。
(1)碳素结构钢 碳素结构钢具有较好的塑性和韧性,强度、硬度一般,价格低廉,主要用于制造工程结构件和不重要的机械零件,如拉杆、转轴等。最常用的牌号是Q235A。牌号中的“Q”,是屈服强度中“屈”字的汉语拼音字首,数值235表示该钢的屈服强度为235MPa,“A”是质量等级。
(2)优质碳素结构钢这类钢的质量优于碳素结构钢,有害元素硫与磷的含量低,常用于制造比较重要的中小型机器零件。牌号用两位数字表示钢中碳质量分数的万分之几,如45钢表示碳的质量分数为0.45%的优质碳素结构纲。
10、15、20钢属低碳钢,强度、硬度较低,塑性、韧性良好,且具有良好的焊接性能,常用来制造冲压件、焊接件等。这类钢件进行渗碳、淬火、低温回火处理后可获得较高的表面硬度,心部具有良好的韧性,适用于要求耐磨又承受冲击的零件,如活塞销、齿轮等。
30、35、40、45、50钢属于中碳钢,对其进行调质处理后可获得良好的综合力学性能,其中45钢应用最为广泛,常用于制造轴、连杆、齿轮等受力复杂的零件。
55、60、65钢属于高碳钢,进行淬火、中温回火处理后可获得高的屈服强度和高的弹性,主要用于制造弹簧、钢丝绳、轧辊等。(www.xing528.com)
(3)碳素工具钢这类钢的牌号用“T”和数字表示,其中“T”表示碳素工具钢。数字表示钢中碳质量分数的千分之几。如T12表示碳的质量分数为1.2%的优质碳素工具钢;高级优质钢在牌号末尾加“A”,如T12A表示碳的质量分数为1.2%的高级优质碳素工具钢。这类钢主要用于制造手用切削刀具、不重要的小型模具,如锉刀、手锯条、冲头、錾子等。
(4)合金工具钢合金工具钢的种类很多,下面介绍常用的典型合金工具钢。
Q345是低合金高强度结构钢,是在碳素结构钢的基础上加入少量合金元素锰(锰的质量分数小于1.5%)而成,强度高于碳素结构钢,具有良好的冷变形性能和焊接性能,常用于制造工程结构件、冲压件、焊接件等,如桥梁、船舶、压力容器等。
20CrMnTi是合金渗碳钢,wC≈0.2%,Cr、Mn、Ti的质量分数均小于1.5%。对其进行淬火、低温回火处理后,可获得表面硬、心部韧的性能,主要用于制造受冲击的耐磨零件,如汽车变速齿轮等。
40Cr是合金调质钢,wC≈0.4%,wCr<1.5%。进行调质处理后,可获得优良的综合力学性能,常用于制造重要的轴、连杆、发动机连杆、螺栓等。
60Si2Mn为合金弹簧钢,wC≈0.6%,wSi=2.0%,wMn<1.5%。对其进行淬火、中温回火处理后,可获得高的弹性和耐疲劳性能,用于制造重要的弹簧,如汽车板弹簧等。
9SiCr为合金工具钢,wC≈0.9%,硅和铬的质量分数均小于1.5%。对其进行淬火、低温回火处理后可获得高的硬度和耐磨性,主要用于制造丝锥、板牙、铰刀等低速切削工具。
W18Cr4V为高速工具钢,wC≈0.7%~1.65%,wW≈18%,wCr≈4%,wV<1.5%。对其进行特殊的热处理后可获得高的硬度、耐磨性和高的热硬性,常用来制造车刀、铣刀、钻头、拉刀、齿轮刀具等。
GCr15为滚动轴承钢,wC≈0.95%~1.05%,wCr≈1.5%。经淬火、低温回火处理后可获得62~64HRC的硬度值,主要用于制造中、小型滚动轴承的套圈、滚动体,也可用于制造高精度量具、模具等。
4Cr13为不锈钢,wC≈0.4%,wCr≈13%。经热处理后具有良好的耐腐蚀性能,并具有一定的强度和硬度,主要用于制造医疗器械,如手术刀等。
3.有色金属
通常把除钢铁以外的其他金属材料称为有色金属。有色金属具有特殊的物理、化学性能和其他优良的性能,因此在工业生产中有特殊的用途。常用的有铜及铜合金、铝及铝合金。如5A05、2A11、7A04、2B50等为变形铝合金,ZL102、ZL201等为铸造铝合金,H70、H68、H62等为普通黄铜,HPb59-1为铅黄铜,QSn4-3为锡青铜。
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