泵常用材料及特点.docx
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泵常用材料及特点
材料手册目录
第一章相关常用知识3
1、钢铁产品名称及符号3
2、材料力学(机械)性能名词及代号3
3、铁碳合金金相组织名称及符号4
4、常见标准代号4
5、金属材料工艺性能分类及主要意义5
6、热处理基本概念6
6.1钢的热处理7
6.2铸铁的热处理9
第二章铸件材料10
第一节灰口铸铁和球墨铸铁10
1、灰口铸铁(GBT438-88)10
1.1灰口铸铁的力学性能10
1.2灰口铸铁特性及应用举例11
2、球墨铸铁(GB/T1348—)12
2、1球墨铸铁的力学性能12
2、2球墨铸铁特性及应用举例13
第二节铸钢13
1、一般工程用铸造碳钢(GB/T11352-1989)14
1.1一般工程用铸造碳钢化学成分14
1.2一般工程用铸造碳钢力学性能14
1.3一般工程用铸造碳钢特性及应用举例15
2、合金铸钢(GB2100—80)15
2.1合金铸钢化学成分15
2.2合金铸钢热处理规范及力学性能16
2.3合金铸钢特性及应用举例17
第三节抗磨、抗蚀金属材料17
1、抗磨金属材料18
1.1抗金属材料的主要化学成分18
1.2抗磨金属材料的金相组织和机械性能19
1.3抗磨金属材料的特殊性能及应用举例21
1.4典型抗磨蚀金属材料介绍22
2、耐腐蚀性金属材料25
2.1奥氏体铸铁化学成分26
2.2奥氏体铸铁力学性能26
2.3奥氏体铸铁特性及应用举例26
第四节铸造有色合金27
1、铸造锡青铜(GB1176-87)27
1.1铸造锡青铜化学成分27
1.2铸造锡青铜力学性能28
1.3铸造锡青铜特性及应用举例28
2、铸造铝青铜(GB1176-87)29
2.1铸造铝青铜化学成分29
2.2铸造铝青铜力学性能29
2.3铸造锡青铜的特性及应用举例30
3、铸造铅青铜(GB1176-87)30
3.1铸造铅青铜的化学成分30
3.2铸造铅青铜力学性能31
3.3铸造铅青铜特性及应用举例32
4、铸造PAN青铜(SBB134-1998)32
4.1铸造PAN青铜化学成分32
4.2铸造PAN青铜力学性能32
4.3铸造PAN青铜特性及应用举例33
第三章结构件材料33
1、结构钢的分类33
2、碳素结构钢(GB700-1988)33
2.1碳素结构钢牌号及化学成分34
2.2碳素结构钢的力学性能35
2.3碳素结构钢的特性及应用举例37
3、优质碳素结构钢(GB699-1988)37
3.1优质碳素结构钢牌号及化学成分37
3.2优质碳素结构钢力学性能38
3.3优质碳素钢特性及应用举例39
4、合金结构钢(GB3077-1988)40
4.1合金结构钢牌号及化学成分40
4.2合金结构力学性能41
4.3合金结构钢特性及应用举例42
第二节特殊性能钢43
1、不锈钢(GB/T1220-1992)43
1.1不锈钢化学成分43
1.1不锈钢化学成分44
1.2不锈钢的热处理制度及力学性能45
1.3不锈钢的特性及应用举例47
1.4典型不锈钢材料介绍48
第四章橡胶51
1、橡胶的物理性能及化学性能51
2、各种橡胶的特性及应用举例53
第五章非金属涂层54
第一节有机涂层54
第二节无机非金属涂层56
第三节复合涂层56
第一章相关常用知识
1、钢铁产品名称及符号
钢铁产品名称及符号表
表1-1
产品名称
汉字简称
采用符号
产品名称
汉字简称
采用符号
甲类钢(普通碳素钢)
A
沸腾钢
沸
F
乙类钢(普通碳素钢)
B
半静镇钢
半
b
特类钢(普通碳素钢)
C
耐磨白口铸铁
MT
易切削钢
易
Y
抗磨白口铸铁
KmTB
碳素工具钢
碳
T
抗磨球墨铸铁
KmTQ
焊接用钢
焊
H
奥氏体铸铁
AT
铸钢
铸钢
ZG
灰铸铁
灰铁
HT
球墨铸铁
球铁
QT
可锻铸铁
可铁
KT
2、材料力学(机械)性能名词及代号
材料力学(机械)性能名词及代号表
表1-2
名词
代号
单位
名词
代号
单位
抗拉强度
σb
Pa或MPa
HRA
标尺A
抗压强度
σr
Pa或MPa
HRB
标尺B
抗弯强度
σw(σbb)
Pa或MPa
HRF
标尺F
抗剪强度
ㄛ
Pa或MPa
维氏硬度
HV
屈服点
σS
Pa或MPa
显微硬度
HM
屈服强度
σ0.2
Pa或MPa
肖氏硬度
HS
弹性极限
σe
Pa或MPa
冲击功
AK
J(kgf·m)
伸长率(延伸率)
δ5δ10
短试样长试样
%
冲击韧性
ak
J/cm2(kgf·m/cm2)
布氏硬度
HB
洛氏硬度
HR
HRC
注:
标尺C
3、铁碳合金金相组织名称及符号
铁碳合金金相组织及符号表
表1-3
金相组织名称
符号
金相组织名称
符号
奥氏体
A
珠光体
P
贝氏体
B
屈氏体
T
碳化物
C
索氏体
S
铁素体
F
石墨
G
马氏体
M
莱氏体
Ld
4、常见标准代号
国内外常见标准及代号表
表1-4
分类
代号
意义
国家标准
GB
国家标准(强制性标准)
GB/T
国家掖荐性标准
JB
机械行业标准(含机械、电工、仪器、仪表等)
国家专业标准
ZB
专业标准(强制性标准)
ZBJ
专业标准:
机械类
ZBK
专业标准:
电工类
国际标准和常见外国标准
ISO
国际标准
IEC
国际电工委员会标准
AISI
美国钢铁学会标准
ASTM
美国材料试验协会标准
AS
澳大利亚标准
BS
英国标准
DIN
德国标准
JIS
日本工业标准
NEN
荷兰标准
NF
法国标准
TOCT
前苏联国家标准
5、金属材料工艺性能分类及主要意义
金属材料工艺性能表
表1-5
工艺性能分类
主要意义
铸造性能
主要包括流动性、收缩率、偏析倾向及产生热裂、缩孔、气孔的倾向等,不同金属材料,其铸造性能有很大差异。
压力加工性
主要包括:
冷冲压性和锻造、轧制性。
一般来说,低碳钢的压力加工性比高碳钢好,而碳钢比合金钢好。
可焊接性
表明是否容易用一定的焊接方法焊成优良接头的性能(接头质量用焊缝处出现裂纹、脆性、气孔及其它缺陷的倾向来衡量其好坏)。
热处理工艺性
主要包括淬硬性、淬透性、淬火变形、开裂倾向、过热敏感性、回火脆性、回火稳定性、氧化脱碳倾向等,这些性质均与金属材料的成分有关。
可切削加工性
一般用切削抗力大小,切削表面粗糙度,加工时切屑排除难易及刀具磨损大小来衡量其好坏。
6、热处理基本概念
热处理名词表
表1-6
热处理规范
定义及目的
退火(完全、不完全、等温退火、球化、再结晶退火等)
定义:
把金属材料或零件加热到一定温度,然后缓慢冷却获得接近平衡状态组织的热处理方法。
目的:
1)降低硬度,改善加工性能;
2)提高塑性和韧性;
3)消除内应力;
4)改善内部组织为最终热处理作好准备。
正火
定义:
把金属材料或零件加热到一定温度,保温后在空气中冷却,得到较细的珠光体类组织的工艺过程。
目的:
1)提高低碳钢硬度,改善切削加工性;
2)细化晶粒,使内部组织均匀,为最后热处理作组织准备;
3)消除内应力,防止淬火中的变形开裂。
淬火
定义;把金属材料或零件加热到相应温度以上,保温后,以大于临介冷却速度的速度急剧冷却,以获得马氏体组织的热处理工艺。
目的:
1)为提高金属材料或零件的力学性能,如提高硬功夫度与耐磨性;
2)改善某些特殊钢的力学性能或化学性能,为提高不锈钢的耐蚀性。
回火
定义:
把金属材料或零件加热到某一温度,保温一定时间后,以一定方式冷却的热处理工艺。
目的:
1)降低淬火应力和脆性;
2)调整力学性能(为调整硬度、强度、韧性、塑性);
3)稳定金组织和工件尺寸,保证在以后使用过程中不变形;
4)改善某些合金钢的切削性能。
调质
定义:
淬火和随后的高温回火相结合的热处理工艺。
目的:
获得回火索氏体,使工件具有良好的综合力学性能。
冷处理
定义:
把淬火后的金属材料或零件置于0℃以下的低温介质(通常-30—-150℃)中继续冷却,残余奥氏体转变为马氏体的操作方法,可以看作是淬火过程的延续。
目的:
1)进一步提高淬火件的硬度和耐磨性;
2)稳定工件尺寸,防止在使用过程中变形;
3)提高钢的铁磁性。
时效
定义:
自然时效—将工件长时间(半年—一年或长时间)放置在室温或露天条件下,不需任何加热的工艺方法;人工时效—将工件加热至低温(钢100—150℃,铸铁500—600℃)经长时间(8—15小时)保温后,缓慢冷却到室温的工艺方法。
目的:
1)消除内应力,防止工件在加工和使用过程中变形;
2)稳定尺寸,使工件在使用过程中保持精度。
表面淬火(火焰加热、感应加热、电接触加热、电解液加热)
定义:
表面淬火是属于表面热处理工艺,是通过不同热源对零件进行快速加热,使零件表层(一定厚度)很快地加热到淬火温度,然后迅速冷却,使表层获得高硬度的马氏体的操作方法。
目的:
使工件表面获得高硬度和高耐磨性,而内部保持较好塑性和韧性。
化学热处理(渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗金属)
定义:
将工件置于化学介质加热和保温,以改变表层的化学成分和组织,继而改变工作表层性能的热处理工艺。
目的:
在保持心部较好塑性、韧性的同时,通过渗入不同元素获得良好的表层性能,如高强度和耐磨、抗疲劳等。
6.1钢的热处理
钢的热处理工艺及其应用表
表1-7
处理分类
热处理规范
热处理目的
应用范围
退火
完全退火(碳钢AC3以上30—50℃,合金钢AC3以上50—90℃)
均匀细化晶粒以提高韧性,消除内应力和降低硬度,以利于切削加工和塑性变形加工
用于处理亚共析钢的锻件,热轧件和铸钢件,焊接件
球化退火(AC1以上10—20℃)
降低硬度,改善切削加工性能,为最终热处理作好组织准备
主要作为工具钢、模具钢、轴承钢等的予先热处理,这类钢一般都是过共析钢或共析钢。
等温退火(亚共析钢AC3以一典析、过共析饮AC1以上)
降低硬度,细化晶粒,均匀组织和消除内应力
适用于合金钢、高合金钢、高碳钢等。
不完全退火(AC1以上)
降低硬度,消除内应力,改善切削加工性能和冷变形性能。
亚共析钢锻件
低温退火(去应力退火)(500—600℃)
消除内应力,减少和防止工件在后继工序或使用过程中发生变形和开裂。
铸钢件、焊接件、机械加件。
再结晶退火(中间退火)(650—700℃)
消除冷变形产生的冷作硬化使拉长,压扁或破碎的晶粒变为均匀的等轴晶粒,使钢强度降低,塑性提高,以及于后序加工
知用经冷变形——冷拉、冷轧、冷冲压后的低碳钢。
正火
正火
正火的冷却速度大于退火,能获得更细密的珠光体(索氏体),提高钢的强度和硬度。
1)解决低碳钢因塑性过高造成粘刀,不易切削加工的问题;2)作为中碳钢的最后热处理,既满足切削加工要求,又保证较高强度和硬度;3)用作高碳钢消除网状碳化物的手段之一;4)以正火加高温回火代替完全淬火用于合金结构钢,降低硬度均匀组织,又缩短生产周期。
淬火
淬火分为单液、双液、等温、复合、分级、局部淬火等
淬火后获得马氏体组织,以强化钢材,通过淬火后的回火得到高硬度、耐磨性、强度与韧性相配合的综合力学性能。
回火
回火
1)减少和消除淬火应力,提高塑性和韧性;2)获得强度和韧性配合的综合力学性能;3)稳定零件的组织和尺寸,使具在使用过程中不发生变形。
低温回火(时效处理)(150—250℃)
回火温度低(125—250℃)回火组织与回火马氏体,低温回火可保持工作高的硬度,适当降低马氏体的脆性和淬火应力,使之具有一定韧性。
用于碳钢及合金钢刃、量具、冷变形模具,渗碳件、滚动轴承。
中温回火(300—500℃)
获得高的弹性和足够的硬度(HRC35-45)同时保持一事实上的韧性。
用于各种弹簧和热锻模、塑料模等模具。
高温回火(500—650℃)
习惯上将淬火和高温回火的双重热处理称调质。
其目的是得到一定的强度、硬度和良好的韧性,塑性相配合的综合力学性能。
冷处理
(-60—75℃)
将淬火钢从室温继续冷却到低温度,使组织中的残余奥氏体转变为马氏体的热处理操作。
其目的是为了更进一步提高钢的硬功夫度,耐磨性和对稳定性。
用于轴承、工具、量具等及部分渗碳件
6.2铸铁的热处理
铸铁的热处理工艺及其应用表
表1-8
执处理材质
热处理规范
热处理目的
灰口铸铁
消除内应力退火(500-550℃)
消除内应力,避免铸件变形,甚至开裂。
石墨化退火
低温石墨化退火(650-750℃)
使共析渗碳体球化和分解析出石墨,从而降低铸铁硬度。
高温石墨化退火(850-950℃)
使自由渗碳体在高温回热时分解为奥氏体+石墨,从而降低硬度,便于切削加工。
正火(850-950℃)
提高灰铸铁件的强度、硬度和耐磨性或为以后的淬火作好组织准备。
表面淬火
提高铸件的硬度和耐磨性。
进行表面淬火的铸件,原始组织中珠光体是应大于65%。
球墨铸铁
消除应力退火(550-600℃)
消除内应力。
高温石墨化退火(920-960℃)
使自由渗碳体在高温下分解为奥氏体+石墨,以改善切削加工性
低温石墨化退火(720-760℃)
消除铸件基体组织中的自由渗碳体和合金元素偏析,获得较高塑性、韧性的铁素体组织。
高温正火(900-940℃)
获得高的强度、硬度和耐磨性(保温时间原始基体组织全部转化为奥氏体)。
低温正火(820-860℃)
获得高的韧性、塑性和一定的强度(保温时间原始基体组织全部转化为奥氏体)。
淬火(850-900℃)
提高强度、硬度和耐磨性。
回火(低温、中温、高温)(140-600℃)
稳定淬火组织,减少内应力和降低脆性,提高强度。
等温淬火(860-900℃)
获得高强度、较高韧性与塑性良好综合力学性能,使形状复杂铸件减少变形和防止开裂。
白口铸铁
消除内力退火(830-850℃)
消除内应力,避免铸件开裂。
淬火回火(淬火900-1000℃)(回火MS以上)
改善力学性能,提高耐磨性
第二章铸件材料
第一节灰口铸铁和球墨铸铁
1、灰口铸铁(GBT438-88)
灰口铸铁一般碳含量2.7-4.0%,其中80%的碳以片状石墨析出。
石墨强度低,破坏基体连续性,尖端易造成应力集中,所以灰铸铁强度低脆隆大,与其它钢铁材料相比,有优良的铸造性能,最小的缺口敏感性和良好的切削性,也具有比较好的耐磨性。
1.1灰口铸铁的力学性能
灰口铸铁的牌号及力学性能
表2-1
序号
牌号
旧牌号
单铸试样直径㎜
抗拉强度σb≥Mpa
1
HT100
HT10-26
Φ30
100
2
HT150
HT15-33
Φ30
150
3
HT200
HT20-40
Φ30
200
4
HT250
HT25-47
Φ30
250
5
HT300
HT30-54
Φ30
300
6
HT350
HT35-60
Φ30
350
注:
灰铸铁的生产方式和化学成分由供方在保证力学性能的条件下,自行选定,如有特殊要求应在供需双方订货时商定。
1.2灰口铸铁特性及应用举例
灰口铸铁特性及应用表
表2-2
序号
牌号
主要特性
应用举例
1
HT100
低强度、铸造应力小、优良的减振性和切削性,不用人工时效,焊补性差。
受较小负荷、无关紧要的铸件如底座、手轮、手把、盖等。
2
HT150
中等强度、铸造应力小、优良的减振性和切削性,不用人工时效,焊补性差。
受中等弯曲应力和磨擦面压强高于500KPa的铸件,如底座、轴承座等。
3
HT200
较高强度、耐磨性和耐热性较好,铸造性及切削性良好,减振性良,且具有一定耐蚀性,应进行人工时效。
承受较大弯曲应力,要求保持气密性的铸件,如泵体、阀体、叶轮、导翼等泵件。
HT250
4
HT300
高强度、耐磨性好,白口倾向大,切削性、铸造性、焊补性差,需进行人工时效处理。
承受高的弯曲应力,拉应力及要求保持高气密性铸件,如高压油缸、泵体、吸水管、出水段、阀体等。
HT350
2、球墨铸铁(GB/T1348—)
球墨铸铁简称球铁,其基体中石墨是球体,对削弱基体和应力集中的作用较小,因而能较充分地发挥基体的作用,机械能优于片状石墨的普通灰口铸铁,是一种优良的结构材料。
2、1球墨铸铁的力学性能
球墨铸铁牌号及单铸试块的力学性能
表2-3
序号
牌号
σb(Mpa)
σ0.2(Mpa)
δ
主要金
相组织
硬度(HB)
≥
%
(供参考)
1
QT400-18
400
250
18
铁素体(F)
130-180
2
QT400-15
400
250
15
铁素体(F)
130-180
3
QT450-10
450
310
10
铁素体(F)
160-210
4
QT500-7
500
320
7
铁素体(F)+珠光体(P)
170-230
5
QT600-3
600
370
3
珠光体(P)+铁素体(F)
190-270
球墨铸铁件附铸试块的力学性能
表2-4
序号
牌号
壁厚
σb(MPa)
σ0.2(MPa)
δ
主要金相组织
硬度(HB)
≥
%
(供参考)
1
QT400-18A
1
390
250
18
铁素体(F)
130-180
2
370
240
12
130-180
2
QT400-15A
1
390
250
15
铁素体(F)
130-180
2
370
240
12
130-180
3
QT400-7A
1
450
300
7
铁素体(F)+珠光体(P)
170-240
2
420
290
5
170-240
4
QT600-3A
1
600
360
3
珠光体(P)+铁素体(F)
180-270
2
550
340
1
180-270
注:
壁厚栏中“1”表示壁厚﹥30-60毫米
“2”表示壁厚﹥60-200毫米
2、2球墨铸铁特性及应用举例
球墨铸铁特性及应用表
表2-5
序号
牌号
主要特性
应用举例
1
QT400-18
焊接性及切削加工性良好,韧性高、低温性好,具有一定耐蚀性。
农机具、汽车、拖拉机、壳体类铸件及通用机械中泵、阀门铸件。
2
3
QT450-10
同上,但塑性略低,而强度与小能量冲击功较高。
同上
4
中等强度与塑性,切削加性尚好,抗气蚀性较好。
泵体、泵盖及托架、叶轮等铸件。
5
QT600-3
中高强度、低塑性,耐磨性较好。
同上
第二节铸钢
铸钢具有适当的强度,塑性和韧性及特殊性能。
铸钢较少受尺寸,形状和重量的限制。
铸钢的分类方法很多,在生产中应用较多的是按化学成分和用途分类,并通常以化学成分命名,如铸造碳钢和铸造合金钢。
1、一般工程用铸造碳钢(GB/T11352-1989)
1.1一般工程用铸造碳钢化学成分
一般工程用铸造碳钢牌号及化学成分(w·t%)表
表2-6
序号
牌号
化学成分
C
Si
Mn
S
P
残余元素≤
1
ZG200-400
0.20
0.50
0.80
0.04
Ni
0.30
2
ZG230-450
0.30
0.50
0.90
0.04
0.04
Cr
0.35
3
ZG270-500
0.10
0.50
0.90
0.04
0.04
Cu
0.30
4
ZG310-570
0.5
0.6
0.9
0.04
0.04
Mo
0.20
V
0.05
注:
1、残余元素总和≤1.00%;
2、对上限每减少0.01%碳,允许增加0.04%锰,对ZG200-400,锰含量最高至1.00%,其余牌号锰含量最高为1.20%.
1.2一般工程用铸造碳钢力学性能
一般工程用铸造碳钢力学性表
表2-7
序号
牌号
室温下试验机械性能≥
σS或σ0.2*
σS
δ
ψ
Akv(J)*
(MPa)
(MPa)
%
%
1
ZG200-400
200
400
25
40
30
2
ZG230-450
230
450
22
32
25
3
ZG270-500
270
500
18
25
22
4
ZG310-570
310
570
15
21
15
注:
1、表列数值适用于厚度≤100毫米的铸件,对于厚度≥100毫米的铸件,仅屈服强度值(σ0.2)可供设计用。
如需从热处理的铸件上或从代表铸件放大型试块上切取试样时,其数值需由供需双方协商确定。
2、*对收缩率和冲击吸收功,如需方无要求,即由制造厂选择,保证其中一项。
1.3一般工程用铸造碳钢特性及应用举例
一般工程用铸造碳钢特性及应用
表2-8
序号
牌号
主要特性
应用举例
1
ZG200-400
有良好的的韧性和焊接性,可切削性尚好。
用于受力不大,要求韧性的各种零件,如泵体、阀体及箱体零件等。
2
ZG230-450
3
ZG270-500
有较高的强度和较好的塑性,铸造性良好,焊接性尚可,切削性佳,ZG310
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