机械加工基础知识

第一章 金属材料基础知识

第一节、常用材料比重和合金元素符号

第二节、钢铁材料

一、铸铁

即生铁。它是指含碳量为2.11—6.69%的铁碳合金。依照室温组织的不同，

可将铸铁分为如下三类：亚共晶铸铁一一含碳量V 4.3%;共晶铸铁一一含碳量4.3%; 过共晶铸铁 -- 含碳量＞ 4.3%。

灰口铸铁（HT ）、球墨铸铁（QT ）、可锻铸铁

（KT ）

材料名称 材料名称

比重 （克/厘米

比 重 （克 /厘

1、铸铁〈 抗磨铸铁（KmT 〉、耐蚀铸铁（ST ） 耐热铸铁（RT ） 碳素结构钢的含碳量小于 0.38%，而以小于 0.25%的最为常用，即以低碳钢为主。这类 钢尽管硫、磷等有害杂质的含量较高，但性能仍能满足一般工程结构、建筑结构及一些机件 的使用要求，且价格低廉，因此在国民经济各个部门得到广泛应用。可供焊接、铆接及栓接 构件之用，广泛应用于桥梁、船舶、建筑工程中制作各种静负荷的金属结构件、不需热处理 的一般机械零件和普通焊接件，是一种用途非常广泛的工程用钢。

依据 GB700-88 国标规定，碳素结构钢牌号以屈服点“屈”字的汉语拼音首位字母 Q 和 后面三位数字来表示，如 Q215、Q235、Q255 等，每个牌号的数字均表示该钢种在厚度小于 16mm 时的最低屈服点（MP a ）。在钢的牌号尾部，可用 A 、B 、C 、D 表示钢的质量等级。其 中 A 为普通级， B 、 C 、 D 表示硫、磷含量较低的优等级别。在牌号的最后还可用符号标志其 冶炼时的脱氧程度，如对未完全脱氧的沸腾钢标以符号“ F ”而对已完全脱氧的镇静钢则表 以“Z ”或不标符号。低合金高强度结构钢是含少量合金元素（一般含合金总量小于 3%）的 普通合金钢，它强度较高，加工和焊接工艺性较好，生产成本接近碳素钢，如 Q345（16Mn ）。

2、优质碳素结构钢

硫、磷含量较低（W 0.035%）,依据GB699-1999,优质碳素结构钢的牌号用两位数字表 示，即是钢中平均含碳量的 万分数。对于沸腾钢则在尾部增加符号 F 如08F , 15F 等。半镇静 钢注“ b ”镇静钢一般不注。当钢中锰含量（质量分数）小于 0.7%时，称为普通含锰量优质 碳素钢；当锰含量在0.7%—1.2%之间时称为较高含锰量优质碳素钢，在尾部标以“ Mn ”锰 的含量增多，可以提高钢的淬透性。因此，比普通锰含量钢强度较高，韧性和塑性稍低，硬 度和耐磨性提高。

根据优质碳素钢含碳量的不同，分为 低碳钢、中碳钢、高碳钢 ：

低碳钢的含碳量（质量分数）W 0.25%，由于含碳量低，因而强度低，硬度低，但塑性、 韧性高，可锻性和焊接性好，冷塑性变形能力高。一般不采用热处理，还可作为渗碳钢，用 于制造表面渗碳处理的中小机械零件和要求不高的模具。

中碳钢的含碳量为 0.3%—0.6%，强度、硬度较高，塑性、韧性稍低，热锻、热压性能良 好，冷作变形能力较好，切削性能较佳，但焊接性较差，主要用于制造较大负载的机械零件。 由于含碳量较高， 可采用热处理强化， 多属于调质钢（40、 45、 50 钢是最常用的中碳调质钢） 。

高碳钢的含碳量在 0.6%以上，焊接性能低。因为碳含量高，所以水淬常产生裂纹，一般 采用水淬油冷双液淬火， 而小尺寸截面零件一般采用油淬为佳。 主要应用于耐磨零件及弹簧。

合金结构钢 是在碳素结构钢的基础上加入适量的一种或几种合金元素而形成的， 它比碳 素结构钢的综合性能要好，如 20Mn2、 35SiMn 、 40Cr 、 20CrMnTi 等。

3、工具钢

工具钢分为 碳素工具钢、高速工具钢、合金工具钢

碳素工具钢 含碳量在 0.65%—1.35%范围内的优质高碳钢， 代号用 T 表示碳素工具钢， 后面数字表示含碳量的千分之几（如T10、T12A ）等。这类钢由于耐热性能很差（200~250C ）， 允许的切削速度很低，一般仅适用于尺寸较小、低速的手动切削工具及形状较简单的模具和 量具。

合金工具钢 是指含铬、钨、硅、锰、钼、钒等合金元素的 低合金钢 。合金工具钢有较 高的耐热性（300?400r ），可以允许在较高的切削速度下工作；耐磨性较好，因此可用于截 面积较大，要求热处理变形较小，对耐磨性及韧性有一定要求的低速切削工具，如板牙、手 用丝锥、铰刀、拉刀等。常用的有： 9SiCr 、 CrWMn 等。

高速工具钢 高速工具钢也叫高速钢，是一种加入了较多钨 （W ）、钼（Mo ）、铬

按主要性能和使用特性分为： 代号用汉语拼音带抗拉强度表示。 二、￥冈 1、碳素结构钢 Q295(12Mn)、

（Cr）、钒

（V）等合金元素的高合金工具钢，含碳量在0.7%—1.65%之间，合金元素在10%—20%范围内，