《航空材料無損檢測》課件-航空金屬材料-鋼

航空金屬材料-鋼航空材料無損檢測01鋼02非合金鋼03非合金鋼分類04低合金鋼和合金鋼分類目錄CONTENTS05鋼在航空工業(yè)中的應(yīng)用鋼P(yáng)ART–01一、鋼鋼是以鐵為主要元素，含碳量一般在2%以下（在鉻鋼中含碳量可能大于2%，但2%通常是鋼與鑄鐵的分界線），并含有其他元素的材料。1981-1982年，國際標(biāo)準(zhǔn)（IS04948/1）和（IS04948/2）按化學(xué)成分把鋼分成兩大類：非合金鋼和合金鋼。鋼分類國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T13304-91）參照上述國際標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合國情，把鋼分成三大類：非合金鋼、低合金鋼和合金鋼。一、鋼根據(jù)對鋼的工藝性能和使用性能的特定要求，用不同化學(xué)元素對鋼進(jìn)行合金化，按鋼中化學(xué)元素規(guī)定含量的界限值，分別把鋼稱為低合金鋼和合金鋼。未經(jīng)合金化的鋼則稱為非合金鋼（碳鋼）。非合金鋼低合金鋼合金鋼一、鋼在鋼液中特意加入不同化學(xué)元素的過程稱為合金化。合金化所用的化學(xué)元素稱為合金元素。常用的合金元素有10多種，如鋁、鉻、鈷、鎳、錳、鉬、硅、鈦、鎢、釩、鋯等。鋼合金化的主要目的在于從基體金屬鐵研制出工藝性能（如鑄造性、焊接性、熱處理性、切削性、深沖性等）和使用性能（如強(qiáng)度、硬度、韌性、耐熱性、耐蝕性、耐磨性或其他性能等）穩(wěn)定、優(yōu)良的低合金鋼和合金鋼。合金元素在鋼中的作用原理是鋼的合金化原理，它屬于物理冶金學(xué)（金屬學(xué)）的范疇。鋼的物理冶金學(xué)研究鋼的成分、組織和性能之間的關(guān)系。鋼的合金化原理側(cè)重研究合金元素對構(gòu)成鋼中不同組織的合金相的形成規(guī)律的影響，其理論涉及到鋼中相轉(zhuǎn)變、鋼的淬透性、鋼的脆性、鋼的物理和化學(xué)性能等等。非合金鋼P(yáng)ART–02二、非合金鋼非合金鋼指碳含量一般為0.02%-1.35%，并有硅、錳、硫、磷及其他殘余元素的鐵碳合金，習(xí)慣上稱為碳素鋼，簡稱碳鋼。一般來說，碳鋼中的硅小于0.50%，錳小于1.00%，硫小于0磷小于0.045%；有時含有少量的鎳、鎘、銅等合金元素。二、非合金鋼碳鋼廣泛應(yīng)用于建筑、橋梁、鐵道車輛、汽車、船舶、機(jī)械制造、化工和石油等工業(yè)部門，它們還可制作切削工具、模具、量具和輕工民用產(chǎn)品。碳鋼一般由轉(zhuǎn)爐和平爐冶煉，由電爐冶煉的不多。少數(shù)碳鋼澆鑄成鑄件使用，絕大多數(shù)碳鋼澆鑄成鋼錠或連軋坯，經(jīng)軋制成鋼板、鋼管、鋼帶、鋼條和各種斷面形狀的型鋼。碳鋼一般在熱軋狀態(tài)下直接使用，用于制造工具和各種機(jī)器零件時則需根據(jù)使用要求進(jìn)行熱處理，至于鑄鋼件，絕大多數(shù)都要進(jìn)行熱處理。非合金鋼分類PART–03三、非合金鋼分類（一）按質(zhì)量等級分類01.普通質(zhì)量非合金鋼普通質(zhì)量非合金鋼是指不規(guī)定生產(chǎn)過程中需要特別控制質(zhì)量要求的并應(yīng)同時滿足規(guī)定條件的所有鋼種。規(guī)定的條件包括：鋼為非合金化的；不規(guī)定熱處理（退火、正火、消除應(yīng)力及軟化處理不作為熱處理對待）等。普通質(zhì)量非合金鋼主要包括一般用途碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素鋼筋鋼、鐵道用一般碳素鋼和一般鋼板樁型鋼。碳素結(jié)構(gòu)鋼造船鋼板鐵軌三、非合金鋼分類（一）按質(zhì)量等級分類02.優(yōu)質(zhì)非合金鋼優(yōu)質(zhì)非合金鋼是指普通質(zhì)量非合金鋼和特殊質(zhì)量非合金鋼以外的非合金鋼，在生產(chǎn)過程中需要特別控制質(zhì)量（例如控制晶粒度，降低硫、磷含量，改善表面質(zhì)量或增加工藝控制等），以達(dá)到比普通質(zhì)量非合金鋼特殊的質(zhì)量要求（例如良好的抗脆斷性能，良好的冷成型性等），但這種鋼的生產(chǎn)控制不如特殊質(zhì)量非合金鋼嚴(yán)格（如不控制淬透性）。優(yōu)質(zhì)非合金鋼主要包括機(jī)械結(jié)構(gòu)用、工程結(jié)構(gòu)用、鍋爐和壓力容器用、造船用碳素鋼等。碳素結(jié)構(gòu)鋼造船鋼板鐵軌三、非合金鋼分類（一）按質(zhì)量等級分類03.特殊質(zhì)量非合金鋼特殊質(zhì)量非合金鋼是指在生產(chǎn)過程中需要特別嚴(yán)格控制質(zhì)量和性能（例如，控制淬透性和純潔度）并同時滿足某些規(guī)定條件的非合金鋼。特殊質(zhì)量非合金鋼包括保證淬透性非合金鋼、保證厚度方向性能非合金鋼、鐵道用特殊非合金鋼、航空、兵器等專用非合金結(jié)構(gòu)鋼、核能用非合金鋼、碳素彈簧鋼等。碳素結(jié)構(gòu)鋼造船鋼板鐵軌三、非合金鋼分類（二）按主要性能及使用特性分類非合金鋼按其基本性能及使用性能等主要特性分成7類以規(guī)定最高強(qiáng)度（或硬度）為主要特性的非合金鋼，如冷成型用薄鋼板；以規(guī)定最低強(qiáng)度為主要特性的非合金鋼，如造船、壓力容器、管道等用的結(jié)構(gòu)鋼；以限制碳含量為主要特性的非合金鋼；非合金易切削鋼；非合金工具鋼；具有專門規(guī)定磁性或電性能的非合金鋼；其他非合金鋼。三、非合金鋼分類（二）按主要性能及使用特性分類非合金鋼按其基本性能及使用性能等主要特性分成7類冷成型鋼板切削鋼壓力容器高速工具鋼磁性碳鋼三、非合金鋼分類（三）按碳含量分類01.低碳鋼碳含量低于0.25%的碳素鋼。因其強(qiáng)度低、硬度低而軟，又稱軟鋼。它包括大部分普通碳素結(jié)構(gòu)鋼和一部分優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，大多不經(jīng)熱處理用于工程結(jié)構(gòu)件，有的經(jīng)滲碳和其他熱處理用于要求耐磨的機(jī)械零件。耐磨低碳鋼傳動軸車刀三、非合金鋼分類（三）按碳含量分類02.中碳鋼碳含量為0.25%~0.65%的碳素鋼。它包括大部分優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和一部分普通碳素結(jié)構(gòu)鋼。大多用于制作各種機(jī)械零件，有的用于制作工程結(jié)構(gòu)件。中碳鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，主要用于制作各種傳動軸、連桿、離合器、軸銷、螺栓等；中碳鋼經(jīng)高頻淬火和低溫回火后，用于受沖擊載荷且要求耐磨的齒輪、車床主軸、花鍵槽、凸輪軸和半軸等；正火狀態(tài)和不經(jīng)熱處理的中碳鋼，用于制作不大的拉桿、套筒、緊固件、墊圈和手柄等。耐磨低碳鋼傳動軸車刀三、非合金鋼分類（三）按碳含量分類03.高碳鋼碳碳含量大于0.65%、不高于1.35%的碳素鋼。它包括碳素工具鋼和一部分碳素結(jié)構(gòu)鋼。高碳鋼強(qiáng)度高、彈性好、硬度高、耐磨性好，但是其塑性和韌性低、熱加工性和切削加工性差。高碳鋼主要用于各種木工工具、銼刀、鋸條、絲錐、刨刀、小進(jìn)給量車刀、鉆頭等金屬切削工具以及卡規(guī)、卡尺等量具和簡單模具，還可用于制作各種類型的彈簧、鋼絲和負(fù)荷不大的軋輥。耐磨低碳鋼傳動軸車刀低合金鋼和合金鋼分類PART–04四、低合金鋼和合金鋼分類（一）按質(zhì)量等級分類根據(jù)GB/T13304-91，低合金鋼按質(zhì)量等級分成三類：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。普通質(zhì)量優(yōu)質(zhì)特殊質(zhì)量四、低合金鋼和合金鋼分類（一）按質(zhì)量等級分類01.普通質(zhì)量低合金鋼普通質(zhì)量優(yōu)質(zhì)特殊質(zhì)量不規(guī)定需要特別控制質(zhì)量要求的供一般用途的低合金鋼。主要包括一般用途低合金結(jié)構(gòu)鋼等。其拉伸強(qiáng)度≤690MPa，屈服強(qiáng)度≤360MPa，延伸率≤26%。四、低合金鋼和合金鋼分類（一）按質(zhì)量等級分類02.優(yōu)質(zhì)低合金鋼普通質(zhì)量優(yōu)質(zhì)特殊質(zhì)量除普通質(zhì)量低合金鋼和特殊質(zhì)量低合金鋼以外的低合金鋼。主要包括可焊接的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、鍋爐和壓力容器用低合金鋼、造船用低合金鋼、汽車用低合金鋼等。規(guī)定的屈服強(qiáng)度為360~420MPa。四、低合金鋼和合金鋼分類（一）按質(zhì)量等級分類03.特殊質(zhì)量低合金鋼普通質(zhì)量優(yōu)質(zhì)特殊質(zhì)量在生產(chǎn)過程中需要特別嚴(yán)格控制質(zhì)量（特別是硫、磷等雜質(zhì)含量和純潔度）和性能的低合金鋼。主要包括核能用低合金鋼、艦船與兵器用低合金鋼等。其屈服強(qiáng)度<420MPa；規(guī)定鋼材進(jìn)行無損檢測和特殊質(zhì)量控制要求。四、低合金鋼和合金鋼分類（一）按質(zhì)量等級分類04.優(yōu)質(zhì)合金鋼石油勘探管硅錳彈簧耐熱鋼在生產(chǎn)過程中需要特別控制質(zhì)量和性能，但其生產(chǎn)控制和質(zhì)量要求不如特殊質(zhì)量合金鋼那幺嚴(yán)格的合金鋼。主要包括：一般工程結(jié)構(gòu)用合金鋼、鐵道用合金鋼、地質(zhì)、石油鉆探用合金鋼、硅錳彈簧鋼等。四、低合金鋼和合金鋼分類（一）按質(zhì)量等級分類05.特殊質(zhì)量合金鋼石油勘探管硅錳彈簧耐熱鋼在生產(chǎn)過程中需要特別嚴(yán)格控制質(zhì)量和性能的合金鋼。主要包括：壓力容器用合金鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、合金彈簧鋼、不銹耐酸鋼、耐熱鋼、合金工具鋼、高速工具鋼、軸承鋼、無磁鋼、永磁鋼等。四、低合金鋼和合金鋼分類（二）按主要特性分類低合金鋼按主要特性可分為六類：可焊接低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼、低合金耐熱鋼、鐵道用低合金鋼、低合金鋼筋鋼、礦用低合金鋼、其他低合金鋼；合金鋼按主要特性可分為七類：工程結(jié)構(gòu)用合金鋼、機(jī)械結(jié)構(gòu)用合金鋼、不銹、耐熱和耐酸鋼、工具鋼、軸承鋼、特殊物理性能鋼、其他。四、低合金鋼和合金鋼分類（二）按主要特性分類礦用鉆頭鋼筋軸承鋼耐磨合金鋼不銹鋼法蘭鋼在航空工業(yè)中的應(yīng)用PART–05五、鋼在航空工業(yè)中的應(yīng)用航空結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的低合金鋼和合金鋼主要是高強(qiáng)度鋼、超高強(qiáng)度鋼及部分不銹鋼；非合金鋼也有少量應(yīng)用。高強(qiáng)度鋼中除幾種貝氏體鋼（如18Mn2CrMoBVA和15CrMnMoVA），調(diào)質(zhì)滲碳鋼和鉚釘鋼外，都屬于含碳量在0.3%左右、合金元素在5%以內(nèi)的調(diào)質(zhì)鋼。這種鋼最終熱處理后具有良好的綜合力學(xué)性能，主要用于制造飛機(jī)機(jī)體和發(fā)動機(jī)上要求強(qiáng)度高、韌性好的構(gòu)件。飛機(jī)發(fā)動機(jī)飛機(jī)起落架機(jī)翼五、鋼在航空工業(yè)中的應(yīng)用超高強(qiáng)度鋼是在合金結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種高強(qiáng)度、高韌性鋼種。通常把抗拉強(qiáng)度在1500MPa以上，或者屈服強(qiáng)度在1380MPa以上，并具有足夠的韌性和良好的工藝性能的低合金鋼或合金鋼稱為超高強(qiáng)度鋼。習(xí)慣上，超高強(qiáng)度鋼按照合金元素含量分為三大類：低合金超高強(qiáng)度鋼（合金元素含量<5%），例如30CrMnSiNi2A、40CrMnSiMoVA、300M；中合金超高強(qiáng)度鋼（合金元素含量5%~10%），例如H-11mod；高合金超高強(qiáng)度鋼（合金元素>10%），例如AerMet100。超高強(qiáng)度鋼具有極高的比強(qiáng)度和良好的韌性，是飛機(jī)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料。在航空工業(yè)中用于制作承受高應(yīng)力的重要結(jié)構(gòu)部件，如機(jī)翼主梁、起落架、發(fā)動機(jī)的壓氣機(jī)機(jī)匣等。飛機(jī)發(fā)動機(jī)飛機(jī)起落架機(jī)翼五、鋼在航空工業(yè)中的應(yīng)用鉻含量大于12%，具有不銹性和耐酸腐蝕性的鐵基合金稱為不銹耐酸鋼。通常對在大氣、水蒸氣和淡水等腐蝕性較弱的環(huán)境中不銹和耐腐蝕的鋼種稱不銹鋼；在酸、堿、鹽等浸蝕性強(qiáng)烈的介質(zhì)中耐腐蝕的鋼種稱耐酸鋼。二者合金成分上的差異，導(dǎo)致了耐蝕性的不同。前者合金化程度低，一般不耐酸；后者合金化程度高，既具有不銹性，又具有耐酸性。習(xí)慣上將不銹耐酸鋼簡稱為不銹鋼。不銹鋼種類繁多，特性