金属材料加工工艺培训课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,09 十月 2026,金属材料加工工艺培训课件,钢的表面热处理：,主要指钢的表面淬火。是通过对钢表面进行快速加热后，使表层获得奥氏体组织，然后迅速冷却，使表层获得马氏体组织而心部仍保持淬火前组织状态的一种热处理工艺方法。,常用方法：,感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火、电解加热表面淬火。生产中广泛应用的是感应加热表面淬火和火焰加热表面淬火。,新发展起来的激光淬火、电子束淬火等。,三、表面热处理,感应加热表面淬火,由于感应加热和相变的速度极快，与普通淬火相比，淬火后晶粒细小、硬度高、脆性低、变形小，且加热温度和淬硬层厚度便于调节控制，易于实现机械化和自动化，生产效率高。,火焰加热表面淬火,和感应加热表面淬火相比，火焰加热表面淬火所用设备简单，投资少，但是加热时易产生过热，淬火质量不稳定。,适于用表面热处理方法进行表面强化的钢材为中碳钢和中碳合金钢。,三、表面热处理,钢的化学热处理：,定义,：把工件置于一定活性的介质中加热、保温，使介质分解出活性元素渗入工件的表层，以改变表层的化学成分，从而使表层与心部具有不同成分与组织性能的工艺方法，称为,表面化学热处理,。,作用,：a.强化表面，提高零件的某些机械性能，,如：表面硬度、耐磨性等；,b.保护零件表面，提高某些零件的物理化学性能,如：耐高温、耐腐蚀等。,分类,：一般以渗入的元素来命名，,如：渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硫、渗硼以及多元,共渗等；实际生产中常见：渗C、渗N、C-N共渗三种,基本原理,：分解吸收扩散 三个基本过程组成。,三、表面热处理,渗碳。,渗碳是目前机械制造业中应用最广泛的一种化学热处理方法。其工艺特点就是把钢件置于渗碳介质中去，加热到900950高温，保温足够时间后，使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入到钢件表层，从而获得表层高碳、心部仍保持原有成分的热处理工艺，按渗碳介质的不同，渗碳工艺分为固体渗碳、液体渗碳和气体渗碳三种。其中气体渗碳方法应用广泛。,渗氮。,渗氮是把钢件置于渗氮介质中，加热到规定温度，保温足够时间后，渗氮介质中分解出的活性氮原子渗入到钢件表层，从而提高工件表层的硬度、耐磨性、耐蚀性的一种化学热处理方法。根据渗氮的目的不同，渗氮可分为耐磨渗氮和耐蚀渗氮二种。一般耐磨渗氮的温度为500570，渗氮层深度为0.150.75mm；耐蚀渗氮的温度为590左右，渗氮层深度极薄。与渗碳相比，渗氮温度低，工件变形小，但渗氮时间长，成本高，氮化层薄而脆。,三、表面热处理,碳氮共渗。,碳氮共渗是向钢件表面同时渗入碳和氮原子的化学热处理工艺，俗称氰化。目前生产上常用的方法有中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗两种。中温气体碳氮共渗以渗碳作用为主，还需进行淬火、低温回火处理；低温气体碳氮共渗以渗氮作用为主。氰化处理，适于中、低碳钢或合金钢的表面强化处理。,三、表面热处理,气体渗碳（氮）示意图,碳氮共渗示意图,特殊热处理是利用一些特殊工艺方法进行热处理，通常有形变热处理、磁场热处理等。,四、特殊热处理,随着工业及科学技术的发展，热处理工艺在不断改进，尤其是近20多年发展了许多新的热处理工艺，如真空热处理、可控气氛热处理、形变热处理、气相沉积和离子注如入等。,金属材料表面处理与装饰技术一般具有双重作用和功效。金属材料表面处理及装饰的功效一方面是保护产品，即保护材质表面所具有的光泽、色彩和肌理等而呈现出的外观美，并延长产品的使用寿命，有效地利用材料资源；另一方面起到美化、装饰产品的作用，使产品高雅含蓄，表面有更丰富的色彩、光泽变化，更有节奏感和时代特征，从而有利于提高产品的商品价值和竞争力。,2.3.6 金属的表面处理技术,在对金属材料或制品进行表面处理之前，应有前处理或预处理工序，以使金属材料或制品的表面达到可以进行表面处理的状态。,金属制品表面的前处理工艺和方法很多，其中主要包括有金属表面的机械处理、化学处理和电化学处理等。,机械处理：,通过切削、研磨、喷砂等加工清理制品表面的锈蚀及氧化皮等，将表面加工成平滑或具有凹凸模样；,化学处理,：主要是清理制品表面的油污、锈蚀及氧化皮等；,电化学处理：,主要用以强化化学除油和浸蚀的过程，有时也可用于弱浸蚀时活化金属制品的表面状态。,一、金属材料的表面前处理,金属材料表面装饰技术是保护和美化产品外观的手段，主要分为表面着色工艺和肌理工艺。,一、金属材料的表面装饰技术,金属表面着色工艺是采用化学、电解、物理、机械、热处理等方法，使金属表面形成各种色泽的膜层、镀层或涂层。,化学着色：在特定的溶液中，通过金属表面与溶液发生化学反应，在金属表面生成带色的基体金属化合物膜层曲方法。,电解着色：在特定的溶液中，通过电解处理方法，使金属表面发生反应而生成带色 膜层。,阳极氧化染色：在特定的溶液中，以化学或电解的方法对金属进行处理，生成能吸附染料的膜层，在染料作用下着色，或使金属与染料微粒共析形成复合带色镀层。,镀覆着色：采用电镀、化学镀、真空蒸发沉积度和气相镀等方法，在金属表面沉积金属、金属氧化物或合金等，形成均匀膜层。,涂覆着色：采用浸涂、刷涂、喷涂等方法，在金属表面涂覆有机涂层。,珐琅着色：在金属表面覆盖玻璃质材料，经高温烧制形成膜层。,热处理着色：利用加热的方法，使金属表面形成带色氧化膜。,传统着色技术：包括做假锈、汞齐镀、热浸镀锡、鎏金、鎏银以及亮斑等。,1、金属表面着色工艺,金属表面肌理工艺是通过锻打、刻划、打磨、腐蚀等工艺在金属表面制作出肌理效果。,表面锻打：使用不同形状的锤头在金属表面进行锻打，从而形成不同形状的点状肌理，层层叠叠，十分具有装饰性。,表面抛光：利用机械或手工以研磨材料将金属表面磨光的方法。表面抛光又有磨光、镜面、丝光、喷砂等效果。,表面镶嵌：在金属表面刻画出阴纹，嵌入金银丝或金银片等质地较软的金属材料，然后打磨平整。呈现纤巧华美的装 饰效果。,表面蚀刻：是使用化学酸进行腐蚀而得到的一种斑驳、沧桑的装饰效果。,1、金属表面肌理工艺,具体方法如下：,首先在金属表面涂上一层沥青，接着将设计好的纹饰在沥青的表面刻画，将需腐蚀部分的金属露出。下面就可以进行腐蚀了，腐蚀可以视作品的大小，选择进入化学酸溶液内腐蚀和喷刷溶液腐蚀。一般来说，小型作品选择浸入式腐蚀。化学酸具有极强的腐蚀性，在进行腐蚀操作时一定要注意安全保护。,表面蚀刻处理的餐具,2.4 常用的黑色金属,金属种类繁多，通常把金属分为黑色金属和有色金属两大类。黑色金属包括铁、锰、铬及它们的合金。工业产品设计中，应用最广泛的金属材料主要是钢铁材料。钢是以铁碳合金为主要构成，它包括碳素钢及合金钢两大类。,自然界中，铁很少以纯铁状态出现，而是以称为铁矿石的化合物形式出现。因此，钢的制取较复杂：先要将铁矿石在高炉中用碳或一氧化碳还原得到生铁(,C2.11%,)，这一过程称铁的冶炼。然后将生铁与废钢在炼钢炉中炼成钢，这一过程称钢的冶炼。常用的炼钢炉有平炉、转炉、电弧炉、电渣重熔炉等。,钢按脱氧程度不同，可分为镇静钢和沸腾钢。脱氧相当完全的钢称镇静钢。这种钢组织致密，成分均匀，力学性能较好，因此合金钢和许多碳钢是镇静钢。脱氧不完全的钢称沸腾钢。这种钢凝固前将发生氧-碳反应，生成大量的CO气泡，引起钢水沸腾。与镇静钢相比，其成分、性能不均匀，强度也较低，不适于制造重要零件。,2.4.1 概述,由于炼,钢原料中存在许多杂质，虽然在炼钢时尽力设法去除，但仍不可避免会有一些物质从炉壁、炉渣、大气等混入钢液。因此钢中总含有,Mn、Si、S、P,等杂质元素和气体,(O,2,、H,2,等,),、非金属夹杂物,(,硅酸盐、,A1,2,O,3,等,),，这必然会影响钢的质量。,杂质,S、P,的影响,钢中作为杂质存在的元素主要有,Mn、Si、S、P,等。锰和硅一般是为脱氧加入钢中的，它对钢的力学性能有提高作用，而且锰还能脱硫，故为有益元素。,硫和磷是随炼钢原材料进入钢中的。硫与铁形成化合物,FeS,，,FeS,又与,Fe,形成低熔点共晶，当钢进行加热时，会因共晶体熔化而脆化开裂，这称“热脆”。磷溶于铁素体会导致钢在低温时的塑性、韧性急剧下降，这称“冷脆”。,2.4.1 概述,因此硫和,磷是钢中的有害元素，应予严格限制。生产上根据钢中S、P含量，把钢分为普通钢,(Ws0.055%、Wp0.045%),、优质钢,(Ws、Wp0.040%),、高级优质钢,(Ws0.030%、Wp0.035%),。,硫、磷虽是有害元素，但在某些情况下却有有益的一面，如硫与锰同时加入钢中，形成的,MnS,会使切削时易于断屑，这种钢称易切削钢。含磷和铜的低碳钢可以提高钢在大气,中的耐蚀性。,2.4.1 概述,气体氢的影响,氢在钢中的严重危害是造成白点，这是一种银白色斑点，实际上是一种微裂纹。它使钢的塑性、韧性急剧下降，导致钢件淬火时开裂或使用时发生突然断裂，因此十分危险。,非金属夹杂物的影响,钢中非金属夹杂物的存在，将降低钢的塑性，且常为冲击破坏和疲劳破坏的裂纹源。,为获得高质量的钢，可采用真空电弧炉、电渣重熔炉对钢进行重熔，以进一步降低各种杂质的含量。,2.4.1 概述,2.4.1 概述,2.4.1 概述,钢的质量是以磷、硫的含量来划分的。根据现行标准，各质量等级钢的磷、硫含量如下：,2.4.1 概述,工程中使用的钢铁材料，绝大多数都是经过轧制而得到的各种形状和尺寸的 钢材。因为使用目的不同，钢材的种类很多，一般按其外形分为,型材、板材、管材、钢丝,四大类。为了便于生产、管理、订货和经销工作的进行，目前我国将上述四大类钢材又具体分为十五大品种，详细说明见下,表所列。,2.4.2 钢材的分类,型材是钢材中型、板、管、丝四类中极重要的一类，也是数量最大的一类，它包括十五大品种中的重轨、轻轨、普通大、中、小型型钢、线材、优质型钢和其它钢材等八个大品种，其具体规格更为繁多。,普通型钢,普通型钢的品种规格很多，按其断面形状，可分为圆钢、方钢、扁钢、六角和八角钢、工字钢、槽钢、等边和不等边角钢等。各种型钢的规格，通常以反映其断面形状的主要轮廓尺寸来表示。异型型钢无统一的规格表示方法，有的用型号表示，有的用断面面积表示。普通型钢的用量最大，用途也最广，它们主要用于制造各种建筑结构、桥梁、车辆、船舶以及一般的机械零件和壳体零件的骨架等。,2.4.2 钢材的分类（型材）,圆 钢,方 钢,角 钢,扁 钢,六 角 钢,工 字 钢,异 型 钢,优质型钢,优质型钢是用优质钢轧制成的各种型材，根据生产方法的不同，通常可分为热轧(或锻造)和冷拔两大类。优质型钢很少直接使用，绝大多数都是在经过加工和热处理之后，制造各种机械零件和工具。,线材,线材主要指普通低碳钢热轧圆盘条,，其有,59 mm,等,规格。它在工业上应用广泛，可直接用于建筑结构，还可用于制作圆钉、螺丝、钢丝、焊条等。,2.4.2 钢材的分类（型材）,板材是,钢材中除型材外的另一大类。按国家标准，以钢板厚度大于或小于,4 mm,为界，分为薄钢板和厚钢板两大类，习惯上还把厚度在,20 mm,以下的厚板称为中板，超过,60 mm,的钢板称为特厚板。钢带是指厚度较薄、宽度较窄，长度很长的、可以成卷供应的钢板。,厚钢板,厚钢板厚度一般为,4.560 mm,，宽度一般为,6003000 mm,，长度一般为,120012000 mm,。厚钢板按钢的质量分为普通厚钢板、优质厚钢板和复合厚钢板三类。,2.4.2 钢材的分类（板材）,薄钢板,薄钢板按,钢的质量可以分为普通薄钢板和优质薄钢板；按生产方法可以分为热轧薄钢板和冷轧薄钢板。薄钢板的品种比较多，如普通碳素钢薄板(也称为黑铁皮)、普通低合金结构钢薄板、屋面薄板、镀锌薄板(也称为白铁皮)、电工用纯铁薄板、深冲压用冷轧薄板、镀铅薄板、镀锡薄板(也称为马口铁)、搪瓷用热轧薄板、不锈耐酸薄板等。,热轧和冷轧薄板的厚度为,0.24 mm，,宽度为,5001500 mm,，长度为,5004000 mm,。普通碳素钢薄板一般用于对表面要求不高、需经表面涂覆处理，且不需要经受深冲压工艺的制件，如通风管道、机器外壳、防护罩,等。,镀层薄板主要用于食品和医药等的包装上，建筑及一般生活制品也广泛使用各种薄板制件。,2.4.2 钢材的分类（板材）,钢带,钢带按,钢的质量分为优质的和普通的两类，按轧制方法分为热轧和冷轧两类。热轧普通钢带的厚度为,26 mm,，宽度为,20300 mm,，长度不小于,46 m,。冷轧普通钢带的厚度为,0.053.00 mm,，宽度为,5200 mm,。钢带可用平炉或转炉生产的各种钢轧制，大多成卷供应，广泛应用,于制造焊缝钢管、弹簧、锯条、刀片、手表零件和电缆外壳等。,2.4.2 钢材的分类（板材）,钢管是钢材主要品种之一，在石油、天然气、化工、汽车、地质、冶金等部门中都大量使用各种规格的钢管。按生产方法分类是钢管最常用的分类法，可以分为无缝钢管和焊缝钢管两类。,无缝钢管,无缝钢管可以用各种钢，经热轧或冷拔等工序制成，由于其横截面封闭无焊缝，所以它比焊缝钢管有较高的强度，因此可以承受较大的压力。无缝钢管的规格以外径壁厚表示。无缝钢管的外形除一般为圆形外，还有各种异形管，如方形、矩形、椭圆形、半圆形、六角内圆形、六角形、五角梅花形、三角形等。,2.4.2 钢材的分类（钢管）,焊缝钢管,焊接钢管按焊接缝的形状可分为直缝焊管和螺旋缝焊管，按其用途又可分为水、煤气输送钢管、电线套管等。焊管属于现今世界上主要的经济钢材之一，具有较高的综合经济效益，用连续焊管代替无缝管，是各工业发达国家在钢材生产和使用上的总趋势，然而在我国的钢管生产中，目前尚未占主要地位。,2.4.2 钢材的分类（钢管）,钢丝是由各种质量的热轧圆盘条经冷拔拉制而成，其规格以直径的毫米数表示，实际生产中也常用线规号表示，号数越大直径越小。,钢丝的分类方法很多，按用途可分为普通质量钢丝、冷顶锻钢丝、电工用钢丝、纺织业用钢丝、弹簧钢丝、钢绳钢丝等。钢丝制品主要指钢丝绳，此外还有钢绞线、铁刺线、钢网等。,冷弯型钢是专门用途钢材，是热轧型钢的一种发展，属于新品种新型号。它不像热轧型钢那样受轧制工艺和轧制厚度的限制，而可根据需要轧制成各种断面形状的薄壁、多种角度弯曲的型钢。因而，近年来冷弯型钢得到了很大发展和应用，目前已有数百个品种规格。,2.4.2 钢材的分类（钢丝）,2.4.3 碳钢,含碳,量大于,0.0218%,小于,2.11%,，且不含有特意加入合金元素的铁碳合金，称为碳素钢，简称碳钢。碳素钢冶炼方便、价格便宜，性能可满足一般工程构件、机械零件和工具的使用要求，因此得到广泛应用。生产中常用的碳钢,有碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢和一般工程用铸造碳钢。,一、碳钢的编号方法,二、碳素结构钢,碳素,结构钢的杂质和非金属夹杂物较多，但冶炼容易，工艺性好，价格便宜，产量大，在性能上能满足一般工程结构及普通零件的要求，因而应用普遍。碳素结构钢通常轧制成钢板和各种型材(圆钢、方钢、扁钢、角钢、槽钢等)，用于厂房、桥梁等建筑结构或一些受力不大的机械零件(如铆钉、螺钉等)。,生产中常用的碳素结构钢有,Q195、Q215、Q235、Q255、Q275,等。,三、优质碳素结构钢,优质碳素结构钢中所含硫、磷及非金属夹杂物的量较少，常用来制造,重要的机械零件，使用前一般都要经过热处理来改善力学性能。,生产中常用的优质碳素结构钢有,20、30、45、60、60Mn、65Mn,等。,0825,钢属低碳钢。这类钢的强度、硬度较低，塑性、韧性及焊接性良好。主要用于制作冲压件、焊接结构件及强度要求不高的机械零件及渗碳件，如压力容器、小轴、法兰盘、螺钉等。,3055,钢属中碳钢。这类钢具有较高的强度和硬度，切削性能良好，经调质处理后，能获得较好的综合力学性能。主要用来制作受力较大的机械零件，如曲轴、连杆、齿轮等。,三、优质碳素结构钢,60,钢以上的牌号属高碳钢。这类钢具有较高的强度、硬度和弹性，焊接性不好，切削性稍差，冷变形塑性差，主要用来制造具有较高强度、耐磨性和弹性的零件，如,板簧和螺旋弹簧等弹性元件及耐磨零件。,四、碳素工具钢,碳素工具钢,都是高碳钢，都是优质钢或高级优质钢。主要用于制造刀具、模具和量具。由于大多数工具都要求高硬度和高耐磨性，故碳素工具钢含碳量均在,0.70%,以上。,常用的碳素工具钢有,T8、T8A、T10、T10A、T12,等。各种牌号的碳素工具钢经淬火后硬度相差不大，但随含碳量的增加，未溶的二次渗碳体增多，钢的耐磨性增加，韧性有所降低。,五、铸造碳钢,铸造碳钢用于制造形状复杂、力学性能要求较高的机械零件。铸造碳钢广泛用于制造重型机械的某些零件，如轧钢机机架、水压机横梁、锻锤和砧座等。这些零件形状复杂，很难用锻造或机械加工的方法制造，又由于力学性能要求较高，也不能用铸,铁来铸造。铸造碳钢的含碳量一般在,0.200.60%,之间，若含碳量过高，则塑性变差，铸造时易产生裂纹。,常用铸造碳钢有,ZG230-450、ZG310-570,等。,2.4.4 合金钢,合金钢就是在碳钢的基础上，为了改善钢的性能，在冶炼时有目的地加入一种或数种合金元素的钢。这类钢中除含有硅、锰硫、磷外，还根据钢种要求向钢中加入一定数量的合金元素，如铬、镍、钼、钨、钒、硼、铝、钛及稀土等合金元素。加入合金元素的目的是为了提高钢的某些性能，如耐热、耐腐蚀、高磁性、无磁性、耐磨等。,合金钢的分类很多，但最常用的是下面两种分类方法。,按合金元素总含量多少分类,低合金钢：合金元素总含量,10%,。,按用途分类,合金结构钢：用于制造工程结构和机械零件的钢。,合金工具钢：用于制造各种量具、刃具、模具等的钢。,特殊性能钢：具有某些特殊物理、化学性能的钢，如不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。,一、,合金钢的分类及牌号,二、,合金钢牌号的含义及编号方法,合金结构钢，按用途的不同，可以分为低合金结构钢和机械制造用钢两类。低合金结构钢按性能及使用特性又可分为低合金高强度结构钢、低合金耐候钢及低合金专业用钢等。机械制造用钢按照用途及热处理特点又可分为渗碳钢、调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢等。,低合金高强度结构钢,低合金高强度结构钢的含碳量较低(一般在,0.100.25%,范围内)，广泛用来制造桥梁、船舶、车辆、高压容器、起重机械、大型焊接结构件等。,三、,合金结构钢（,低合金高强度结构钢）,合金渗碳钢,合金渗碳钢的含碳量在,0.100.25%,之间。,20CrMnTi,是最常用的合金渗碳钢。合金渗碳钢是用来制造既有优良的耐磨性、耐疲劳性，又能承受冲击载荷的作用的零件，如汽车中的变速齿轮、内燃机中的凸轮等。合金渗碳钢的热处理，一般是渗碳后淬火、低温回火。,三、,合金结构钢,（合金渗碳钢）,合金调质钢,合金调质钢的含碳量,一般为,0,.250.50%,，含碳量过低，硬度不足；含碳量过高，则韧性不足。它既要求有很高的强度，又要有很好的塑性和韧性，调质处理后零件具有良好的综合力学性能。可用来制造一些受力复杂的重要零件。,40Cr,钢是最常用的合金调质钢。,合金弹簧钢,弹簧是各种机器和仪表中的重要零件，弹簧的材料应具有高的强度、高的疲劳极限、足够的塑性和韧性。合金弹簧钢含碳量一般为,0,.450.70%。60Si2Mn,是应用较广泛的合金弹簧钢。,三、,合金结构钢,（,合金调质钢、,合金弹簧钢）,滚动轴承钢,轴承钢应用最广的是高碳铬钢，其含碳量,0.951.15%,，,含铬量,0,.40-1.65%,。加人合金元素铬是为了提高淬透性，提高钢的硬度、接触疲劳强度和耐磨性。,GCrl5、GCrl5SiMn,是目前应用最多的滚动轴承钢，用来制造各种轴承的内外圈及滚动体(滚珠、滚柱、滚针)。由于滚动轴承钢的化学成分和主要性能与低合金工具钢相近，也可用来制造各种工具和耐磨零件。故一般工厂可用它来制造刀具、冷冲模及性能与滚动轴承相似的耐磨零件。,三、,合金结构钢,（,滚动轴承钢,）,合金工具钢按用途可分为刃具钢、模具钢和量具钢。与碳素工具钢相比，合金工具钢具有更好的淬透性、耐磨性，且热处理变形小。因此，尺寸大、精度高和形状复杂的模具、量具以及切削速度较高的刀具都应采用合金工具钢制造。,四、,合金工具钢,合金刃具钢,合金刃具钢主要用来制作车刀、铣刀、钻头等各种金属切削刀具。因此，刃具钢要求高硬度、高耐磨性、高热硬性及足够的强度和韧性等。合金刃具钢分,低合金刃具钢,和,高速钢,两种。,低合金刃具钢。,低合金刃具钢是在碳素工具钢的基础上加入少量合金元素的钢。与碳素工具钢相比，低合金刃具钢具有更好的耐磨性、耐热性和淬透性，且热处理变形小。,9SiCr,和,CrWMn,是最常用的低合金刃具钢。主要制造变形小的细薄低速切削刀具，如丝锥、板牙、铰刀等。,四、,合金工具钢,（,合金刃具钢）,高速钢,。高速钢的热硬性可达,600,，切削时能长期保持刃口锋利，故又称锋钢。高速钢是具有高热硬性、高耐磨性和足够强度的高合金工具钢，常用于制造切削速度较高的刀具和形状复杂、载荷较大的成形刀具。,常用的高速钢按其所含的主要元素可分为两类，即以,W18Cr4V,为代表的钨系高速钢和以,W6Mo5Cr4V2,为代表的钼系高速钢。,四、,合金工具钢,（,合金刃具钢）,合金模具钢,模具钢可分为冷作模具钢和热作模具钢。,冷作模具钢,。冷作模具钢用于制造冷冲模、冷挤压模、拉丝模等，工作中要承受很大的压力、冲击载荷和强烈的摩擦。所以冷作模具钢应具有高的硬度、耐磨性、抗疲劳性和一定的韧性。大型模具还要求有良好的淬透性。,热作模具钢,。热作模具是在高温下工作的，如热锻模、热挤压模和压铸模等。这些模具工作时承受很大的冲击力，因此要求热模具钢具有高的热强性和热硬性、高温耐磨性和高的抗氧化性，以及较高的抗热疲劳性和导热性。,合金量具钢,量具钢是用来制作各种量具(如游标卡尺、量规和样板)的钢。由于量具工作时受摩擦、磨损，所以量具的工作部分一般要求高硬度、高耐磨性及良好的尺寸稳定性。,四、,合金工具钢,（,合金模具钢）,特殊性能钢是具有某些特殊物理、化学性能的钢。在机械制造业中常用的有不锈钢、耐热钢和耐磨钢等。,不锈钢,铬不锈钢。,铬镍不锈钢。,耐热钢,耐热钢是在高温下具有高的抗氧化性能和较高强度的钢。耐热钢可分为抗氧化钢与热强钢两类。,抗氧化钢。,热强钢。,耐磨钢,五、,特殊性能钢,2.4.5 铸铁,铸铁是含碳量大于,2.11%,(一般为,2.54%,)的铁碳合金。它是以铁、碳、硅为主要组成元素并比碳钢含有较多的锰、硫、磷等杂质的多元合金。铸铁的生产工艺和设备简单，成本低，性能良好。与钢相比，其具有优良的铸造性能、切削加工性能、耐磨性、减震性和耐蚀性，并且价格较底。因此广泛应用于机械制造、石油化工、交通运输、基本建设及国防工业等方面。,铸铁中的碳主要以渗碳体和石墨两种形式存在，根据碳在铸铁中存在形式的不同，铸铁可分为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁和合金铸铁等。,灰铸铁也叫灰口铸铁或普通铸铁。碳全部或大部分以片状石墨存在于铸铁中，其断口呈暗灰色，故称灰口铸铁。这是目前在工业上应用最广泛的一类铸铁。在各类铸铁的总产量中，灰铸铁所占的比重最大，约占,80%,以上。,灰铸铁的牌号由“,HT,+三位数”字组成。其中“,HT,”是灰铁的汉语拼音缩写，数字代表铸铁的抗拉强度。如,HT200,表示最低抗拉强度为,200 MPa,的灰铸铁。最小的灰铁是,HTl00,，往上以,50,为间隔递增，最大为,HT350,。,一、,灰铸铁,可锻铸铁俗称玛钢、马铁，是由一定成分的白口铸铁通过退火处理得到的一种高强铸铁。可锻铸铁常用来制造差速器壳、曲轴、凸轮轴、齿轮等。,可锻铸铁牌号中的“,KT,”表示“可铁”二字汉语拼音的大写字头，“,H,”表示“黑心”，“,Z,”表示珠光体基体。牌号后面的两组数字分别表示最低抗拉强度和最低延伸率。常见的可锻铸铁有,KTH330-08、KTH370-12、KTZ450-06和KTZ 650-02,等。,二、,可锻铸铁,球墨铸铁中石墨呈球状。球墨铸铁常用来制造汽车底盘零件、发动机曲轴、机床主轴、齿轮等。,球墨铸铁牌号中的“,QT,”表示“球铁”二字汉语拼音的大写字头，在“,QT,”后面两组的数字分别表示最低抗拉强度和最低延伸率。常见的球墨铸铁有,QT 400-15、QT500-7、QT700-2,等。,三、,球墨铸铁,蠕墨铸铁是近年来发展起来的一种新型工程材料。蠕墨铸铁常用来制造强度或耐磨性高的零件，如制动盘、制动鼓、玻璃模具等。,蠕墨铸铁牌号中“,RuT,”是“蠕铁”两字汉语拼音的字头，在“,RuT,”后面的数字表示最低抗拉强度。常见的蠕墨铸铁有,RuT420,、,RuT380,和,RuT340,等。,四、,蠕墨铸铁,在普通铸铁的基础上加人一定量的合金元素，制成特殊性能铸铁(合金铸铁)。常见的合金铸铁有耐磨铸铁、耐热铸铁和耐蚀铸铁等。,耐磨铸铁是指不易磨损的铸铁，其广泛用于制造机床导轨、气缸套、活塞环、凸轮轴、农机具耙片、犁铧、球磨机磨球等零件。耐热铸铁是指在高温下具有良好的抗氧化和抗生长能力的铸铁。在高温下工作的铸铁，如炉底板、换热器、坩埚、热处理炉内的运输链条等，必须使用耐热铸铁。耐蚀铸铁是在普通铸铁中加入,Si、Cr、Al、Mo、Cu、Ni,等合金元素形成保护膜，或使基体电极电位升高，可以提高铸铁的耐蚀性能。常用耐蚀铸铁有高硅、高硅钼、高铝、高铬等耐蚀铸铁。主要用于化工部件，如阀门、管道、泵、容器等。,五、,合金铸铁,2.5 常用的有色金属,铝及其合金是工业中用量最大的有色金属，具有优异的物理、力学和成型及表面工艺性能，广泛用作工程结构材料和重要的造型材料，由于铝的密度低(,2.7g/cm,3,)，强度高，因此具有较高的比强度，制品轻、薄，颠覆钢铁给人留下的金属制品的笨重印象。,2.5.1 铝及铝合金,纯铝是银白色的轻金属，具有优异的导电性、导热性和延展性，而铸造性能差，硬度、强度低则是其主要缺点。,铝的纯度越高，延展性愈好，强度愈低，因此将铝分为高纯铝及工业纯铝两类。纯铝主要用于制造铝箔、散热器、各种导线、电缆及炊具。,一、,纯铝,铝合金按其成分、组织和工艺特点，可以将其分为,铸造铝合金,和,变形铝合金,两大类；前者适合于铸造成型，后者适合锻造、压延和挤压成型。,二、,铝合金,铸造铝合金,铸造铝合金主要用来铸造形状复杂、承载不大、重量较轻且具有一定耐蚀、耐热要求的铸件，如仪表壳体、抽水机壳体、发动机箱体、汽缸活塞等。铸造铝合金按合金元素的不同分为：铝硅合金、铝铜合金、铝镁合金、铝锌合金。,变形铝合金,以煅坯、型材、板材等形式供应的铝合金都属于变形铝合金，这类铝合金塑性好，延展性好，适合冷弯、卷边、冲压、锻压、压延、挤出等压力加工方法成型各种容器、壳体、管道、骨架等。根据性能和使用特点，这类铝合金可分为：防锈铝合金(耐腐蚀，塑性、焊接性好)、硬铝合金(强度高，耐蚀性差)、超硬铝合金(强度极高，耐蚀性差)、锻铝合金(良好的压力加工性能)。,二、,铝合金,铝及铝合金经过压力加工具有一定的形状及尺寸后，可供直接使用或再加工使用的半成品，称之为铝材。铝材的品种有型材、板材、管材、棒材、线材和箔材。,型材,板材,管材,线材,箔材,三、,铝材的品种及规格,铜及其合金是人类应用最久的一种有色金属，其色泽美观，装饰性强，具有优良的导电性、导热性、耐腐蚀性，有一定的机械强度和良好的加工工艺性。,2.5.2 铜及铜合金,纯铜的密度为,8.93g/cm,3,，熔点,1083,，玫瑰红色，表面氧化后生成氧化铜薄膜，呈紫红色，故又称紫铜。纯铜是面心立方晶格，是电、热的良导体，具有良好的塑性，可延展成极薄的铜箔，拉制出极细的铜丝，制成各种规格的型材，化学稳定性好，但强度较低，不宜作结构材料，而广泛用作导电材料，散热器、冷却器用材及液压器件中的垫片、导管等。,一、纯铜,根据合金元素的不同，通常将铜合金分为黄铜、青铜和白铜。其中黄铜及青铜使用较多。,黄铜,主要合金元,素为锌，色泽美观，呈金黄色，熔点低，铸造性能好，力学性能随含锌量大小有很大变化，含锌量上升则拉伸强度、硬度上升，但当含锌量超过,45%,后，强度急剧下降，因而工业用黄铜的含锌量都不超过,45%,。,白铜,以镍为主要合金元素，色白，质软，耐蚀性好。含镍量同样影响白铜的强度、硬度等性能，含量增加则强度、硬度增加，耐蚀性提高。白铜分结构白铜和电工白铜，可用来制作金属餐具、乐器等。,二、,铜合金,青铜,黄铜和白铜以外的铜合金统称为青铜。青铜的主要合金元素为锡，因此把青铜又分为锡青铜和无锡青铜两类。,锡青铜以锡为主要合金元素，呈青灰色，不论是在潮湿、高温过热蒸汽或海水中，具有很强的抗蚀能力，耐磨性好。含锡量的多少对青铜性能有极大影响，含锡量低的青铜(,57%,)塑性好，加工性能好，适宜用压力加工方法制成板、管、棒、带等；含锡量高(,10%,以上)的青铜，塑性差，硬度高，但铸造性能好，适宜铸造成型。,二、,铜合金,金属钛的生产从,1948,年至今才有半个多世纪的历史，它是伴随着航空和航天工业而发展起来的新金属，被誉为现代金属，其发展速度超过其他任何一种金属。,钛的相对密度小(,4.5g/cm,3,)，熔点高达,1677,，热膨胀系数小，导热性差；纯钛塑性好，强度低，易于成形加工；钛在大气和海水中具有优良的耐蚀性，在酸、碱等介质中有良好的稳定性；钛的抗氧化能力优于大多数奥氏体不锈钢。,2.5.3,钛及钛合金,金、银、白金一类化学性质稳定、价格昂贵的稀有金属被称作贵金属。主要用于制作名贵首饰及装饰用品。,黄金,黄金一般呈金黄色，色泽好，纯度越高，颜色越深，具有良好的耐腐蚀性、耐久性、延展性、铸造性、锻造性，因其稀有而名贵。,因为纯金力学性能差，极软，因此一般在金中加进银、铜、铂等元素作为合金使用。含金量为,100%,的纯金称为,24K,金，含金量为,18/24,的为,18K,金，含金量为,14/24,的为,14K,金。,金铜镍的合金称为白金。,银,金属银具有最优异的导热及导电性，储量较黄金为多，呈银白色，色泽好，质地软、易锻造，表面易氧化变黑。,2.5.4,贵金属,