《金属材料介绍》PPT课件.ppt

金 屬 材 料 介 紹,主要内容：,一、黑色金屬和有色金屬 二、常用金屬材料 三基本的成型方法 四金屬產品制程 五、機械常識 附录一、中國鋼號表示方法的分類說明 附錄二、美國對鋼的編號方法 附录三、日本的鋼號表示方法,一、黑色金屬和有色金屬 1黑色金屬是指鐵和鐵的合金。如鋼、生鐵、鐵合金、鑄鐵等。 鋼和生鐵都是以鐵爲基礎，以碳爲主要添加元素的合金，統 稱爲鐵碳合金。,2把煉鋼用生鐵放到煉鋼爐內按一定工藝熔煉，即得到鋼。鋼屬於黑色金屬但鋼不完全等於黑色金屬。 3有色金屬又稱非鐵金屬，指除黑色金屬外的金屬和合金，如 銅、錫、鉛、鋅、鋁以及黃銅、青銅、鋁合金和軸承合金等。,二、常用金屬材料,A 鐵碳合金 B 合金鋼 C 有色金屬及其合金,二、常用金屬材料（a 鐵碳合金）,根據含碳量不同可分爲： 1 熟鐵（Wrought Iron）C2.11% 根據鑄鐵中石墨結晶狀態不同鑄鐵可分爲三類： a 灰口鑄鐵 b 可鍛鑄鐵 c 球墨鑄鐵,二、常用金屬材料（b 合金鋼）,爲提高鋼的機械性能、工藝性能或化學和物理特性，在冶煉時特意往鋼中加入一些合金元素，這種鋼就稱爲合金鋼。 1 低合金鋼（特殊合金元素少於5%） 2 中合金鋼 (特殊合金元素占5%10%) 3 高合金鋼（特殊合金元素大於10%）,二、常用金屬材料（b 合金鋼）,3.1不銹鋼: 在空氣中或化學腐蝕介質中能夠抵抗腐蝕的一 種高合金鋼; 最常用的不銹鋼是鉻不鏽鋼(r13型,Cr17型)和鉻鎳不 銹鋼(18-8型) 3.2 影響不銹鋼耐腐蝕性能的元素 鉻在不銹鋼中取起決定性作用 碳在不銹鋼作用是雙重的 鎳是優良的耐腐蝕材料,但須與鉻配合才能發揮.,二、常用金屬材料（b 合金鋼）,3.3 國際不銹鋼標示方法 美國鋼鐵學會（AISI)是用三位元數位來標示各種標準級的可鍛不銹鋼的。其中： a 2*-CrMnNi 奧氏體不鏽鋼 b 3*-CrNi奧氏體鋼（302相當1Cr18Ni9) c 4*-高鉻馬氏體鋼和鐵素體耐熱鋼 d 5*-低鉻馬氏體鋼,二、常用金屬材料（c 有色金屬及其合金）,鋁及其合金 a 工業純鋁：具有質輕，導熱和導電性好，塑性好，耐大氣 腐蝕，強度很低；主要用於製造電線、電纜以及要求具有 導熱和耐大氣腐蝕性能而對強度要求不高的一些用品和器 皿。 b 鑄造鋁合金：如 鋁矽合金、鋁銅鑄造合金、鋁鎂鑄造合金、 鋁鋅鑄造合金。 c 形變鋁合金：如 硬鋁（Al-Cu-Mg）、鍛鋁（Al-Mg-Si-Cu）,二、常用金屬材料（c 有色金屬及其合金）,2. 銅及其合金 a 工業純銅（紫銅）:具有導熱和導電性好、塑性好、另外它 還是逆磁性物質，因之用銅製作的各種儀器和機件不受外來 磁場的干擾。 b 黃銅：含鋅量低於50%、以鋅爲唯一的或主要的合金元素的 銅合金。 c 青銅：含錫的銅合金稱爲青銅。,三基本的成型方法,1. 切削加工 主要有車床,銑床,刨床,鑽床,磨床,鋸床, 衝床, 火焰切割,線切割, 鐳射切割加工等方式. 2. 非切削加工 主要有鍛壓, 衝壓, 滾軋, 拉伸, 擠壓, 彎曲等手段. 3. 冶金成型 a.鑄造 b.粉末冶金,四金屬產品制程,一般金屬産品的加工製程通常爲: 原材料-(或)加熱(煤炭,燃油,電能)-成型(鍛造,壓制,擠形) 噴砂 調質 粗磨去毛邊 車削,銑削,刨削 鑽孔 攻牙 絞孔 熱處理 細成型(研 磨,火化加工,線切割) 表面披覆(電鍍,噴漆,染黑),五、機械常識,.材料的機械特性: 拉力強度 壓力強度 扭力強度 彈性模數 硬度 對金屬而言,硬度是指金屬抵抗塑性變形的能力。 含碳量與機械強度的關係 常用的改變材料硬度的方法 硬度的測量：布氏硬度測試，洛氏硬度測試，維氏硬度測試。,機械常識(续）,2.材料的加工性能: 鑄造性能 壓力加工性能 焊接性能 熱處理性能 切削性能等.,3.幾個機械概念: 腐蝕:化學腐蝕，電化學腐蝕 磁性: 冷作硬化: 應力集中:,機械常識(续）,4.材料的鑒別 重量-同等情況下鋁,鎂及其合金最輕. 氧化層的狀況-低碳鋼(粗糙); 高碳鋼(細緻) 生銹-鋼及鐵生紅繡,銅生綠繡. 硬度-碳鋼同等條件下硬度越高含碳量越高. 磁性-碳鋼均會被磁鐵吸引.但高錳鋼(奧氏體鋼)無磁性, 18-8型不銹鋼(奧氏體鋼)無磁性. 鍍層-光亮銀白色爲鍍鉻, 顔色略發黃爲鍍鎳, 黃色或略紅 爲鍍銅, 亮金色爲鍍鈦, 如零件爲鐵件且表面鍍層爲 普通白色或爲泛淡藍色,七彩色一般爲鍍鋅.,機械常識(续）,5.鋼的熱處理: 所謂鋼的熱處理是通過加熱,保溫,冷卻的操作方法,使鋼的組織 結構發生變化,以獲得所需性能的一種加工工藝. 退火 正火 普通熱處理 淬火 回火 熱處理 火焰加熱 表面淬火 感應加熱(高頻,中頻,工頻) 表面熱處理 滲碳 化學熱處理 氮化 碳氮共滲及其它,附录一、中國鋼號表示方法的分類說明,碳素結構鋼 優質碳素結構鋼 碳素工具鋼 易切削鋼 合金結構鋼 低合金高強度鋼 彈簧鋼 滾動軸承鋼 合金工具鋼和高速工具鋼 不銹鋼和耐熱鋼 焊條鋼 電工用矽鋼 電工用純鐵,1碳素結構鋼 (1)由Q+數位+質量等級符號+脫氧方法符號組成。它的鋼號冠以 “Q”，代表鋼材的屈服點，後面的數位表示屈服點數值，單 位是MPa例如Q235表示屈服點（s）爲235 MPa的碳素結構 鋼。 (2)必要時鋼號後面可標出表示質量等級和脫氧方法的符號。質 量等級符號分別爲A、B、C、D。脫氧方法符號：F表示沸騰 鋼；b表示半鎮靜鋼：Z表示鎮靜鋼；TZ表示特殊鎮靜鋼，鎮 靜鋼可不標符號，即Z和TZ都可不標。例如Q235-AF表示A級 沸騰鋼。 (3)專門用途的碳素鋼，例如橋梁鋼、船用鋼等，基本上採用碳 素結構鋼的表示方法，但在鋼號最後附加表示用途的字母。,2優質碳素結構鋼 (1)鋼號開頭的兩位元數位表示鋼的碳含量，以平均碳含量的萬 分之幾表示，例如平均碳含量爲0.45%的鋼，鋼號爲“45”，它 不是順序號，所以不能讀成45號鋼。 (2)錳含量較高的優質碳素結構鋼，應將錳元素標出，例如50Mn。 (3)沸騰鋼、半鎮靜鋼及專門用途的優質碳素結構鋼應在鋼號最 後特別標出，例如平均碳含量爲0.1%的半鎮靜鋼，其鋼號爲 10b 3碳素工具鋼 (1)鋼號冠以“T”，以免與其他鋼類相混。 (2)鋼號中的數位表示碳含量，以平均碳含量的千分之幾表示。,例如“T8”表示平均碳含量爲0.8%。 (3)錳含量較高者，在鋼號最後標出“Mn”，例如“T8Mn”。 (4)高級優質碳素工具鋼的磷、硫含量，比一般優質碳素工具鋼 低，在鋼號最後加注字母“A”，以示區別，例如“T8MnA”。 4易切削鋼 (1)鋼號冠以“Y”，以區別於優質碳素結構鋼。 (2)字母“Y”後的數位表示碳含量，以平均碳含量的萬分之幾表示 例如平均碳含量爲0.3%的易切削鋼，其鋼號爲“Y30”。 (3)錳含量較高者，亦在鋼號後標出“Mn”，例如“Y40Mn”。 5合金結構鋼 (1)鋼號開頭的兩位元數位表示鋼的碳含量，以平均碳含量的萬 分之幾表示，如40Cr。,(2)鋼中主要合金元素，除個別微合金元素外，一般以百分之幾 表示。當平均合金含量1.5%時，鋼號中一般只標出元素符號， 而不標明含量，但在特殊情況下易致混淆者，在元素符號後 亦可標以數字“1”，例如鋼號“12CrMoV”和“12Cr1MoV”，前者 鉻含量爲0.4-0.6%，後者爲0.9-1.2%，其餘成分全部相同。 當合金元素平均含量1.5%、2.5%、3.5%時，在元素符 號後面應標明含量，可相應表示爲2、3、4等。例如 18Cr2Ni4WA。 (3)鋼中的釩V、鈦Ti、鋁AL、硼B、稀土RE等合金元素，均屬微 合金元素，雖然含量很低，仍應在鋼號中標出。例如20MnVB 鋼中。釩爲0.07-0.12%，硼爲0.001-0.005%。,(4)高級優質鋼應在鋼號最後加“A”，以區別於一般優質鋼。 (5)專門用途的合金結構鋼，鋼號冠以（或尾碼）代表該鋼種用 途的符號。例如，鉚螺專用的30CrMnSi鋼，鋼號表示爲 ML30CrMnSi。 6低合金高強度鋼 (1)鋼號的表示方法，基本上和合金結構鋼相同。 (2)對專業用低合金高強度鋼，應在鋼號最後標明。例如16Mn鋼， 用於橋梁的專用鋼種爲“16Mnq”，汽車大梁的專用鋼種爲 “16MnL”，壓力容器的專用鋼種爲“16MnR”。 7彈簧鋼 彈簧鋼按化學成分可分爲碳素彈簧鋼和合金彈簧鋼兩類，其鋼號,表示方法，前者基本上與優質碳素結構鋼相同，後者基本上與 合金結構鋼相同。 8滾動軸承鋼 (1)鋼號冠以字母“G”，表示滾動軸承鋼類。 (2)高碳鉻軸承鋼鋼號的碳含量不標出，鉻含量以千分之幾表示。 例如GCr15。滲碳軸承鋼的鋼號表示方法，基本上和合金結構 鋼相同。 9合金工具鋼和高速工具鋼 (1)合金工具鋼鋼號的平均碳含量1.0%時，不標出碳含量；當平 均碳含量1.0%時，以千分之幾表示。例如Cr12、CrWMn、 9SiCr、3Cr2W8V。,(2)鋼中合金元素含量的表示方法，基本上與合金結構鋼相同。 但對鉻含量較低的合金工具鋼鋼號，其鉻含量以千分之幾表 示，並在表示含量的數位前加“0”，以便把它和一般元素含量 按百分之幾表示的方法區別開來。例如Cr06。 (3)高速工具鋼的鋼號一般不標出碳含量，只標出各種合金元素 平均含量的百分之幾。例如鎢系高速鋼的鋼號表示爲 “W18Cr4V”。鋼號冠以字母“C”者，表示其碳含量高於未冠 “C”的通用鋼號。 10不銹鋼和耐熱鋼 (1)鋼號中碳含量以千分之幾表示。例如“2Cr13”鋼的平均碳含量 爲0.2%；若鋼中含碳量0.03%或0.08%者,鋼號前分別冠以 “00”及“0”表示之，例如00Cr17Ni14Mo2、0Cr18 Ni9等。,(2)對鋼中主要合金元素以百分之幾表示，而鈦、鈮、鋯、氮 等則按上述合金結構鋼對微合金元素的表示方法標出。 11焊條鋼 它的鋼號前冠以字母“H”，以區別於其他鋼類。例如不銹鋼焊 絲爲“H2Cr13”，可以區別於不銹鋼“2Cr13”。 12電工用矽鋼 (1)鋼號由字母和數位組成。鋼號頭部字母DR表示電工用熱軋矽 鋼，DW表示電工用冷軋無取向矽鋼，DQ表示電工用冷軋取向 矽鋼。 (2)字母之後的數位表示鐵損值（W/kg）的100倍。 (3)鋼號尾部加字母“G”者，表示在高頻率下檢驗的；未加“G”者，,表示在頻率爲50周波下檢驗的。 例如鋼號DW470表示電工用冷軋無取向矽鋼産品在50赫頻率時 的最大單位重量鐵損值爲4.7W/kg。 13電工用純鐵 (1)它的牌號由字母“DT”和數位組成，“DT”表示電工用純鐵，數 位表示不同牌號的順序號，例如DT3。 (2)在數位後面所加的字母表示電磁性能：A高級、E特 級、C超級，例如DT8A。,附錄二、美國對鋼的編號方法: 10xx-碳素鋼(如1035平均含碳量0.35%) 11xx-易切碳素鋼(再硫化) 12xx-再硫化,再鄰化鋼 13xx-錳結構鋼 2xxx-鎳鋼,”2”字後第一位數代表含鎳近似%,以後兩位爲平 均含碳量 3xxx-鎳鉻鋼,”3”字後第一位數代表含鎳近似%,以後兩位爲 平均含碳量 4xxx-鉬鋼, ”4”字後第一位數表示是否含其他元素, 40xx,44xx,45xx,只含Mo, 41xx爲CrMo鋼, 43xx和47xx爲 CrNiMo鋼, 46xx和48xx爲NiMo鋼 5xxx-鉻鋼, ”5”字後第一位數代表含鉻近似%, 6xxx-釩鋼; 8xxx-低鎳鉻鉬鋼; 9xxx-92xx爲SiMn合金鋼,如第二位數爲3,4,7,8 時,則爲含 Ni,Cr,Mo鋼 對不鏽耐熱鋼以三位數表示(AISI) 2xx-CrMnNiN奧氏體不銹鋼; 3xx-鉻鎳奧氏體鋼 4xx-高鉻馬氏體鋼和鐵素體耐熱鋼,5xx-低鉻馬氏體鋼 對工具鋼則採用字母和序號表示,如 Wx-水淬火工具鋼(碳素工具鋼居多); Ox-油淬火冷作工具鋼; Tx-鎢高速工具鋼; Mx-鉬高速工具鋼;,附录三、日本的鋼號表示方法: 一般鋼號開始字母爲”,隨後的一個或幾個字母表示類別,最 後是順序號或表示抗拉強度的數位,具體如下: SxxC-碳素結構鋼, xx表示平均含碳量; S