金属材料基础知识(-120张)课件.ppt

1、l l 金属是指具有良好的导电性和导热性、有一定的强度和塑性、并具有光泽的物质,如铁、铝和铜等。金属材料是由金属元素或以金属元素为主要材料、并具有金属特性的工程材料。它包括纯金属和合金。l l 气瓶主体系由合金钢或优质碳素钢、铝合金等制造。l 一、金属材料的分类 l 金属（或金属材料）通常分为黑色金属和有色金属两大类：l 1、黑色金属 以铁或以它为主而形成的物质，称为黑色金属，如钢和生铁。l 2、有色金属 除黑色金属外的其它金属，称为有色金属，如铜、铝和镁等。l 黑色金属分为钢和生铁。含碳量小于2.11%的铁碳合金称为钢，大于2.11%的铁碳合金称为生铁。l 1、生铁的分类 l 炼钢生铁、铸造

2、生铁（灰口铸铁、白口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁 ）。l 2、钢的分类钢是含碳量在0.04%-2.1%之间的铁碳合金。为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。钢的分类方法多种多样，其主要方法有如下几种：A.按化学成分分类按化学成分分类 含碳量低于含碳量低于1.5%，其杂质（，其杂质（Si、Mn、S、P等）含量等）含量在规定范围内（在规定范围内（Mn0.8%、Si0.4%、S0.055%、P0.045%）的铁碳合金。）的铁碳合金。a.低碳钢（C0.25%）；b.中碳钢（C0.250.60%）；c.高碳钢（C0.60%）。d.工业纯铁：为含碳量0.

3、04%的铁碳合金。(2)合金钢：合金钢是指在碳素钢的基础上，为了改善钢的性能，在冶炼时特意加入一些合金元素（如铬、镍、硅、锰、钼、钨、钒、钛、硼等）而炼成的钢。按其合金元素的总含量，可分为：a.低合金钢（合金元素总含量5%）；b.中合金钢（合金元素总含量510%）；c.高合金钢（合金元素总含量10%）。B.按用途分按用途分 用于制造各种机器零件（螺钉、螺帽、轴类、用于制造各种机器零件（螺钉、螺帽、轴类、齿轮等）及工程结构（桥梁、厂房钢筋、锅炉、齿轮等）及工程结构（桥梁、厂房钢筋、锅炉、造船结构等）。造船结构等）。制作各种刀具（车刀、铣刀、钻头等），制作各种刀具（车刀、铣刀、钻头等），量具（如卡

4、尺、游标尺、块规等）及模具量具（如卡尺、游标尺、块规等）及模具 不锈钢、耐热钢不锈钢、耐热钢C.按质量分按质量分 根据钢中所含有有害杂质元素根据钢中所含有有害杂质元素硫硫、磷磷的多少来划分的多少来划分 普通钢（P0.045%，S0.050%）优质钢（P、S均0.035%）高级优质钢（P0.035%，S0.030%）D.按脱氧程度分按脱氧程度分 钢液在钢液在浇注前用锰铁、硅铁和铅进行了充分脱氧浇注前用锰铁、硅铁和铅进行了充分脱氧,成分较均匀、成分较均匀、组织较致密。主要用于机械性能要求较高的零件。组织较致密。主要用于机械性能要求较高的零件。钢液在钢液在浇注前进行轻度脱氧浇注前进行轻度脱氧,成分偏

5、析较严重、组织不致密。成分偏析较严重、组织不致密。机械性能不均匀机械性能不均匀,冲击韧性差冲击韧性差,常用于要求不高的零件。常用于要求不高的零件。半镇静钢是半镇静钢是脱氧过程介于镇静钢和沸腾钢之间的钢脱氧过程介于镇静钢和沸腾钢之间的钢,是用锰铁是用锰铁和硅铁进行脱氧。其质量也介于二者之间和硅铁进行脱氧。其质量也介于二者之间,可代替部分镇静钢可代替部分镇静钢,一般一般不适于做重要零件。不适于做重要零件。E E、按成形方法分类：按成形方法分类：(1)锻钢；(2)铸钢；(3)热轧钢；（4）冷轧钢；(5)冷拉钢。F F、按金相组织分类按金相组织分类 ：铁素体钢、奥氏体钢 等。G G、按冶炼方法分类按冶

6、炼方法分类 ：平炉钢、转炉钢、电炉钢H H、综合分类综合分类:在实际中按其化学成分、质量、用途进行综合分类。(1)普通钢 a.碳素结构钢，b.低合金结构钢，c.特定用途的普通结构钢。(2)优质钢（包括高级优质钢）a.结构钢：(a)优质碳素结构钢；(b)合金结构钢；(c)弹簧钢；(d)易切钢；(e)轴承钢；(f)特定用途优质结构钢。b.工具钢：(a)碳素工具钢；(b)合金工具钢；(c)高速工具钢。c.特殊性能钢：(a)不锈耐酸钢；(b)耐热钢；(c)电热合金钢；(d)电工用钢；(e)高锰耐磨钢。l二、金属材料的性能1、金属的物理性能2、金属的化学性能3、金属的力学性能4、金属的工艺性能1、金属的

7、物理性能金属的物理性能是指金属固有的属性,包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等。2、金属的化学性能金属的化学性能是指金属在化学作用下所表现的性能，如耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性等。l 3、金属的力学性能 所谓力学性能是指金属在外力作用时表现出来的性能。力学性能包括强度、塑性、硬度、韧性及疲劳强度等。la.强度：金属材料在外力作用下抵抗塑性变形（不可恢复变形）和断裂的能力,强度大小通常用应力来表示。l抗拉强度Rm(MPa)表征金属材料抵抗拉伸断裂的最大应力称为抗拉强度，也称强度极限。l 屈服强度Re(MPa)表征金属材料抵抗塑性变形的能力。金属材料受拉伸载荷作用时，当载荷不再增加而

8、变形继续增加的现象叫屈服，发生屈服时的应力称为屈服点。l拉伸试验的方法是用静拉力对标准试样进行轴向拉伸，同时连续测量力和相应的伸长，直至断裂。根据测得的数据，即可求出有关的抗拉强度、屈服强度、伸长率和面收缩率等力学性能。b.塑性:断裂前金属材料产生永久变形的能力称为塑性。塑性指标也是由拉伸试验测得的。常用金属材料拉伸时最大的相对塑性变形（伸长率和断面收缩率）来表示。伸长率A 试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比称为伸长率。用符号表示。其计算方法如下：A=（L1-L0）/L0100。面收缩率Z 试样拉断后，缩颈处截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比为断面收缩率。其计算方法如下：Z=（S0

9、-S1）/S0100。C.硬度:材料抵抗局部变形、特别是塑性变形、压痕或痕的能力称为硬度。硬度试验的方法很多，有压入硬度试验法（如布氏硬度、洛氏硬度等）；回跳硬度试验法(如肖氏硬度)等。布氏硬度 HB洛氏硬度洛氏硬度HRHR测量测量残余压入深度残余压入深度h h定义：每定义：每0.002mm0.002mm相当于洛氏相当于洛氏1 1度度洛氏硬度常用标尺有：洛氏硬度常用标尺有：B B、C C、A A三种三种HRBHRB淬火钢球淬火钢球，中等载荷，测轻金属、未淬火钢，中等载荷，测轻金属、未淬火钢HRCHRC金刚石圆锥金刚石圆锥，大载荷，测较硬、淬硬钢制品，大载荷，测较硬、淬硬钢制品HRAHRA金钢石

10、圆锥金钢石圆锥，小载荷，测硬、薄试件，小载荷，测硬、薄试件维氏硬度维氏硬度HV金刚石四棱锥体金刚石四棱锥体 测量压痕对角线长度测量压痕对角线长度硬薄层工件硬薄层工件l 硬度和强度有一定关系硬度和强度有一定关系显微硬度显微硬度HV载荷以载荷以 g 计算计算测量测量组织中某一相组织中某一相硬度硬度D.韧性 金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力称为韧性。表征金属材料在断裂前塑性变形和裂纹扩展时吸收能量的能力，是金属材料强度和塑性的综合性能指标。表征材料韧性的主要参量有冲击吸收功、冲击韧性、脆性转变温度和无塑性转变温度以及断裂韧性等。冲击韧性：冲击韧性：冲击载荷下材料抵抗变形和断裂的能力。冲击载荷下

11、材料抵抗变形和断裂的能力。冲击试验是利用能量守恒原理：试样被冲断过程中吸收冲击试验是利用能量守恒原理：试样被冲断过程中吸收的能量等于摆锤冲击试样前后的势能差的能量等于摆锤冲击试样前后的势能差。l 冲击吸收功（冲击吸收功（A Ak k）：摆锤：摆锤冲断试样所失去的能量，冲断试样所失去的能量，单位为单位为J J。A AKUKU，A AKVKV，l 冲击韧度（冲击韧度（a ak k）：单位为：单位为J/cmJ/cm2 2 l 韧性与温度有关韧性与温度有关脆性转变温度脆性转变温度T TK K冲击韧性冲击韧性 国家标准规定冲击弯曲试验用标准试样分别为国家标准规定冲击弯曲试验用标准试样分别为夏比夏比(ch

12、arpy)U(charpy)U型缺口试样和夏比型缺口试样和夏比V V型缺口试样型缺口试样，两种试样的形状，两种试样的形状及尺寸如图所示。所测得的冲击吸收功分别记为及尺寸如图所示。所测得的冲击吸收功分别记为A AKUKU和和A AKV KV。另外，测量陶瓷、铸铁或工具钢等另外，测量陶瓷、铸铁或工具钢等脆性材料脆性材料的冲击吸收的冲击吸收功时，常采用功时，常采用10mm10mml0mml0mm10mm10mm的无缺口冲击试样。的无缺口冲击试样。4.金属的工艺性能 工艺性能是指金属材料对不同加工工艺方法的适应能力。它包括铸造性能、锻压性能、焊接性和切削加工性能等。三、金属的结构与结晶 不同的金属材料

13、具有不同的力学性能，即使是同一种金属材料，在不同的条件下其力学性能也是不同的。金属力学的这些差异，从本质上来说，是由其内部结构所决定的。1、晶体与非晶体在物质内部，凡是原子呈无序堆积状况的，称为非晶体，例如普通玻璃、松香、树脂等，都属于非晶体。相反，凡是原子作有序、有规则排列的称为晶体。绝大多数金属和合金都属于金属晶体。l2、晶体结构l为了形象地表示晶体中原子排列的规律，可以将原子简化成一个点，用假想的线将这些点连结起来，就构成了有明显规律性的空间格子。这种表示原子在晶体中排列规律的空间格架，叫做晶格叫做晶格。晶格是由许多形状、大小相同的最小几何单元重复堆积而成的。能够完整地反映晶格特征的最小

14、几何单元称为晶胞晶胞。l l3、金属晶格的类型 l1）体心立方晶格 它的晶胞是一个立方体，原子位于立方体的八个顶角上和立方体的中心，属于这种晶格类型的金属有铬（Cr）、钒（V）、钨（W）、钼（Mo）、及a-铁（a-Fe）等金属。l2）面心立方晶格 它的晶胞也是一个立方体，原子位于立方体的八个顶角和立方体六个面的中心，属于这种晶格类型的金属有铝（Al）、铜（Cu）、铅（Pb）、镍（Ni）及r-铁（r-Fe）等金属。l3）密排六方晶格 它的晶胞是一个正六方柱体，原子排列在柱体的每个角顶上和上、下底面的中心，另外三个原子排列在柱体内，属于这种晶格类型的金属有镁（Mg）、铍（Be）、镉（Cd）、及锌（

15、Zn）等金属。l见晶格示意图。l 三种典型的纯金属晶体晶胞三种典型的纯金属晶体晶胞 a-Fe、V、Nb、Cr、Mo、W等等体心立方晶胞体心立方晶胞 BCCBCC(Body-centered cubic)(Body-centered cubic)-Fe、Al、Cu、Au、Ag、Ni、Pb等。等。面心立方晶胞面心立方晶胞 FCCFCC(Face-centered cubic)(Face-centered cubic)Mg、Zn、a-Be、a-Ti、a-Zr、a-Co等。等。密排六方晶胞密排六方晶胞 HCPHCP(hexagonal close-packed)(hexagonal close-pac

16、ked)4、钢的晶粒度钢中晶粒大小的尺寸称为晶粒度，通常用显微晶粒级别指数G表示。在放大100倍的条件下，645.16mm2 面积所包含的晶粒数n与G的关系为n=2G-1。5、双相合金及多元合金 合金：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。相：相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。组元：组元：组成合金的独立的、最基本的单元。组成合金的独立的、最基本的单元。合金两类基本相：合金两类基本相：固溶体固溶体和和金属化合物金属化合物。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

17、体两种。l 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 l 机械混合物：由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。合金组元通过合金组元通过溶解溶解形成一种成分和性能均匀的、且形成一种成分和性能均匀的、且结构与组元之一相同结构与组元之一相同的固相。的固相。溶剂、溶质溶剂、溶质 例：例：A(B),A：溶剂：溶剂,B：溶质。：溶质。、固溶体固溶体 固溶体的分类固溶体的分类 固溶强化固溶强化 通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象。通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象。溶质原子溶入溶质原子溶入晶格畸变晶格畸变位错运动

18、阻力上升位错运动阻力上升金属塑金属塑性变形困难性变形困难强度、硬度升高。强度、硬度升高。合金的组元相互作用形成的合金的组元相互作用形成的具有金属特性具有金属特性，而，而晶格晶格类类型和特性又完全型和特性又完全不同于任一组元不同于任一组元的化合物的化合物中间相中间相。特性：特性：熔点、硬度高、脆性大。熔点、硬度高、脆性大。分类：分类：正常价化合物：正常价化合物：电子化合物：电子化合物：间隙化合物：间隙化合物：过渡族金属元素与过渡族金属元素与碳、氮、氢、硼碳、氮、氢、硼 、金属化合物、金属化合物组织：组织：金属材料内部的微观形貌，又叫显微组织。金属材料内部的微观形貌，又叫显微组织。l 组织由数量、

19、形态、大小和分布方式不同的各种相组成组织由数量、形态、大小和分布方式不同的各种相组成相：相：指合金中晶体结构相同、成分和性能均一并以指合金中晶体结构相同、成分和性能均一并以 界面与其他部分分开的均匀组成部分。界面与其他部分分开的均匀组成部分。1.1.组织概念组织概念四、钢中常见的金相组织组织取决于组织取决于化学成分化学成分和和工艺过程工艺过程2.2.组织的决定因素组织的决定因素3、钢中常见的金相组织钢中常见的金相组织、奥氏体、奥氏体 碳或其它合金元素溶于碳或其它合金元素溶于-Fe-Fe中形成的中形成的间隙固溶体称为奥氏体，用间隙固溶体称为奥氏体，用或或A A表示。表示。、铁素体、铁素体 碳和其

20、它合金元素溶入碳和其它合金元素溶入-Fe-Fe中所形成中所形成的间隙固溶体称为铁素体，以的间隙固溶体称为铁素体，以或或F F表示。表示。、渗碳体、渗碳体 渗碳渗碳体体是铁和碳组成的金属化合物，是铁和碳组成的金属化合物，在碳素钢中用分子式在碳素钢中用分子式FeFe3 3C C表示表示 。、珠光体、珠光体 珠光体是铁素体和渗碳体组成的机械珠光体是铁素体和渗碳体组成的机械混合物，通常呈片层状相间分布，片层间距和片混合物，通常呈片层状相间分布，片层间距和片层厚度主要取决于奥氏体分解时的过冷度。层厚度主要取决于奥氏体分解时的过冷度。n铁碳合金铁碳合金碳钢和铸铁，是工业应用最广的合金。碳钢和铸铁，是工业应

21、用最广的合金。n含碳量为含碳量为0.0218%2.11%的称钢的称钢n含碳量为含碳量为 2.11%6.69%的称铸铁。的称铸铁。n铁和碳可形成一系列稳定化合物：铁和碳可形成一系列稳定化合物：Fe3C、Fe2C、FeC，都可作为纯组元看待。都可作为纯组元看待。n含碳量大于含碳量大于Fe3C成分（成分（6.69%）时，合金太脆，已无实）时，合金太脆，已无实用价值。用价值。l是体心立方间隙固溶体。铁素体的溶碳能力很低是体心立方间隙固溶体。铁素体的溶碳能力很低,在在727时时最大为最大为0.0218%，室温下仅为，室温下仅为0.0008%。l铁素体的组织为多边形晶粒，铁素体的组织为多边形晶粒，性能与纯

22、铁相似。性能与纯铁相似。铁素体铁素体l 组元：组元：Fe、Fe3Cl 相相l 铁素体：铁素体：l碳在碳在-Fe中的固溶体称中的固溶体称铁素铁素体体,用用F 或或 表示。表示。l 奥氏体奥氏体:l碳在碳在 -Fe中的固溶体称中的固溶体称奥氏体奥氏体。用。用A或或 表示。表示。l是面心立方晶格的间隙固溶体。溶碳能力比铁素体大，是面心立方晶格的间隙固溶体。溶碳能力比铁素体大，1148时最大为时最大为2.11%。727 时为时为0.77%l组织为不规则多面体晶粒，组织为不规则多面体晶粒，晶界较直。晶界较直。强度低、塑性强度低、塑性好好，钢材热加工都在钢材热加工都在 区区进行进行.l碳钢室温组织中无奥氏

23、体。碳钢室温组织中无奥氏体。奥氏体奥氏体l 渗碳体：渗碳体：即即Fe3C,含碳含碳6.69%,用用Fe3C或或Cm表示。表示。lFe3C硬度高、强度低硬度高、强度低(b 35MPa),脆性大脆性大,塑性几乎为零塑性几乎为零lFe3C是一个亚稳相，在一定是一个亚稳相，在一定条件下可发生分解：条件下可发生分解：Fe3C3Fe+C(石墨石墨),该反应该反应对铸铁有重要意义。对铸铁有重要意义。l由于碳在由于碳在-Fe中的溶解度很中的溶解度很小，因而小，因而常温下碳在铁碳合常温下碳在铁碳合金中主要以金中主要以Fe3C或或石墨石墨的形的形式存在。式存在。铸铁中的石墨铸铁中的石墨钢中的渗碳体钢中的渗碳体l珠

24、光体：珠光体：铁素体铁素体与与Fe3C的机械混合物的机械混合物，用，用P表示。表示。l珠光体的组织特点是两相珠光体的组织特点是两相呈片层相间分布呈片层相间分布,性能介性能介于两相之间。于两相之间。珠光体珠光体l 在铁碳合金中一共有三个相，即铁素体、奥氏体在铁碳合金中一共有三个相，即铁素体、奥氏体和渗碳体。但奥氏体一般仅存在于高温下，所以室和渗碳体。但奥氏体一般仅存在于高温下，所以室温下所有的铁碳合金中只有两个相，就是铁素体和温下所有的铁碳合金中只有两个相，就是铁素体和渗碳体。由于铁素体中的含碳量非常少，所以可以渗碳体。由于铁素体中的含碳量非常少，所以可以认为铁碳合金中的碳绝大部分存在于渗碳体中

25、。这认为铁碳合金中的碳绝大部分存在于渗碳体中。这一点是十分重要的。一点是十分重要的。l 铁和碳可以形成一系列化合物，如铁和碳可以形成一系列化合物，如Fe3C、Fe2C、FeC等，有实用意义并被深入研究的只是等，有实用意义并被深入研究的只是Fe-Fe3C部部分，通常称其为分，通常称其为 Fe-Fe3C相图，相图，此时相图的组元为此时相图的组元为Fe和和Fe3C。l 由于实际使用的铁碳合金其含碳量多在由于实际使用的铁碳合金其含碳量多在5%以下，以下，因此成分轴从因此成分轴从06.69%。所谓的铁碳合金相图实际。所谓的铁碳合金相图实际上就是上就是FeFe3C相图。相图。ACDEFGSPQ114872

26、7LAL+AL+Fe3C4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFe Fe3C T(A+Fe3C)LdLd+Fe3CA+Ld+Fe3CFA+FA+Fe3C(F+Fe3C)PP+F0.77%CP+Fe3CLdLd+Fe3CP+Ld+Fe3CK(P+Fe3C)莱氏体莱氏体l工业纯铁工业纯铁 (ingot iron)l共析钢共析钢 (eutectoid steel)l亚共析钢亚共析钢 (hypoeutectoid steel)l过共析钢过共析钢 (hypereutectoid steel)l共晶白口铁共晶白口铁 (eutectoid white iron)l亚共晶白口铁亚共晶白口铁(hyp

27、oeutectoid white iron)l过共晶白口铁过共晶白口铁(hypereutectoid white iron)纯铁的同素异晶转变纯铁的同素异晶转变-Fe-Fe-Fe 体心 面心 体心同素异晶转变固态下，一种元素的晶体结构随温度发生变化的现象。特点：是形核与长大的过程（重结晶）将导致体积变化（产生内应力）通过热处理改变其组织、结构 性能l五、中国钢号表示方法l钢的牌号简称钢号，是对每一种具体钢产品所取的名称，是人们了解钢的一种共同语言。我国的钢号表示方法，根据国家标准GB221钢铁产品牌号表示方法中规定，采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。即：l 钢号中化学

28、元素采用国际化学符号表示，例如Si,Mn,Cr等。混合稀土元素用“RE”（或“Xt”）表示。l 产品名称、用途、冶炼和浇注方法等，一般采用汉语拼音的缩写字母表示，见表。l 钢中主要化学元素含量（%）采用阿拉伯数字表示。l1碳素结构钢l 由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以“Q”，代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，单位是MPa例如Q235表示屈服点（s）为235 MPa的碳素结构钢。l 必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号分别为A、B、C、D。脱氧方法符号：F表示沸腾钢；b表示半镇静钢：Z表示镇静钢；TZ表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即

29、Z和TZ都可不标。例如Q235-AF表示A级沸腾钢。l 专门用途的碳素钢，例如桥梁钢、船用钢等，基本上采用碳素结构钢的表示方法，但在钢号最后附加表示用途的字母。l2优质碳素结构钢l 钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.45%的钢，钢号为“45”，它不是顺序号。l 锰含量较高的优质碳素结构钢，应将锰元素标出，例如50Mn。l 沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出，例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢，其钢号为10b。l 3碳素工具钢 钢号冠以“T”，以免与其他钢类相混。l 钢号中的数字表示碳含量，以平均碳含量的千分之几表示。例

30、如“T8”表示平均碳含量为0.8%。l 锰含量较高者，在钢号最后标出“Mn”，例如“T8Mn”。l 高级优质碳素工具钢的磷、硫含量，比一般优质碳素工具钢低，在钢号最后加注字母“A”，以示区别，例如“T8MnA”。l4合金结构钢l 钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，如37Mn。l钢中主要合金元素，除个别微合金元素外，一般以百分之几表示。当平均合金含量1.5%时，钢号中一般只标出元素符号，而不标明含量，但在特殊情况下易致混淆者，在元素符号后亦可标以数字“1”，例如钢号“30Cr Mo”和“35CrMo”，表示碳含量分别为0.30%和0.35%左右，铬含量为1%左右，Mo

31、含量为微量（0.15-0.25%），其余成分全部相同。当合金元素平均含量1.5%、2.5%、3.5%时，在元素符号后面应标明含量，可相应表示为2、3、4等。例如18Cr2Ni4WA。l l l 5低合金高强度钢l 钢号的表示方法，基本上和合金结构钢相同。l 对专业用低合金高强度钢，应在钢号最后标明。例如16Mn钢，用于桥梁的专用钢种为“16Mnq”，汽车大梁的专用钢种为“16MnL”，压力容器的专用钢种为“16MnR”。l6弹簧钢l 弹簧钢按化学成分可分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类，其钢号表示方法，前者基本上与优质碳素结构钢相同，后者基本上与合金结构钢相同。l l 7合金工具钢和高速工具钢l

32、合金工具钢钢号的平均碳含量1.0%时，不标出碳含量；当平均碳含量1.0%时，以千分之几表示。例如Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr2W8V。l 钢中合金元素含量的表示方法，基本上与合金结构钢相同。但对铬含量较低的合金工具钢钢号，其铬含量以千分之几表示，并在表示含量的数字前加“0”，以便把它和一般元素含量按百分之几表示的方法区别开来。例如Cr06。l 高速工具钢的钢号一般不标出碳含量，只标出各种合金元素平均含量的百分之几。例如钨系高速钢的钢号表示为“W18Cr4V”。钢号冠以字母“C”者，表示其碳含量高于未冠“C”的通用钢号。l 8不锈钢和耐热钢l 钢号中碳含量以千分之几表示。例如“2Cr

33、13”钢的平均碳含量为0.2%；若钢中含碳量0.03%或0.08%者,钢号前分别冠以“00”及“0”表示之，例如00Cr17Ni14Mo2、0Cr18 Ni9等。l 对钢中主要合金元素以百分之几表示，而钛、铌、锆、氮等则按上述合金结构钢对微合金元素的表示方法标出。9焊条钢 它的钢号前冠以字母“H”，以区别于其他钢类。例如不锈钢焊丝为“H2Cr13”，可以区别于不锈钢“2Cr13”。H08A表示含碳量约0。08%焊材用高级优质钢。10焊接气瓶用钢（GB6653）它的牌号由字母“HP”和数字组成，“HP”表示焊接气瓶用钢，数字表示材料屈服强度的最小值，例如HP 265。GB6653-20081 与

34、与GB6653-94的主要区别的主要区别1）扩展厚度规格）扩展厚度规格2）取消）取消 HP245、HP3653）增加）增加 HP2354）调整各牌号化学成分和机械性能指标）调整各牌号化学成分和机械性能指标5）取消平炉的冶炼方法）取消平炉的冶炼方法6）修改对非金属夹杂物的要求）修改对非金属夹杂物的要求GB6653-20082 材料牌号材料牌号 HP235 HP265 HP295 HP325 HP34530CrMo4 6061铝合金 六、钢的热处理定义：对钢在固态下加热，保温和冷却以改变其内部结构，从而改变钢的性能的一种工艺方法。一般说改善钢的性能有两种途径：调整钢的化学成分合金化 对钢进行热处理

35、 1、分类：金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。表面热处理的主要方法有火焰淬火和感应加热热处理。化学热处理是通过改变工件表层化学成分、组织和性能的金属热处理工艺。化学热处理的主要方法有渗碳、渗氮、渗金属。2、热处理三大工艺参数：热处理基本工艺曲线保温时间加热温度时间冷却临界点加热温度 保温时间 冷却速度。l6.1、退火、退火l将钢件加热至高于或低于钢的临界温度，经适当保温将钢件加热至高于或低于钢的临界温度，经适当保温后后随

36、炉或埋入导热性较差的介质中随炉或埋入导热性较差的介质中缓慢冷却缓慢冷却，以获得，以获得接近平衡状态组织的热处理工艺。接近平衡状态组织的热处理工艺。真空退火炉真空退火炉l1、退火目的：、退火目的：l调整硬度，便于切削加工。调整硬度，便于切削加工。l 消除内应力，防止加工中变消除内应力，防止加工中变形。形。l 细化晶粒，为最终热处理作细化晶粒，为最终热处理作组织准备组织准备。l2、退火工艺、退火工艺l退火的种类很多，常用的有完全退火、等温退火、球化退火、退火的种类很多，常用的有完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火、再结晶退火。扩散退火、去应力退火、再结晶退火。l 完全退火完全退火l将

37、工件加热到将工件加热到Ac3+3050保温保温后缓冷的退火工艺，后缓冷的退火工艺，主要用于亚共析主要用于亚共析钢钢.l 等温退火等温退火l亚共析钢加热到亚共析钢加热到Ac3+3050,共析、过共析钢加热到共析、过共析钢加热到Ac1+3050，保温后快冷到，保温后快冷到Ar1以下的某一温度下停留，待以下的某一温度下停留，待相变完成后出炉空冷。等温退火可缩短工件在炉内停留时间。相变完成后出炉空冷。等温退火可缩短工件在炉内停留时间。高速钢等温退火与普通退火的比较高速钢等温退火与普通退火的比较l 球化退火球化退火l球化退火是将钢中渗碳体球状化的退火工艺。球化退火是将钢中渗碳体球状化的退火工艺。l将工件

38、加热到将工件加热到Ac1+30-50 保温后缓冷，或者加热后保温后缓冷，或者加热后快冷到略低于快冷到略低于 Ar1 的温度的温度下保温，使珠光体中的渗下保温，使珠光体中的渗碳体球化后出炉空冷。主碳体球化后出炉空冷。主要用于共析、过共析钢。要用于共析、过共析钢。l球化退火的组织为铁素体基体球化退火的组织为铁素体基体上分布着颗粒状渗碳体的组织，上分布着颗粒状渗碳体的组织，称球状珠光体称球状珠光体,用用P球球表示。表示。球状珠光体球状珠光体l对于有网状二次渗碳体的过共析对于有网状二次渗碳体的过共析钢，球化退火前应先进行正火，钢，球化退火前应先进行正火，以消除网状以消除网状.l 去应力退火去应力退火l

39、将工件缓慢加热（将工件缓慢加热（100150/小小时）到时）到500600，经过一段保温，经过一段保温后，随炉缓慢冷却到后，随炉缓慢冷却到300200 以以下，再出炉空冷。下，再出炉空冷。l主要用来消除热加工、冷加工等主要用来消除热加工、冷加工等工件中的残余内应力。工件中的残余内应力。l一般情况下，去应力退火应安排一般情况下，去应力退火应安排在精加工之前，或在淬火之前。在精加工之前，或在淬火之前。l6.2、正火、正火l正火是将亚共析钢加热到正火是将亚共析钢加热到Ac3+30 50，共析钢加热到，共析钢加热到Ac1+3050，过共析钢，过共析钢 加热到加热到Accm+30 50保温保温 后空冷的

40、工艺。后空冷的工艺。l正火比退火冷却速度大。正火比退火冷却速度大。l1、正火后的组织：、正火后的组织：=99.93%;L04L01,Al=99.93%;用于科研化工用于科研化工及其它特殊用途及其它特殊用途 。l工业高纯铝工业高纯铝 L0 L0，L00,Al=99.85%;L00,Al=99.85%;用于高纯铝的用于高纯铝的生产。生产。l工业纯铝工业纯铝 L1L7,Al=98%;L1L7,Al=98%;用于铝合金、电线用于铝合金、电线电缆和日常器皿生产。电缆和日常器皿生产。l可将铝合金分可将铝合金分为形变铝合金为形变铝合金和铸造铝合金和铸造铝合金两大类。两大类。l变形铝合金又变形铝合金又分为可热

41、处理分为可热处理强化和不可热强化和不可热处理强化两类处理强化两类.l2、铝合金、铝合金l铝合金一般具有有限固溶型共晶相图。铝合金一般具有有限固溶型共晶相图。nGB/T 16474n 防锈铝合金：防锈铝合金：LF+顺序号顺序号 硬铝合金：硬铝合金：LY+顺序号顺序号 超硬铝合金：超硬铝合金：LC+顺序号顺序号 锻铝合金：锻铝合金：LD+顺序号顺序号思考题：一、金属材料部分一、金属材料部分1、什么是钢？2、钢的分类方法主要有哪些？3、何谓金属材料的力学性能？有哪些指标？4、钢中常见的金相组织有哪些？5、Q235A，HP265，35CrMo,H08A各表示什么意思？6、何谓钢的热处理？常用的整体热处理方法有哪几种？山东省特种设备检验研究院李以善