正确选择材料是机械设计和加工的基础。本文整理了机械加工中最常用的金属材料性能参数表，包括密度、硬度、抗拉强度、热处理工艺等关键数据，方便工艺员、编程员和采购人员快速查询。
一、碳钢材料性能表
| 牌号 | 密度(g/cm³) | 抗拉强度(MPa) | 硬度HBW | 典型应用 |
|---|---|---|---|---|
| Q195 | 7.85 | 315-430 | ≤187 | 薄板、铁丝、铆钉 |
| Q235(A3) | 7.85 | 370-500 | ≤156 | 钢结构、支架、箱体 |
| Q345(16Mn) | 7.85 | 470-630 | ≤207 | 桥梁、压力容器 |
| 45钢 | 7.85 | ≥600 | ≤229(正火) | 轴类、齿轮、连杆 |
| 40Cr | 7.85 | ≥980 | ≤207 | 重要轴类、齿轮 |
| 65Mn | 7.85 | ≥980 | ≤302 | 弹簧、垫圈 |
二、不锈钢材料性能表
| 牌号 | 密度(g/cm³) | 抗拉强度(MPa) | 硬度HBW | 特点 |
|---|---|---|---|---|
| 304 (06Cr19Ni10) | 7.93 | ≥520 | ≤187 | 通用型，耐腐蚀好 |
| 304L | 7.93 | ≥480 | ≤187 | 低碳，焊接性更好 |
| 316 (0Cr17Ni12Mo2) | 7.98 | ≥520 | ≤187 | 含钼，耐酸碱更强 |
| 316L | 7.98 | ≥480 | ≤187 | 低碳，医疗食品级 |
| 420 (2Cr13) | 7.75 | ≥635 | ≤223 | 马氏体，可热处理硬化 |
| 430 (1Cr17) | 7.70 | ≥450 | ≤183 | 铁素体，磁性，便宜 |
三、铝合金材料性能表
| 牌号 | 密度(g/cm³) | 抗拉强度(MPa) | 硬度HB | 典型应用 |
|---|---|---|---|---|
| 1060 | 2.71 | 60-95 | 20-30 | 导电材料、装饰板 |
| 5052 | 2.68 | 170-305 | 47-77 | 钣金、油箱 |
| 6061-T6 | 2.70 | ≥290 | ≥95 | 结构件、模具、夹具 |
| 7075-T6 | 2.81 | ≥570 | ≥150 | 航空、高强度结构 |
| 2A12(LY12) | 2.78 | ≥390 | ≥120 | 航空铆钉、结构件 |
| 铸铝ZL104 | 2.65 | ≥200 | ≥70 | 复杂铸件、壳体 |
四、45钢热处理工艺参数
45钢是最常用的中碳钢，通过不同热处理可获得不同性能：
| 热处理工艺 | 加热温度(℃) | 冷却方式 | 硬度HRC | 应用 |
|---|---|---|---|---|
| 正火 | 840-860 | 空冷 | ≤229HB | 改善切削性能 |
| 完全退火 | 820-840 | 炉冷 | ≤197HB | 消除应力，软化 |
| 淬火 | 820-840 | 水冷/油冷 | 55-62 | 获得高硬度 |
| 高温回火(调质) | 550-650 | 空冷 | 22-34 | 轴类、齿轮(综合性能最好) |
| 中温回火 | 350-500 | 空冷 | 35-45 | 弹簧、冲击件 |
| 低温回火 | 150-250 | 空冷 | 58-64 | 刀具、量具、轴承 |
| 表面淬火 | 840-860 | 喷水/喷液 | 表面52-58 | 齿轮齿面、轴颈 |
五、材料密度速查表
| 材料 | 密度(g/cm³) | 材料 | 密度(g/cm³) |
|---|---|---|---|
| 碳钢/合金钢 | 7.85 | 304不锈钢 | 7.93 |
| 铸铁(灰口) | 7.0-7.3 | 316不锈钢 | 7.98 |
| 球墨铸铁 | 7.1-7.4 | 黄铜H62 | 8.43 |
| 纯铝 | 2.70 | 紫铜T2 | 8.89 |
| 铝合金 | 2.65-2.85 | 钛合金TC4 | 4.43 |
六、选材速查指南
| 零件类型 | 推荐材料 | 热处理 |
|---|---|---|
| 一般轴类 | 45钢 | 调质(淬火+高温回火) |
| 重要齿轮 | 40Cr | 调质+齿面淬火 |
| 弹簧 | 65Mn/60Si2Mn | 淬火+中温回火 |
| 一般结构件 | Q235 | 无需热处理 |
| 耐腐蚀零件 | 304/316不锈钢 | 固溶处理 |
| 轻量化结构 | 6061-T6铝合金 | 人工时效 |
| 高强度结构 | 7075-T6铝合金 | 人工时效 |
| 轴承内外圈 | GCr15 | 淬火+低温回火 |
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