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常见金属材料基础知识.pdf

常见金属材料基础知识

yavenhoo
2009-08-27 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《常见金属材料基础知识pdf》,可适用于经济金融领域

NNNCCCHHHHHHYYY常见金属材料基础知识(简要读本――仅供内部使用)华阳恩赛有限公司(中美合资)NCHHUAYANGLTD二零零四年十二月○CCopyrightByNCHHuayangLTDAllrightsreserved常见金属材料基础知识(简要读本――仅供内部使用)(VER)目录前言第一章概述第二章金属材料第一讲黑色金属第一节铁及其分类生铁铸铁第二节钢及其分类按品质分类按化学成份分类按成形方法分类按用途分类按金相组织分类综合分类按冶炼方法分类按钢材外形分类第三节中国钢号表示方法中国钢号表示方法概述中国钢号表示方法的分类说明第四节板材知识钢板(包括带钢)的分类硅钢片牌号表示方法电镀锡板和热镀锌板沸腾钢板与镇静钢板优质碳素结构钢板专用结构钢板彩色涂层钢板船体用结构钢宝钢冷轧产品牌号命名方法第五节型材知识型材的分类型钢中大、中、小型的划分热轧带肋钢筋常见金属材料基础知识(简要读本――仅供内部使用)(VER)热轧H型钢冷弯型钢第六节管材知识管材的分类无缝钢管焊接钢管第七节不锈钢知识不锈钢热轧钢不锈钢冷轧钢板各种不锈钢的特性和用途世界各国不锈钢标准钢号对照表第二讲有色金属材料(非黑色金属)第一节有色金属概述有色金属分类有色金属产品牌号表示方法第二节铜及铜合金纯铜铜合金铜材第三节铝及铝合金纯铝产品压力加工铝合金铝材铸造铝合金高强度铝合金第三章金属腐蚀基础第一讲金属腐蚀概述第一节金属腐蚀的分类第二节金属腐蚀的形态全面(均匀)腐蚀孔蚀缝隙腐蚀脱层腐蚀晶间腐蚀选择性腐蚀磨损腐蚀常见金属材料基础知识(简要读本――仅供内部使用)(VER)应力腐蚀破裂氢腐蚀腐蚀疲劳第二讲黑色金属及其合金耐蚀性第一节碳钢和普通铸铁的耐蚀性耐蚀性能影响耐蚀性的因素第二节耐蚀合金铸铁第三节耐蚀低合金钢第四节不锈钢的耐蚀性铬不锈钢铬不锈钢铬镍不锈钢铬镍钼(钛)不锈钢铬镍~不锈钢―号合金第三讲有色金属及其合金耐蚀性第一节铜及其合金纯铜铜合金第二节铝及其合金铝铝合金第三节钛及其合金纯钛钛合金第四节镍及其合金镍镍合金常见金属材料基础知识(简要读本――仅供内部使用)(VER)前言随着时间的进步华阳恩赛有限公司的销售员工对“未来战略”和“两手都要硬的经营策略”有了全面地认知、深刻地理解和积极地行动!这种喜人形势已被总公司每月的《情况通报》所诠释!华阳恩赛有限公司的决策者面对这种“全面繁荣”的局面根据诸多项目的销售过程、销售细节、以及销售员工反映的情况及时洞察出销售活动中出现的问题、存在的不足理性地向广大销售员工发出了“学习、学习、再学习”的读书倡导要求大家做一个学习型的销售员、做一个专业型的销售员。为此总经理吴铁军先生特别要求工程师推荐了一些相关的专业书籍并编辑了《常见金属材料基础知识(简要读本)供广大销售员工业余时间学习清洗、防锈方面的基础知识以便更好地推动、提升每个销售员工的销售业绩实现华阳恩赛有限公司的战略目标!本次技术专业读书活动在华阳恩赛有限公司的历史上尚属首次工程师推荐的书目、编辑的简要读本尚存在欠缺或不足敬请赐教!华阳恩赛有限公司工程师年月日常见金属材料基础知识(简要读本――仅供内部使用)(VER)常见金属材料基础知识(简要读本)第一章概述在机械、工程等工业领域中采用的材料种类及品种繁多、涉及范围及其广泛。其分类如下:铁黑色金属碳钢合金钢金属材料轻有色金属有色金属重有色金属稀土金属合成塑料有机非金属材料合成橡胶合成纤维树脂基复合材料非金属材料复合材料金属基复合材料非金属基复合材料陶瓷材料玻璃材料无机非金属材料石磨及碳工程材料(基本材料)木材、水泥、混凝土等金属组织l金属:具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小富有延性和展性等特性的物质。金属内部原子具有规律性排列的固体(即晶体)。l合金:由两种或两种以上金属或金属与非金属组成具有金属特性的物质。l相:合金中成份、结构、性能相同的组成部分。l固溶体:是一个(或几个)组元的原子(化合物)溶入另一个组元的晶格中而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。l固溶强化:由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点使晶格发生畸变使固溶体硬度和强度升高这种现象叫固溶强化现象。l化合物:合金组元间发生化合作用生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。l机械混合物:由两种晶体结构而组成的合金组成物虽然是两面种晶体却是一种组成成分具有独立的机械性能。常见金属材料基础知识(简要读本――仅供内部使用)(VER)随着生产的迅速发展特别是电子产业、航空航天技术的突飞猛进不断地对材料的性能提出了愈来愈高的要求。而传统单一材料往往不能全面满足强度、韧性、重量和稳定性等方面的要求为使各种材料之间的优点互补获得性能更加优越的材料人们研制出各种新型复合材料。就是由两种或两种以上不同材料的组合材料其性能通常兼有组成材料的各种优点有着非常广阔的发展前景。中国经过几十年的努力钢铁工业已同过去的仅能生产多个钢种、多个品种的钢材发展到现在能生产多个钢种、万多个品种的钢材特别是国防工业和高精尖技术包括原子弹、氢弹、导弹、核潜艇、通讯卫星、火箭等需要的关键金属材料。都已由国内自行研制开发成功最大限度满足了其需要。金属材料性能为更合理使用金属材料充分发挥其作用必须掌握各种金属材料制成的零、构件在正常工作情况下应具备的性能(使用性能)及其在冷热加工过程中材料应具备的性能(工艺性能)。材料的使用性能包括物理性能(如比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等)、化学性能(耐用腐蚀性、抗氧化性)力学性能(机械性能)。材料的工艺性能指材料适应冷、热加工方法的能力。)机械性能(力学性能):机械性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的特性。l强度:材料在外力(载荷)作用下抵抗变形和断裂的能力。材料单位面积受载荷称应力。l屈服点(бs):称屈服强度指材料在拉抻过程中材料所受应力达到某一临界值时载荷不再增加变形却继续增加或产生L。时应力值单位用牛顿毫米(Nmm)表示。l抗拉强度(бb)也叫强度极限指材料在拉断前承受最大应力值。单位用牛顿毫米(Nmm)表示。l延伸率(δ):材料在拉伸断裂后总伸长与原始标距长度的百分比。l断面收缩率(Ψ)材料在拉伸断裂后、断面最大缩小面积与原断面积百分比。l硬度:指材料抵抗其它更硬物压力其表面的能力常用硬度按其范围测定分布氏硬度(HBS、HBW)和洛氏硬度(HKA、HKB、HRC)l冲击韧性(Ak):材料抵抗冲击载荷的能力单位为焦耳厘米(Jcm))工艺性能:指材料承受各种加工、处理的能力的那些性能。l铸造性能:指金属或合金是否适合铸造的一些工艺性能主要包括流性能、充满铸模能力收缩性、铸件凝固时体积收缩的能力偏析指化学成分不均性。l焊接性能:指金属材料通过加热或加热和加压焊接方法把两个或两个以上金属材料焊接到一起接口处能满足使用目的的特性。l顶气段性能:指金属材料能承授予顶锻而不破裂的性能。l冷弯性能:指金属材料在常温下能承受弯曲而不破裂性能。弯曲程度一般用弯曲角度α(外角)或弯心直径d对材料厚度a的比值表示a愈大或da愈小则材料的冷弯性愈好。l冲压性能:金属材料承受冲压变形加工而不破裂的能力。在常温进行冲压叫冷冲压。检验方法用杯突试验进行检验。l锻造性能:金属材料在锻压加工中能承受塑性变形而不破裂的能力。)化学性能:指金属材料与周围介质扫触时抵抗发生化学或电化学反应的性能。l耐腐蚀性:指金属材料抵抗各种介质侵蚀的能力。l抗氧化性:指金属材料在高温下抵抗产生氧化皮能力。本简要读本中未涉及胶泥、涂料、化学品、核材料等。常见金属材料基础知识(简要读本――仅供内部使用)(VER)第二章金属材料金属材料是应用最广泛的材料目前仍占据材料工业的主导地位。从常用材料标准数据中我们可以发现包括九大类约余种常用材料它们包括黑色金属的型钢、钢板及钢带、钢管、钢丝、钢丝绳有色金属的棒材、线材、板材、带材及箔材、管材等大类。第一讲黑色金属在介绍钢的分类之前先简单介绍一下黑色金属的基本概念。黑色金属:如生铁、铁合金、铸铁、钢、合金钢等。钢和生铁都是以铁为基础以碳为主要添加元素的合金统称为铁碳合金。习惯上把碳含量>的归类于铁碳含量<的归类于钢。当铁中含C在~范围时则为钢含C~的铁缺乏实用性一般不进行工业生产。第一节铁及其分类生铁是指把铁矿石放到高炉中冶炼而成的产品也叫“铣铁”。生铁是高炉产品可分为普通生铁和合金生铁前者包括炼钢生铁和铸造生铁后者主要是锰铁和硅铁。合金生铁作为炼钢的辅助材料在炼钢时做钢的脱氧剂和合金元素添加剂用。生铁是含碳量~并含有非铁杂质较多的铁碳合金。生铁的杂质元素主要是硅、硫、锰、磷等。生铁质硬而脆缺乏韧性几乎没有塑性变形能力因此不能通过锻造、轧制、拉拔等方法加工成形。但含硅高的生铁(灰口铁)的铸造及切削性能良好。铁的主要矿石有:赤铁矿FeO含铁量在~之间磁铁矿FeO含铁量以上有磁性还有褐铁矿FeO·HO、菱铁矿FeCO和黄铁矿FeS它们的含铁量低一些但比较容易冶炼。中国的铁矿资源非常丰富著名的产地有湖北大冶、东北鞍山等。单质铁的制备一般采用冶炼法。以赤铁矿FeO和磁铁矿FeO为原料与焦炭和助溶剂在熔矿炉内反应焦炭燃烧产生CO气CO气与过量的焦炭接触就生成CO气CO气和氧化铁作用就生成金属铁。CO=COCOC=COFeOCO=FeCOFeOCO=FeCOFeOCO=FeOCO另一种理解是:生铁、铁合金属于炉料即治炼用原料。铸铁是用生铁(主要是铸造生铁)治炼后的产品。常见金属材料基础知识(简要读本――仅供内部使用)(VER)生铁生铁是含碳量大于%()的铁碳合金工业生铁含碳量一般在~并含Si、Mn、S、P等元素是用铁矿石经高炉冶炼的产品。生铁生铁按含硅(Si)量划分铁号按含锰(Mn)量分组按含磷(P)量分级按含硫(S)量分类。)炼钢生铁炼钢生铁含硅量不大于碳以FeC状存在。故硬而脆断口呈白色。主要用作炼钢原料和可锻铸铁原料炼钢生铁见下表所示。炼钢用生铁(根据GB)铁号代号LLL)铸造用生铁铸造生铁硅含量为~。碳多以石墨状态存在。断口呈灰色。软、易切削加工。主要用来生产各种铸铁件原料如床身、箱体等。铸造生铁见下表所示:铸造用生铁(根据YBT–)牌号铸铸铸铸铸铸铁号代号ZZZZZZ)球墨铸造用生铁球墨铸造用生铁也是一种铸造生铁只是低硫低磷。低硫使碳充分在铁中石墨化。低磷提高生铁的机械性能主要用于生产性能(机械性能)较好的球墨铸铁件。球墨生铁见下表所示:球墨铸铁用生铁(根据GB)牌号QQQ此外现在应用的还有含钒生铁、铸造用磷铜钛低合金耐磨生铁见下面两个表:含钒生铁(根据GB)牌号钒钒钒钒铁号代号FFFF铸造用磷铜钛低合金耐磨生铁(根据GB)铁号NMZNMZNMZNMZNMZNMZ常见金属材料基础知识(简要读本――仅供内部使用)(VER)铸铁铸铁是含碳大于的铁碳合金它是将铸造生铁(部分炼钢生铁)在炉中重新熔化并加进铁合金、废钢、回炉铁调整成分而得到。与生铁区别是铸铁是二次加工大都加工成铸铁件。铸铁件具有优良的铸造性可制成复杂零件一般有良好的切削加工性。另外具有耐磨性和消震性良好价格低等特点。根据碳在铸铁中存在的形态不同通常可将铸铁分为白口铸铁、灰口铸铁及麻口铸铁。见下表:石墨化进行程度铸铁名称第一阶段第二阶段第三阶段特性及应用完全石墨化部分石墨化灰口铸铁完全石墨化完全石墨化未石墨化灰铸铁通常是指具有片状石墨的灰口铸铁这中铸铁具有一定的机械性能、良好的铸造性能以及其它多方面的优良性能因而在机械制造中业获得最广泛的应用。灰铸铁分级:HT、HT、HT、HT、HT、HT。而灰铸铁中又可根据石墨的形态不同而分为普通灰铸铁、蠕虫状石黑铸铁、球黑铸铁以及可锻铸铁。球墨铸铁和蠕墨铸铁一般是用稀土镁合金对铁液进行处理以改善石墨形态从而得到比灰铸铁有更高机械性能的铸铁。球墨铸铁依照其基体和性能特点而分为六种:即铁素体(高韧性)球墨铸铁珠光体(高强度)球墨铸铁贝氏体(耐磨)球墨铸铁奥氏体一贝氏体(耐磨)球墨铸铁马氏体一奥氏体(抗磨)球墨铸铁及奥氏体(耐热、耐蚀)球墨铸铁。蠕墨铸铁具有不同比例的珠光体铁素体基体组织。铸铁性能与其石墨的蠕化程度(蠕化率)及基体有关。在石墨蠕化良好条件下珠光体蠕墨铸铁的强度和硬度较高耐磨性强。适于制造耐磨零件如汽车的刹车鼓等。而铁素体蠕墨铸铁的导热性较好在高温作用下不存在珠光体分解问题组织较稳定适用于制造在高温下工作、需要有良好的抗热疲劳能力、导热性的零件如内燃机汽缸盖、进排气岐管等。麻口铸铁部分石墨化未石墨化未石墨化白口铸铁未石墨化未石墨化未石墨化可锻铸铁是将白口铸铁通过固态石墨化热处理(包括有或无脱碳过程)得到的具有团絮状石墨的铁碳合金。采用不同的热处理方法可以得到具有不同组织和性能的可锻铸铁即黑心可锻铸铁、珠光体可锻铸铁和白心可锻铸铁。当将白口铸铁毛坯件在密封的退火炉中进行热处理即在中性炉气条件下退火时得到的铸铁组织中有呈团絮状的石墨(退火碳)存在。这种石墨虽不很圆整和紧密但它对基体的割裂作用则比灰铸铁中的片状石墨要小得多因此它能使铸铁得到较高的强度及良好的韧性。铸铁的基体可以通过热处理来加以控制。使之成为铁素体或珠光体。用这种方法得到的铁素体基体可锻铸铁因组织中有石墨存在因而铸铁的断面呈暗灰色而在表层经常有薄的脱碳层呈浅灰色故通称为黑心可锻铸铁。而珠光体可锻铸铁则是以其基体命名的。当将白口铸铁毛坯件在氧化性质的炉气条件下进行退火时铸件断面上从外层到心部发生强烈的氧化和脱碳。在完全脱碳层中无石墨存在铸铁的组织为铸素体。实际上在小断面尺寸条件下铸铁的组织基本上为单一的铁素体和退火碳。而在大断面尺寸条件下表层为铁素体中间区域为珠光体和铁素体及退火碳而心部区域则为珠光体及退火碳(间或有少量铁素体)。这种铸铁断面由于其心部区域有发亮的光泽而表层色泽较暗故通称为白心可锻铸铁。特种铸铁是指具有特殊使用性能的铸铁材料主要包括抗磨铸铁、耐热铸铁和耐腐蚀铸铁。为使铸铁具有这些特殊使用性能需要使铸铁有一定的组织。特种铸铁中既有非合金铸铁(如普通白口抗磨铸铁)也有低合金铸铁、中合金铸铁和高合金铸铁(如中锰抗磨用球墨铸铁及高铬抗磨用白口铸铁等)。由于特种铸铁中含有大量合金元素使得其在熔炼和铸造性能方面与非合金化的铸铁有显著的差别。大多数合金元素降低铸铁的铸造性能而含有大量合金元素的特种铸铁的铸造性能通常是很差的在铸造过程中容易产生多种铸造缺陷因此需要针对各种铸铁在熔炼和铸造方面的特性采取适当的工艺措施防止缺陷的发生以保证铸件的质量。对任何一种特种铸铁而言首先是要求具备一定的使用性能如抗磨、耐热等。但由于是用来制造机器零件就需要保证有一定的机械性能主要是强度和塑性为此需要在铸铁的化学成分设计上考虑同时满足特定的使用性能和一定的机械性能这两方面的要求。常见金属材料基础知识(简要读本――仅供内部使用)(VER))铸铁牌号的表示方法各种铸铁代号由表示该铸铁特征的汉语拼音字母的第一个大写正体字母组成。当两种铸铁名称的代号字母相同时可在该大写正体字母后加小写正体字母来区别。同一名称铸铁需要细分时取其细分特点的汉语拼音第一个大写正体字母排列在后面。见下表:铸铁名称、代号及牌号表示方法(根据GB)铸铁名称代号牌号表示方法实例灰铸铁HTHT蠕墨铸铁RuTRuT球墨铸铁QTQT黑心可锻铸铁白心可锻铸铁珠光体可锻铸铁KHTKBTKZTKHTKBTKZT耐磨铸铁MTMTCuPTi抗磨白口铸铁抗磨球墨铸铁KmBTKmQTKmBTMnMoCuKmQTMn冷硬铸铁LTLTCrMoR耐蚀铸铁耐蚀球墨铸铁STSQTSTSiRSQTAlSi耐热铸铁耐热球墨铸铁RTRQTRTCrRQTA奥氏体铸铁AT牌号中代号后面的一组数字表示抗拉强度值有两组数字时第一组表示抗拉强度值第二组表示延伸率值。两组数字中间用“一”隔开。合金元素用国际元素符号表示含量大于或等于时用整数表示:小于时一般不标注。常规元素(C、Si、Mn、S、p)一般不标注有特殊作用时才标注其元素符号及含量。)白口铸铁白口铸铁中的碳全部以渗透碳体(FeC)形式存在因断口呈亮白色。故称白口铸铁由于有大量硬而脆的FeC白口铸铁硬度高、脆性大、很难加工。因此在工业应用方面很少直接使用只用于少数要求耐磨而不受冲击的制件如拔丝模、球磨机铁球等。大多用作炼钢和可锻铸铁的坯料。)灰口铸铁铸铁中的碳大部或全部以自由状态片状石墨存在。断口呈灰色。它具有良好铸造性能、切削加工性好减磨性耐磨性好、加上它熔化配料简单成本低、广泛用于制造结构复杂铸件和耐磨件。常见金属材料基础知识(简要读本――仅供内部使用)(VER)灰口铸铁按基体组织不同分为铁素体基灰口铸铁、珠光体铁素体基灰口铸铁和珠光体基灰口铸铁三类。由于灰口铸铁内存在片状石墨而石墨是一种密度小强度低、硬度低、塑性和韧性趋于零的组分。它的存在如同在钢的基体上存在大量小缺口即减少承载面积又增加裂纹源所以灰口铸铁强度低、韧性差不能进行压力加工。为改善其性能在浇注前在铁水中加入一下量的硅铁硅钙等孕育剂使珠光体基体细化石墨变细小而均匀分布经过这种孕育处理的铸铁。称为孕育铸铁。灰口铸铁的牌号、性能组织及用途见下表:表灰口铸铁的牌号、组织及用途显微组织铸铁类别牌号基体石墨用途举例铁素体灰口铸铁HTFP(少量)粗片低负荷和不重要的零件如盖、外罩、手轮、支架、和重锤等铁素体珠光体灰口铸铁HTFP较片粗中等应力的零件如支柱、底座、齿轮箱、工作台、刀架、端盖、阀体、管路、附件等HTP中等片状珠光体灰口铸铁HT细P较细片状承受较大应力、用作重要的零件如汽缸、齿轮、机座、飞轮、床身、刹车轮、联轴器、齿轮箱和轴承座等HT

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