材料性能及工业用钢.

LOGO金属材料性能及机械零件毛坯的选择金属工艺学机械设备的制造过程矿藏机器原材料冶金工业铸造锻压焊接热处理毛坯零件切削加工特种加工零件装配调试焊接热处理热加工工艺冷加工工艺零件现代制造技术、信息技术金属材料的性能工程材料是人类社会赖以生存和发展重要物质基础工程材料的分类金属材料、非金属材料、复合材料现代机器以金属材料为基础使用性能满足大多数要求工艺性好很少用纯金属，多用合金材料:性能决定了解金属材料，有助于理解工艺方法的实质合理选择零件材料及其生产工艺金属材料的性能工程材料金属材料非金属材料黑色金属有色金属无机材料有机材料轻金属重金属复合材料一、金属材料的主要性能物理性能密度、熔点、热膨胀、导热、导电、磁性对工艺性有影响化学性能常温/高温下抵抗介质腐蚀的能力耐酸、耐碱、抗氧化性能力学性能强度与塑性硬度韧性疲劳强度工艺性能：非常重要热处理、铸造、锻造、焊接、切削加工性能其它性能经济性力学性能拉伸实验力学性能强度金属材料抵抗外力引起的塑性变形和断裂的能力屈服点：σs抗拉强度：σb塑性金属材料产生塑性变形而不破坏的能力延长率δ、断面收缩率ψ塔科马海峡大桥力学性能韧性金属材料断裂前吸收的能量冲击韧性影响因素太多，仅作参考泰坦尼克号力学性能硬度：抵抗外力不产生局部塑性变形（压痕）的能力衡量金属软硬程度影响耐磨性、切削加工性度量方法布氏硬度（HB）洛氏硬度（HR）维氏硬度（HV）：金刚石10000为标准度量布氏硬度（HB）稳定可靠仅用于测量HB450以内的材料不用于成品硬质合金压头（HBS）金刚石压头（HBW）洛氏硬度（HR）力学性能疲劳强度周期性/非周期性动载荷下断裂破坏应力远低于强度极限原因•杂质•表面划痕•微裂纹•缺陷扩展工业用钢按化学成分碳素钢、合金钢按用途结构钢、工具钢、特殊性能钢按质量普通钢、优质钢、高级优质钢按脱氧程度镇静钢、沸腾钢工业用钢种类汇总碳素钢碳素结构钢优质碳素结构钢碳素工具钢合金钢合金结构钢特殊性能钢合金工具钢低合金结构钢渗碳钢调质钢弹簧钢滚动轴承钢刃具钢模具钢量具钢不锈钢耐热钢耐磨钢其它碳素钢（C%1.5%）C的影响如图P冷脆性0.045%以下S热脆性0.05%以下P、S衡量质量Si、Mn有益碳素结构钢C%0.38%（0.25%以下常用）GB700-88规定Q215/Q235/Q255:屈服极限215/235/255MpaA－普通；B/C/D－优质，含P/S较少未完全脱氧－F（沸腾钢）完全脱氧－Z（镇静钢）Q215-A·FQ235（A3）最常用碳素结构钢的牌号和用途牌号用途举例Q215塑性好通常轧制成薄板、钢管、型材制造钢结构，也用于制作铆钉、螺钉、冲压件、开口销等Q235强度较高，塑性也较好，常轧制成各种型钢、钢管、钢筋等制成各种钢构件、冲压件、焊接件及不重要的轴类、螺钉、螺母等Q255强度更高，用作键、轴、销、齿轮、拉杆、连杆、销钉等优质碳素结构钢(P/S)％0.035%，用于重要机件GB699－88规定20：C%=0.20%20F：沸腾钢08－25：低碳钢30－55：中碳钢，淬火后强度硬度较高60－75：高碳钢，淬火后可作弹簧从火花分辨低、中、高碳钢碳素工具钢C%=[0.7%~1.35%]淬火硬度60HRC淬透性、热硬性很差国标规定T8A：含碳0.8％，A：含PS很少的优质钢T8、T10、T10A、T12常用碳素工具钢牌号热处理及用途牌号淬火温度回火温度用途举例T8780-800180-200冲头、錾子、锻工工具、木工工具、台钳钳口等T10760-780180-200硬度较高、但仍要求一定韧性的工具，如手锯条、小冲模、丝锥、板牙等T10A760-780180-200T12760-780180-200适用于不受冲击的耐磨工具，如钢锉、刮刀、铰刀等合金钢合金结构钢含碳量的万分数＋元素符号＋百分数合金含量1.5%不标高级优质钢＋A20Cr40Mn230CrMnSi38CrMoAlA合金工具钢含碳量的千分数＋元素符号＋百分数含碳量1%不标：9Cr2CrWMn9SiCrW18Cr4V特殊性能钢：不锈钢（2Cr13、1Cr18Ni9）几种合金钢的热处理及用途类别牌号热处理及硬度用途举例合金结构钢20Cr渗碳、淬油、低温回火小齿轮、活塞销、齿轮轴、蜗杆等20CMnTi渗碳、淬油、低温回火汽车、拖拉机变速箱齿轮、爪形离合器等40Cr调质处理：207HBS（有时还进行表面淬火）轴、齿轮、连杆、螺栓、蜗杆等40mNvB调质处理：207HBS（有时还进行表面淬火）代替40Cr作转向节、半轴、花键轴等60Sis2Mn淬油、中温回火机车板簧、测力弹簧几种合金钢的热处理及用途类别牌号热处理及硬度用途举例合金工具钢9SiCr淬油、低温回火60-62HRC板牙、丝锥、铰刀、搓丝板、冷冲模CrWMn淬油、低温回火62HRC板牙、丝锥、量具、冷冲模W18Cr4V淬油、三次回火63HRC钻头、铣刀、拉刀几种合金钢的热处理及用途类别牌号热处理及硬度用途举例特殊性能钢3Cr13980淬油，600-750回火后快冷：55HRC耐蚀、耐磨工具，医疗工具，滚动轴承1Cr19Ni91010-1150快冷≤187HBS硝酸、化工、化肥等工业设备零件ZGMn131050-1100淬水破碎机齿板，坦克、拖拉机履带板工业纯铝导电性，导热性很高，热膨胀性较大良好的反辐射热性能（隔热铝箔）良好的耐蚀性铝合金提高纯铝的强度（合金强化）变形铝合金不能热处理强化的铝合金Al-Mn合金、Al-Mg合金能热处理强化的变形铝合金Al-Cu-Mg-Mn系列合金硬铝Al-Zn-Mg-Cu系列合金超硬铝Al-Mg-Si系列合金锻铝铝合金铸造铝合金Al-Si系列Al-Cu系列Al-Mg系列Al-Zn系列飞机上常用的铝合金及特点飞机上常用的铝合金及特点合金材料提供方式主要应用使用理由2024-T3厚板、挤压型材机翼下表面、水平尾翼上表面高抗疲劳和断裂能力较高的抗拉强度和防腐性能7178/7075-T6厚板、挤压型材机翼上表面、水平尾翼下表面高抗压强度和足够的抗疲劳和断裂能力、防腐性能2024-T3薄板机身高抗疲劳和断裂能力较高的强度(抗拉、抗压和抗剪)和防腐性能7075-T6厚板、挤压型材垂直尾翼高的强度(抗拉、抗压和抗剪)、较高的抗疲劳和断裂能力和防腐性能7178/7075-T6挤压型材龙骨梁高抗压强度、较高的抗疲劳和断裂能力和防腐性能7075-T73锻件、挤压型材机翼、机身隔框和接头杰出的抵抗应力和剥蚀能力、较高的强度抗疲劳和断裂能力356/A356/A357铸件液力总管和操纵连杆比锻件成本低、较高的抗疲劳性能铝合金铆钉的种类纯铝铆钉由工业纯铝（含铝99%以上）制成，如1100-F铆钉，强度低，用于非结构件连接，如客舱内装饰的连接。硬铝铆钉外场铆钉：使用前不需热处理（厂家已热处理过），如2117-T3。有较高的剪切强度和良好的耐腐蚀性能。在航空器结构上，大部分铆钉是这种外场铆钉。“冰箱”铆钉：使用前应经热处理，淬火后放在冰箱内冷冻保存（延迟时效硬化），施工时从冰箱中取出，如2024-T31从冰箱取出后10～20min内使用，而2017-T3铆钉从冰箱内取出后要在1h内使用。超硬铝铆钉：有7050和7075两种，剪切强度比硬铝铆钉高，用-T73的过时效处理后，铆钉有较高的耐应力腐蚀能力。防锈铝合金铆钉：含5%的镁，有很好的耐腐蚀性能，如5056-H32铆钉，用于铆接镁合金结构件。铝合金铆钉的种类铝合金铆钉铆钉头上的标记表明该铆钉所用金属材料。不锈钢铆钉的钉头上没有标记；蒙乃尔镍合金铆钉的钉头上有两个凹坑。铝合金铆钉铆钉件号铝材加工注意事项铝材应使用软铅笔划线，以免损伤铝材表面；所有的铝材，尤其是薄板构件，必须去除毛刺；变形加工时一定要注意铝材的方向;每一种冷形变加工均会引起硬化;时效硬化一般在结果结束后进行.铝合金结构修理流程ａ检查机身凹坑的损伤允许标准。附结构修理手册图并说明：凹坑必须是光滑的并且不能有尖锐的折痕，凿痕，或裂纹和没有明显被拉松动的铆钉。A是凹坑的宽度（最小的宽度）Y是凹坑的深度，Y最大是0.125英寸。A/Y不能小于30。ｂ凹坑发生在机身蒙皮长行之间的典型修理方案的查找在SRM中，针对机身修理的章节是53章。发生在机身的损伤修理方案要在53章中查询！当损伤发生在长行之间时，要在53章中寻找相应的修理方案。Procedure53-00-01-2R-2-FuselageSkin-FlushRepairBetweenStrings.结构修理章节号机身蒙皮长行之间齐平修理铝合金结构修理流程ｃ介绍结构修理手册中规定的修理步骤。修理说明:1、切除并去除蒙皮的损伤部分。2、制作修理件。3、组装修理件并钻紧固件孔。4、拆除修理件。5、打磨原有件和修理件的锐边到0.015R到0.030R。6、去除原有件和修理件所有的刻痕、划伤、毛刺、锐边和角。7、在修理件和原由件裸露的部件上涂一层化学保护层。参照SRM51-20-118、在部件2和部件1的内表面以及现有蒙皮和部件1的裸露边缘涂一层BMS10-11类型1的底漆。参照SOPM20-41-029、安装修理件，在结合面使用BMS5-95封严胶。安装HI-LOK也要用BMS5-95封严胶。10、满足部件间间隙的空气动力光滑。11、恢复外表面和内表面的涂层。参照AMM51-21。钢的热处理目的：强度、硬度、韧性、弹性、工艺性讨论：现代机器中的热处理机床中汽车中刃具、量具、磨具改变？外形？组织？热处理工艺方法普通热处理“四火”：退火、正火、淬火、回火表面热处理表面淬火化学热处理•渗碳、渗氮、碳氮共渗表面淬火与化学热处理表面耐磨，内部坚韧表面淬火工艺原理用途设备：感应线圈、火焰、激光化学热处理化学介质中加热保温表层渗碳、渗氮坚韧的基体坚硬的外壳铁碳合金相图（全图2）钢和铁的分界：C%=2.11％钢：C%2.11％C%0.77%：亚共析钢C%=0.77%：共析钢C%0.77%：过共析钢铸铁：C%＝【2.11％～6.69%】C%4.3%：亚共晶铸铁C%=4.3%：共晶铸铁C%4.3%：过共晶铸铁热处理工艺温度时间临界温度保温冷却加热退火和正火的加热温度范围退火目的种类正火用途索氏体硬度强度比珠光体高韧性相同退火加热温度范围淬火与回火马氏体（M）C原子来不及从A中渗出过饱和C使晶格严重畸变硬度高低温回火中温回火高温回火几种合金钢的热处理及用途类别牌号热处理及硬度用途举例合金结构钢20Cr渗碳、淬油、低温回火小齿轮、活塞销、齿轮轴、蜗杆等20CMnTi渗碳、淬油、低温回火汽车、拖拉机变速箱齿轮、爪形离合器等40Cr调质处理：207HBS（有时还进行表面淬火）轴、齿轮、连杆、螺栓、蜗杆等40mNvB调质处理：207HBS（有时还进行表面淬火）代替40Cr作转向节、半轴、花键轴等60Sis2Mn淬油、中温回火机车板簧、测力弹簧几种合金钢的热处理及用途类别牌号热处理及硬度用途举例合金工具钢9SiCr淬油、低温回火60-62HRC板牙、丝锥、铰刀、搓丝板、冷冲模CrWMn淬油、低温回火62HRC板牙、丝锥、量具、冷冲模W18Cr4V淬油、三次回火63HRC钻头、铣刀、拉刀几种合金钢的热处理及用途类别牌号热处理及硬度用途举例特殊性能钢3Cr13980淬油，600-750回火后快冷：55HRC耐蚀、耐磨工具，医疗工具，滚动轴承1Cr19Ni91010-1150快冷≤187HBS硝酸、化工、化肥等工业设备零件ZGMn131050-1100淬水破碎机齿板，坦克、拖拉机履带板铝合金的热处理退火：变形铝合金的退火主要是再结晶退火目的是恢复塑性，便于继续加工去应力退火：不能用热处理强化的铝合金，加热温度在再结晶退