金屬材料基礎(chǔ)知識培訓(xùn).ppt

金屬材料基礎(chǔ)知識 2007 3 22 一 概述 1 在機械 工程等工業(yè)領(lǐng)域中 采用的金屬材料種類及品種繁多 其分類如下 2 金屬材料性能 為更合理使用金屬材料 充分發(fā)揮其作用 必須掌握各種金屬材料制成的零 構(gòu)件在正常工作情況下應(yīng)具備的性能 使用性能 及其在冷熱加工過程中材料應(yīng)具備的性能 工藝性能 材料的使用性能包括物理性能 如比重 熔點 導(dǎo)電性 導(dǎo)熱性 熱膨脹性 磁性等 化學(xué)性能 耐用腐蝕性 抗氧化性 力學(xué)性能 機械性能 材料的工藝性能指材料適應(yīng)冷 熱加工方法的能力 2 1機械性能 力學(xué)性能 機械性能是指金屬材料在外力作用下所表現(xiàn)出來的特性 強度 材料在外力 載荷 作用下 抵抗變形和斷裂的能力 材料單位面積受載荷稱應(yīng)力 屈服點 s 稱屈服強度 指材料在拉抻過程中 材料所受應(yīng)力達到某一臨界值時 載荷不再增加變形卻繼續(xù)增加或產(chǎn)生0 2 L 時的應(yīng)力值 單位用牛頓 毫米2 N mm2 表示 抗拉強度 b 也叫強度極限指材料在拉斷前承受最大應(yīng)力值 單位用牛頓 毫米2 N mm2 表示 延伸率 材料在拉伸斷裂后 總伸長與原始標距長度的百分比 斷面收縮率 材料在拉伸斷裂后 斷面最大縮小面積與原斷面積百分比 硬度 指材料抵抗其它更硬物壓力其表面的能力 常用硬度按其范圍測定分布氏硬度 HBS HBW 和洛氏硬度 HKA HKB HRC 沖擊韌性 Ak 材料抵抗沖擊載荷的能力 單位為焦耳 厘米2 J cm2 2 2工藝性能 指材料承受各種加工 處理的能力的那些性能 鑄造性能 指金屬或合金是否適合鑄造的一些工藝性能 主要包括流性能 充滿鑄模能力 收縮性 鑄件凝固時體積收縮的能力 偏析指化學(xué)成分不均性 焊接性能 指金屬材料通過加熱或加熱和加壓焊接方法 把兩個或兩個以上金屬材料焊接到一起 接口處能滿足使用目的的特性 冷彎性能 指金屬材料在常溫下能承受彎曲而不破裂性能 彎曲程度一般用彎曲角度 外角 或彎心直徑d對材料厚度a的比值表示 a愈大或d a愈小 則材料的冷彎性愈好 沖壓性能 金屬材料承受沖壓變形加工而不破裂的能力 在常溫進行沖壓叫冷沖壓 檢驗方法用杯突試驗進行檢驗 鍛造性能 金屬材料鍛壓加工中能承受塑性變形而不破裂的能力 2 3化學(xué)性能 指金屬材料與周圍介質(zhì)掃觸時抵抗發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)的性能 耐腐蝕性 指金屬材料抵抗各種介質(zhì)侵蝕的能力 抗氧化性 指金屬材料在高溫下 抵抗產(chǎn)生氧化皮能力 二 黑色金屬 黑色金屬 如生鐵 鐵合金 鑄鐵 鋼 合金鋼等 鋼和生鐵都是以鐵為基礎(chǔ) 以碳為主要添加元素的合金 統(tǒng)稱為鐵碳合金 習(xí)慣上把碳含量 2 11 的歸類于鐵 碳含量 2 11 的歸類于鋼 1 鐵及其分類 1 1生鐵 生鐵是含碳量大于2 2 11 的鐵碳合金 工業(yè)生鐵含碳量一般在2 5 4 0 并含Si Mn S P等元素 是用鐵礦石經(jīng)高爐冶煉的產(chǎn)品 生鐵生鐵按含硅 Si 量劃分鐵號 按含錳 Mn 量分組 按含磷 P 量分級 按含硫 S 量分類 1 煉鋼生鐵 煉鋼生鐵含硅量不大于1 7 碳以Fe3C狀存在 故硬而脆 斷口呈白色 主要用作煉鋼原料和可鍛鑄鐵原料 煉鋼生鐵見下表所示 2 鑄造用生鐵鑄造生鐵硅含量為1 25 3 6 碳多以石墨狀態(tài)存在 斷口呈灰色 軟 易切削加工 主要用來生產(chǎn)各種鑄鐵件原料如床身 箱體等 鑄造生鐵見下表所示 3 球墨鑄造用生鐵球墨鑄造用生鐵也是一種鑄造生鐵 只是低硫低磷 低硫使碳充分在鐵中石墨化 低磷提高生鐵的機械性能 主要用于生產(chǎn)性能 機械性能 較好的球墨鑄鐵件 球墨生鐵見下表所示 1 2鑄鐵 鑄鐵是含碳大于2 11 的鐵碳合金 它是將鑄造生鐵 部分煉鋼生鐵 在爐中重新熔化 并加進鐵合金 廢鋼 回爐鐵調(diào)整成分而得到 與生鐵區(qū)別是鑄鐵是二次加工 大都加工成鑄鐵件 鑄鐵件具有優(yōu)良的鑄造性可制成復(fù)雜零件 一般有良好的切削加工性 另外具有耐磨性和消震性良好 價格低等特點 1 鑄鐵牌號的表示方法 各種鑄鐵代號 由表示該鑄鐵特征的漢語拼音字母的第一個大寫正體字母組成 當兩種鑄鐵名稱的代號字母相同時 可在該大寫正體字母后加小寫正體字母來區(qū)別 同一名稱鑄鐵 需要細分時 取其細分特點的漢語拼音第一個大寫正體字母 排列在后面 見下表 牌號中代號后面的一組數(shù)字 表示抗拉強度值 有兩組數(shù)字時 第一組表示抗拉強度值 第二組表示延伸率值 兩組數(shù)字中間用 一 隔開 合金元素用國際元素符號表示 含量大于或等于1 時 用整數(shù)表示 小于1 時一般不標注 常規(guī)元素 C Si Mn S p 一般不標注 有特殊作用時 才標注其元素符號及含量 2 白口鑄鐵白口鑄鐵中的碳全部以滲透碳體 Fe3C 形式存在 因斷口呈亮白色 故稱白口鑄鐵 由于有大量硬而脆的Fe3C 白口鑄鐵硬度高 脆性大 很難加工 因此 在工業(yè)應(yīng)用方面很少直接使用 只用于少數(shù)要求耐磨而不受沖擊的制件 如拔絲模 球磨機鐵球等 大多用作煉鋼和可鍛鑄鐵的坯料 3 灰口鑄鐵鑄鐵中的碳大部或全部以自由狀態(tài)片狀石墨存在 斷口呈灰色 它具有良好鑄造性能 切削加工性好 減磨性 耐磨性好 加上它熔化配料簡單 成本低 廣泛用于制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜鑄件和耐磨件 由于灰口鑄鐵內(nèi)存在片狀石墨 而石墨是一種密度小 強度低 硬度低 塑性和韌性趨于零的組分 它的存在如同在鋼的基體上存在大量小缺口 即減少承載面積 又增加裂紋源 所以灰口鑄鐵強度低 韌性差 不能進行壓力加工 為改善其性能 在澆注前在鐵水中加入一下量的硅鐵 硅鈣等孕育劑 使珠光體基體細化 石墨變細小而均勻分布 經(jīng)過這種孕育處理的鑄鐵 稱為孕育鑄鐵 灰口鑄鐵的牌號 性能組織及用途見下表 4 可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵是用碳 硅含量較低的鐵碳合金鑄成白口鑄鐵坯件 再經(jīng)過長時間高溫退火處理 使?jié)B碳體分解出團絮狀石墨而成 即可鍛鐵是一種經(jīng)過石墨化處理的白口鑄鐵 可鍛鑄鐵按熱處理后顯微組織不同分兩類 一類是黑心可鍛鑄鐵和珠光可鍛鑄鐵 黑心可鍛鑄鐵組織主要是鐵素體 F 基本 團絮狀石墨 珠光體可鍛鑄鐵組織主要是珠光體 P 基體 團絮狀石墨 另一類是白心可鍛鑄鐵 白心可鍛鑄鐵組織決定于斷面尺寸 小斷面的以鐵素體為基體 大斷面的表面區(qū)域為鐵素體 心部為珠光體和退火碳 可鍛鑄鐵牌號 性能 根據(jù)GB9440 88 見下兩表 黑心可鍛鑄鐵主要用于制造汽車 拖拉機零件及機床附件 如輪殼 彈簧支座 閥門等 珠光體可鍛鑄鐵則用于制造曲軸 連桿 輪軸 活塞環(huán)等 5 球墨鑄鐵 在鐵水 球墨生鐵 澆注前加一定量的球化劑 常用的有硅鐵 鎂等 使鑄鐵中石墨球化 由于碳 石墨 以球狀存在于鑄鐵基體中 改善其對基體的割裂作用 球墨鑄鐵的抗拉強度 屈服強度 塑性 沖擊韌性大大提高 并具有耐磨 減震 工藝性能好 成本低等優(yōu)點 現(xiàn)已廣泛替代可鍛鑄鐵及部分鑄鋼 鍛鋼件 如曲軸 連桿 軋輥 汽車后橋等 根據(jù)GB1348 88球墨鑄鐵牌號分為單鑄和附鑄試塊兩類 單鑄試塊分八個牌號見下表 注 牌號后面的字母A系表示該牌號在附鑄試塊上測定的機械性能 以區(qū)別上表的單試塊測定的性能 除上述介紹幾種常用鑄鐵外 還有抗磨白口鑄鐵 冷硬鑄鐵 耐熱鑄鐵等 鑄造生鐵通過鍛化 變質(zhì) 球化等方法可以改變其內(nèi)部結(jié)構(gòu) 改善并提高其機械性能 因此 鑄造生鐵又可分為白口鑄鐵 灰口鑄鐵 可鍛鑄鐵 球墨鑄鐵和特種鑄鐵等品種 2 鋼及其分類 鋼是含碳量在0 04 2 3 之間的鐵碳合金 為了保證其韌性和塑性 含碳量一般不超過1 7 鋼的主要元素除鐵 碳外 還有硅 錳 硫 磷等 鋼的分類方法多種多樣 其主要方法有如下七種 2 1按品質(zhì)分類 按照鋼中硫 S 和磷 P 的含量可分為普通鋼 優(yōu)質(zhì)鋼和高級優(yōu)質(zhì)鋼 1 普通鋼 P 0 045 S 0 055 2 優(yōu)質(zhì)鋼 P S均 0 035 3 高級優(yōu)質(zhì)鋼 P 0 035 S 0 030 2 2按化學(xué)成份分類 1 碳素鋼 a 低碳鋼 C 0 25 b 中碳鋼 C 0 25 0 60 c 高碳鋼 C 0 60 2 合金鋼 a 低合金鋼 合金元素總含量 5 b 中合金鋼 合金元素總含量 5 10 c 高合金鋼 合金元素總含量 10 2 3按成形方法分類 1 鍛鋼 2 鑄鋼 3 熱軋鋼 4 冷拉鋼 2 4按用途分類 1 建筑及工程用鋼 a 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 b 低合金結(jié)構(gòu)鋼 c 鋼筋鋼 2 結(jié)構(gòu)鋼 a 機械制造用鋼 b 彈簧鋼 c 軸承鋼3 工具鋼 a 碳素工具鋼 b 合金工具鋼 c 高速工具鋼 4 特殊性能鋼 a 不銹耐酸鋼 b 耐熱鋼包括抗氧化鋼 熱強鋼 氣閥鋼 c 電熱合金鋼 d 耐磨鋼 e 低溫用鋼 f 電工用鋼 5 專業(yè)用鋼 如橋梁用鋼 船舶用鋼 鍋爐用鋼 壓力容器用鋼 農(nóng)機用鋼等 2 5按金相組織分類 2 6綜合分類 1 普通鋼a 碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q195 Q215 A B Q235 A B C Q255 A B Q275 b 低合金結(jié)構(gòu)c 特定用途的普通結(jié)構(gòu)鋼 2 優(yōu)質(zhì)鋼 包括高級優(yōu)質(zhì)鋼 a 結(jié)構(gòu)鋼 a 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 b 合金結(jié)構(gòu)鋼 c 彈簧鋼 d 易切鋼 e 軸承鋼 f 特定用途優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼 b 工具鋼 a 碳素工具鋼 b 合金工具鋼 c 高速工具鋼 c 特殊性能鋼 a 不銹耐酸鋼 b 耐熱鋼 c 電熱合金鋼 d 電工用鋼 e 高錳耐磨鋼 2 7按脫氧程度和澆注制度分 a 沸騰鋼 b 半鎮(zhèn)靜鋼 c 鎮(zhèn)靜鋼 d 特殊鎮(zhèn)靜鋼 3 中國鋼號表示方法 3 1鋼號表示方法概述 鋼的牌號簡稱鋼號 是對每一種具體鋼產(chǎn)品所取的名稱 是人們了解鋼的一種共同語言 中國的鋼號表示方法 根據(jù)國家標準 鋼鐵產(chǎn)品牌號表示方法 GB221 79 中規(guī)定 采用漢語拼音字母 化學(xué)元素符號和阿拉伯數(shù)字相結(jié)合的方法表示 即 鋼號中化學(xué)元素采用國際化學(xué)符號表示 例如Si Mn Cr 等 混合稀土元素用 RE 或 Xt 表示 產(chǎn)品名稱 用途 冶煉和澆注方法等 一般采用漢語拼音的縮寫字母表示 見表 鋼中主要化學(xué)元素含量 采用阿拉伯數(shù)字表示 3 2鋼號表示方法的分類說明3 2 1碳素結(jié)構(gòu)鋼 由Q 數(shù)字 質(zhì)量等級符號 脫氧方法符號組成 它的鋼號冠以 Q 代表鋼材的屈服點 后面的數(shù)字表示屈服點數(shù)值 單位是Mpa 例如 Q235表示屈服點 ss 235MPa的碳素結(jié)構(gòu)鋼 必要時鋼號后面可標出表示質(zhì)量等級和脫氧方法的符號 質(zhì)量等級符號分別為A B C D 脫氧方法符號 F表示沸騰鋼 b表示半鎮(zhèn)靜鋼 Z表示鎮(zhèn)靜鋼 TZ表示特殊鎮(zhèn)靜鋼 鎮(zhèn)靜鋼可不標符號 即Z和TZ都可不標 例如Q235 AF表示A級沸騰鋼 專門用途的碳素鋼 例如橋梁鋼 船用鋼等 基本上采用碳素結(jié)構(gòu)鋼的表示方法 但在鋼號最后附加表示用途的字母 3 2 2優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 鋼號開頭的兩位數(shù)字表示鋼的碳含量 以平均碳含量的萬分之幾表示 例如平均碳含量為0 45 的鋼 鋼號為 45 它不是順序號 所以不能讀成45號鋼 錳含量較高的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 應(yīng)將錳元素標出 例如50Mn 沸騰鋼 半鎮(zhèn)靜鋼及專門用途的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼應(yīng)在鋼號最后特別標出 例如平均碳含量為0 1 的半鎮(zhèn)靜鋼 其鋼號為10b 3 2 3碳素工具鋼 鋼號冠以 T 以免與其他鋼類相混 鋼號中的數(shù)字表示碳含量 以平均碳含量的千分之幾表示 例如 T8 表示平均碳含量為0 8 錳含量較高者 在鋼號最后標出 Mn 例如 T8Mn 高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼的磷 硫含量 比一般優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼低 在鋼號最后加注字母 A 以示區(qū)別 例如 T8MnA 碳素工具鋼用途廣泛 其中T7 T7A T8 T8A 鋼因韌性較好 主要用作承受震動與沖擊載荷的工具 如鑿子 打鐵用模 各種錘子 木工工具等 T9 T9A 由于含碳量較高 故硬度 耐磨性較高 韌性較差 有一定韌性用作不受劇烈震動沖擊的工具 如沖模 沖頭 木工切削工具 鑿巖鑿子等到 T10 T10A T11 T11A 韌性尚可 耐磨 較硬 應(yīng)用較廣 制作要求較高且不受突然和劇烈沖愚味震動而需要一定韌性及具有鋒利刀口的各種工具 如車刀 刨刀 鉆頭 板牙 銑刀 刀鋸鋸條及簡單量具 T12 T12A T13 T13A 鋼則用于制造不受震動 要求極高硬度的工具 如鉆頭 絲錐 銼刀 刮刀等 3 2 4易切削鋼 鋼號冠以 Y 以區(qū)別于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 字母 Y 后的數(shù)字表示碳含量 以平均碳含量的萬分之幾表示 例如平均碳含量為0 3 的易切削鋼 其鋼號為 Y30 錳含量較高者 亦在鋼號后標出 Mn 例如 Y40Mn 3 2 5合金結(jié)構(gòu)鋼 鋼號開頭的兩位數(shù)字表示鋼的碳含量 以平均碳含量的萬分之幾表示 如40Cr 鋼中主要合金元素 除個別微合金元素外 一般以百分之幾表示 當平均合金含量 1 5 時 鋼號中一般只標出元素符號 而不標明含量 但在特殊情況下易致混淆者 在元素符號后亦可標以數(shù)字 1 例如鋼號 12CrMoV 和 12Cr1MoV 前者鉻含量為0 4 0 6 后者為0 9 1 2 其余成分全部相同 當合金元素平均含量 1 5 2 5 3 5 時 在元素符號后面應(yīng)標明含量 可相應(yīng)表示為2 3 4 等 例如18Cr2Ni4WA 鋼中的釩V 鈦Ti 鋁AL 硼B(yǎng) 稀土RE等合金元素 均屬微合金元素 雖然含量很低 仍應(yīng)在鋼號中標出 例如20MnVB鋼中 釩為0 07 0 12 硼為0 001 0 005 高級優(yōu)質(zhì)鋼應(yīng)在鋼號最后加 A 以區(qū)別于一般優(yōu)質(zhì)鋼 專門用途的合金結(jié)構(gòu)鋼10 鋼號冠以 或后綴 代表該鋼種用途的符號 例如鉚螺專用的30CrMnSi鋼 鋼號表示為ML30CrMnSi 3 2 6低合金高強度鋼 鋼號的表示方法 基本上和合金結(jié)構(gòu)鋼相同 低合金鋼是指在鋼中加入少量合金元素 由于合金元素的強化作用 低合金結(jié)構(gòu)鋼的屈服點比普通碳素鋼高25 150 加之大多低碳 而具有良好的塑性韌性和焊接性能 有的還具有耐腐蝕 耐低溫等特性 因此 低合金鋼是一類很有發(fā)展前途的鋼 在鋼的生產(chǎn)中比例越來越大 低合金鋼按質(zhì)量和用途分為普通質(zhì)量低合金鋼 優(yōu)質(zhì)低合金鋼 特殊質(zhì)量低合金鋼 對專業(yè)用低合金高強度鋼 應(yīng)在鋼號最后標明 例如16Mn鋼 用于橋梁的專用鋼種為 16Mnq 汽車大梁的專用鋼種為 16MnL 壓力容器的專用鋼種為 16MnR 3 2 7彈簧鋼彈簧鋼是用生產(chǎn)各種板簧和螺旋彈簧或類似零件 如軋輥等 彈簧是一種能產(chǎn)生大量彈性變形的結(jié)構(gòu)零件 通過彈簧的彈性變形 可以吸收沖擊能量 緩和沖擊和震動的作用 因此對彈簧鋼的要求必須有高的強度 特別是高的屈服強度和疲勞強度 要不易脫碳 有良好的表面質(zhì)量 具有一定的淬透性和良好的工藝性能 有的彈簧還要求耐熱 耐腐蝕等 因此彈簧鋼含碳較高 彈簧鋼有合金和非合金 彈簧鋼按化學(xué)成分可分為碳素彈簧鋼和合金彈簧鋼兩類 其鋼號表示方法 前者基本上與優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼相同 后者基本上與合金結(jié)鋼相同 3 2 8滾動軸承鋼 滾動軸承鋼也叫軸承鋼 主要用來制造滾動軸承內(nèi)外套圈 滾珠 滾粒 保持架等 但在量具 冷作模具 低合金刀具 柴油機高壓油泵件等方面也有廣泛應(yīng)用 軸承鋼種類較多有較多高碳鉻 滲碳 不銹 高溫 無磁軸承鋼 鋼號冠以字母 G 表示滾動軸承鋼類 高碳鉻軸承鋼鋼號的碳含量不標出 鉻含量以千分之幾表示例如GCr15 滲碳軸承鋼的鋼號表示方法 基本上和合金結(jié)構(gòu)鋼相同 3 2 9合金工具鋼和高速工具鋼 合金工具鋼12鋼號的平均碳含量 1 0 時 不標出碳含量 當平均碳含量 1 0 時 以千分之幾表示 例如Cr12 CrWMn 9SiCr 3Cr2W8V 高速工具鋼13的鋼號一般不標出碳含量 只標出各種合金元素平均含量的百分之幾 例如鎢系高速鋼的鋼號表示為 W18Cr4V 鋼號冠以字母 C 者 表示其碳含量高于未冠 C 的通用鋼號 鋼中合金元素含量的表示方法 基本上與合金結(jié)構(gòu)鋼相同 但對鉻含量較低的合金工具鋼鋼號 其鉻含量以千分之幾表示 并在表示含量的數(shù)字前加 0 以便把它和一般元素含量按百分之幾表示的方法區(qū)別開來 例如Cr06 3 2 10不銹鋼和耐熱鋼 鋼號中碳含量以千分之幾表示 例如 2Cr13 鋼的平均碳含量為0 2 若鋼中含碳量 0 03 或 0 08 者 鋼號前分別冠以 00 及 0 表示之 例如00Cr17Ni14Mo2 0Cr18Ni9等 對鋼中主要合金元素以百分之幾表示 而鈦 鈮 鋯 氮 等則按上述合金結(jié)構(gòu)鋼對微合金元素的表示方法標出 3 2 11焊條鋼它的鋼號前冠以字母 H 以區(qū)別于其他鋼類 例如不銹鋼焊絲為 H2Cr13 可以區(qū)別于不銹鋼 2Cr13 1 概述 1 1有色金屬分類 1 有色純金屬 分為重金屬 輕金屬 貴金屬 半金屬和稀有金屬五類 2 有色合金 按合金系統(tǒng)分 重有色金屬合金 輕有色金屬合金 貴金屬合金 稀有金屬合金等 按合金用途則可分 變形 壓力加工用合金 鑄造合金 軸承合金 印刷合金 硬質(zhì)合金 焊料 中間合金 金屬粉未等 3 有色材按化學(xué)成份分類 銅和銅合金材 鋁和鋁合金材 鉛和鉛合金材 鎳和鎳合金材 鈦和鈦合金材 按形狀分類時 可分為 板 條 帶 箔 管 棒 線 型等品種 三 有色金屬材料 非黑色金屬 1 2有色金屬產(chǎn)品牌號表示方法 1 命名原則 有色金屬及合金產(chǎn)品牌號的命名 規(guī)定以漢語拼音字母或國際元素符號作為主題詞代號 表示其所屬大類 如用L或AL表示鋁 T或Cu表示銅 主題詞以后 用成份數(shù)字順序結(jié)合產(chǎn)品類別來表示 即主題詞之后的代號可以表示產(chǎn)品的狀態(tài) 特征或主要成份 如 LF為防 F 銹的鋁 L 合金 LD為鍛 D 造用的鋁 L 合金 LY為硬 Y 的鋁 L 合金 這三種合金的主題詞是鋁合金 L 又如 QSn為青 Q 銅中主要的添加元素為錫 Sn 的一類 QAL9 4為青 Q 銅中含有鋁 AL 成分中添加元素鋁為9 其他添加元素為4 這兩種合金的主題詞是青銅 Q 產(chǎn)品代號是由標準 GB340 78 規(guī)定的主題詞漢語拼音字母 化學(xué)元素符號及阿拉伯數(shù)字相結(jié)合的方法來表示 2 牌號表示方法舉例有色金屬和合金產(chǎn)品的牌號表示方法舉例 2 銅及銅合金 2 1純銅 純銅是玫瑰紅色金屬 表面形成氧化銅膜后呈紫色 故工業(yè)純銅常稱紫銅或電解銅 密度為8 9g cm3 熔點1083 C 純銅導(dǎo)電性很好 大量用于制造電線 電纜 電刷等 導(dǎo)熱性好 常用來制造須防磁性干擾的磁學(xué)儀器 儀表 如羅盤 航空儀表等 塑性極好 易于熱壓和冷壓力加工 可制成管 棒 線 條 帶 板 箔等銅材 純銅產(chǎn)品有冶煉品及加工品兩種 2 2銅合金 2 2 1黃銅黃銅是銅與鋅的合金 最簡單的黃銅是銅 鋅二元合金 稱為簡單黃銅或普通黃銅 改變黃銅中鋅的含量可以得到不同機械性能的黃銅 黃銅中鋅的含量越高 其強度也較高 塑性稍低 工業(yè)中采用的黃銅含鋅量不超過45 含鋅量再高將會產(chǎn)生脆性 使合金性能變壞 為了改善黃銅的某種性能 在一元黃銅的基礎(chǔ)上加入其它合金元素的黃銅稱為特殊黃銅 常用的合金元素有硅 鋁 錫 鉛 錳 鐵與鎳等 在黃銅中加鋁能提高黃銅的屈服強度和抗腐蝕性 稍降低塑性 含鋁小于4 的黃銅具有良好的加工 鑄造等綜合性能 在黃銅中加1 的錫能顯著改善黃銅的抗海水和海洋大氣腐蝕的能力 因此稱為 海軍黃銅 錫還能改善黃銅的切削加工性能 黃銅加鉛的主要目的是改善切削加工性和提高耐磨性 鉛對黃銅的強度影響不大 錳黃銅具有良好的機械性能 熱穩(wěn)定性和抗蝕性 在錳黃銅中加鋁 還可以改善它的性能 得到表面光潔的鑄件 黃銅可分為鑄造和壓力加工兩類產(chǎn)品 常用加工黃銅 2 2 2青銅 青銅是歷史上應(yīng)用最早的一種合金 原指銅錫合金 因顏色呈青灰色 故稱青銅 為了改善合金的工藝性能和機械性能 大部分青銅內(nèi)還加入其它合金元素 如鉛 鋅 磷等 由于錫是一種稀缺元素 所以工業(yè)上還使用許多不含錫的無錫青銅 它們不僅價格便宜 還具有所需要的特種性能 無錫青銅主要有鋁青銅 鈹青銅 錳青銅 硅青銅等 此外還有成份較為復(fù)雜的三元或四元青銅 現(xiàn)在除黃銅和白銅 銅鎳合金 以外的銅合金均稱為青銅 錫青銅有較高的機械性能 較好的耐蝕性 減摩性和好的鑄造性能 對過熱和氣體的敏感性小 焊接性能好 無鐵磁性 收縮系數(shù)小 錫青銅在大氣 海水 淡水和蒸汽中的抗蝕性都比黃銅高 鋁青銅有比錫青銅高的機械性能和耐磨 耐蝕 耐寒 耐熱 無鐵磁性 有良好的流動性 無偏析傾向 可得到致密的鑄件 在鋁青銅中加入鐵 鎳和錳等元素 可進一步改善合金的各種性能 青銅也分為壓力加工和鑄造產(chǎn)品兩大類 2 2 3白銅以鎳為主要添加元素的銅基合金呈銀白色 稱為白銅 銅鎳二元合金稱普通白銅 加錳 鐵 鋅和鋁等元素的銅鎳合金稱為復(fù)雜白銅 純銅加鎳能顯著提高強度 耐蝕性 電阻和熱電性 工業(yè)用白銅根據(jù)性能特點和用途不同分為結(jié)構(gòu)用白銅和電工用白銅兩種 分別滿足各種耐蝕和特殊的電 熱性能 白銅多經(jīng)壓力加工成白銅材 常用加工白銅的組別 牌號 3 鋁及鋁合金3 0概述 鋁是一種輕金屬 密度小 2 79 Cm3 具有良好的強度和塑性 鋁合金具有較好的強度 超硬鋁合金的強度可達600Mpa 普通硬鋁合金的抗拉強度也達200 450Mpa 它的比鋼度遠高于鋼 因此在機械制造中得到廣泛的運用 鋁的導(dǎo)電性僅次于銀和銅 居第三位 用于制造各種導(dǎo)線 鋁具有良好的導(dǎo)熱性 可用作各種散熱材料 鋁還具有良好的抗腐蝕性能和較好的塑性 適合于各種壓力加工 鋁合金按加工方法可以分為變形鋁合金和鑄造鋁合金 變形鋁合金又分為不可熱處理強化型鋁合金和可熱處理強化型鋁合金 不可熱處理強化型不能通過熱處理來提高機械性能 只能通過冷加工變形來實現(xiàn)強化 它主要包括高純鋁 工業(yè)高純鋁 工業(yè)純鋁以及防銹鋁等 可熱處理強化型鋁合金可以通過淬火和時效等熱處理手段來提高機械性能 它可分為硬鋁 鍛鋁 超硬鋁和特殊鋁合金等 鋁合金可以采用熱處理獲得良好的機械性能 物理性能和抗腐蝕性能 鑄造鋁合金按化學(xué)成分可分為鋁硅合金 鋁銅合金 鋁鎂合金和鋁鋅合金 3 1純鋁產(chǎn)品 純鋁分冶煉品和壓力加工品兩類 前者以化學(xué)成份Al表示 后者用漢語拼音LG 鋁 工業(yè)用的 表示 3 2壓力加工鋁合金 鋁合金壓力加工產(chǎn)品分為防銹 LF 硬質(zhì) LY 鍛造 LD 超硬 LC 包覆 LB 特殊 LT 及釬焊 LQ 等七類 常用鋁合金材料的狀態(tài)為退火 M燜火 硬化 Y 熱軋 R 等三種 壓力加工鋁合金的產(chǎn)品代號 3 3鑄造鋁合金鑄造鋁合金 ZL 按成分中鋁以外的主要元素硅 銅 鎂 鋅分為四類 代號編碼分別為100 200 300 400 3 4高強度鋁合金 高強度鋁合金指其抗拉強度大于480MPa的鋁合金 主要是壓力加工鋁合金中硬鋁合金類 超硬鋁合金類和鑄造合金類 金屬材料的化學(xué)性能最主要的是指它的耐腐蝕性 材料抵抗周圍介質(zhì)對腐蝕破壞的能力稱為材料的耐腐蝕性能 耐蝕性不是材料固有不變的特性 它隨材料的工作條件而改變 四 黑色金屬及其合金耐蝕性 1 碳鋼和普通鑄鐵的耐蝕性1 1耐蝕性能在淡水 大氣 土壤 海水等中性介質(zhì)中都不耐蝕 在各類干燥氣體和有機溶劑等介質(zhì)中耐蝕性良好 在低濃度堿溶液14及濃硫酸 濃氫氟酸等介質(zhì)中 碳鋼和普通鑄鐵表面能生成穩(wěn)定的膜 因而是耐蝕的 1 2影響耐蝕性的因素介質(zhì)組成 鐵碳合金的成分和組織 鋼鐵熱處理條件差異 2 耐蝕合金鑄鐵在鑄鐵中加入某些合金元素可以大大提高它在一些介質(zhì)中的耐蝕性 如添加硅 鉻 鋁等元素 可使鑄鐵表面形成連續(xù) 致密 牢固的表面膜 添加鎳能獲得耐堿性介質(zhì)腐蝕性能優(yōu)良的奧氏體鑄鐵 加稀土元素 鎂 能使石墨球化 從而大大改善高硅鑄鐵的力學(xué)性能和工藝性能 3 耐蝕低合金鋼耐蝕低合金鋼通常是指在碳鋼中加入合金元素的總量低于3 左右的合金 加入的合金元素種類 含量不同 所起的作用不同 根據(jù)在不同介質(zhì)中的耐腐蝕性能 可將耐蝕低合金鋼分為如下幾種 1 耐大氣腐蝕鋼種 2 耐海水腐蝕鋼種 3 耐硫化氫腐蝕鋼種 4 不銹鋼的耐蝕性不銹鋼是鉻 鎳含量較高的合金鋼 通常把耐大氣腐蝕的合金鋼稱為不銹鋼 把在酸中及其它強腐蝕性介質(zhì)中耐腐蝕的合金鋼稱為耐酸鋼 一般把上述不銹鋼與耐酸鋼統(tǒng)稱為不銹耐酸鋼或簡稱為不銹鋼 4 1鉻13不銹鋼 本鋼種含鉻12 14 約為不銹鋼必需含鉻的最低量 Cr 12 它可經(jīng)熱處理硬化 產(chǎn)生帶磁性的馬氏體結(jié)構(gòu) 所以通稱馬氏體不銹鋼 低碳品種有鐵素體不銹鋼 它的耐蝕性和其它不銹鋼類似 能夠耐大氣 水 硝酸 堿 鹽 有機酸 有機化合物及其它氧化性環(huán)境的腐蝕 不耐非氧化性酸 硫酸 鹽酸等 的腐蝕 在含有鹵素離子的溶液中可產(chǎn)生孔蝕和應(yīng)力腐蝕破裂 由于它不含鎳 鉻含量也較低 所以一般耐蝕性都低于鉻17鐵素體和鉻18鎳9奧氏體不銹鋼 它的強度和硬度高 韌性較低 常用于同時需要耐蝕性 強度和硬度的部件 如閥門部件 球軸承等 一般不用作槽 管等化工設(shè)備 4 2鉻17不銹鋼 鉻17不銹鋼含鉻17 27 晶粒結(jié)構(gòu)主要是帶磁性的鐵素體 所以通稱鐵素體不銹鋼 它不能經(jīng)熱處理硬化 但可通過冷加工硬化 它的耐蝕性和其它不銹鋼類似 耐大氣性能優(yōu)良 耐硝酸和其它氧化性環(huán)境 也耐堿 鹽 水 有機酸及其它有機化合物的腐蝕 不耐非氧化性酸 硫酸 鹽酸等 的腐蝕 其耐蝕性優(yōu)于馬氏體不銹鋼 低于奧氏體不銹鋼 但在耐應(yīng)力腐蝕破裂方面優(yōu)于奧氏體不銹鋼 主要用于耐大氣腐蝕的如汽車和建筑業(yè)的各類部件 家庭用具等 也可用于硝酸工業(yè)的設(shè)備 如貯罐 但因其焊接 加工性能遠低于鉻18鎳9鋼 故在化工方面的應(yīng)用受到了限制 本鋼種有含鈦 不含鈦和低碳等幾個品種 其耐蝕性基本相似 低碳含鈦的鋼對晶間腐蝕有較強的抵抗力 4 3鉻18鎳9不銹鋼 鉻18鎳9不銹鋼 奧氏體 是含鉻11 以上或同時含鎳的鋼種的通稱 它在常溫氧化性環(huán)境 如大氣 水 強氧化性酸等 中容易鈍化 使表面產(chǎn)生一層以氧化鉻 Cr2O3 為主 保護性很強的薄膜 其腐蝕率極低 因此得 不銹鋼 之名 但當溫度增高或環(huán)境的氧化能力減小時 將由鈍態(tài)變?yōu)榛顟B(tài) 腐蝕顯著增大 各類不銹鋼對有機酸 有機化合物 堿 中性溶液和多種氣體都有良好耐蝕性 在非氧化性酸 硫酸 鹽酸等 中腐蝕嚴重 不銹鋼設(shè)備的腐蝕常常為局部腐蝕 當處于鈍態(tài)和活態(tài)邊緣 在含有鹵素離子的鹽溶液中 可能產(chǎn)生孔蝕 在含有對應(yīng)力腐蝕敏感離子 如Cl OH 等 的溶液中 受應(yīng)力的部分 如焊縫附近 則可能產(chǎn)生危險的應(yīng)力腐蝕破裂 焊縫兩側(cè)的敏化區(qū)還易產(chǎn)生晶間腐蝕 鉻鎳鋼的耐蝕性和機械性能都超過單純鉻鋼 鎳的加入促進奧氏體結(jié)構(gòu)的生成 可得到更好的機械性能 特別是使韌性提高 同時又增大了鈍化范圍 使它更容易鈍化 鉻18鎳9鋼是不銹鋼中用途最廣的品種 它沒有磁性 不能不能經(jīng)熱處理硬化 但和鐵素體不銹鋼一樣 可經(jīng)冷加工硬化 加入少量鈦或鈮的品種對晶間腐蝕的抗力較高 也稱 穩(wěn)定鋼 鉻 鎳含量越高 耐蝕性和耐熱性也越高 如鉻25鎳20鋼就具有耐高溫氧化的特點 此外 還生產(chǎn)了以錳代鎳的節(jié)鎳或無鎳鋼 鉻錳氮鋼 所有以上品種耐蝕性基本相同 唯有含鉬2 4 的鉻鎳鉬鋼對非氧化性酸 鹵化物等介質(zhì)的耐蝕性較好 不易產(chǎn)生孔蝕 因差別較多 所以另列表 4 4鉻18鎳12鉬 鈦 不銹鋼 本鋼種和一般鉻鎳不銹鋼相似 氮由于加入了2 4 的鉬 所以在許多方面比鉻鎳不銹鋼更為優(yōu)越 特別是在非氧化性酸和熱的有機酸 氯化物中的耐蝕性要比鉻鎳不銹鋼好得多 抗孔蝕的能力也越好 含鈦或鈮的鋼對晶間腐蝕有較強的抗力 含鉬的鉻錳氮 鎳 鋼耐蝕性與鋼種基本類似 因此 可作本鋼種的代用品 鉻26鉬1微碳鐵素體不銹鋼 E Brite26 1 耐蝕性與本鋼種類似 與其它無鎳鐵素體鋼同樣具有耐孔蝕和應(yīng)力腐蝕破裂的優(yōu)點 且因碳 氮的含量低 所以也耐晶間腐蝕 可作本鋼種的節(jié)鎳代用品 4 5鉻20鎳22 30不銹鋼 20號合金 鉻20鎳22 30不銹鋼不銹鋼國外商品名為Durime20 鑄材 Carpehter20 鍛材 Worthite 牌號見下表 本類合金因鉻 鎳含量較高 所以耐蝕性比普通不銹鋼更高 可用于處理硫酸 硝酸 磷酸 混酸 亞硫酸 有機酸 堿 鹽溶液 硫化氫等 在某些濃度下 還可用于高溫 但不耐濃或熱的鹽酸 濕的氟 氯 溴 碘 王水等的腐蝕 因為價格較貴 一般由于腐蝕嚴重的環(huán)境以及高溫 高速下磨蝕嚴重的部件 如閥 泵等 不同牌號的鋼種由于合金成份略有差異 在個別環(huán)境中耐蝕性可能有差別 使用時要注意 五 有色金屬及其合金耐蝕性 1 銅及其合金 銅及其合金具有高的導(dǎo)電性 導(dǎo)熱性 塑性 冷韌性 并且在許多介質(zhì)中具有高的耐蝕性能 1 1純銅也稱紫銅 銅在一般大氣 工業(yè)大氣 海洋性大氣中 比較穩(wěn)定 在堿中 在弱的和中等濃度的非氧化性酸中也相當穩(wěn)定 若溶液中有氧或氧化劑存在 腐蝕將更加嚴重 銅不耐硫化物 如H2S 腐蝕 銅具有高的導(dǎo)電性 導(dǎo)熱性 塑性和良好的加工性能 另外 銅具有良好的冷韌性 但銅的強