金属材料基本知识

1、金属材料基本知识吴则豹一、材料的种类一、材料的种类n按照有无化学结合分子形式分：有机材料和无机材料；n按照存在形态分：气体材料、液体材料和固体材料，另外还有等离子材料；n按照导电能力分：绝缘材料、半导体材料和导电材料；n按照有无金属键分：金属材料和非金属材料； n按照性质分：黑色金属和有色金属。n地球上存在112元素，其中29稀土元素，112种元素是构成地球万物多样性的基本元素。如果将地球上亿万种物质全部细分为原子态，那么就只有112种物质。二、金属材料的基本性质二、金属材料的基本性质1、物理特性n金属光泽及光学反射能力；n传导性导电性与导热性；n热胀冷缩；n溶解与凝固；n固定的熔点或凝固点；

2、n同位素；n放射性及其衰变；n聚合与裂变。2、化学特性n金属原子与不同元素具有不同的亲和力，因此不同材料具有不同的抗氧化、抗腐蚀能力；（化学元素电极电位表）n氧化还原能力；n化学稳定性；n化合与分解。3、晶体学特性 n原子及其电子、晶体与多晶体n单晶体结构与各向异性；grain boundaries3、晶体学特性n同素异构与组织转变n多晶体混合与各项同性n晶界与晶体缺陷和位错4、力学特性n硬度与强度；n 塑性延伸率、断面收缩率；n 韧性（脆性）一次冲击韧性和断裂韧性；n 刚度稳定能力；n 环境对力学性能的影响：冷脆、热脆、强度、硬度、氧化、腐蚀等。5、工艺特性与加工缺陷n 加工硬化现象脆性开裂

3、；n 可切削性切不动与粘刀；n 冷变形能力拉伸、冷镦、冲压和轧制带状组织、微裂纹和制耳；n 热变形能力锻造变形量与开裂、始锻和终锻温度；n 铸造性铸造温度、流动性与空隙；n 可热处理性淬透性、氧化脱碳倾向、淬火变形、导热能力、抗回火稳定性、回火脆性；n 可焊接性脱焊倾向、牢固性。三、钢铁材料分类三、钢铁材料分类n1、按冶炼处理方式分：n沸腾钢:用作不重要、不受载荷场合；n镇静钢：用作承受载荷重要用途的场合；n电渣重熔钢：用作工模具或特殊用途场合；三、钢铁材料分类三、钢铁材料分类n2、按照化学成分分:n碳素钢：只含C、Si、Mn、S、P和Fe；n低碳钢：0.010.25%C. 中碳钢：0.250

4、.70%C. 高碳钢：0.702.1%。n合金钢：含有C、Si、Mn、S、P和Fe外，还含有W、Mo、Cr、V、B、Ti、Ni、Nb、Al、Cu、Co和稀有元素。n低合金钢：合金元素总含量：5%；n高合金钢：合金元素总含量：10%；三、钢铁材料分类三、钢铁材料分类3、按性能分：n普通钢：用作不重要产品和一般建筑用钢；n优质钢：用作轻载荷及静载荷制品；n高级优质钢：用作重要场合和承受较大载荷及动载荷制品三、钢铁材料分类三、钢铁材料分类n4、按用途分：nA、结构钢：用作结构件如：汽车、厂房、桥梁等；nB、工模具钢：刀、锤、冷镦模具、轧辊、耐磨零件等；nC、焊接钢：焊接件及船用钢板、部分钢结构件；n

5、D、弹簧钢：卷簧、板簧、弹垫等；nF、轴承钢：轴承、卡尺等；nG、耐热钢：热处理炉内结构件、发动机内部分零件等；nH、不锈钢：化工设备、日用品、装饰用品。三、钢铁材料分类三、钢铁材料分类n5、材料牌号的表示方法nA、结构钢按碳含量的100倍标注；nB、工模具高合金钢按合金含量的百分数标注，不足百分之一按百分之一记；碳含量按10倍标注。nC、沸腾钢代号后加“F”;nD、易削钢代号前加“Y”；三、钢铁材料分类三、钢铁材料分类E、保证屈服强度钢前面加“Q”；F、高级优质钢后面加“A”；G、滚珠轴承钢前面加“G”；H、保证淬透性钢后面加“H”；J、铸造用钢前面加“ZG”；K、冷镦钢前面加“ML”。四、

6、钢材的力学性能四、钢材的力学性能1、硬度:抵抗外力楔入的能力。 HRC、HRB、HRA; HV; HB；2、强度：抗拉强度，屈服强度，弹性极限，剪切强度和抗压强度经验公式： 抗拉强度=3*HRC3、疲劳强度：材料长期承受静载荷和动载荷作用时所能承受的最大的力-1。 -1。=K* （K=01）四、钢材的力学性能四、钢材的力学性能4、塑性：纵向延伸率，横向断面收缩率5、韧性Ak6、脆性A、冷脆：材料的韧性随着温度降低或突然下降的现象。 （脆性-温度曲线）原因：杂质原子的偏聚。B、热脆：随着温度的上升材料的脆性突然出现上升的现象。脆性-温度曲线）原因：硫化物。硫化物夹杂。C、回火脆性：不适当的回火制

7、度造成材料出现脆性增加的现象。第一类回火脆性：在250-350回火时碳化物沿着M针或片间析出造成材料脆性增加，是不可逆的。第二类回火脆性：Mn、Ni和Cr等合金原子在原奥氏体晶界上析出造成材料脆性增加，是可逆的，可以通过回火后快冷避免。（转回火脆性曲线）D、断裂韧性：材料抵抗裂纹扩展的能力，取决于材料种类、冶金质量、表面加工状态、尺寸因素、热处理状况、表面处理条件、环境等因素。 五、材料的检验GBT 17505 钢及钢产品交货一般技术要求1、表面质量GB 226 钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法裂纹、折叠、划痕、发纹、翻皮、制耳、碰伤、腐蚀斑。2、冶金质量GB 226 钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法偏析、夹杂物、缩孔、疏松、白点、带状组织、微裂纹。五、材料的检验3、冷加工缺陷 划痕、裂纹、织构、尺寸偏差。4、热加工缺陷：GB/T13299 钢的显微组织评定方法 表面脱碳或增碳、魏氏组织、 网状组织、组织粗大、回火不足、组织异常、过烧。5、抗拉强度：GB/T228