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任务二 工程材料 PowerPoint PPT Presentation


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教学内容. 学习要求. 能力要求. 1. 掌握钢、铸铁的牌号及性能. 1. 金属材料的分类. 2. 碳钢、合金钢分类、牌号及应用. 初步具有选材的能力. 2. 理解非铁金属材料的牌号、性能及应用. 3. 非铁金属材料的牌号,应用. 3. 了解钢杂质的影响,陶瓷、复合材料. 任务二 工程材料. 课前案例分析. 箱体. 传动轴. 齿轮. 底座. 为满足减速器的设计要求,各组成零件应选择什么样的材料,为什么?. 工程材料分为哪几种? 有什么样的特点?性能?. 怎样合理的选择材料?. 2.1 碳钢. 一 . 杂质元素对碳钢性能的影响.

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任务二 工程材料

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Presentation Transcript


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教学内容

学习要求

能力要求

1.掌握钢、铸铁的牌号及性能

1.金属材料的分类

2.碳钢、合金钢分类、牌号及应用

初步具有选材的能力

2.理解非铁金属材料的牌号、性能及应用

3.非铁金属材料的牌号,应用

3.了解钢杂质的影响,陶瓷、复合材料

任务二 工程材料


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课前案例分析

箱体

传动轴

齿轮

底座

为满足减速器的设计要求,各组成零件应选择什么样的材料,为什么?

工程材料分为哪几种?

有什么样的特点?性能?

怎样合理的选择材料?


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2.1 碳钢

一.杂质元素对碳钢性能的影响

锰 (Mn) 脱氧、去硫,提高钢的强度和硬度

硅 (Si) 有很强的固溶强化作用,脱氧作用

硫 (S) 能引起钢在热加工时或高温工作下开裂 ( 热裂)。

磷 (P) 有很强的固溶强化作用,低温韧性差 ( 冷裂)。


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二、碳钢的分类

低碳钢 ωc≤0.25%

按含碳量

中碳钢 ωc=0.25%~0.60%

高碳钢 ωc>0.6%

普通碳素钢 ωs≤0.055% ,ωp≤0.045%

按质量

优质碳素钢 ωs、 ωp≤0.035%~0.040%

高级优质碳素钢 ωs≤0.02%~0.03% ,ωp≤0.03%~0.035%

碳素结构钢

按用途

碳素工具钢


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三、碳钢的牌号和用途

1.普通碳素结构钢

Q235—A·F

沸腾钢

A等级

235 MPa

屈服强度


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2.优质碳素结构钢

两位数字

45— 表示含碳量为0.45%

若钢中含锰量较高,将锰元素标出。

45Mn— Wc = 0.45% ;

WMn = 0.7%~1.0%


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高级优质

碳素工具钢

3.碳素工具钢

T 12 A

Wc = 1.2%


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σb ≥ 400MPa

σs≥ 200MPa

铸钢

4.碳素铸钢

ZG 200 - 400


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四、合金钢

1.合金元素在钢中的作用

溶于F中形成合金F,固溶强化

合金元素的存在形式

溶于渗碳体中,形成合金渗碳体

单独形成特殊碳化物,TiC、VC等

Fe、Mn、Cr、Mo、W、V、Ti、Nb、Zr

弱碳化物元素: Fe、Mn

中强碳化物元素: Cr、Mo、W

强碳化物元素: V、Ti、Nb、Zr


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2.合金钢的分类与牌号

低合金钢 ωe<4%~5%

按合金总的含量

中合金钢 ωe =5%~10%

高合金钢 ωe>10%

合金结构钢

按用途

合金工具钢

特殊性能钢


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60Si 2Mn

化学元素符号 表示含锰量≤1.5%

表示含Si量 2%

化学元素符号

两位数字表示含碳量万倍 Wc=0.6%

3.合金钢牌号

合金结构钢


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合金工具钢

9SiCr

Wcr≤1.5%

Wsi≤1.5%

Wc=0.9%

W18 Cr4 V表示 Wc=0.7%~0.8%,Ww=18%、WCr=4%、Wv≤1.5%


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特殊性能钢

特殊性能钢含碳量的表示方法与合金工具钢相同,即含碳量大于1.0%时不标出,小于1.0%时以千分数表示,而合金含量用百分数表示。

当含碳量小于0.03%时,在钢的牌号前加“00”表示 00Cr18Ni10

当含碳量小于0.08%时,在钢的牌号前加“0”表示 0Cr18Ni11Ti


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低合金高强度结构钢

合金渗碳钢

合金结构钢

合金调质钢

合金弹簧钢

滚动轴承钢

五、合金钢的应用


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质量等级

345 MPa

屈服强度

低合金高强度结构钢

1、化学成分 碳素结构钢+合金元素

主加合金元素: Mn 1.8 %以内

辅加合金元素:V、Ti、Nb、B

2、牌号

Q 345 C


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万吨远洋轮

南京长江大桥

压力容器

  • Q345钢(16Mn)综合性能好,

    用于船舶、桥梁、车辆等大

    型钢结构。

  • Q390钢含V、Ti、Nb,强度

    高,用于中等压力的容器。

  • Q460钢含Mo、B,正火组织

    为B,强度高,用于石化中温

    高压容器。


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合金渗碳钢(Wc=0.1%~0.25%)

性能:渗碳层具有优异的耐磨性、抗疲劳性,未渗碳的心部具有足够的强度和优良的韧性。

热处理:渗碳+淬火+低温回火

应用:用来制造性能要求较高或截面尺寸较大,且在承受较强烈的冲击作用下和磨损条件下工作的渗碳零件。


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活塞销( 20Cr )

柴油机曲轴

柴油机凸轮轴

  • 低淬透性合金渗碳钢

    钢含合金元素总量<3 %

    15Cr、20Cr、20Mn2。用于受力小的耐磨件,如柴油机的活塞销、凸轮轴等。

  • 中淬透性合金渗碳钢

    钢含合金元素总量在4 %左右。20CrMn、20CrMnTi、20Mn2TiB。用于中等载荷的耐磨件,如变速箱齿轮。

  • 高淬透性合金渗碳钢

    钢含合金元素总量在4 %~ 6 %。18Cr2NiWA、20Cr2Ni4A等。用于大载荷的耐磨件,如柴油机曲轴。


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合金调质钢

合金调质钢是经过调质后使用的合金钢。含碳量为Wc=0.25%~0.50%。

Cr、Ni、Mn、Si、B 增加淬透性

Cr、Ni、Mn、Si、固溶强化

合金调质钢具有良好的综合力学性能,主要用来制造一些重要的零件。


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圆锥齿轮

柴油机凸轮轴

低淬透性调质钢

40Cr、40MnB等。

钢含合金元素总量<3 %。

中淬透性调质钢

钢含合金元素总量在4 %

左右。

38 CrSi、35 CrMo 等。

常用于制造较小的齿轮、

轴、螺栓等零件。

高淬透性调质钢

钢含合金元素总量在4 %~ 10 %

制造大截面重载荷零件,如

曲轴等用高淬透性的零件等 。

38 Cr Mo Al A、40 Cr Mn Mo、

25 Cr2 Ni4 W A等。


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思考题

1.实习车间的齿轮、轴、螺栓、手锯、游标卡尺是用什么材料的制造的?

2.为什么比较重要的大截面的结构零件,如重型运输机械和矿山机械的轴类必须用合金钢制造?与碳钢比较,合金钢有何优缺点?

3.试根据所学知识,确定减速器壳体、底座,齿轮和轴的材料。


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