金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)

金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)第1頁，共55頁。一.概述：1.在機(jī)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：第2頁，共55頁。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(diǎn)、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(jī)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。第3頁，共55頁。2.1機(jī)械性能（力學(xué)性能）:機(jī)械性能是指金屬材料在外力作用下所表現(xiàn)出來的特性。①強(qiáng)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。②屈服點(diǎn)δs：稱屈服強(qiáng)度，指材料在拉抻過程中，材料所受應(yīng)力達(dá)到某一臨界值時(shí)，載荷不再增加變形卻繼續(xù)增加或產(chǎn)生0.2%L。時(shí)的應(yīng)力值，單位用牛頓/毫米2（N/mm2）表示。③抗拉強(qiáng)度δb：也叫強(qiáng)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。④延伸率δ：材料在拉伸斷裂后，總伸長與原始標(biāo)距長度的百分比。⑤斷面收縮率（Ψ）：材料在拉伸斷裂后、斷面最大縮小面積與原斷面積百分比。⑥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(cè)定分布氏硬度（HBS、HBW）和洛氏硬度(HKA、HKB、HRC）⑦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）。第4頁，共55頁。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。①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(shí)體積收縮的能力；偏析指化學(xué)成分不均性。②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(gè)或兩個(gè)以上金屬材料焊接到一起，接口處能滿足使用目的的特性。③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α（外角）或彎心直徑d對(duì)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。④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(jìn)行沖壓叫冷沖壓。檢驗(yàn)方法用杯突試驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。⑤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(shí)抵抗發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)的性能。①耐腐蝕性：指金屬材料抵抗各種介質(zhì)侵蝕的能力。②抗氧化性：指金屬材料在高溫下，抵抗產(chǎn)生氧化皮能力。第5頁，共55頁。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(hào)，按含錳（Mn）量分組，按含磷（P）量分級(jí)，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。第6頁，共55頁。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(jī)械性能；主要用于生產(chǎn)性能（機(jī)械性能）較好的球墨鑄鐵件。球墨生鐵見下表所示：第7頁，共55頁。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(jìn)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(jià)格低等特點(diǎn)。1）鑄鐵牌號(hào)的表示方法：各種鑄鐵代號(hào)，由表示該鑄鐵特征的漢語拼音字母的第一個(gè)大寫正體字母組成。當(dāng)兩種鑄鐵名稱的代號(hào)字母相同時(shí)，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(xì)分時(shí)，取其細(xì)分特點(diǎn)的漢語拼音第一個(gè)大寫正體字母，排列在后面。見下表：牌號(hào)中代號(hào)后面的一組數(shù)字，表示抗拉強(qiáng)度值；有兩組數(shù)字時(shí)，第一組表示抗拉強(qiáng)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(hào)表示，含量大于或等于1%時(shí)，用整數(shù)表示：小于1%時(shí)一般不標(biāo)注。常規(guī)元素（C、Si、Mn、S、p）一般不標(biāo)注，有特殊作用時(shí)，才標(biāo)注其元素符號(hào)及含量。第8頁，共55頁。第9頁，共55頁。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(jī)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(qiáng)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(qiáng)度低、韌性差，不能進(jìn)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(xì)化，石墨變細(xì)小而均勻分布，經(jīng)過這種孕育處理的鑄鐵。稱為孕育鑄鐵?；铱阼T鐵的牌號(hào)、性能組織及用途見下表：第10頁，共55頁。第11頁，共55頁。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(shí)間高溫退火處理，使?jié)B碳體分解出團(tuán)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(tuán)絮狀石墨；珠光體可鍛鑄鐵組織主要是珠光體（P）基體+團(tuán)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?yàn)殍F素體、心部為珠光體和退火碳。可鍛鑄鐵牌號(hào)、性能（根據(jù)GB9440-88）見下兩表：第12頁，共55頁。

黑心可鍛鑄鐵主要用于制造汽車、拖拉機(jī)零件及機(jī)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。

第13頁，共55頁。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(duì)基體的割裂作用，球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)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(diǎn)，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(hào)分為單鑄和附鑄試塊兩類；單鑄試塊分八個(gè)牌號(hào)見下表：第14頁，共55頁。注：牌號(hào)后面的字母A系表示該牌號(hào)在附鑄試塊上測(cè)定的機(jī)械性能，以區(qū)別上表的單試塊測(cè)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(jī)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。第15頁，共55頁。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(jí)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(jí)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%）第16頁，共55頁。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(jī)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(qiáng)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(jī)用鋼等。

2.5按金相組織分類：第17頁，共55頁。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(jí)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。第18頁，共55頁。3.中國鋼號(hào)表示方法:3.1鋼號(hào)表示方法概述:鋼的牌號(hào)簡稱鋼號(hào)，是對(duì)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(hào)表示方法，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼鐵產(chǎn)品牌號(hào)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(hào)和阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的方法表示。即：①鋼號(hào)中化學(xué)元素采用國際化學(xué)符號(hào)表示，例如Si、Mn、Cr……等?；旌舷⊥猎赜谩癛E”（或“Xt”）表示。②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。③鋼中主要化學(xué)元素含量（%）采用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。3.2鋼號(hào)表示方法的分類說明3.2.1碳素結(jié)構(gòu)鋼:①由Q+數(shù)字+質(zhì)量等級(jí)符號(hào)+脫氧方法符號(hào)組成。它的鋼號(hào)冠以“Q”，代表鋼材的屈服點(diǎn)，后面的數(shù)字表示屈服點(diǎn)數(shù)值，單位是Mpa。例如：Q235表示屈服點(diǎn)（ss）235MPa的碳素結(jié)構(gòu)鋼。②必要時(shí)鋼號(hào)后面可標(biāo)出表示質(zhì)量等級(jí)和脫氧方法的符號(hào)。質(zhì)量等級(jí)符號(hào)分別為A、B、C、D。脫氧方法符號(hào)：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(biāo)符號(hào)，即Z和TZ都可不標(biāo)。例如Q235-AF表示A級(jí)沸騰鋼。第19頁，共55頁。③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(hào)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①鋼號(hào)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(hào)為“45”，它不是順序號(hào)，所以不能讀成45號(hào)鋼。②錳含量較高的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，應(yīng)將錳元素標(biāo)出，例如50Mn。③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(hào)最后特別標(biāo)出，例如平均碳含量為0.1%的半鎮(zhèn)靜鋼，其鋼號(hào)為10b。第20頁，共55頁。3.2.3碳素工具鋼①鋼號(hào)冠以“T”，以免與其他鋼類相混。②鋼號(hào)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%。③錳含量較高者，在鋼號(hào)最后標(biāo)出“Mn”，例如“T8Mn”。④高級(jí)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(hào)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)，要求極高硬度的工具，如鉆頭、絲錐、銼刀、刮刀等。第21頁，共55頁。3.2.4易切削鋼①鋼號(hào)冠以“Y”，以區(qū)別于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。②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(hào)為“Y30”。③錳含量較高者，亦在鋼號(hào)后標(biāo)出“Mn”，例如“Y40Mn”。3.2.5合金結(jié)構(gòu)鋼①鋼號(hào)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。②鋼中主要合金元素，除個(gè)別微合金元素外，一般以百分之幾表示。當(dāng)平均合金含量＜1.5%時(shí)，鋼號(hào)中一般只標(biāo)出元素符號(hào)，而不標(biāo)明含量，但在特殊情況下易致混淆者，在元素符號(hào)后亦可標(biāo)以數(shù)字“1”，例如鋼號(hào)“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(dāng)合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%??時(shí)，在元素符號(hào)后面應(yīng)標(biāo)明含量，可相應(yīng)表示為2、3、4……等。例如18Cr2Ni4WA。第22頁，共55頁。③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(hào)中標(biāo)出。例如20MnVB鋼中。釩為0.07~0.12%，硼為0.001~0.005%。④高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼應(yīng)在鋼號(hào)最后加“A”，以區(qū)別于一般優(yōu)質(zhì)鋼。⑤專門用途的合金結(jié)構(gòu)鋼10，鋼號(hào)冠以（或后綴）代表該鋼種用途的符號(hào)。例如鉚螺專用的30CrMnSi鋼，鋼號(hào)表示為ML30CrMnSi。3.2.6低合金高強(qiáng)度鋼①鋼號(hào)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(qiáng)化作用，低合金結(jié)構(gòu)鋼的屈服點(diǎn)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。②對(duì)專業(yè)用低合金高強(qiáng)度鋼，應(yīng)在鋼號(hào)最后標(biāo)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”。第23頁，共55頁。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(dòng)的作用，因此對(duì)彈簧鋼的要求必須有高的強(qiáng)度，特別是高的屈服強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)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(hào)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。第24頁，共55頁。3.2.8滾動(dòng)軸承鋼:滾動(dòng)軸承鋼也叫軸承鋼。主要用來制造滾動(dòng)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(jī)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。①鋼號(hào)冠以字母“G”，表示滾動(dòng)軸承鋼類。②高碳鉻軸承鋼鋼號(hào)的碳含量不標(biāo)出，鉻含量以千分之幾表示例如GCr15。滲碳軸承鋼的鋼號(hào)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:①合金工具鋼12鋼號(hào)的平均碳含量≥1.0%時(shí)，不標(biāo)出碳含量；當(dāng)平均碳含量＜1.0%時(shí)，以千分之幾表示。例如Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr2W8V。第25頁，共55頁。②高速工具鋼13的鋼號(hào)一般不標(biāo)出碳含量，只標(biāo)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(hào)表示為“W18Cr4V”。鋼號(hào)冠以字母“C”者，表示其碳含量高于未冠“C”的通用鋼號(hào)。③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(duì)鉻含量較低的合金工具鋼鋼號(hào)，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①鋼號(hào)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(hào)前分別冠以“00”及“0”表示之，例如00Cr17Ni14Mo2、0Cr18Ni9等。②對(duì)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(duì)微合金元素的表示方法標(biāo)出。3.2.11焊條鋼它的鋼號(hào)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”。第26頁，共55頁。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(shí)，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）

第27頁，共55頁。1.2有色金屬產(chǎn)品牌號(hào)表示方法：（1）命名原則：有色金屬及合金產(chǎn)品牌號(hào)的命名，規(guī)定以漢語拼音字母或國際元素符號(hào)作為主題詞代號(hào)，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(hào)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）。第28頁，共55頁。產(chǎn)品代號(hào)是由標(biāo)準(zhǔn)（GB340-78）規(guī)定的主題詞漢語拼音字母、化學(xué)元素符號(hào)及阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的方法來表示。第29頁，共55頁。第30頁，共55頁。（2）牌號(hào)表示方法舉例有色金屬和合金產(chǎn)品的牌號(hào)表示方法舉例第31頁，共55頁。第32頁，共55頁。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(diǎn)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。第33頁，共55頁。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(jī)械性能的黃銅。黃銅中鋅的含量越高，其強(qiáng)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(huì)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(qiáng)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(duì)黃銅的強(qiáng)度影響不大。錳黃銅具有良好的機(jī)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。第34頁，共55頁。常用加工黃銅第35頁，共55頁。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(jī)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(jià)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(jī)械性能，較好的耐蝕性、減摩性和好的鑄造性能；對(duì)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(jī)械性能和耐磨、耐蝕、耐寒、耐熱、無鐵磁性，有良好的流動(dòng)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(jìn)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。第36頁，共55頁。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(qiáng)度、耐蝕性、電阻和熱電性。工業(yè)用白銅根據(jù)性能特點(diǎn)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(hào)。第37頁，共55頁。3.鋁及鋁合金3.0概述：鋁是一種輕金屬，密度?。?.79/Cm3），具有良好的強(qiáng)度和塑性，鋁合金具有較好的強(qiáng)度，超硬鋁合金的強(qiáng)度可達(dá)600Mpa，普通硬鋁合金的抗拉強(qiáng)度也達(dá)200~450Mpa，它的比鋼度遠(yuǎn)高于鋼，因此在機(jī)械制造中得到廣泛的運(yùn)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(qiáng)化型鋁合金和可熱處理強(qiáng)化型鋁合金。不可熱處理強(qiáng)化型不能通過熱處理來提高機(jī)械性能，只能通過冷加工變形來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)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?？蔁崽幚韽?qiáng)化型鋁合金可以通過淬火和時(shí)效等熱處理手段來提高機(jī)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(jī)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。第38頁，共55頁。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。第39頁，共55頁。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(hào)。第40頁，共55頁。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(hào)編碼分別為100、200、300、400。第41頁，共55頁。3.4高強(qiáng)度鋁合金：高強(qiáng)度鋁合金指其抗拉強(qiáng)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。第42頁，共55頁。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(duì)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(jī)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?xiàng)l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。第43頁，共55頁。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(qiáng)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不銹鋼第44頁，共55頁。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(jī)酸、有機(jī)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(qiáng)度和硬度高，韌性較低，常用于同時(shí)需要耐蝕性、強(qiáng)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不銹鋼第45頁，共55頁。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(jī)酸及其它有機(jī)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(yuǎn)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(gè)品種，其耐蝕性基本相似，低碳含鈦的鋼對(duì)晶間腐蝕有較強(qiáng)的抵抗力。4.3鉻18鎳9不銹鋼第46頁，共55頁。鉻18鎳9不銹鋼（奧氏體）是含鉻11％以上或同時(shí)含鎳的鋼種的通稱。它在常溫氧化性環(huán)境（如大氣、水、強(qiáng)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(hù)性很強(qiáng)的薄膜，其腐蝕率極低，因此得“不銹鋼”之名。但當(dāng)溫度增高或環(huán)境的氧化能力減小時(shí)，將由鈍態(tài)變?yōu)榛顟B(tài)，腐蝕顯著增大。各類不銹鋼對(duì)有機(jī)酸、有機(jī)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(yán)重。不銹鋼設(shè)備的腐蝕常常為局部腐蝕，當(dāng)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(duì)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(xiǎn)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(jī)械性能都超過單純鉻鋼。鎳的加入促進(jìn)奧氏體結(jié)構(gòu)的生成，可得到更好的機(jī)械性能，特別是使韌性提高，同時(shí)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(duì)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(diǎn)。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(duì)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。第47頁，共55頁。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(jī)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(duì)晶間腐蝕有較強(qiáng)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(diǎn)，且因碳、氮的含量低，所以也耐晶間腐蝕?？勺鞅句摲N的節(jié)鎳代用品。第48頁，共55頁。4.5鉻20鎳22~30不銹鋼―20號(hào)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(hào)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?？捎糜谔幚砹蛩?、硝酸、磷酸、混酸、亞硫酸、有機(jī)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?yàn)閮r(jià)格較貴，一般由于腐蝕嚴(yán)重的環(huán)境以及高溫、高速下磨蝕嚴(yán)重的部件，如閥、泵等。不同牌號(hào)的鋼種由于合金成份略有差異，在個(gè)別環(huán)境中耐蝕性可能有差別，使用時(shí)要注意。第49頁，共55頁。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(dāng)穩(wěn)定，若溶液中有氧或氧化劑存在，腐蝕將更加嚴(yán)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(qiáng)度低，鑄造性能不好，且在某些介質(zhì)中的耐蝕性不高，很少用作結(jié)構(gòu)材料。1.2銅合金（常用的銅合金有黃銅和青銅）1）黃銅銅與鋅組成的合金稱為黃銅。為改善其性能，常加入錫、鋁、硅、鎳、錳、鉛、鐵等元素，這樣形成的合金稱為特殊黃銅。特點(diǎn)：機(jī)械性能與含鋅量有著極為密切的關(guān)系；鑄造性能很好；抗蝕性較好；含鋅量大于20%的黃銅經(jīng)冷加工后，在潮濕的大氣、海水、高溫高壓水、蒸汽及一切含氨的環(huán)境中都可引起應(yīng)力腐蝕斷裂。黃銅在中性溶液、海水和在退火后酸洗溶液中易發(fā)生脫鋅腐蝕，可在黃銅中加入0.02%的砷防止其發(fā)生。第50頁，共55頁。2）青銅凡是銅合金中的主加元素不是鋅而是錫、鋁、硅等其它元素者，通稱為青銅。常用的青銅有錫青銅、鋁青銅和硅青銅等。特點(diǎn)：錫青銅鑄造性能較黃銅差，抗腐蝕性比純銅和黃銅更好，但對(duì)酸類的抗蝕性較差。鋁青銅的機(jī)械性能也比黃銅和錫青銅高，而且在大氣、海水、碳酸及大多數(shù)有機(jī)酸中