金屬基礎(chǔ)知識(管工)

1、2022年4月29日星期五 金屬材料基礎(chǔ)知識金屬材料基礎(chǔ)知識 管工管工 高軍高軍2022年4月29日星期五2-4條條(管工崗位技術(shù)標準管工崗位技術(shù)標準)A、常用金屬材料的基本知識。、常用金屬材料的基本知識。B、低、中碳鋼及鑄鐵的區(qū)別及鑒別、低、中碳鋼及鑄鐵的區(qū)別及鑒別方法。方法。C、鋼的熱處理方法及其在管道安裝、鋼的熱處理方法及其在管道安裝工藝中的應(yīng)用工藝中的應(yīng)用。2022年4月29日星期五 實際使用的碳鋼，除鐵、碳兩個主要實際使用的碳鋼，除鐵、碳兩個主要元素之外，還含有少量元素之外，還含有少量Mn、Si、S、P、H、O、N等非特意加入的雜質(zhì)元素。等非特意加入的雜質(zhì)元素。它們對鋼材性能和質(zhì)量影

2、響很大，它們對鋼材性能和質(zhì)量影響很大，必須嚴格控制在牌號規(guī)定的范圍之內(nèi)。必須嚴格控制在牌號規(guī)定的范圍之內(nèi)。 2022年4月29日星期五碳（碳（C）：在生鐵中以兩種形態(tài)存在，一種是游離碳（石）：在生鐵中以兩種形態(tài)存在，一種是游離碳（石墨），主要存在于鑄造生鐵中，另一種是化合碳（碳化鐵墨），主要存在于鑄造生鐵中，另一種是化合碳（碳化鐵 ），），主要存在于煉鋼生鐵中，碳化鐵硬而脆，塑性低，主要存在于煉鋼生鐵中，碳化鐵硬而脆，塑性低，含量適當可提高生鐵的強度和硬度，含量過多，則使生鐵難含量適當可提高生鐵的強度和硬度，含量過多，則使生鐵難于削切加工，這就是煉鋼生鐵切削性能差的原因。于削切加工，這就是煉鋼

3、生鐵切削性能差的原因。石墨很軟，強度低，它的存在能增加生鐵的鑄造性能。石墨很軟，強度低，它的存在能增加生鐵的鑄造性能。2022年4月29日星期五硅（硅（Si）：能促使生鐵中所含的碳分離為石墨狀，能去）：能促使生鐵中所含的碳分離為石墨狀，能去氧，還能減少鑄件的氣眼，能提高熔化生鐵的流動性，降氧，還能減少鑄件的氣眼，能提高熔化生鐵的流動性，降低鑄件的收縮量，但含硅過多，也會使生鐵變硬變脆。低鑄件的收縮量，但含硅過多，也會使生鐵變硬變脆。錳（錳（Mn）：能溶于鐵素體和滲碳體。在高爐煉制生）：能溶于鐵素體和滲碳體。在高爐煉制生鐵時，含錳量適當，可提高生鐵的鑄造性能和削切性能鐵時，含錳量適當，可提高生鐵

4、的鑄造性能和削切性能，在高爐里錳還可以和有害雜質(zhì)硫形成硫化錳，進入爐，在高爐里錳還可以和有害雜質(zhì)硫形成硫化錳，進入爐渣。渣。2022年4月29日星期五磷（磷（P）：屬于有害元素，但磷可使鐵水的流動性增加，）：屬于有害元素，但磷可使鐵水的流動性增加，這是因為硫減低了生鐵熔點，所以在有的制品內(nèi)往往含磷量這是因為硫減低了生鐵熔點，所以在有的制品內(nèi)往往含磷量較高。然而磷的存在又使鐵增加硬脆性，優(yōu)良的生鐵含磷量較高。然而磷的存在又使鐵增加硬脆性，優(yōu)良的生鐵含磷量應(yīng)少，有時為了要增加流動性，含磷量可達應(yīng)少，有時為了要增加流動性，含磷量可達1.2%。硫（硫（S）：在生鐵中是有害元素，它促使鐵與碳的結(jié)合，）：

5、在生鐵中是有害元素，它促使鐵與碳的結(jié)合，使鐵硬脆，并與鐵化合成低熔點的硫化鐵，使生鐵產(chǎn)生熱脆使鐵硬脆，并與鐵化合成低熔點的硫化鐵，使生鐵產(chǎn)生熱脆性和減低鐵液的流動性，顧含硫高的生鐵不適于鑄造細件。性和減低鐵液的流動性，顧含硫高的生鐵不適于鑄造細件。鑄造生鐵中硫的含量規(guī)定最多不得超過鑄造生鐵中硫的含量規(guī)定最多不得超過0.06%（車輪生鐵（車輪生鐵除外）。除外）。2022年4月29日星期五2022年4月29日星期五常見碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號用常見碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號用Q+數(shù)字表示數(shù)字表示其中其中“Q”為屈服點為屈服點“屈屈”字的漢語拼音字首字的漢語拼音字首,數(shù)字表示屈服強度的數(shù)值。數(shù)字表示屈服強度的數(shù)值。

6、例如，例如，Q275表示屈服強度為表示屈服強度為275MPa。若牌號后面標注字母若牌號后面標注字母A、B、C、D2022年4月29日星期五表示鋼材質(zhì)量等級不同表示鋼材質(zhì)量等級不同，即硫、磷含量不同，即硫、磷含量不同其中其中A級鋼含硫、磷量最高級鋼含硫、磷量最高D級鋼含硫、磷量最低級鋼含硫、磷量最低即即A、B、C、D表示鋼材質(zhì)量依次提高表示鋼材質(zhì)量依次提高。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的鋼號用平均碳質(zhì)量分數(shù)的萬分數(shù)的數(shù)字表示2022年4月29日星期五例如，鋼號“20”即表示碳質(zhì)量分數(shù)為0.20%（萬分之二十）的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。 若鋼中錳含量較高，則在這類鋼號后附加符號“Mn”，如15Mn、45Mn等。 優(yōu)質(zhì)碳

7、素結(jié)構(gòu)鋼主要用來制造各種機器零件2022年4月29日星期五碳鋼的在性能上主要的不足： 強度和屈強比較低強度和屈強比較低 普通碳鋼普通碳鋼Q235鋼的鋼的s為為235 MPa， 低合金結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼Q345 (16Mn)的的s則為則為 360 MPa以上。以上。 40鋼的鋼的s /b僅為僅為0.43, 合金鋼合金鋼35CrNi3Mo的的s /b高達高達0.74。2022年4月29日星期五 回火穩(wěn)定性差回火穩(wěn)定性差 碳鋼在進行調(diào)質(zhì)處理時，為了保證較高的強度碳鋼在進行調(diào)質(zhì)處理時，為了保證較高的強度需采用較低的回火溫度這樣鋼的韌性就偏低；需采用較低的回火溫度這樣鋼的韌性就偏低；為了保證較好的韌性，

8、采用高的回火溫度時強為了保證較好的韌性，采用高的回火溫度時強度又偏低，所以碳鋼的綜合機械性能水平不高。度又偏低，所以碳鋼的綜合機械性能水平不高。 不能滿足特殊性能的要求不能滿足特殊性能的要求碳鋼在抗氧化、耐蝕、耐熱、耐低溫、耐磨損以碳鋼在抗氧化、耐蝕、耐熱、耐低溫、耐磨損以及特殊電磁性等方面往往較差，不能滿足特殊使及特殊電磁性等方面往往較差，不能滿足特殊使用性能的需求。碳鋼不能完全滿足科學技術(shù)和工用性能的需求。碳鋼不能完全滿足科學技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展要求。為了提高鋼的性能，在鐵碳合金業(yè)的發(fā)展要求。為了提高鋼的性能，在鐵碳合金中特意加入合金元素。所獲得的鋼種稱為合金鋼。中特意加入合金元素。所獲得的鋼

9、種稱為合金鋼。2022年4月29日星期五合金鋼的分類 1.按合金元素含量多少分類： 低合金鋼（合金元素總量低于低合金鋼（合金元素總量低于5 %） 中合金鋼（合金元素總量為中合金鋼（合金元素總量為5 %10 %） 高合金鋼（合金元素總高合金鋼（合金元素總 2.按所含的主要合金元素分類：鉻鋼（鉻鋼（Cr-Fe-C) 鉻鎳鋼（鉻鎳鋼（Cr-Ni-Fe-C) 錳鋼（錳鋼（Mn-Fe-C) 硅錳鋼（硅錳鋼（Si-Mn-Fe-C)2022年4月29日星期五 性能要求性能要求 (1) 高強度：一般屈服強度在高強度：一般屈服強度在300 MPa以上。以上。 (2) 高韌性：要求延伸率為高韌性：要求延伸率為15

10、%20%， 室溫沖擊韌性大于室溫沖擊韌性大于600 kJ/m2800 kJ/m2。 對大型焊接構(gòu)件，還要有較高的斷裂韌性。對大型焊接構(gòu)件，還要有較高的斷裂韌性。 (3) 良好的焊接性能和冷成型性能。良好的焊接性能和冷成型性能。 (4) 低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。低的冷脆轉(zhuǎn)變溫度。 (5) 良好的耐蝕性。良好的耐蝕性。2022年4月29日星期五回火是熱處理的一種方法，分低溫回火與高溫回火?；鼗鹗菬崽幚淼囊环N方法，分低溫回火與高溫回火。 低溫回火（含中溫）溫度在低溫回火（含中溫）溫度在A c（727）以下，鋼的組織不）以下，鋼的組織不發(fā)生根本改變，用以消除淬火后的應(yīng)力和提高工件的韌性。發(fā)生根本改變，用以消

11、除淬火后的應(yīng)力和提高工件的韌性。 高溫回火溫度在高溫回火溫度在Ac 以上，組織將發(fā)生轉(zhuǎn)變，用以提高材以上，組織將發(fā)生轉(zhuǎn)變，用以提高材料的綜合性能，如調(diào)質(zhì)鋼在淬火后的高溫回火。料的綜合性能，如調(diào)質(zhì)鋼在淬火后的高溫回火。淬火淬火加熱，保溫，快速冷卻。加熱，保溫，快速冷卻。-把工件加熱到奧氏體轉(zhuǎn)變溫度下把工件加熱到奧氏體轉(zhuǎn)變溫度下，充分保溫使鐵素體加珠光體組織充分轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體組織，充分保溫使鐵素體加珠光體組織充分轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體組織，快速冷卻至接近室溫得到馬氏體組織，從而達到高硬度和高快速冷卻至接近室溫得到馬氏體組織，從而達到高硬度和高耐磨性。耐磨性。2022年4月29日星期五合金鋼的編號合金鋼的編號牌

12、號首部用數(shù)字標明碳質(zhì)量分數(shù)牌號首部用數(shù)字標明碳質(zhì)量分數(shù)結(jié)構(gòu)鋼以萬分之一為單位的數(shù)字（兩位數(shù)）；結(jié)構(gòu)鋼以萬分之一為單位的數(shù)字（兩位數(shù)）；工具鋼和特殊性能鋼以千分之一為單位的數(shù)字工具鋼和特殊性能鋼以千分之一為單位的數(shù)字（一位數(shù)）而工具鋼的碳質(zhì)量分數(shù)超過（一位數(shù)）而工具鋼的碳質(zhì)量分數(shù)超過1%時時碳質(zhì)量分數(shù)不標出。在表明碳質(zhì)量分數(shù)數(shù)字碳質(zhì)量分數(shù)不標出。在表明碳質(zhì)量分數(shù)數(shù)字之后，用元素的化學符號表明鋼中主要合金之后，用元素的化學符號表明鋼中主要合金元素質(zhì)量分數(shù)元素質(zhì)量分數(shù),由其后面的數(shù)字標明平均質(zhì)量由其后面的數(shù)字標明平均質(zhì)量分數(shù)分數(shù),少于少于1.5%時不標數(shù)時不標數(shù),平均質(zhì)量分數(shù)為平均質(zhì)量分數(shù)為1.5%2.49%、2.5%3.49%時時相應(yīng)地標以相應(yīng)地標以2、32022年4月29日星期五退火退火 ： 將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持足夠時間，然后以適將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持足夠時間，然后以適宜速度冷卻宜速度冷卻(通常是緩慢冷卻，有時是控制冷卻通常是緩慢冷卻，有時是控制冷卻)的一種金屬熱的一種金屬熱處理處理1工藝。目的是使經(jīng)過鑄造、鍛軋、焊接或切削加工的工藝。目的是使經(jīng)過鑄造、鍛軋、焊接或切削加工的材料或工件軟化，改善塑性和韌性，使化學成分均勻化，去除材料或工件軟化，改善塑性和