《航空材料无损检测》课件-航空金属材料-钢

航空金属材料-钢航空材料无损检测01钢02非合金钢03非合金钢分类04低合金钢和合金钢分类目录CONTENTS05钢在航空工业中的应用钢PART–01一、钢钢是以铁为主要元素，含碳量一般在2%以下（在铬钢中含碳量可能大于2%，但2%通常是钢与铸铁的分界线），并含有其他元素的材料。1981-1982年，国际标准（IS04948/1）和（IS04948/2）按化学成分把钢分成两大类：非合金钢和合金钢。钢分类国家标准（GB/T13304-91）参照上述国际标准，结合国情，把钢分成三大类：非合金钢、低合金钢和合金钢。一、钢根据对钢的工艺性能和使用性能的特定要求，用不同化学元素对钢进行合金化，按钢中化学元素规定含量的界限值，分别把钢称为低合金钢和合金钢。未经合金化的钢则称为非合金钢（碳钢）。非合金钢低合金钢合金钢一、钢在钢液中特意加入不同化学元素的过程称为合金化。合金化所用的化学元素称为合金元素。常用的合金元素有10多种，如铝、铬、钴、镍、锰、钼、硅、钛、钨、钒、锆等。钢合金化的主要目的在于从基体金属铁研制出工艺性能（如铸造性、焊接性、热处理性、切削性、深冲性等）和使用性能（如强度、硬度、韧性、耐热性、耐蚀性、耐磨性或其他性能等）稳定、优良的低合金钢和合金钢。合金元素在钢中的作用原理是钢的合金化原理，它属于物理冶金学（金属学）的范畴。钢的物理冶金学研究钢的成分、组织和性能之间的关系。钢的合金化原理侧重研究合金元素对构成钢中不同组织的合金相的形成规律的影响，其理论涉及到钢中相转变、钢的淬透性、钢的脆性、钢的物理和化学性能等等。非合金钢PART–02二、非合金钢非合金钢指碳含量一般为0.02%-1.35%，并有硅、锰、硫、磷及其他残余元素的铁碳合金，习惯上称为碳素钢，简称碳钢。一般来说，碳钢中的硅小于0.50%，锰小于1.00%，硫小于0磷小于0.045%；有时含有少量的镍、镉、铜等合金元素。二、非合金钢碳钢广泛应用于建筑、桥梁、铁道车辆、汽车、船舶、机械制造、化工和石油等工业部门，它们还可制作切削工具、模具、量具和轻工民用产品。碳钢一般由转炉和平炉冶炼，由电炉冶炼的不多。少数碳钢浇铸成铸件使用，绝大多数碳钢浇铸成钢锭或连轧坯，经轧制成钢板、钢管、钢带、钢条和各种断面形状的型钢。碳钢一般在热轧状态下直接使用，用于制造工具和各种机器零件时则需根据使用要求进行热处理，至于铸钢件，绝大多数都要进行热处理。非合金钢分类PART–03三、非合金钢分类（一）按质量等级分类01.普通质量非合金钢普通质量非合金钢是指不规定生产过程中需要特别控制质量要求的并应同时满足规定条件的所有钢种。规定的条件包括：钢为非合金化的；不规定热处理（退火、正火、消除应力及软化处理不作为热处理对待）等。普通质量非合金钢主要包括一般用途碳素结构钢、碳素钢筋钢、铁道用一般碳素钢和一般钢板桩型钢。碳素结构钢造船钢板铁轨三、非合金钢分类（一）按质量等级分类02.优质非合金钢优质非合金钢是指普通质量非合金钢和特殊质量非合金钢以外的非合金钢，在生产过程中需要特别控制质量（例如控制晶粒度，降低硫、磷含量，改善表面质量或增加工艺控制等），以达到比普通质量非合金钢特殊的质量要求（例如良好的抗脆断性能，良好的冷成型性等），但这种钢的生产控制不如特殊质量非合金钢严格（如不控制淬透性）。优质非合金钢主要包括机械结构用、工程结构用、锅炉和压力容器用、造船用碳素钢等。碳素结构钢造船钢板铁轨三、非合金钢分类（一）按质量等级分类03.特殊质量非合金钢特殊质量非合金钢是指在生产过程中需要特别严格控制质量和性能（例如，控制淬透性和纯洁度）并同时满足某些规定条件的非合金钢。特殊质量非合金钢包括保证淬透性非合金钢、保证厚度方向性能非合金钢、铁道用特殊非合金钢、航空、兵器等专用非合金结构钢、核能用非合金钢、碳素弹簧钢等。碳素结构钢造船钢板铁轨三、非合金钢分类（二）按主要性能及使用特性分类非合金钢按其基本性能及使用性能等主要特性分成7类以规定最高强度（或硬度）为主要特性的非合金钢，如冷成型用薄钢板；以规定最低强度为主要特性的非合金钢，如造船、压力容器、管道等用的结构钢；以限制碳含量为主要特性的非合金钢；非合金易切削钢；非合金工具钢；具有专门规定磁性或电性能的非合金钢；其他非合金钢。三、非合金钢分类（二）按主要性能及使用特性分类非合金钢按其基本性能及使用性能等主要特性分成7类冷成型钢板切削钢压力容器高速工具钢磁性碳钢三、非合金钢分类（三）按碳含量分类01.低碳钢碳含量低于0.25%的碳素钢。因其强度低、硬度低而软，又称软钢。它包括大部分普通碳素结构钢和一部分优质碳素结构钢，大多不经热处理用于工程结构件，有的经渗碳和其他热处理用于要求耐磨的机械零件。耐磨低碳钢传动轴车刀三、非合金钢分类（三）按碳含量分类02.中碳钢碳含量为0.25%~0.65%的碳素钢。它包括大部分优质碳素结构钢和一部分普通碳素结构钢。大多用于制作各种机械零件，有的用于制作工程结构件。中碳钢经调质处理后，主要用于制作各种传动轴、连杆、离合器、轴销、螺栓等；中碳钢经高频淬火和低温回火后，用于受冲击载荷且要求耐磨的齿轮、车床主轴、花键槽、凸轮轴和半轴等；正火状态和不经热处理的中碳钢，用于制作不大的拉杆、套筒、紧固件、垫圈和手柄等。耐磨低碳钢传动轴车刀三、非合金钢分类（三）按碳含量分类03.高碳钢碳碳含量大于0.65%、不高于1.35%的碳素钢。它包括碳素工具钢和一部分碳素结构钢。高碳钢强度高、弹性好、硬度高、耐磨性好，但是其塑性和韧性低、热加工性和切削加工性差。高碳钢主要用于各种木工工具、锉刀、锯条、丝锥、刨刀、小进给量车刀、钻头等金属切削工具以及卡规、卡尺等量具和简单模具，还可用于制作各种类型的弹簧、钢丝和负荷不大的轧辊。耐磨低碳钢传动轴车刀低合金钢和合金钢分类PART–04四、低合金钢和合金钢分类（一）按质量等级分类根据GB/T13304-91，低合金钢按质量等级分成三类：普通质量低合金钢、优质低合金钢、特殊质量低合金钢。普通质量优质特殊质量四、低合金钢和合金钢分类（一）按质量等级分类01.普通质量低合金钢普通质量优质特殊质量不规定需要特别控制质量要求的供一般用途的低合金钢。主要包括一般用途低合金结构钢等。其拉伸强度≤690MPa，屈服强度≤360MPa，延伸率≤26%。四、低合金钢和合金钢分类（一）按质量等级分类02.优质低合金钢普通质量优质特殊质量除普通质量低合金钢和特殊质量低合金钢以外的低合金钢。主要包括可焊接的高强度结构钢、锅炉和压力容器用低合金钢、造船用低合金钢、汽车用低合金钢等。规定的屈服强度为360~420MPa。四、低合金钢和合金钢分类（一）按质量等级分类03.特殊质量低合金钢普通质量优质特殊质量在生产过程中需要特别严格控制质量（特别是硫、磷等杂质含量和纯洁度）和性能的低合金钢。主要包括核能用低合金钢、舰船与兵器用低合金钢等。其屈服强度<420MPa；规定钢材进行无损检测和特殊质量控制要求。四、低合金钢和合金钢分类（一）按质量等级分类04.优质合金钢石油勘探管硅锰弹簧耐热钢在生产过程中需要特别控制质量和性能，但其生产控制和质量要求不如特殊质量合金钢那幺严格的合金钢。主要包括：一般工程结构用合金钢、铁道用合金钢、地质、石油钻探用合金钢、硅锰弹簧钢等。四、低合金钢和合金钢分类（一）按质量等级分类05.特殊质量合金钢石油勘探管硅锰弹簧耐热钢在生产过程中需要特别严格控制质量和性能的合金钢。主要包括：压力容器用合金钢、合金结构钢、合金弹簧钢、不锈耐酸钢、耐热钢、合金工具钢、高速工具钢、轴承钢、无磁钢、永磁钢等。四、低合金钢和合金钢分类（二）按主要特性分类低合金钢按主要特性可分为六类：可焊接低合金高强度结构钢、低合金耐热钢、铁道用低合金钢、低合金钢筋钢、矿用低合金钢、其他低合金钢；合金钢按主要特性可分为七类：工程结构用合金钢、机械结构用合金钢、不锈、耐热和耐酸钢、工具钢、轴承钢、特殊物理性能钢、其他。四、低合金钢和合金钢分类（二）按主要特性分类矿用钻头钢筋轴承钢耐磨合金钢不锈钢法兰钢在航空工业中的应用PART–05五、钢在航空工业中的应用航空结构中应用的低合金钢和合金钢主要是高强度钢、超高强度钢及部分不锈钢；非合金钢也有少量应用。高强度钢中除几种贝氏体钢（如18Mn2CrMoBVA和15CrMnMoVA），调质渗碳钢和铆钉钢外，都属于含碳量在0.3%左右、合金元素在5%以内的调质钢。这种钢最终热处理后具有良好的综合力学性能，主要用于制造飞机机体和发动机上要求强度高、韧性好的构件。飞机发动机飞机起落架机翼五、钢在航空工业中的应用超高强度钢是在合金结构钢的基础上发展起来的一种高强度、高韧性钢种。通常把抗拉强度在1500MPa以上，或者屈服强度在1380MPa以上，并具有足够的韧性和良好的工艺性能的低合金钢或合金钢称为超高强度钢。习惯上，超高强度钢按照合金元素含量分为三大类：低合金超高强度钢（合金元素含量<5%），例如30CrMnSiNi2A、40CrMnSiMoVA、300M；中合金超高强度钢（合金元素含量5%~10%），例如H-11mod；高合金超高强度钢（合金元素>10%），例如AerMet100。超高强度钢具有极高的比强度和良好的韧性，是飞机的关键结构材料。在航空工业中用于制作承受高应力的重要结构部件，如机翼主梁、起落架、发动机的压气机机匣等。飞机发动机飞机起落架机翼五、钢在航空工业中的应用铬含量大于12%，具有不锈性和耐酸腐蚀性的铁基合金称为不锈耐酸钢。通常对在大气、水蒸气和淡水等腐蚀性较弱的环境中不锈和耐腐蚀的钢种称不锈钢；在酸、碱、盐等浸蚀性强烈的介质中耐腐蚀的钢种称耐酸钢。二者合金成分上的差异，导致了耐蚀性的不同。前者合金化程度低，一般不耐酸；后者合金化程度高，既具有不锈性，又具有耐酸性。习惯上将不锈耐酸钢简称为不锈钢。不锈钢种类繁多，特性