1.2黑色金属材料(课件）-高一《机械基础》同步教学（人民邮电版）

第二节 黑色金属材料 学习目标 1．理解常用碳素钢的分类、牌号、性能和应用 2．了解合金钢和铸铁的分类、牌号、性能和应用 3．熟悉常用机械工程材料的选用原则 以铁或者以铁为主形成的物质，称为黑色金属。 一、碳素钢 碳素钢又称碳钢，是含碳量（Wc）小于2.11% 的铁碳合金。 含碳量对钢的力学性能影响较大，当Wc ＜ 0. % 时，随着含碳量的增加，钢的强度和硬度逐渐增加，塑性和韧性逐渐降低；当Wc ＞ 0. % 时，随含碳量的继续增加，硬度仍然增加，但强度开始明显下降，塑性、韧性继续降低。 1．碳素结构钢 普通碳素结构钢牌号由屈服点汉语拼音字母字首Q加屈服点数值表示。 优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，两位数字表示钢中平均含碳量的万分数。 铸钢牌号用“铸”和“钢”两字汉语拼音字母字首“ZG”后加两组数字表示，第一组数字表示屈服点的最低值，第二组数字表示抗拉强度的最低值。 2．碳素工具钢 碳素工具钢的牌号用“碳”字汉语拼音字母字首“T”加上数字表示。 二、合金钢 在碳钢的基础上加入合金元素得到合金钢。 1．合金结构钢 2．合金工具钢 3．特殊性能钢 4．合金钢牌号表示方法 合金钢的牌号是由含碳量数字、合金元素符号及合金元素含量数字组成的。 （1）含碳量数字。 当含碳量数字为两位数时，表示钢中平均含碳量的万分数；当含碳量数字为一位数时，表示钢中平均含碳量的千分数；当含碳量超过1% 时则不标出。 （2）合金元素含量数字。 合金元素含量数字表示该合金元素平均含量的百分数。当合金元素平均含量小于1.5% 时不标数字。 低合金高强度结构钢的牌号表示方法与碳素结构钢相同，例如Q345。 轴承钢的牌号是由 “滚”字的汉语拼音字首“G”后附元素符号“Cr” 、Cr 元素平均 含量的千分数及其他元素符号表示。 三、铸铁 铸铁是含碳量大于2.11% 的铁碳合金。 碳在铸铁中的存在形式有渗碳体和石墨两种 灰口铸铁中根据石墨形态不同，又分为灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁，石墨的形状分别为片状、球状、团絮状以及蠕虫状。 灰铸铁的牌号是由“灰铁”两字汉语拼音字首“HT”后附最小抗拉强度值（MPa）表示。 球墨铸铁的牌号是由“球铁”两字汉语拼音字首“QT”后附最低抗拉强度值（MPa）和最低断后伸长率的百分数表示。 蠕墨铸铁的牌号是由“蠕铁”两字汉语拼音字首“RuT”后附最低抗拉强度值（MPa）表示。 可锻铸铁的牌号是由“可铁黑”三字汉语拼音字首“KTH”或“可铁珠”三字汉语拼音字首“KTZ”后附最低抗拉强度值（MPa）和最低断后伸长率表示。 一、机械工程材料的选用原则 1．适用性原则 适用性原则是指所选择的材料必须适应工作状况，并能达到令人满意的使用要求。 2．工艺性原则 工艺性原则是指选材时要考虑材料加工工艺性，优先选择加工工艺性好的材料，降低材料的制造难度和制造成本。 3．经济性原则 在满足适用性和工艺性原则的前提下，选用的材料要尽量使原材料与工艺成本最低、经济效益最好，即获得高的性价比。 二、非标准结构件材料的选择方法 体验CA6140 车床挂轮材料的选取过程 第一步 仔细观察 第二步 失效分析，提出材料应具备的力学性能 第三步 提供可选材料 第四步 确定挂轮材料 第三节 钢的热处理 学习目标 1．* 了解简化的Fe-Fe3C 状态图 2．了解钢的热处理的目的、分类和应用 一、* 铁碳合金状态简图 铁碳合金状态图（相图）是在极缓慢冷却（或加热）情况下，不同成分的铁碳合金在不同温度时所具有的组织或状态的简明图形。 二、热处理 热处理是指在固态下进行加热、保温和冷却，以改变其内部组织，从而获得所需性能的一种工艺方法。 1．热处理分类 2．常用整体热处理工艺 退火是将工件加热到适当温度，保持一段时间，然后缓慢冷却（一般随炉冷）的热处理工艺。 （1）完全退火 （2）球化退火 （3）去应力退火 正火是将工件加热使组织完全奥氏体化后，经保温，在空气中冷却的热处理工艺。 正火和退火同属于预备热处理工艺，差别在于冷却方式的不同。 淬火是将工件加热到AC3 或AC1 点以上某一温度，保持一定时间，在淬火介质中冷却的热处理工艺。淬火的主要目的就是为了得到高硬度、高强度的室温组织。 常用的淬火冷却介质有水、水溶性的盐类和碱类、矿物油等。 回火是将工件淬硬后重新加热到AC1 以下的某一温