机械五金培训教材

[机械]五金知识培训教材1#发表于2008-6-1809:37|只看该作者|倒序看帖|打印五金知识培训教材1-1常用的材料编号一般材料的化学成份与机械性质是息息相关的，因此常用的材料编号大多是以化学成份命名为主，再辅以机械性质(如第七章部分材料的规格叙述)。由于材料范围很广，因此本章内容，主要以钢铁材料的编号为主，另外辅以部分非铁金属及非金属材料来做说明。在工业上，钢铁材料(包括碳钢在内)必依其化学成份，使用一定的编号以利于选用，这是基本的认识。目前，在我国较常用的规格有三种：中国国家标准(CNS)、日本工业标准(JIS)、美国钢铁学会－美国汽车工程师学会(AISI-SAE)。另外德国工业标准(DIN)和美国统一标准编号(UNS)相关业界有时也会采用。而其它还有常见的各国规格名称。1．中国国家标准(CNS)（1）钢铁的规格中国国家标准CNS是ChineseNationalStandard的简写，CNS对钢铁材料的编号主要依据CNS109G1001(公布：民国36年3月，修订：民国85年3月)原则上由下列三部分组成：第一部分为材质，钢铁材料大部分以S(Steel钢)或F(Ferrum铁)表示。第二部分有两种不同的表示法；a．表示标准名称或是制品用途。常用的有－P：Plate(薄板)、T：Tube(管)、U：Use(特殊用途)W：Wire(线材)F：Forging(锻造)C：Casting(铸造)例：SPCC：Plate，钢板(冷轧)。SUP：UseSpring，弹簧用钢b．用于结构的钢料(包括结构用碳钢及合金钢)，代表主要合金元素或含碳量(结构用碳钢时)，表示含碳量时，通常以含碳量之100倍数值表示，例：SCM420：铬钼钢，第420种S25C：碳钢，含碳量0.25％。第三部分为该材料之种类号码，或是最低抗拉强度、降伏强度。若是表示最小抗拉强度或最小降伏强度，通常以三位数字表示。例：SCM420表示铬钼钢中编号420的材料STB340表示锅炉及热交换器用钢，抗拉强度不低于340N/mm2。以与合金量之表示法有所区别。常用于建筑结构用等不须规定含碳量钢料的场合。注：机械结构用钢料的符号机械结构用钢料使用很广，因此CNS2608G2018特别在附录2中说明适用范围及其符号所代表的意义：适用范围：机械结构用碳钢钢料及结构用合金钢钢料种类符号之组成。a．符号顺序为钢之主要合金元素、主要合金元素含量或代表值、附加符号。其中除钢之代表符号S、碳之符号C之外。附加符号由第一群及第二群组成，第一群—为钢料为改善其性质(例如切削性)所添加的特殊元素（例）改善切削性之添加元素基本钢附加符号铅添加钢L硫添加钢S钙添加钢U第二群—为钢料除化学成份之外的保证特性（例）保证特殊特性之添加符号特性附加符号硬化能保证钢H表面硬化用钢K（例）S30C：碳钢，含碳量0.30﹪S20C4：碳钢，含碳量0.20﹪第四种构造用碳钢S(55)C：一般构造用碳钢，最小抗拉强度55kg/mm2S85WMo(HS)：含碳量0.85﹪的钨钼高速钢OS90C(T)：以平炉炼钢法提炼，含碳量0.9﹪的工具钢b．碳含量的代表值。（2）铝及铝合金的规格铝及铝合金之种类及符号系依CNS2068H3021之规定，适用范围为锻铝、锻铝合金(以下简称锻铝合金)及铸铝、铸铝合金(以下简称铸铝合金)之合金种类及炼度符号。锻铝合金之编号依其合金成分，共分1xxx~8xxx系，另有9xxx系为备用，，铸铝合金之规格亦分1xxx~9xxx九系，其中6xxx系为备用，这些已如第九章所述。而所谓”炼度”系指”制造过程中，依加工、热处理等条件之差异所获得机械性质之区分”。炼度符号又分为基本符号与细分符号。基本符号为一字英文字母(大写)，细分符号为一位数字或多位数字组合并附在基本符号之后。a．基本符号铝合金的炼度基本符号分为四种。b．细分符号铝合金炼度之基本符号H及T之细分符号，依下列规定。锻铝合金的编号及化学成分。2．日本工业标准(JIS)JIS是JapaneseIndustralStandard的简称，JIS对于钢铁材料的的编号大致可分两大类：（1）一般机械构造用碳钢：其材料编号方法和CNS的第一种表示法相同。（例）S30C表示含碳量0.30﹪的机械构造用碳钢（2）其它用途的碳钢及合金钢：这一类钢的材料编号表示法，大致可分三部分：第一部分为材质，钢以S、铁以F表示，其它非铁类如表11-。第二部分表示钢制品的规格或用途，例如：K代表工具钢、TB代表锅炉用钢管、PC2代表冷轧钢板。第三部分为为钢料的种别，以1,2,3来表示。此外如果需要，可将材料的加工方法、热处理方式等附注于后，加工方法例如(Drawing)抽制、G(Grinding)研磨、T(Turning)车削、Ex(Extruded)挤制。热处理方法大多记于金属符号之后，并在二者之间加入-（例）SK2：第二种碳素工具钢SKS11：第十一种切削用工具钢SUH301：第301种耐热钢SUS301-1/2H：第301种不锈钢，1/2硬质材料3．常用的美国材料编号及规格（1）美国钢铁学会－美国汽车工程师学会(AISI-SAE)AISI和SAE在1941年共同订定钢铁材料的分类，以四个(或五个)数目字为记号来分类。其中第一位数，表示钢料的种类，如：镍钢为2、钨钢为7。第二位数，为主要合金元素的百分值；0表示无其它合金元素。第三、四位数(或第三、四、伍位数字)代表含碳量。（例）SAE1045：含碳量0.45的碳钢，与CNS中S45C钢料相当。SAE4140：含碳量0.40的铬钼钢，与JIS中SCM4钢料相当。钢种编号钢种编号碳钢1×××耐热钢30×××普通碳钢10××钼钢4×××易削钢(加硫)11××Cr(0.7﹪)41××锰钢13××Ni-Cr43××镍钢2×××Ni(1.75﹪)46××0.50﹪Ni20××铬钢5×××1.50﹪Ni21××Cr(1.0﹪)51××3.50﹪Ni23××Cr(1.5﹪)52××镍铬钢3×××铬钒钢6×××1.25﹪Ni0.6﹪Cr31××钨钢7×××1.75﹪Ni1.0﹪Cr32××镍铬钼8×××3.50﹪Ni1.5﹪Cr33××硅锰钢9×××（2）美国材料协会及美国机械工程师协会ASTM(ASME)ASTM是非常广泛被采用的材料规范，它的特色主要是针对产品的特性及表现而定。ASTM表示法是以以字母+代号表示，再辅以年代之混合标示，ASME则采用了相当多的ASTM规范，并以前置S表示。ASTM表示法:首位字母表示意义A钢铁类B非铁金属类C一般测试法例如:ASTMA36-77a其中A36-77a分别表示(钢铁)(结构用)(1977年)(第一次修订)又如:ASTME8代表拉伸试验规范ASME的表示法：例如:ASMESA213=ASTMA213而同一编号又可依化学成分(Grade)加工方式(Type)成品型态(Class)来区分。Grade主要叙述其化学性质，Type指脱氧的情况，Class:指一些其它性质。如：强度、表面光度等。（3）美国统一编号系统UNSUNS是UnifiedNumberingSystem的简称，在1974年为ASTM及SAE联合制定，UNS本身只是一种编号，而非规格，它将金属分为17个系列编号并与原有的体系配合，例如：UNSG10XX0=SAE10XX，而有索引、整合、参考的意义，因此而称统一编号系统。4．德国工业标准(DIN)DIN并不是英文，而是德文DeutschIndustriellNorm的缩写，德国工业标准中钢铁材料的规格是在DIN17006，补充说明在DIN17007，1974年改为ISO制，以EURONORM27-74替代。以英文字母和数字来叙述其特征，字母规定钢铁种类、冶炼方法、合金材料、处理情况等、数字则规定钢铁材料的、含碳量、抗拉强度、主合金之成分倍数等。（1）碳钢一般以碳元素标记及其含碳量表示，如C60表示含0.6％C的碳钢。另外也有抗拉强度及其它表示法，例如:St50表示抗拉强度50kg/mm2之构造用碳钢，CK40表示含磷、硫量甚低之碳钢，抗拉强度为40kg/mm2。（2）高级钢料及低合金钢以其主要合金元素和含量为标记，但在其中第三部分含量，为避免小数点出现，表示值都己经乘上固定倍数，而以整数型态呈现，所以由编号求取实际含量时必须再除以倍数。第一部分:含碳量第二部分:合金元素种类第三部分:合金元素含量合金元素倍数Cr、Co、Mn、Ni、Si、W4Al、Be、Pb、Cu、Mo、Nb、Ta、Ti、V10P、S、N、Ce、C100B1000例如:含碳量0.34％含铬量1％的钢材，表示为34Cr4依此13CrV53即表示含碳量0.13％，含铬量5/4=1.25％，含钒量3/10=0.3％（3）高合金钢在标记前加上x，此外由于合金元素含量己高，因此不乘以倍数而直接表示。(如前述，高合金钢通常是指合金总含量在8％以上的钢料)例如:含碳量0.12％的不锈钢，含铬量18％含镍量8％，表示为X12CrNi188同理X10CrNi1810即表示含碳量0.10％的高合金钢，含铬量18％含镍量10。如果要进一步标示其特性，可以在其记号前后加上英文字母表示例如:MASt426N(1)(2)(3)(4)(5)其中除(3)为主标记外，(1)(2)(4)(5)分别表示:熔炼方式、产品特性、保证性能类别、热处理情况等。（4）铸铁、铸钢以前置标记G代表一般铸件，另外加上其它字母来表示种类，随后之标示与钢的编号相同，如表1所示。例如:GS-C30为铸钢，含碳量0.30％G-X120Mn12表示含碳量1.20％的铸铁，含锰量12％。表1德国工业标准DIN之铸铁分类GS=铸钢GG=一般灰铸铁GGL=片状石墨铸铁GGG=球状石墨铸铁GT=一般展性铸铁GTS=展性灰铸铁GTW=展性白铸铁1-2材料的选用1-2-1肥粒体系不锈钢由于铁中添加Cr会使沃斯田相区缩小，并且当Cr含量超过13%时，各种温度下将只有肥粒铁相存在。但是因为钢中还有碳的存在，碳会与Cr形成碳化铬，而消耗一部分铬，大致上1%C必须要1%Cr结合，所以如果纯为肥粒铁结构，实际含铬量必须增加。大体而言，当含Cr在16%以上且C含量在0.12%以下时，此类低碳高铬不锈钢，又称为肥粒体系不锈钢。肥粒铁系不锈钢的含碳量极低，约在0.12%以下，含Cr约16%～18％，耐蚀性优良而且质软易于加工，但机械性质较弱，可以作为汽车内装、厨房设备、建筑等，是一类具有磁性的不锈钢。此类不锈钢属于400系列，以430不锈钢为代表，其它如：405不锈钢、446不锈钢等都是，在JIS编号为SUS430、SUS405等。1-2-2麻田散体系不锈钢上述低碳高铬的不锈钢，当含碳量增加或是含铬量较低时，则其高温固相时沃斯田铁区就会存在，此时将此类高碳高铬钢加热到沃斯田铁区(γ区)，再淬火下来，就可以得到麻田散铁的组织，这样的不锈钢虽因Cr量减少而耐蚀性稍差，但是具有优秀的机械性质，称为麻田散体系不锈钢。麻田散铁系不锈钢的含碳量约为0.1%～0.4%，含Cr约12%～14%，如果要与肥粒体系不锈钢细分，也可以用另一种方式来判断：[%Cr-17%C]13.…..肥粒体系[%Cr-17%C]13…...麻田散体系麻田散体系不锈钢的淬火温度为950~1000℃，在合金含量较多的情况下，甚至以气冷就可以达到淬火的目的，淬火之后再行回火，回火的实施通常采用100~180℃的低温回火。麻田散体系不锈钢价格便宜，硬度、强度佳，但耐蚀性略差，可以作为刀具、轴承、阀门零件、外科手术刀等，是一类具有磁性的不锈钢。此类不锈钢也属于400系列，以403、410不锈钢为代表，其它如：431不锈钢、440A不锈钢、440B不锈钢、440C不锈钢等都是，在JIS编号为SUS431、SUS440C等。1-3-3沃斯田体系不锈钢前两类的不锈钢虽各有其优点及应用范围，但是都是属于铬系不锈钢，铬系不锈钢的缺点就是在酸性环境下(尤其是硫酸、盐酸等)，耐蚀性不良，因此必须添加Ni，以抵抗酸性环境的侵蚀。当添加Ni量约8%以上