金属材料引张の基础

金属材料引张の基础
金属材料引张の基础

金属材料の引張試験の基礎

1.はじめに

金属材料の強度試験

引張試験???金属材料の強度評価によく利用される. (引張強度,降伏点,伸び,絞り など)

その他???圧縮試験,曲げ試験,せん断試験,硬さ試験,衝撃試験,疲労試験など.

2.関連JIS

2. 1 金属材料の引張試験に関する基本的なJIS Z2201 「金属材料引張試験片」 Z2241 「金属材料引張試験方法」 (溶接材の引張試験に関するJIS) Z3040 「溶接施工方法の確認試験方法」 Z3111 「溶着金属の引張及び衝撃試験方法」 Z3121 「突合せ溶接継手の引張試験方法」

曲げ試験

せん断試験

2. 2 JIS Z2201「金属材料引張試験片」の概要(抜粋)

※ 金属材料の引張試験に用いる引張試験片について規定

※ 対応国際規格 ISO 6892「 Metallic materials – Tensile testing 」

?試験片の分類

種々の試験片の分類および使用区分の目安(表1および表2)

?2号試験片(比例試験片)???棒材をそのまま使用する

図1 2号試験片

?4号試験片(定形試験片)???板材,棒材の両方でよく使用される試験片

図2 4号試験片

?8号試験片(定形試験片)???鋳造品の引張試験に使用

伸び値を必要としない場合に用いる

図3 8号試験片

?10号試験片(定形試験片)???4号試験片とともによく使用される試験片

図4 10号試験片

?13号試験片(定形試験片)

図5 13号試験片 ?14A号試験片(比例試験片)

図6 14A号試験片 ?14B号試験片(比例試験片)

図7 14B号試験片

2. 3 Z2241「金属材料引張試験方法」の概要(抜粋)

※ 金属材料の引張試験方法について規定

※ 対応国際規格 ISO 6892「Metallic materials – Tensile testing 」

?用語の定義

破断伸び???破断後の永久伸びを原評点距離に対して百分率で表した値.(%)

絞 り???試験中に発生した断面積の最大変化量で,破断後の断面積を原断面積に対 して百分率で表した値.(%)

応 力???試験片に負荷された力を断面積で割った値.(N / mm2)

引張強さ???試験中に加わった最大の力に対応する応力.(N / mm2)

降伏応力???金属材料が降伏現象を示すときの応力.(N / mm2)

上降伏点???最初に力の減少が観測される瞬間の応力値.(N / mm2)

下降伏点???過渡的影響を無視した塑性降伏する間の応力の最小値.(N / mm2)

?原 理

試験片に,引張力による破断に至るまでのひずみを与えることによって?材料の機械的 性質を決定する.

?試験片

試験片は,JIS Z2201「金属材料引張試験片」に規定されているものを使用する.

?試験機

引張試験に用いる試験機は,JIS B7721「引張?圧縮試験機-力計測系の校正?検証 方法」による等級1級以上とする.

?試 験

力の加え方???試験片の形状に適したつかみ装置を用い,試験片に軸方向の力だけ

が加わるようにする.

?各種結果の求め方

原断面積???標点間の両端部および中央部の3カ所の断面積の平均値.

規定寸法の0.5%まで測定.

標点距離???規定の寸法の0.4%の精度で測定.

上降伏点???σS U = F SU / A0(N / mm2) ※整数で表記

下降伏点???σS L = F SL / A0(N / mm2) ※整数で表記

:一旦下がる前の最大荷重(N)

F

SU

:一旦下がり,再び上がる前の最小荷重(N)

F

SL

2

耐 力???σ

= Fε/A0(オフセット法) ※整数で表記

ε

:伸び計を用いて力と伸びた量との関係線図を求め,規定の永久 F

ε

伸び(ε%)に相当する伸び軸上の点から試験初期の直線部分

に平行線を引き,これが線図と交わる点の示す力(N)

A0:原断面積(mm2)

※ 明確な降伏点が観察されない場合に適用.

※ 耐力を算出する方法は他にもあります.

図8 オフセット法による耐力の算出方法

引張強さ???σB = F max / A0

F max:最大引張力(N)

A0:原断面積(mm2)

破断伸び???δ = (l-l0)/ l0× 100※整数で表記

l:試験片の両破断片の中心線が一直線上にあるように注意し,破

断面を突き合わせて測定したときの標点間の長さ(mm)

l0:原標点距離(mm)

絞 り???φ = (A0 - A)/ A0× 100※整数で表記

A:試験片の破断面を注意し,突き合わせて測定した最小断

面積(mm2)

:原断面積(mm2)

A

※ 円形断面の試験片を用いる.

2. 4 Z3040「溶接施工方法の確認試験方法」の概要(抜粋)

※ 溶接構造物の溶接のおいて,あらかじめ溶接施工方法の適否を確認するための共通的 試験方法について規定.

?試験片???JIS Z3121に規定する試験片.

?評価基準(継手引張試験:付属書)???母材の規格による引張強さの最小値以上とする.ただし,試験片の母材部で破断した場合で,その引張強さが母材の引張強さの95%以 上のときは,基準を満たしているものとしてよい.

2. 5 Z3111「溶着金属の引張及び衝撃試験方法」の概要(抜粋)

※ 溶着金属の引張および衝撃試験方法について規定.

?引張試験片???JIS Z2201の10号試験片

?引張試験片の平行部は肩部を含めてすべて溶着金属でなければならない.(溶着部から試験 片を切り出す.)

2. 6 Z3121「突合せ溶接継手の引張試験方法」の概要(抜粋)

※ 金属材料の板および管の突合せ溶接継手の引張試験方法について規定. ※ 対応国際規格 ISO 4136「Fusion – welded butt joints in steel – Transverse

tensile test 」

?試験片は溶接線が試験片の長手方向に直角で中央に位置するように採取する. ?1号試験片

図9 1号試験片

?1A号試験片

?3号試験片

図11 3号試験片 ?3A号試験片

図11 3A号試験片

3.引張試験でわかること

3. 1 応力-ひずみ線図からわかること

引張試験をすると,横軸に伸びもしくはひずみ,縦軸に負荷荷重もしくは応力をプロットしたグラフ(図12)が得られる.このグラフを応力―ひずみ線図という.ただし,図12の横軸は引張試験機の移動量.このグラフから,いろんなことがわかる.

図12 軟鋼の引張試験結果(応力-変位線図)

① 弾性率???弾性変形時の応力とひずみの関係.単位は,N/mm2.一次式で表すこ

とができる.①の線が横に倒れていると低弾性率,立っていると高弾

性率となる.鉄鋼材料で,210GPa程度.有限要素法解析などの

強度シミュレーションにおいて必須のパラメータ.

② 上降伏点???弾性変形から永久ひずみが蓄積される塑性変形に変わる際の,もっ

とも高い応力値.単位は,N/mm2.一般的に降伏点というと上降伏

点をさし,設計の際の強度計算の指標となる数値.降伏点が高いと

いうことは,塑性変形しにくいということ.

③ 下降伏点???上降伏点が現れたあとに出てくる応力の低い状態における最低応力

値.単位は,N/mm2.降伏点が低いほど,塑性加工の成型能がよく

なる.

④ 引張強さ???その金属材料のもつ最大強度.単位は,N/mm2.

⑤ 破断点???破断した点.破断強さということもあるが,強度値よりは伸び値のほ

うが重要.伸びを求めるときは,破断した試験片を突き合わせて標点

距離を測定する.

3. 2 そのほかに引張試験をして得られるデータ

? 伸び???試験後の試験片を突き合わせて,標点距離を測定し,原標点で割って百分率で表した値.材料の延性の評価に用いる.伸びが大きいほど塑性加

工の際の加工量を大きくとれる.また,一般的に強度(引張強さ,降伏

点)と伸びの関係は反比例であり,高強度材料ほど伸びは小さく,低強

度であるほど伸びが大きくなる.

? 絞り???破断後のくびれ部の断面積を原断面積で割って百分率で表した値.伸びと同じように,材料の延性の評価に用いる.この値が大きいほど,深し

ぼり加工などの成型性が良くなる.

? ポアソン比???金属材料を引張った場合,縦方向に伸びて,横方向に縮む.この

ときの縦方向の伸び(ε)と横方向の縮み(ε’)の比は,材料

によって一定の値をとる.その値をポアソン比という.ポアソン

比を測定する場合は,試験片に2軸のひずみゲージを貼って,引

張試験を行い,ひずみゲージの値を記録する.このときに,応力

の値も一緒に測定しておくと,弾性率も算出できる.

ν = -ε’ / ε

ε: 縦ひずみ

ε’ : 横ひずみ

ε = (l -l0)/ l0

ε’ = (d -d0)/ d0

4.強度が高いと良いこと,悪いこと

◎ 使用する材料が少なくてすむ → 製品を軽くできる.

◎ (降伏点が大きいほど)疲労に強い.

◎ ただし、塑性加工しにくくなる.

5.強度はなにできまるの

? 強度は何できまるのか.→ 転位が動きやすいか,動きにくいか

動きやすい → 強度低

動きにくい → 強度高

? 転位???金属材料が変形する際に,発生する欠陥.転位がすべり線上を移動することで変形する.

6.金属材料を強くするにはどうすりゃいいの

◎ 転位を動きにくくすればよい

転位を動きにくくする方法

?固溶強化???異種材料を添加して合金化する.

置換型元素???原子径の違う元素を添加することで格子がひずむ.

侵入型元素???添加した侵入型元素が転位に偏析することにより,コットレル雰囲気

を作ることで,転位が動きにくくなる.

?析出強化???母相とは違う第2相、第3相を析出させる.

ひずみ時効???母相結晶中に炭化物や酸化物,窒化物を析出させることで,結晶の格

子がひずむ.

時効硬化???母相結晶中に析出物を分散させることで,転位の運動が制限される.→

ピン止め硬化.

?加工強化???圧延などによって加工ひずみを導入する.金属を塑性加工すると転位や原子空孔,積層欠陥などの欠陥が大量に発生し,転位が絡まり,結晶の周期

性が乱れることで転位が動きにくくなる.

?結晶粒微細化???加工熱処理による再結晶.結晶粒を微細化すると,粒界が増大する.

粒界は粒内に比べて転位が動きにくいので強度が上がる.特別な添加

物など必要としないのが利点の一つ.

7.引張試験事例

ねじり変形を加えた軟鋼の引張試験結果

7. 1

青線???軟鋼の引張試験結果

赤線???ねじり変形を加えた軟鋼の引張試験結果

(1回転させた後,1回転戻す)

ねじり変形を加えることで,加工硬化により強度上昇,伸び減少.

金属材料学基础试题及答案

金属材料的基本知识综合测试 一、判断题(正确的填√,错误的填×) 1、导热性好的金属散热也好,可用来制造散热器等零件。() 2、一般,金属材料导热性比非金属材料差。() 3、精密测量工具要选用膨胀系数较大的金属材料来制造。() 4、易熔金属广泛用于火箭、导弹、飞机等。() 5、铁磁性材料可用于变压器、测量仪表等。() 6、δ、ψ值越大,表示材料的塑性越好。() 7、维氏硬度测试手续较繁,不宜用于成批生产的常规检验。() 8、布氏硬度不能测试很硬的工件。() 9、布氏硬度与洛氏硬度实验条件不同,两种硬度没有换算关系。() 10、布氏硬度试验常用于成品件和较薄工件的硬度。 11、在F、D一定时,布氏硬度值仅与压痕直径的大小有关,直径愈小,硬度值愈大。() 12、材料硬度越高,耐磨性越好,抵抗局部变形的能力也越强。() 13、疲劳强度是考虑交变载荷作用下材料表现出来的性能。() 14、20钢比T12钢的含碳量高。() 15、金属材料的工艺性能有铸造性、锻压性,焊接性、热处理性能、切削加工性能、硬度、强度等。() 16、金属材料愈硬愈好切削加工。() 17、含碳量大于0.60%的钢为高碳钢,合金元素总含量大于10%的钢为高合金钢。() 18、T10钢的平均含碳量比60Si2Mn的高。() 19、一般来说低碳钢的锻压性最好,中碳钢次之,高碳钢最差。() 20、布氏硬度的代号为HV,而洛氏硬度的代号为HR。() 21、疲劳强度是考虑交变载荷作用下材料表现出来的性能。() 22、某工人加工时,测量金属工件合格,交检验员后发现尺寸变动,其原因可能是金属材料有弹性变形。() 二、选择题 1、下列性能不属于金属材料物理性能的是()。 A、熔点 B、热膨胀性 C、耐腐蚀性 D、磁性 2、下列材料导电性最好的是()。 A、铜 B、铝 C、铁烙合金 D、银 3、下列材料导热性最好的是()。 A、银 B、塑料 C、铜 D、铝 4、铸造性能最好的是()。 A、铸铁 B、灰口铸铁 C、铸造铝合金 D、铸造铝合金 5、锻压性最好的是()。

金属材料性能知识大汇总(超全)

金属材料性能知识大汇总 1、关于拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线的问题 低碳钢的应力-应变曲线 a、拉伸过程的变形:弹性变形,屈服变形,加工硬化(均匀塑性变形),不均匀集中塑性变形。 b、相关公式:工程应力σ=F/A0;工程应变ε=ΔL/L0;比例极限σP;弹性极限σ ε;屈服点σS;抗拉强度σb;断裂强度σk。 真应变e=ln(L/L0)=ln(1+ε) ;真应力s=σ(1+ε)= σ*eε指数e为真应变。 c、相关理论:真应变总是小于工程应变,且变形量越大,二者差距越大;真应力大于工程应力。弹性变形阶段,真应力—真应变曲线和应力—应变曲线基本吻合;塑性变形阶段两者出线显著差异。

2、关于弹性变形的问题 a、相关概念 弹性:表征材料弹性变形的能力 刚度:表征材料弹性变形的抗力 弹性模量:反映弹性变形应力和应变关系的常数,E=σ/ε;工程上也称刚度,表征材料对弹性变形的抗力。 弹性比功:称弹性比能或应变比能,是材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力,评价材料弹性的好坏。 包申格效应:金属材料经预先加载产生少量塑性变形,再同向加载,规定残余伸长应力增加;反向加载,规定残余伸长应力降低的现象。 滞弹性:(弹性后效)是指材料在快速加载或卸载后,随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。 弹性滞后环:非理想弹性的情况下,由于应力和应变不同步,使加载线与卸载线不重合而形成一封闭回线。 金属材料在交变载荷作用下吸收不可逆变形功的能力,称为金属的循环韧性,也叫内耗 b、相关理论: 弹性变形都是可逆的。 理想弹性变形具有单值性、可逆性,瞬时性。但由于实际金属为多晶体并存在各种缺陷,弹性变形时,并不是完整的。 弹性变形本质是构成材料的原子或离子或分子自平衡位置产生可逆变形的反映

金属材料基础知识汇总

《金属材料基础知识》 第一部分金属材料及热处理基本知识 一,材料性能:通常所指的金属材料性能包括两个方面: 1,使用性能即为了保证机械零件、设备、结构件等能够正常工作,材料所应具备的性能,主要有力学性能(强度、硬度、刚度、塑性、韧性等),物理性能(密度、熔点、导热性、热膨胀性等)。使用性能决定了材料的应用范围,使用安全可靠性和寿命。 2,工艺性能即材料被制造成为零件、设备、结构件的过程中适应的各种冷、热加工的性能,如铸造、焊接、热处理、压力加工、切削加工等方面的性能。 工艺性能对制造成本、生产效率、产品质量有重要影响。 二,材料力学基本知识 金属材料在加工和使用过程中都要承受不同形式外力的作用,当达到或超过某一限度时,材料就会发生变形以至于断裂。材料在外力作用下所表现的一些性能称为材料的力学性能。 承压类特种设备材料的力学性能指标主要有强度、硬度、塑性、韧性等。这些指标可以通过力学性能试验测定。 1,强度金属的强度是指金属抵抗永久变形和断裂的能力。材料强度指标可以通过拉伸试验测出。抗拉强度σb和屈服强度σs是评价材料强度性能的两个主要指标。一般金属材料构件都是在弹性状态下工作的。是不允许发生塑性变形,所以机械设计中一般采用屈服强度σs作为强度指标,并加安全系数。2,塑性材料在载荷作用下断裂前发生不可逆永久变形的能力。评定材料塑性的指标通常用伸长率和断面收缩率。 伸长率δ=[(L1—L0)/L0]100% L0---试件原来的长度L1---试件拉断后的长度 断面收缩率φ=[(A1—A0)/A0]100% A0----试件原来的截面积A1---试件拉断后颈缩处的截面积 断面收缩率不受试件标距长度的影响,因此能够更可靠的反映材料的塑性。 对必须承受 强烈变形的材料,塑性优良的材料冷压成型的性能好。 3,硬度金属的硬度是材料抵抗局部塑性变形或表面损伤的能力。硬度与强度有一定的关系,一般情况下,硬度较高的材料其强度也较高,所以可以通过测试硬度来估算材料强度。另外,硬度较高的材料耐磨性也较好。 工程中常用的硬度测试方法有以下四种 (1)布氏硬度HB (2)洛氏硬度HRc(3)维氏硬度HV (4)里氏硬度HL 4,冲击韧性指材料在外加冲击载荷作用下断裂时消耗的能量大小的特性。 材料的冲击韧性通常是在摆锤式冲击试验机是测定的,摆锤冲断试样所作的功称为冲击吸收功。以Ak表示,Sn为断口处的截面积,则冲击韧性ak=Ak/Sn。 在承压类特种设备材料的冲击试验中应用较多。 三金属学与热处理的基本知识 1,金属的晶体结构--物质是由原子构成的。根据原子在物质内部的排列方式不同,可将物质分为晶体和非晶体两大类。凡内部原子呈现规则排列的物质称为晶体,凡内部原子呈现不规则排列的物质称为非晶体,所有固态金属都是晶体。 晶体内部原子的排列方式称为晶体结构。常见的晶体结构有:

金属材料基础知识

金属材料及处理工艺基础知识 一、金属材料分类: 金属材料的分类有多种方式,有按照密度分的,价格分的…常用的是分类是把金属材料分成黑色金属和有色金属两大类。 1.黑色金属:通常指铁,锰、铬及它们的合金。常用的黑色材料为钢铁。其又分为三类:纯铁,钢,铸铁。 纯铁:其主要由Fe组成的,含C量在0.0218%以下,工业中很少用; 钢:含C量在0.0218%-2.3%之间的铁碳合金(不加其他元素的称碳素钢,加入其他合金元素的称合金钢)。其又可以按照成分分类(碳素钢,合金钢),用途分类(轴承钢,不锈钢,工具钢,模具钢,弹簧钢,渗碳用钢,耐磨钢,耐热钢…),品质分类(普通钢,优质钢,高级优质钢),成形方式分类(锻钢,铸钢,热轧钢,冷拉钢),形式分类(板材,棒材,管材,异形钢等)等等。 铸铁:含C量在2.3%-6.69%之间的铁碳合金成为铸铁。按石墨的形态其又可以分为灰铸铁,球墨铸铁,蠕墨铸铁等,石墨的不同形态和基体的配合而具有不同的性能。 2.有色金属:又称非铁金属,指除黑色金属外的金属和合金,如铜、锡、铅、锌、铝、镍锰以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等。 二、金属材料的使用性能及指标 金属材料常用的性能指标有力学性能和物理性能。 1.力学性能:金属材料在外力作用下表现出来的各种特性,如弹性、塑性、韧性、强度、硬度等。 强度:金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。屈服强度、抗拉强度是极为重要的强度指标,是金属材料选用的重要依据。强度的大小用应力来表示,即用单位面积所能承受的载荷(外力)来表示,常用单位为MPa。 屈服强度:金属试样在拉力试验过程中,载荷不再增加,而试样仍继续发生变形的现象,称为“屈服”。产生屈服现象时的应力,即开始产生塑性变形时的应力,称为屈服点,用符号σs表示,单位为MPa。一般的,材料达到屈服强度,就开始伴随着永久的塑性变形,因此其是非常重要的指标。 抗拉强度:金属试样在拉力试验时,拉断前所能承受的最大应力,用符号σb表示,单位为MPa。 塑性:金属材料在外力作用下产生永久变形(去掉外力后不能恢复原状的变形),但不会被破坏的能力。 弹性:金属材料在外力作用下抵抗塑性变形的能力(去掉外力后能恢复原状的变形)。 伸长率:金属在拉力试验时,试样拉断后,其标距部分所增加的长度与原始

(完整版)金属材料知识大全

金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。(注:金 属氧化物(如氧化铝)不属于金属材料) 1.意义 人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后 出现的铜器时代、铁器时代,均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代,种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。 2.种类 金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。 (1)黑色金属又称钢铁材料,包括含铁90%以上的工业纯铁,含碳2%~4%的铸铁,含碳小于 2%的碳钢,以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。 (2)有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金,通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬 度一般比纯金属高,并且电阻大、电阻温度系数小。 (3)特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料,以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等;还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及 金属基复合材料等。 3.性能 一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制 造过程中,金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工 艺性能的好坏,决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同,要求的工艺性能也就不同,如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、 切削加工性等。 所谓使用性能是指机械零件在使用条件下,金属材料表现出来的性能,它 包括力学性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能的好坏,决定了它 的使用范围与使用寿命。在机械制造业中,一般机械零件都是在常温、常压和 非常强烈腐蚀性介质中使用的,且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷 的作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能,称为力学性能(过去也称为 机械性能)。金属材料的力学性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载 荷性质不同(例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等),对金属材料要求 的力学性能也将不同。常用的力学性能包括:强度、塑性、硬度、冲击韧性、 多次冲击抗力和疲劳极限等。 金属材料特质

金属材料名称通用基础学习知识术语

金属材料名称常用基础术语 1.基础术语: 黑色金属:铁和铁的合金均称为黑色金属。如钢、生铁、铁合金、铸铁等。 纯铁:纯度很高的铁,化学纯铁含碳量几乎为零,工业纯铁含碳量<0.05%。纯铁是很软的,一般不应用到实际中。 铁碳合金:以铁为基础,以碳为主要添加元素的合金,统称为铁碳合金。如钢和生铁。 生铁:把铁矿石放到高炉中冶炼而成的,含碳量2%~4.3%(也有资料称3.5%—5.5%、2.11%-6.67%)的铁碳合金称为生铁。生铁质硬而脆,缺乏韧性,几乎没有塑性变形能力,因此不能通过锻造、轧制、拉拔等方法加工成形,主要用来炼钢和制造铸件,如白口铁、灰口铁和球墨铸铁。也有习惯上把炼钢生铁叫做生铁,把铸造生铁简称为铸铁。 白口铁:碳以Fe3C形态分布的生铁称为白口铁,其断口呈银白色,质硬而脆,不能进行机械加工,是炼钢的原料,故又称炼钢生铁。 灰口铁:碳以片状石墨形态分布的生铁称为灰口铁,其断口呈银灰色,由于石墨质软并有润滑作用,因而这种生铁具有良好的易切削、耐磨和铸造性能等优点。但是,由于有片状石墨的存在,降低了它的抗拉强度,使它不能锻轧,只能用于制造各种铸件,如铸造机床床座、铁管等。因此,通常把这种生铁叫做铸造生铁。 球墨铸铁:碳以球状石墨分布则称球墨铸铁,其机械性能、加工性能接近于钢。 钢:含碳量在0.04%-2.3%之间(也有资料称0.03%-1.2%)的铁碳合金称为钢。为了保证其韧性和塑性,含碳量一般不超过1.7%。钢的主要元素除铁、碳外,还有硅、锰、硫、磷等。 有色金属:又称非铁金属,指除黑色金属外的金属和合金,如铜、锡、铅、锌、铝等。第2章:钢的分类基础知识 1.按品质进行分类 ①普通钢:P≤0.045% S≤0.050%(如普通碳素结构钢Q195、Q235等) ②优质钢:P≤0.035% S≤0.035%(如优质碳素结构钢20号、45号钢等) ③高级优质钢:P≤0.035% S≤0.030%(比优质钢更优质,一般在钢号后加A以示区别,如08A等) 2.按化学成份进行分类 1)碳素钢: ①低碳钢:C≤0.25% ②中碳钢:C≤0.25~0.60% ③高碳钢:C≥0.60% 2)合金钢: ①低合金钢(合金元素总含量≤5%); ②中合金钢(合金元素总含量>5~10%); ③高合金钢(合金元素总含量>10%)。 3.按成形方法分类: ①锻钢 ②铸钢 ③热轧钢 ④冷拉钢。 4.按金相组织分类 1)退火状态的: ①亚共析钢(铁素体+珠光体); ②共析钢(珠光体);

金属材料基本知识

金属材料基本知识 1、什么是变形?变形有几种形式? 构件在外力作用下,发生尺寸和形状改变的现象。变形的基本形式:有弹性变形、永久变形(塑性变形)和断裂变形三种。构件在外力作用下发生变形,外力去除后能恢复原来形状和尺寸,材料的这一特性称为弹性。这种在外力去除后能消失的变形称为弹性变形。若外力去除后,只能部分的恢复原状,还残留一部分不能消失的变形,材料的这一特性称为塑性。外力去除后不能消失而永远残留的变形,称为塑性变形或残余变形,也称永久变形。工程上,一般要求构件在正常工作时,只能发生少量弹性变形,而不能出现永久变形。但对材料进行某种加工(如弯曲、压延、锻打)时,则希望它产生永久变形。 3、什么是强度?什么是刚度?什么是韧性? 材料或构件承受外力时,抵抗塑性变形或破坏的能力称强度。钢材在较大外力作用下可能不被破坏,木材在较小外力作用下而可能会断裂,我们说钢材的强度比木材高。材料或构件承受外力时抵抗变形的能力称为刚度。刚度不仅与材料种类有关,还与构件的结构形式、尺寸等有关。比如管式空气预热器管箱与钢管省煤器组件相比,前者抗变形能力要比后者好,我们称前者的刚度强(好),后者的刚度弱(差)。刚度好的构件,在外力作用下的稳定性也好。材料抵抗冲击载荷的能力称为韧性或冲击韧性,即材料承受冲击载荷时迅速产生塑性变形的性能。锅炉承压部件所使用的材料应具有较好的韧性。 4、什么是塑性材料?什么是脆性材料? 在外力作用下,虽然产生较显著变形而不被破坏的材料,称为塑性材料。在外力作用下,发生微小变形即被破坏的材料,称为脆性材料。材料的塑性和韧性的重要性并不亚于强度。塑性和韧性差的材料,工艺性能往往很差,难以满足各种加工及安装的要求,运行中还可能发生突然的脆性破坏。这种破坏往往滑事故前兆,其危险性也就更大。脆性材料抵抗冲击载荷的能力更差。 5、什么是应力、应变和弹性模量? 材料或构件在单位截面上所承受的垂直作用力称为应力。外力为拉力时,所产生的应力为拉应力;外力为压缩力时,产生的应力为压应力。在外力作用下,单位长度材料的伸长量或缩短量,称为应变量。在一定的应力范围(弹性形变)内,材料的应力与应变量成正比,它们的比例常数称为弹性模量或弹性系数。对于一定的材料,弹性模量是常数,弹性模量越大,在一定应力下,产生的弹性变形量越小。弹性模量随温度升高而降低。转动机械的轴与叶轮,要求在转动过程中产生较小的变形,就需要选用弹性模量较大的材料。 6、什么叫应力集中? 应力集中:由于构件截面尺寸突然变化而引起应力局部增大的现象,称为应力集中。在等截面构件中,应力是均匀分布的。若构件上有孔、沟槽、凸肩、阶梯等,使截面尺寸发生突然变化时,在截面发生变化的部位,应力不再是均匀分布,在附近小范围内,应力将局部增大。应力集中的程度,可用应力集中系数来表示。应力集中系数的大小,只与构件形状和尺寸有关,与材料无关。工程上常用典型构件的应力集中系数,已通过试验确定。应力集中处的局部应力值,有时可能很大,会影响部件使用奉命,是部件损坏的重要原因之一。为防止和减小这种不利影响,应尽可能避免截面尺寸发生突然变化,构件的外形轮廓应平缓光滑,必要的孔、槽最好配置在低应力区。另外,金属材料内部或焊缝有气孔、夹渣、裂纹以及“焊不透”、“咬边”等缺陷,也会引起应力集中。 7、什么是强度极限(抗拉强度)与屈服极限? 强度极限与屈服极限是通过试验确定的。在拉伸试验过程中,应力达到某一数值后,虽然不再增加甚至略有下降,试件的应变还在继续增加,并产生明显的塑性变形,好像材料暂

材料科学基础试题及答案

第一章 原子排列与晶体结构 1. fcc 结构的密排方向是 ,密排面是 ,密排面的堆垛顺序是 ,致密度为 ,配位数是 ,晶胞中原子数为 ,把原子视为刚性球时,原子的半径r 与点阵常数a 的关系是 ;bcc 结构的密排方向是 ,密排面是 ,致密度为 ,配位数是 ,晶胞中原子数为 ,原子的半径r 与点阵常数a 的关系是 ;hcp 结构的密排方向是 ,密排面 是 ,密排面的堆垛顺序是 ,致密度为 ,配位数是 ,, 晶胞中原子数为 ,原子的半径r 与点阵常数a 的关系是 。 2. Al 的点阵常数为0.4049nm ,其结构原子体积是 ,每个晶胞中八面体间隙数为 ,四面体间隙数为 。 3. 纯铁冷却时在912ε 发生同素异晶转变是从 结构转变为 结构,配位数 ,致密度降低 ,晶体体积 ,原子半径发生 。 4. 在面心立方晶胞中画出)(211晶面和]211[晶向,指出﹤110﹥中位于(111)平 面上的方向。在hcp 晶胞的(0001)面上标出)(0121晶面和]0121[晶向。 5. 求]111[和]120[两晶向所决定的晶面。 6 在铅的(100)平面上,1mm 2有多少原子?已知铅为fcc 面心立方结构,其原子半径R=0.175×10-6mm 。 第二章 合金相结构 一、 填空 1) 随着溶质浓度的增大,单相固溶体合金的强度 ,塑性 ,导电性 ,形成间隙固溶体时,固溶体的点阵常数 。 2) 影响置换固溶体溶解度大小的主要因素是(1) ; (2) ;(3) ;(4) 和环境因素。 3) 置换式固溶体的不均匀性主要表现为 和 。 4) 按照溶质原子进入溶剂点阵的位置区分,固溶体可分为 和 。 5) 无序固溶体转变为有序固溶体时,合金性能变化的一般规律是强度和硬度 ,塑性 ,导电性 。 6)间隙固溶体是 ,间隙化合物是 。 二、 问答 1、 分析氢,氮,碳,硼在?-Fe 和?-Fe 中形成固溶体的类型,进入点阵中的位置和固溶度大小。已知元素的原子半径如下:氢:0.046nm ,氮:0.071nm ,碳:0.077nm ,硼:0.091nm ,?-Fe :0.124nm ,?-Fe :0.126nm 。 2、简述形成有序固溶体的必要条件。 第三章 纯金属的凝固 1. 填空 1. 在液态纯金属中进行均质形核时,需要 起伏和 起伏。 2 液态金属均质形核时,体系自由能的变化包括两部分,其中 自由能

2020年最新金属材料知识大全

XX年最新金属材料知识大全 金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。下面是为大家分享的xx年最新金属材料知识大全,欢迎大家阅读浏览。 【1】概述 金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。(注:金属氧化物(如氧化铝)不属于金属材料) 1.1意义: 人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代,均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代,种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。 1.2种类: 金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。 (1)黑色金属又称钢铁材料,包括含铁90%以上的工业纯铁,含碳2%~4%的铸铁,含碳小于2%的碳钢,以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。 (2)有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金,通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高,并且电阻大、电阻温度系数小。

(3)特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料,以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等;还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。 1.3性能: 一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中,金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工艺性能的好坏,决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同,要求的工艺性能也就不同,如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。 所谓使用性能是指机械零件在使用条件下,金属材料表现出来的性能,它包括力学性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能的好坏,决定了它的使用范围与使用寿命。在机械制造业中,一般机械零件都是在常温、常压和非常强烈腐蚀性介质中使用的,且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷的作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能,称为力学性能(过去也称为机械性能)。金属材料的力学性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载荷性质不同(例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等),对金属材料要求的力学性能也将不同。常用的力学性能包括:强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。 【2】金属材料特质 2.1疲劳

第四章 金属材料和热处理基本知识(答案)

第四章金属材料的基础知识和热处理的基本知识 第一部分:学习内容 1、钢的分类:|(1)-碳钢:含碳量低于2%的铁碳合金;-合金钢:在钢中特意加入一种或几种其它合金元素组成的钢;-生铁:含碳量高于2%的铁碳合金.,可通过铸造方法制造零件,所以又称铸铁. (2)按化学成分分类: 碳钢-低碳钢:含碳量小于0.25%;-中碳钢:含碳量为0.25~0.55%;-高碳钢:含碳量大于0.55%. 合金钢-低合金钢:合金元素总含量小于3.5%;-中合金钢:合金元素总含量3.5~10%;-高合金钢:合金元素总含量大于10%; 2、洛氏硬度与布氏硬度值近似关系: HRC≈1/10HB 3、热处理及其常用工艺方法 热处理的定义-利用钢在固态下的组织转变,通过加热和冷却获得不同组织结构,从而得到所需性能的工艺方法统称热处理. 常用热处理工艺方法:退火-将钢加热到一定温度,保温一段时间,然后随炉一起缓慢冷却下来,以期得到接近平衡状态组织的一种热处理方法. 4、完全退火:AC3以上30~50℃,用于消除钢的某些组织缺陷和应力,改善切削加工性能; 等温退火:加热到AC3,以上30~50℃,较快的冷却到略低于Ar1的温度,并在此温度下等温到奥氏体全部分解为止,然后出炉空冷.适用于亚共析钢、共析钢,尤其广泛用于合金钢的退火。优点是周期短,组织和硬度均匀。 5、正火-正火和退火加热方法相似,只是冷却速度比退火稍快(空冷),得到的是细片状珠光体(索氏体),强度、硬度比退火的高,与退火相比,工艺周期短,设备利用率高。主要用于低碳钢获得满意的机械性能和切削性能、过共析工具钢消除网状渗碳体、中碳钢代替退火或作为淬火前的预先热处理。 6、淬火-将钢加热到AC1以上30~50℃(共析钢、过共析钢)或AC3以上30~50℃(亚共析钢),保温一段时间,然后快冷得到高硬度的马氏体组织的工艺方法。用以提高工件的耐磨性。 7、回火-将淬火后的工件加热到A1以下某一温度,保温一段时间,然后以一定的方式冷却(炉冷、空冷、油冷、水冷等) -目的:1)降低淬火工件的脆性,消除内应力(热应力和组织应力),使淬火组织趋于稳定,同时也使工件尺寸趋于稳定;2)获得所需的硬度和综合机械性能。 8、焊后消除应力热处理(PWHT、ISR):目的是消除应力、降低硬度、改善组织、稳定尺寸,避免制造和使用过程产生裂纹; 9、试述T8A的含义:含碳量为8‰的高级优质碳素工具钢。 10、怎样区别无螺纹的黑铁管与直径相似的无缝钢管? 答:无缝钢管是用优质碳钢、普通低合金钢、高强耐热钢、不锈钢等制成。不镀锌的瓦斯管习惯上称为黑铁管,从管子内壁有无焊缝和管子直径来判断。 11、何谓钢的热处理? 答:所谓钢的热处理就是在规定范围内将钢加热到预定的温度,并在这个温度保持一定的时间,然后以预定的速度和方法冷下来的一种生产工艺。 12、试述T7的含义。 答:T7的含义为:含碳量为7‰的碳素工具钢。 13,退火:将钢加热到一定的温度,保温一段时间,随后由炉中缓慢冷却的一种热处理工序。其作用是:消除内应力,提高强度和韧性,降低硬度,改善切削加工性。应用:高碳钢

人教版化学金属和金属材料知识点总结

金属和金属材料 金属材料 一、金属材料的发展与利用 1、从化学成分上划分,材料可以分为金属材料、非金属材料、有机材料及复合材料等四大类。 2、金属材料包括纯金属和合金。 金属材料:纯金属(90多种);合金(几千种) 黑色金属:通常指铁、锰、铬及它们的合金。 纯金属重金属:如铜、锌、铅等 有色金属 轻金属:如钠、镁、铝等; 有色金属:通常是指除黑色金属以外的其他金属。 (1)金属材料的发展 石器时代→青铜器时代→铁器时代→铝的应用→高分子时代 (2)金属材料的应用 ①最早应用的金属是铜,应用最广泛的金属是铁,公元一世纪最主要的金属是铁 ②现在世界上产量最大的金属依次为铁、铝和铜?③钛被称为21世纪重要的金属 二、金属的物理性质 1、金属共同的物理性质:常温下金属都是固体(汞除外),有金属光泽,大多数金属是电和热的良导体,有延展性(又称可塑性→金属所具有的展性和延性:在外力的作用下能够变形,而且在外力停止作用以后仍能保持已经变成的形状和性质。各种金属的可塑性有差别;金属的可塑性一般是随着温度的升高而增大。),密度较大,熔沸点较高等。 2、金属的特性:?①纯铁、铝等大多数金属都呈银白色,而铜呈紫红色,金呈黄色;?②常温下,大多数金属都是固体,汞却是液体; ③各种金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等差异较大。 3、金属之最 地壳中含量最多的金属元素—铝(Al)人体中含量最多的金属元素—钙(Ca) 导电、导热性最好的金属——银(Ag) 目前世界年产量最高的金属—铁(Fe) 延展性最好的金属———金(Au)熔点最高的金属————钨(W) 熔点最低的金属————汞(Hg)硬度最大的金属————铬(Cr) 密度最小的金属————锂(Li)密度最大的金属————锇(Os) 最贵的金属————锎kāi(Cf) 4、金属的用途:金属在生活、生产中有着非常广泛的应用,不同的用途需要选择不同的金属。 【练习】

金属材料学课程的性质和要求

一、课程的性质和要求 1、课程性质 金属材料学是一门综合性比较强的专业主干课。在学生学过材料科学基础(或金属学原理)、材料组织控制原理、材料组织控制工艺(或材料强韧化)及材料力学性能等课程的基础上,系统地介绍金属材料合金化的一般规律及各类主要金属材料的成分、工艺、组织和性能之间的关系。通过课堂讲授、综合性实验、综合性作业等环节,培养学生分析问题和解决问题的能力。 2、课程要求 1)掌握主要金属材料的合金化基本原理,了解材料成分设计和工艺设计的依据,为发掘材料潜力和开发新材料打下一个理论基础; 2)了解各种典型材料的成分、工艺、组织结构和性能之间的有机关系; 3)能初步从零件的服役条件出发,对材料提出合理的技术要求,正确地选择材料并合理制订工艺。 3、课程改革 《金属材料工程》专业是江苏省品牌专业。在新的专业内涵下,进行了课程体系的重构。专业主干课程内容和教学方法的改革也是品牌专业建设的重要内容。《金属材料学》是该专业主干课程中涉及综合性知识的一门课程,从知识结构来说,它是一门该专业最后的综合性主干课,也是学生在今后工作岗位上最有实践指导意义的一门课程。根据专业建设的情况和课程特点,对该课程的教学进行了改革。主要是精简和补充内容、编制多媒体电子课件、改革教学方法、开展课堂讨论、增加综合性作业,选编习题和布置课堂思考题、设计综合性实验等。目的是使学生对专业有一个系统的认识,理解专业知识的主线、核心和思想,培

养学生分析问题和解决问题的能力。编写《习题和思考题》是其中部分的内容。 结合20多年的教学经验和对课程内涵、重点和难点的深入理解,编写了具有特色的相应教材。 二、习题和思考题 绪论 01、1958年世界工业博览会在比利时召开,博览会大楼,是由9个巨大金属球组成,球直径为18米,8球位于立方体角,1球在中心。这象征什么? 说明什么意义? 02、为纪念世界第一位宇航员加加林,莫斯科列宁大街上建造了40英尺高的雕象,雕象材料是钛合金。为什么用钛合金做? 代表什么意义? 03、金子从古到今都作为世界上的流通货币,为什么? 铜是人类最早认识和使用的金属,为什么? 04、1983年在上海召开的第4届国际材料及热处理大会的会标是小炉匠锤打的图案,代表什么意义?为什么古代著名的刀剑都要经过反复锻打? 05、为什么要提出构筑循环型材料产业的发展方向? 钢合金化原理 1、为什么说钢中的S、P杂质元素在一般情况下总是有害的? 2、钢中常用的合金元素有哪些? 哪些是奥氏体形成元素? 哪些是铁素体形成元素? 3、哪些是碳化物形成元素? 哪些是非碳化物形成元素? 4、钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类? 各有什么特点? 什么叫合金渗碳体和特殊碳化物? 5、简述合金钢中碳化物形成规律。 6、合金元素对Fe-Fe3C相图上的S、E点有什么影响? 这种影响意味着什么? 7、试述钢在退火态、淬火态及淬火-回火态下,不同合金元素的分布状况? 8、有哪些合金元素强烈阻止奥氏体晶粒的长大? 阻止奥氏体晶粒的长大有

常用金属材料的密度表 钢 材 基 本 常 识

常用金属材料的密度表

钢材基本常识 (一) 敬告:本刊自即日起将连续刊登钢材的基本常识,敬请关注! 一、钢材的一般常识与管理 (一)普通结构钢普通结构钢简称普通钢。普通钢对硫、磷含量限制较宽,硫的含量不大于0.045%(≤0.045%)、磷的含量不大于0.045%(≤0.045%);普通结构钢主要用于一般要求的建筑和工程结构;普通结构钢主要包括碳素结构钢、低合金结构钢及由他们派生出来的专门用途的普通结构钢。 普通结构钢又可分为以下两类: (1)碳素结构钢(简称普碳钢),其中按屈服点分为Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五种牌号;按硫、磷的含量分为A、B、C、D四个质量等级。A级含硫、磷量高,D级含硫、磷量低;按脱氧程度分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢(见GB700-88标准)。(2)低合金结构钢按钢的组织分为三类:铁素体珠光体钢,通常在热轧状态下交货;低

碳贝氏体钢,通常在热轧或正火状态下交货;低碳马氏体钢,通常在淬火—回火状态下交货。以上三类组织的钢最常用的是铁素体珠光体钢。选用时,可在屈服点相同的钢号级别中选用。(二)合金结构钢合金结构钢是在优质碳素结构钢的基础上加入一种或数种合金元素组成的钢种。常加入的合金元素有Mn、Si、Cr、Ni、W、Mo、V、Ti、B、Nb等。合金结构钢含碳量小于0.55%;与碳素结构钢比较,具有高的淬透性,用于制造性能要求高、尺寸大、形状复杂的机构设备结构零件。 合金结构钢有以下四种分类: (1)按硫、磷含量不同分为三类:优质合金结构钢。钢中含S≤0.035%,P≤0.035%;高级优质合金结构钢,牌号后加“A”,钢中含S≤0.025%,P≤0.025%;特级优质合金结构钢,牌号后加“E”钢中含S≤0.015%,P≤0.025%。 (2)按合金元素含量分为三类:低合金钢(合金元素总含量﹤5%);中合金钢(合金元素总含量5%-10%);高合金钢(合金元素总含量﹙﹥10%)。 (3)按使用加工方法不同分为两类:压力加工用钢——热压力加工或冷拔坯料;切削加工用钢。钢材的使用加工方法应在合同中注明,未注明者,按切削加工用钢交货。 (4)按热处理方法不同分为调质钢和渗碳钢两类. 二、钢材的分类与相关概念钢材品种繁多,根据截面积形状的特点,可归纳为型材、板材、管材和金属制品四大类。 (一)分类 1、型钢特别是异型型钢,其截面形状与所要制成的构件或机构零件较适应或基本相同,不必加工或稍经加工即可使用,而且具有较高的抗弯、抗扭能力。大量用作各种建筑结构和工程结构,也大量用作各种机械零件和工具。 2、钢板钢板具有很大的表面积,有很大的覆盖和包容能力,可按使用要求进行剪裁和组合(焊接、铆接和咬接),可进行弯曲和冲压成型,不仅广泛用于制造各种结构件、容器、车辆和各种工业炉、反应塔器的壳体、机械零部件及日常生活用器皿、器具、而且大量用作生产冷弯型钢、焊接型钢和焊接钢管的坯料。 3、钢管钢管具有中空截面,大量用作输送流体的管道。钢管同圆钢、方钢等实心钢材相比,在抗弯、抗扭强度相同时,重量较轻,还广泛用于制造机械零件和结构件,如石油钻杆、汽车传动轴、自行车架等。为了提高材料利用率,有些钢管还用于制造各种环形零件的坯料、如螺母、滚动轴承套圈、千斤顶套等。在军事工业上,还用于制造某些常规武器,如枪管、炮筒等。

金属材料基本知识

金属材料基本知识 1 钢铁材料及其生产 在人们生活中所用的、遇到的材料分为金属材料和非金属材料。 金属材料是现代工业、农业、国防以及科学技术各个领域应用最广泛的工程材料。这不仅是由于其来源丰富、生产工艺简单、成熟,而且还具有优良的性能。 金属材料又有钢铁(黑色金属)和有色金属等,如碳钢、合金钢、有色金属、铸铁及其合金等。钢与生铁由于碳含量不同,性能和用途也不同。 生铁的含碳量一般有2.5-4.5%,按其用途分为炼钢生铁(含碳4%左右,是炼钢的主要原料)和铸造生铁(铸铁)。最终炼出来的钢碳含量一般都小于1.3%,除少数直接铸成各种形状的铸件外,绝大多数先铸成钢锭,再经轧制或锻压成各种钢件和锻件,然后供进一步加工使用。 其中应用最为广泛的是碳钢和合金钢。如将钢按用途来划分,有结构钢(建筑及工程用钢或结构用钢,如锅炉中的钢结构等)、工具钢(各种量具、刃具、模具钢等)和特殊性能钢(耐热钢、不锈耐酸钢及电工用钢);按质量来划分则有普通钢、优质钢和高级优质钢三类;按冶炼方法、钢液脱氧程度和铸锭工艺的不同来划分则有沸腾钢、镇静钢(脱氧完全的钢,化学成分和力学性能均匀、焊接性能和抗腐蚀性好,一般用来做较重要的部件;受压元件用钢即是)和半镇静钢三类;此外还有其余种类的如按金相组织分类方法。 电站锅炉所耗用的金属材料数量大、品种规格多,除少量有色金属和铸铁外,绝大多数为钢材。其中有钢管、钢板、棒材、工字钢、槽钢、角钢以及铸锻件等。一部分钢材为普通钢,用来制作锅炉的普通结构件,性能要求并不高(主要是一些普通钢结构,是从国家标准中所引用的一些钢号)。另一部分则用来制作高温、高压(或承受高应力)条件下或处于腐蚀性介质中长期工作的元件。这些锅炉钢是综合性能要求很高的材料。 从20世纪50年代起,我国冶金部门、锅炉制造行业和电力部门的科研、生产单位在锅炉钢合金化、冶金生产、焊接和热处理工艺、性能测试、寿命分析诸方面开展了大量的应用研究,形成了我国独特的锅炉用钢体系,有利地保证了火电设备向大容量、高参数的不断发展。从80年代以来,随着我国锅炉制造业与国外的不断交流,也引进了不少国外的优质锅炉钢种进入我国的标准体系。 1.1钢铁的冶炼 1.1.1铁的冶炼 炼铁的主要设备是高炉,高炉炼铁的原料主要是铁矿石、焦炭和熔剂(如石灰石等)。铁的冶炼过程,实质就是将铁矿石中的氧化铁还原成铁的过程。高炉中焦炭本身的碳及其燃烧反应的产物一氧化碳都对氧化铁起还原作用。 1.1.2钢的冶炼 钢与生铁的最主要区别就是碳含量不同,将生铁进行精炼以大幅度降低碳量(和各种杂质)就得到符合要求的钢。精炼所依托的原理主要含有脱碳反应(FeO+C=Fe+CO)、硅锰的氧化反应(2Fe0+Si=2Fe+ SiO2,Fe0+Mn=Fe+MnO)、去磷硫过程(去磷反应2Fe2P+5FeO=P2O5+9Fe,P2O5+4CaO=4 CaO.P2O5,去硫反应FeS+CaO=CaS+FeO)、脱氧反应(沉淀脱氧:将含有Si、Mn、Al等元素的脱氧剂直接加入钢液中,使在钢中的FeO还原,生成不溶于钢液的氧化物,然后

电厂金属材料基础知识

金属材料的基础知识 一、金属材料的分类方法:金属材料分为两大类:即黑色金属与有色金属 1、黑色金属元素:铁、锰、铬 2、有色金属元素:除上述三种元素外,其余称为有色金属元素。 通常将以铁、锰、铬为基的合金称为黑色金属,以铁为基的合金称为钢,以其余金属元素为基的合金称为有色金属。 二、金属材料的表示方法。 钢的编号方法:根据国标GB/T221-2000《钢铁产品牌号表示方法》的规定,一般采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。世界各国的钢号表示方法不一致,主要因为习惯上各自采用本国的国家标准,某部门标准或协会团体标准中的钢号表示方法,这给技术交流等带来很大的不便。 有色金属的编号方法:有色金属及其合金编号方法与钢的编号方法大致相同,都是采用汉语拼音字母,化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。因为铝合金与钛合金分类方法相对简单,放在铝合金和钛合金的材料牌号中一般不出现化学元素符号。 三、合金元素在钢中的作用 铝

常用金属材料基础知识教材

常用金属材料基础知识教材 第1章:金属材料名称常用基础术语 1.基础术语: 黑色金属:铁和铁的合金均称为黑色金属。如钢、生铁、铁合金、铸铁等。 纯铁:纯度很高的铁,化学纯铁含碳量几乎为零,工业纯铁含碳量<0.05%。纯铁是很软的,一般不应用到实际中。铁碳合金:以铁为基础,以碳为主要添加元素的合金,统称为铁碳合金。如钢和生铁。 生铁:把铁矿石放到高炉中冶炼而成的,含碳量2%~4.3%(也有资料称 3.5%—5.5%、2.11%-6.67%)的铁碳合金称为生铁。生铁质硬而脆,缺乏韧性,几乎没有塑性变形能力,因此不能通过锻造、轧制、拉拔等方法加工成形, 主要用来炼钢和制造铸件,如白口铁、灰口铁和球墨铸铁。也有习惯上把炼钢生铁叫做生铁,把铸造生铁简称为铸 铁。 白口铁:碳以Fe3C形态分布的生铁称为白口铁,其断口呈银白色,质硬而脆,不能进行机械加工,是炼钢的原料,故又称炼钢生铁。 灰口铁:碳以片状石墨形态分布的生铁称为灰口铁,其断口呈银灰色,由于石墨质软并有润滑作用,因而这种生 铁具有良好的易切削、耐磨和铸造性能等优点。但是,由于有片状石墨的存在,降低了它的抗拉强度,使它不能锻 轧,只能用于制造各种铸件,如铸造机床床座、铁管等。因此,通常把这种生铁叫做铸造生铁。 球墨铸铁:碳以球状石墨分布则称球墨铸铁,其机械性能、加工性能接近于钢。 钢:含碳量在0.04%-2.3%之间(也有资料称0.03%-1.2%)的铁碳合金称为钢。为了保证其韧性和塑性,含碳量一 般不超过 1.7%。钢的主要元素除铁、碳外,还有硅、锰、硫、磷等。 有色金属:又称非铁金属,指除黑色金属外的金属和合金,如铜、锡、铅、锌、铝等。 第2章:金属材料的分类 1.按品质进行分类 ①普通钢:P≤0.045% S≤0.050%(如普通碳素结构钢Q195、Q235等) ②优质钢:P≤0.035% S≤0.035%(如优质碳素结构钢20号、45号钢等) ③高级优质钢:P≤0.035% S≤0.030%(比优质钢更优质,一般在钢号后加A以示区别,如08A等) 2.按化学成份进行分类 1)碳素钢: ①低碳钢:C≤0.25% ②中碳钢:C≤0.25~0.60% ③高碳钢:C≥0.60% 2)合金钢: ①低合金钢(合金元素总含量≤5%); ②中合金钢(合金元素总含量>5~10%); ③高合金钢(合金元素总含量>10%)。 3.按成形方法分类: ①锻钢 ②铸钢 ③热轧钢 ④冷拉钢。 4.按金相组织分类 1)退火状态的: ①亚共析钢(铁素体+珠光体); ②共析钢(珠光体); ③过共析钢(珠光体+渗碳体); ④莱氏体钢(珠光体+渗碳体)。 2)正火状态的: ①珠光体钢 ②贝氏体钢

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资料收集于网络,如有侵权请联系网站删除 金属材料的基础知识 第一章:金属与晶体 一.晶体、晶格和晶胞 在物质的结构中,原子、离子或分子按一定空间次序排列而形成的固体称为晶体。它具有规则外型、固定的熔点和各向异性,例如:雪花、食盐、石墨、金刚石等,所有的固体金属都属于晶体。相反,在物质结构中,原子呈无序状态排列的物质称为非晶体,例如:普通玻璃、树枝、松香、沥青等。 晶体内部原子的排列是有规律的,当外界温度改变时,原子排列的方式往往也会发生变化。为了更好的说明晶体中原子的排列规律,可把原子看成一个点,假想这些点通过线连接在一起,构成了空间格子,把这排列有序的空间格架成为晶格。 二.晶格的类型(如图所示) 1.体心立方晶格 2.面心立方晶格 3.密排立方晶格

只供学习与交流. 资料收集于网络,如有侵权请联系网站删除 三.金属的结晶过程 金属结晶过程是指原子从无序排列转变到有序排列的过程,也就是由原子不规则排列的液体逐步过渡到原子有序排列的晶体过程。 1.冷却曲线 过冷度2. T实际生产中,由于液态金属的冷却速度不是很慢,液态金属不在0处开始结晶,而是低于这一温度结晶,这种现象称为过冷现象。过冷度不是一个恒定理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度,的值,它是与冷却速度的快慢有关系。结晶过程3. 反之,原子间的物理引力作用也越弱,温度越高。原子运动速度越快,原子间物理引力作用也越强。 4. 晶粒的细化晶粒的大小影响着金属的力学性能增大过冷度孕育时处理附加振动只供学习与交流. 资料收集于网络,如有侵权请联系网站删除

金属晶体的结构与金属的性能4.与理论中的晶体结构金属晶体的结构受结晶及其他加工条件的影响,有很大差别,它对金属各方面的性能影响很大,尤其是塑形、强度、扩散等方面有着决定性作用。属的晶体结构 1)金(晶体一般分为单晶体和多晶体,晶粒呈相同位相的晶体为单晶体,由许多晶粒组成的晶体为多晶体。常见的金属大多数为多晶体,只有一些特殊的用途才制造单晶体。四.金属材料的工艺性能 1.铸造性能焊接性能2. 3.锻压性能切削加工性能4.只 供学习与交流. 资料收集于网络,如有侵权请联系网站删除 第二章.铁碳和金相图及应用 一.铁碳和金的基本组织 1.铁素体 2.奥氏体 3.渗碳体

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