第五章金屬材料2.ppt

1、金屬材料的概況,鋼鐵是經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)的基本支柱，主要用于鐵路、建筑、橋梁、汽車工業(yè)等領(lǐng)域。中國鋼鐵產(chǎn)量世界第一， 2006年鋼鐵產(chǎn)量約4.2億噸，占全世界產(chǎn)量的34%，是美國和日本的總和。 中國目前至少有1/3的鋼鐵不符合質(zhì)量要求。 特種鋼材主要靠進口.,金屬材料,金屬材料是由金屬元素組成的材料。可分為由一種金屬元素構(gòu)成的單質(zhì)（純金屬）；由兩種或兩種以上的金屬元素或金屬與非金屬元素構(gòu)成的合金。合金又可分為固溶體和金屬間化合物。,金屬材料分類,黑色金屬 金屬材料 有色金屬 特殊金屬,在103種元素中，金屬元素有81種,金屬材料分類,生鐵 含C 2 碳素鋼 黑色金屬 鋼 含C 0.042 合金鋼 純鐵

2、含C 0.04,含碳量越高，硬度、強度越大，但塑性降低,金屬材料分類,重金屬 Cu、Pb、Zn、Ni 輕金屬 Al、Mg、Ti 有色金屬 貴金屬 Au、Ag、Pt 稀有金屬 W、Mo、U、Ta、稀土金屬,金屬材料分類,特殊金屬非晶態(tài)金屬、形狀記憶合金、減震合金、 超塑金屬、儲氫合金、超導(dǎo)合金等,金屬材料的特點,金屬材料的特點 1、常溫下為固體（Hg除外） 2、熔點較高 也有較低的如：Sn、Pb、Zn、Al 3、密度較大（Mg、Al除外 3g/cm以下） 4、有光澤 5、延展性、韌性、可加工性好 6、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性好，Ag、Cu、Al 7、易氧化,鋼,The four types of stre

3、sses,碳鋼的牌號與用途,碳素工具鋼：T T9表示含C：0.9w%。,用途,制造各種刀具、量具、模具等,鑄鋼：ZG ZG25，表示含C：0.25%。,用途,主要用于制造形狀復(fù)雜并需要一定強度、塑性 和韌性的零件，如齒輪、聯(lián)軸器等。,合金鋼,按含碳量分,鐵及鐵基合金,在碳鋼中加入一種或多種合金元素， 形成的鋼稱之為合金鋼。,低合金鋼 10w,按合金元素分：鉻鋼、鉻鎳鋼、錳鋼、硅錳鋼等。,按用途分： 結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能鋼。,鐵及鐵基合金,不銹鋼在大氣和一般腐蝕性介質(zhì)中具有很高耐蝕性的鋼。 用 途制造在各種腐蝕性介質(zhì)中工作并具有較高抗 腐蝕能力的零件或結(jié)構(gòu)件。廣泛用于石油、 化工、原子能、海

4、洋開發(fā)、國防和一些先端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。,鐵及鐵基合金,鑄鐵,C 2.11%的鐵，通常還含有較多的Si、Mn、S、P等元素。,用 途,鑄鐵是工程上最常用的金屬材料，廣泛應(yīng)用在 機械制造、冶金、礦上、石油化工、交通等領(lǐng)域。 在汽車占5070，在機床制造中占6090。 鑄鐵的生產(chǎn)設(shè)備和工藝簡單，價格便宜。,鐵及鐵基合金,灰口鑄鐵,鑄鐵的種類,白口鑄鐵,麻口鑄鐵,鐵及鐵基合金,鑄鐵性能特點,石墨的形態(tài)對鑄鐵的力學(xué)性能影響較大。 石墨相當(dāng)于鋼基體中的裂紋和空洞，它降低基 體的抗拉強度，并引起應(yīng)力集中。石墨量越多， 鑄鐵的抗拉強度越低。,鐵及鐵基合金,石墨的存在對鑄鐵的特殊作用,1、切削加工性能優(yōu)異； 2、

5、鑄造性能良好； 3、具有耐磨性； 4、具有良好的減振性； 5、對缺口不敏感；,非鐵及其合金,鋁及鋁合金,銅及銅合金,鈦及鈦合金,鎂及鎂合金,鋁及鋁合金,鋁及鋁合金的特點,密度低、比強度高。純鋁的密度只有2700kg/m3， 僅為鐵的1/4。,優(yōu)良的物理、化學(xué)性能。導(dǎo)電性能好、磁化率低、 耐腐蝕等。,加工性能好。鑄造性能好、易于塑性變形，經(jīng)熱處 理后還具有很高的強度。,鋁及鋁合金,純鋁,純鋁中含有Fe、Si、Zn等元素時，會使性能下降,純鋁的強度很低，不能用作結(jié)構(gòu)材料,鋁合金,鋁及鋁合金,合金元素的作用,鋁中加入合金元素后，可提高合金的 強度，并保持良好的加工性能。,提高強度的方法,固溶強化,時

6、效強化,彌散強化,細晶強化,鋁及鋁合金,鋁合金的種類,變形鋁合金,鑄造鋁合金,用 途,鋁絲、鋁箔、鋁合金型材等,復(fù)雜形狀的鑄件等,銅及銅合金,銅及銅合金的特點,優(yōu)良的物理、化學(xué)性能。導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能好、耐腐 蝕等，是抗磁材料。,加工性能好。容易冷熱成形，鑄造銅合金鑄造性能好。,具有某些特殊力學(xué)性能。比如優(yōu)良的減摩性和耐摩性 高的彈性極限和疲勞強度。,色澤美觀。,銅及銅合金,純銅,純銅為紫色，又稱紫銅。主要用于制作 電導(dǎo)體及配制合金。工業(yè)純銅分為4種： T1、T2、T3、T4。編號越大，純度越低。,純銅的強度低，不宜用作結(jié)構(gòu)材料,銅及銅合金,銅合金種類,銅中加入合金元素后，可提高合金的強度， 并保

7、持良好的加工性能。,銅合金的種類,黃銅,青銅,白銅,以Zn為主要合金元素。良好的加工性能， 優(yōu)良的鑄造性能，耐腐蝕性能也好。,以Sn為主要合金元素。用于鑄造形狀復(fù)雜 的零件?？垢g性比黃銅還好。,以Ni為主要合金元素。具有較好的強度和 塑性，能進行冷加工變形，抗腐蝕性能也好。,鈦及鈦合金,鈦及鈦合金的特點,密度低、比強度高。,耐高溫、耐腐蝕性能、低溫韌性好等。,加工條件復(fù)雜，成本較高。,鈦及鈦合金,純鈦,鈦的密度低，熔點高，線膨脹系數(shù)小。 導(dǎo)熱性差。純鈦塑性好，強度高，可以加工成 細絲和薄片。 鈦在大氣、海水及酸堿中的抗腐蝕性能好。,純鈦的晶體結(jié)構(gòu),鈦及鈦合金,鈦合金,鈦中加鋁、硼，獲得Ti合

8、金。 其強度較低，但高溫（500600度）強度 很高?？寡趸?、抗蠕變性、焊接性能良好。,鈦中加鉬、鉻、釩，獲得Ti合金。 其強度高，沖壓性能好，并可通過淬火 和時效獲得強化。,其塑性好，容易鍛造、壓延和沖壓，可 通過固溶和時效進行強化。熱處理后的 強度可提高50100。,鈦合金,鈦合金,鈦合金的種類,鎂及鎂合金,純鎂的特點,密度低、比強度高。純鎂的密度只有1749kg/m3， 僅為鐵的1/4、鋁的2/3。,鎂的電極電位較低，抗腐蝕性能差。,鎂屬于密排六方結(jié)構(gòu)，因此塑性變形能力差。,鎂及鎂合金,鎂合金的特點,低比重：工業(yè)用材料中最輕量材料（鋁的2/3重）,高比強度：優(yōu)于鋼和鋁,震動吸收性好：可將震動能吸收并轉(zhuǎn)化成熱放出,易機械加工、耐沖擊性好、電磁屏蔽性好、,可再生利用：有利于環(huán)境優(yōu)化,鎂及鎂合金,鎂合金的種類,變形鎂合金,鑄造鎂合金,用 途,鎂合金各種型材,復(fù)雜形狀的鑄件,貴金屬,貴金屬具有優(yōu)良的高溫抗氧化性和抗腐蝕性能、電學(xué)性能、高的催化活性、強配位能力。 在應(yīng)用中有少、小、精、廣的特點，被稱為現(xiàn)代工業(yè)的維他命。,主要用途 催化劑、磁電機材料、電極材料、 儲氫材料、高強度材料、焊料等。,金屬材料的應(yīng)用,合金彈簧鋼,合金刀具、量具鋼,世界最長的跨海大橋,杭州灣跨海鋼鐵大橋，橋長36公里,世界最長的