金属材料的种类特性和性能

金属材料的种类特性和性能
金属材料的种类特性和性能

全了!金属材料的种类、特质和性能有哪些?

2015-01-18热处理生态圈

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着标志。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。

2.1疲劳

许多机械零件和工程构件,是承受交变载荷工作的。在交变载荷的作用下,虽然应力水平低于材料的屈服极限,但经过长时间的应力反复循环作用以后,也会发生突然脆性断裂,这种现象叫做金属材料的疲劳。金属材料疲劳断裂的特点是:(1)载荷应力是交变的;

(2)载荷的作用时间较长;

(3)断裂是瞬时发生的;

(4)无论是塑性材料还是脆性材料,在疲劳断裂区都是脆性的。所以,疲劳断裂是工程上最常见、最危险的断裂形式。

金属材料的疲劳现象,按条件不同可分为下列几种:

(1)高周疲劳:指在低应力(工作应力低于材料的屈服极限,甚至低于弹性极限)条件下,应力循环周数在100000以上的疲劳。它是最常见的一种疲劳破坏。高周疲劳一般简称为疲劳。

(2)低周疲劳:指在高应力(工作应力接近材料的屈服极限)或高应变条件下,应力循环周数在10000~100000以下的疲劳。由于交变的塑性应变在这种疲劳破坏中起主要作用,因而,也称为塑性疲劳或应变疲劳。

(3)热疲劳:指由于温度变化所产生的热应力的反复作用,所造成的疲劳破坏。

(4)腐蚀疲劳:指机器部件在交变载荷和腐蚀介质(如酸、碱、海水、活性气体等)的共同作用下,所产生的疲劳破坏。

(5)接触疲劳:这是指机器零件的接触表面,在接触应力的反复作用下,出现麻点剥落或表面压碎剥落,从而造成机件失效破坏。

2.2塑性

塑性是指金属材料在载荷外力的作用下,产生永久变形(塑性变形)而不被破坏的能力。金属材料在受到拉伸时,长度和横截面积都要发生变化,因此,金属的塑性可以用长度的伸长(延伸率)和断面的收缩(断面收缩率)两个指标来衡量。

金属材料的延伸率和断面收缩率愈大,表示该材料的塑性愈好,即材料能承受较大的塑性变形而不破坏。一般把延伸率大于百分之五的金属材料称为塑性材料(如低碳钢等),而把延伸率小于百分之五的金属材料称为脆性材料(如灰口铸铁等)。塑性好的材料,它能在较大的宏观范围内产生塑性变形,并在塑性变形的同时使金属材料因塑性变形而强化,从而提高材料的强度,保证了零件的安全使用。此外,塑性好的材料可以顺利地进行某些成型工艺加工,如冲压、冷弯、冷拔、校直等。因此,选择金属材料作机械零件时,必须满足一定的塑性指标。

2.3耐久性

建筑金属腐蚀的主要形态:

(1)均匀腐蚀。金属表面的腐蚀使断面均匀变薄。因此,常用年平均的厚度减损值作为腐蚀性能的指标(腐蚀率)。钢材在大气中一般呈均匀腐蚀。

(2)孔蚀。金属腐蚀呈点状并形成深坑。孔蚀的产生与金属的本性及其所处介质有关。在含有氯盐的介质中易发生孔蚀。孔蚀常用最大孔深作为评定指标。管道的腐蚀多考虑孔蚀问题。

(3)电偶腐蚀。不同金属的接触处,因所具不同电位而产生的腐蚀。

(4)缝隙腐蚀。金属表面在缝隙或其他隐蔽区域部常发生由于不同部位间介质的组分和浓度的差异所引起的局部腐蚀。

(5)应力腐蚀。在腐蚀介质和较高拉应力共同作用下,金属表面产生腐蚀并向内扩展成微裂纹,常导致突然破断。混凝土中的高强度钢筋(钢丝)可能发生这种破坏。

2.4硬度

硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高,耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。

1.布氏硬度(HB):以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料表面,保持一段时间,去载后,负荷与其压痕面积之比值,即为布氏硬度值(HB),单位为公斤力/mm2?(N/mm2)。

2.洛氏硬度(HR):当HB>450或者试样过小时,不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、

3.18mm的钢球,在一定载荷下压入被测材料表面,由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材

料硬度的不同,可采用不同的压头和总试验压力组成几种不同的洛氏硬度标尺,每一种标尺用一个字母在洛氏硬度符号HR后面加以注明。常用的洛氏硬度标尺是A,B,C三种(HRA,HRB,HRC)。其中C标尺应用最为广泛。

HRA:是采用60kg载荷钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度极高的材料(如硬质合金等)。

HRB:是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球,求得的硬度,用于硬度较低的材料(如退火钢、铸铁等)。

HRC:是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度,用于硬度很高的材料(如淬火钢等)。

3.维氏硬度(HV):以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面,用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值,即为维氏硬度值(HV)。硬度试验是机械性能试验中最简单易行的一种试验方法。为了能用硬度试验代替某些机械性能试验,生产上需要一个比较准确的硬度和强度的换算关系。实践证明,金属材料的各种硬度值之间,硬度值与强度值之间具有近似的相应关系。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的,材料的强度越高,塑性变形抗力越高,硬度值也就越高。

金属材料的性能决定着材料的适用范围及应用的合理性。金属材料的性能主要分为四个方面,即:机械性能、化学性能、物理性能、工艺性能。

3.1机械性能

(一)应力的概念,物体内部单位截面积上承受的力称为应力。由外力作用引起的应力称为工作应力,在无外力作用条件下平衡于物体内部的应力称为内应力(例如组织应力、热应力、加工过程结束后留存下来的残余应力…等等)。

(二)机械性能,金属在一定温度条件下承受外力(载荷)作用时,抵抗变形和断裂的能力称为金属材料的机械性能(也称为力学性能)。金属材料承受的载荷有多种形式,它可以是静态载荷,也可以是动态载荷,包括单独或同时承受的拉伸应力、压应力、弯曲应力、剪切应力、扭转应力,以及摩擦、振动、冲击等等,因此衡量金属材料机械性能的指标主要有以下几项:

3.1.1.强度

这是表征材料在外力作用下抵抗变形和破坏的最大能力,可分为抗拉强度极限

(σ

b )、抗弯强度极限(σ

bb

)、抗压强度极限(σ

bc

)等。由于金属材料在外力作

用下从变形到破坏有一定的规律可循,因而通常采用拉伸试验进行测定,即把金属

材料制成一定规格的试样,在拉伸试验机上进行拉伸,直至试样断裂,测定的强度指标主要有:

(1)强度极限:材料在外力作用下能抵抗断裂的最大应力,一般指拉力作用下

的抗拉强度极限,以σ

b

表示,如拉伸试验曲线图中最高点b对应的强度极限,常用单位为兆帕(MPa),换算关系有:1MPa=1N/m2=(9.8)-1Kgf/mm2或1Kgf/mm2=9.8MPa。

(2)屈服强度极限:金属材料试样承受的外力超过材料的弹性极限时,虽然应力不再增加,但是试样仍发生明显的塑性变形,这种现象称为屈服,即材料承受外

力到一定程度时,其变形不再与外力成正比而产生明显的塑性变形。产生屈服时的

应力称为屈服强度极限,用σ

s

表示,相应于拉伸试验曲线图中的S点称为屈服点。对于塑性高的材料,在拉伸曲线上会出现明显的屈服点,而对于低塑性材料则没有明显的屈服点,从而难以根据屈服点的外力求出屈服极限。因此,在拉伸试验方法中,通常规定试样上的标距长度产生0.2%塑性变形时的应力作为条件屈服极限,用

σ

0.2

表示。屈服极限指标可用于要求零件在工作中不产生明显塑性变形的设计依据。

但是对于一些重要零件还考虑要求屈强比(即σ

s /σ

b

)要小,以提高其安全可靠性,

不过此时材料的利用率也较低了。

(3)弹性极限:材料在外力作用下将产生变形,但是去除外力后仍能恢复原状的能力称为弹性。金属材料能保持弹性变形的最大应力即为弹性极限,相应于拉伸

试验曲线图中的e点,以σ

e 表示,单位为兆帕(MPa):σ

e

=P

e

/F

o

式中P

e

为保持弹

性时的最大外力(或者说材料最大弹性变形时的载荷)。

(4)弹性模数:这是材料在弹性极限范围内的应力σ与应变δ(与应力相对应的单位变形量)之比,用E表示,单位兆帕(MPa):E=σ/δ=tgα式中α为拉伸试验曲线上o-e线与水平轴o-x的夹角。弹性模数是反映金属材料刚性的指标(金属材料受力时抵抗弹性变形的能力称为刚性)。

3.1.2.塑性

金属材料在外力作用下产生永久变形而不破坏的最大能力称为塑性,通常以拉伸试验时的试样标距长度延伸率δ(%)和试样断面收缩率ψ(%)延伸率

δ=[(L

1-L

)/L

]x100%,这是拉伸试验时试样拉断后将试样断口对合起来后的标距长

度L1与试样原始标距长度L

0之差(增长量)与L

之比。在实际试验时,同一材料

但是不同规格(直径、截面形状-例如方形、圆形、矩形以及标距长度)的拉伸试样测得的延伸率会有不同,因此一般需要特别加注,例如最常用的圆截面试样,其初始标距长度为试样直径5倍时测得的延伸率表示为δ5,而初始标距长度为试样直径

10倍时测得的延伸率则表示为δ10。断面收缩率ψ=[(F 0-F 1)/F 0]x100%,这是拉伸试

验时试样拉断后原横截面积F 0与断口细颈处最小截面积F 1之差(断面缩减量)与F 0之比。实用中对于最常用的圆截面试样通常可通过直径测量进行计算:

ψ=[1-(D 1/D 0)2

]x100%,式中:D 0-试样原直径;D 1-试样拉断后断口细颈处最小直径。

δ与ψ值越大,表明材料的塑性越好。

3.1.3.韧性

金属材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力称为韧性。通常采用冲击试验,即用一定尺寸和形状的金属试样在规定类型的冲击试验机上承受冲击载荷而折断时,断口上单位横截面积上所消耗的冲击功表征材料的韧性:αk =A k /F 单位J/cm 2或

Kg·m/cm 2,1Kg·m/cm 2=9.8J/cm 2αk 称作金属材料的冲击韧性,Ak 为冲击功,F 为断

口的原始截面积。5.疲劳强度极限金属材料在长期的反复应力作用或交变应力作用下(应力一般均小于屈服极限强度σs ),未经显着变形就发生断裂的现象称为疲劳

破坏或疲劳断裂,这是由于多种原因使得零件表面的局部造成大于σs 甚至大于σb 的应力(应力集中),使该局部发生塑性变形或微裂纹,随着反复交变应力作用次数的增加,使裂纹逐渐扩展加深(裂纹尖端处应力集中)导致该局部处承受应力的实际截面积减小,直至局部应力大于σb 而产生断裂。在实际应用中,一般把试样在

重复或交变应力(拉应力、压应力、弯曲或扭转应力等)作用下,在规定的周期数内(一般对钢取106~107次,对有色金属取108次)不发生断裂所能承受的最大应力

作为疲劳强度极限,用σ

表示,单位MPa。除了上述五种最常用的力学性能指标外,

-1

对一些要求特别严格的材料,例如航空航天以及核工业、电厂等使用的金属材料,还会要求下述一些力学性能指标:蠕变极限:在一定温度和恒定拉伸载荷下,材料随时间缓慢产生塑性变形的现象称为蠕变。通常采用高温拉伸蠕变试验,即在恒定温度和恒定拉伸载荷下,试样在规定时间内的蠕变伸长率(总伸长或残余伸长)或者在蠕变伸长速度相对恒定的阶段,蠕变速度不超过某规定值时的最大应力,作为蠕变极限,以表示,单位MPa,式中τ为试验持续时间,t为温度,δ为伸长率,σ为应力;或者以表示,V为蠕变速度。高温拉伸持久强度极限:试样在恒定温度和恒定拉伸载荷作用下,达到规定的持续时间而不断裂的最大应力,以表示,单位

表示MPa,式中τ为持续时间,t为温度,σ为应力。金属缺口敏感性系数:以K

τ

在持续时间相同(高温拉伸持久试验)时,有缺口的试样与无缺口的光滑试样的应力之比:式中τ为试验持续时间,为缺口试样的应力,为光滑试样的应力。或者用:表示,即在相同的应力σ作用下,缺口试样持续时间与光滑试样持续时间之比。抗热性:在高温下材料对机械载荷的抗力。

3.2化学性能

金属与其他物质引起化学反应的特性称为金属的化学性能。在实际应用中主要考虑金属的抗蚀性、抗氧化性(又称作氧化抗力,这是特别指金属在高温时对氧化作用的抵抗能力或者说稳定性),以及不同金属之间、金属与非金属之间形成的化合物对机械性能的影响等等。在金属的化学性能中,特别是抗蚀性对金属的腐蚀疲劳损伤有着重大的意义。

3.3物理性能

金属的物理性能主要考虑:

(1)密度(比重):ρ=P/V单位克/立方厘米或吨/立方米,式中P为重量,V 为体积。在实际应用中,除了根据密度计算金属零件的重量外,很重要的一点是考虑金属的比强度(强度σb与密度ρ之比)来帮助选材,以及与无损检测相关的声学检测中的声阻抗(密度ρ与声速C的乘积)和射线检测中密度不同的物质对射线能量有不同的吸收能力等等。

(2)熔点:金属由固态转变成液态时的温度,对金属材料的熔炼、热加工有直接影响,并与材料的高温性能有很大关系。

(3)热膨胀性。随着温度变化,材料的体积也发生变化(膨胀或收缩)的现象称为热膨胀,多用线膨胀系数衡量,亦即温度变化1℃时,材料长度的增减量与其0℃时的长度之比。热膨胀性与材料的比热有关。在实际应用中还要考虑比容(材料受温度等外界影响时,单位重量的材料其容积的增减,即容积与质量之比),特别是对于在高温环境下工作,或者在冷、热交替环境中工作的金属零件,必须考虑其膨胀性能的影响。

(4)磁性。能吸引铁磁性物体的性质即为磁性,它反映在导磁率、磁滞损耗、剩余磁感应强度、矫顽磁力等参数上,从而可以把金属材料分成顺磁与逆磁、软磁与硬磁材料。

(5)电学性能。主要考虑其电导率,在电磁无损检测中对其电阻率和涡流损耗等都有影响。

3.4工艺性能

金属对各种加工工艺方法所表现出来的适应性称为工艺性能,主要有以下四个方面:

(1)切削加工性能:反映用切削工具(例如车削、铣削、刨削、磨削等)对金属材料进行切削加工的难易程度。

(2)可锻性:反映金属材料在压力加工过程中成型的难易程度,例如将材料加热到一定温度时其塑性的高低(表现为塑性变形抗力的大小),允许热压力加工的温度范围大小,热胀冷缩特性以及与显微组织、机械性能有关的临界变形的界限、热变形时金属的流动性、导热性能等。

(3)可铸性:反映金属材料熔化浇铸成为铸件的难易程度,表现为熔化状态时的流动性、吸气性、氧化性、熔点,铸件显微组织的均匀性、致密性,以及冷缩率等。

(4)可焊性:反映金属材料在局部快速加热,使结合部位迅速熔化或半熔化(需加压),从而使结合部位牢固地结合在一起而成为整体的难易程度,表现为熔点、熔化时的吸气性、氧化性、导热性、热胀冷缩特性、塑性以及与接缝部位和附近用材显微组织的相关性、对机械性能的影响等。

金属制品行业包括结构性金属制品制造、金属工具制造、集装箱及金属包装容器制造、集装箱、不锈钢及类似日用金属制品制造,船舶及海洋工程制造等。随着社会的进步和科技的发展,金属制品在工业、农业以及人们的生活各个领域的运用越来越广泛,也给社会创造越来越大的价值。

金属材料性能

金属材料性能 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) 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。 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。 金属材料特质 1.塑性 塑性是指金属材料在载荷外力的作用下,产生永久变形(塑性变形)而不被破坏的能力。金属材料在受到拉伸时,长度和横截面积都要发生变化,因此,金属的塑性可以用长度的伸长(延伸率)和断面的收缩(断面收缩率)两个指标来衡量。 金属材料的延伸率和断面收缩率愈大,表示该材料的塑性愈好,即材料能承受较大的塑性变形而不破坏。一般把延伸率大于百分之五的金属材料称为塑性材料(如低碳钢等),而把延伸率小于百分之五的金属材料称为脆性材料(如灰口铸铁等)。塑性好的材料,它能在较大的宏观范围内产生塑性变形,并在塑性变形的同时使金属材料因塑性变形而强化,从而提高材料的强度,保证了零件的安全使用。此外,塑性好的材料可以顺利地进行某些成型工艺加工,如冲压、冷弯、冷拔、校直等。因此,选择金属材料作机械零件时,必须满足一定的塑性指标。 2.硬度 硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一

金属材料的分类及性能

金属材料的分类及性能 一、金属材料定义:是金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料。 二、金属材料分类: ①黑色金属:纯铁、铸铁、钢铁、铬、锰。 ②有色金属:有色轻金属、有色重金属、半金属、贵金属、稀有金属 三、金属材料性能: ①工艺性能:铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能、热处理性能等 ②使用性能:机械性能、物理性能、化学性能等 1. 工艺性能 金属对各种加工工艺方法所表现出来的适应性称为工艺性能,主要有以下五个方面:(1)铸造性能:反映金属材料熔化浇铸成为铸件的难易程度,表现为熔化状态时的流动性、吸气性、氧化性、熔点,铸件显微组织的均匀性、致密性,以及冷缩率等。铸造性能通常指流动性,收缩性,铸造应力,偏析,吸气倾向和裂纹敏感性。 (2)锻造性能:反映金属材料在压力加工过程中成型的难易程度,例如将材料加热到一定温度时其塑性的高低(表现为塑性变形抗力的大小),允许热压力加工的温度范围大小,热胀冷缩特性以及与显微组织、机械性能有关的临界变形的界限、热变形时金属的流动性、导热性能等。可锻性:塑性和变形抗力 (3)焊接性能:反映金属材料在局部快速加热,使结合部位迅速熔化或半熔化(需加压),从而使结合部位牢固地结合在一起而成为整体的难易程度,表现为熔点、熔化时的吸气性、氧化性、导热性、热胀冷缩特性、塑性以及与接缝部位和附近用材显微组织的相关性、对机械性能的影响等。 (4)切削加工性能:反映用切削工具(例如车削、铣削、刨削、磨削等)对金属材料进行切削加工的难易程度。 (5)热处理性能:热处理是机械制造中的重要过程之一,与其他加工工艺相比,热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分,而是通过改变工件内部的显微组织,或改变工件表面的化学成分,赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量,而这一般不是肉眼所能看到的,所以,它是机械制造中的特殊工艺过程,也是质量管理的重要环节。 2. 机械性能:

常见金属材料特性

45—优质碳素结构钢{最常用中碳调质钢} 主要特性最常用中碳调质钢,综合力学性能良好,淬透性低,水淬时易生裂纹。小型件宜采用调质处理,大型件宜采用正火处理。 应用举例 主要用于制造强度高的运动件,如透平机叶轮、压缩机活塞。轴、齿轮、齿条、蜗杆等。(焊接件注意焊前预热,焊后消除应力退火)。 Q235A(A3钢){最常用中碳素结构钢} 主要特性具有高的塑性、韧性和焊接性能、冷却性能,以及一定的强度,好的冷弯性能。 应用举例广泛用于一般要求的零件和焊接结构。如受力不大的拉杆、连杆、销、轴、螺钉、螺母、套圈、支架、机座、建筑结构。 40Cr{合金结构钢} 主要特性经调质处理后,具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度及低的缺口敏感性,淬透性良好,油冷时可得到较高的疲劳强度,水冷时复杂形状的零件易产生裂纹,冷弯塑性中等,回火或调质后切削加工性好,但焊接性不好,易产生裂纹,焊接前应预热100~150℃,一般在调质状态下室使用,还可以进行碳氮共参和高频表面淬火处理。

应用举例调质处理后用于制造中速,中载的零件,如机床齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶针套等。调质并高频表面淬火后用于制造表面高硬度、耐磨的零件,如齿轮、轴、主轴、曲轴、心轴、套筒、销子、连杆、螺钉螺母、进气阀等。经淬火及中温回火后用于制造重载、中速冲击的零件,如油泵转子、滑块、齿轮、主轴、套环等。经淬火及低温回火后用于制造重载、低冲击、耐磨的零件,如蜗杆、主轴、轴、套环等,碳氮共渗处即后制造尺寸较大、低温冲击韧度较高的传动零件,如轴、齿轮 等。 HT150{灰铸铁} 应用举例 齿轮箱体,机床床身,箱体,液压缸,泵体,阀体,飞轮,气缸盖,带轮,轴承盖等。 35{各种标准件、紧固件的常用材料} 主要特性强度适当,塑性较好,冷塑性高,焊接性尚可。冷态下可局部镦粗和拉丝。淬透性低,正火或调 质后使用。 应用举例适于制造小截面零件,可承受较大载荷的零件:如曲轴、杠杆、连杆、钩环等,各种标准件、紧固 件。

常用金属材料分类及鉴别知识

1.2 常用金属材料 金属材料来源丰富,并具有优良的使用性能和加工性能,是机械工程中应用最普遍的材料,常用以制造机械设备、工具、模具,并广泛应用于工程结构中。 金属材料大致可分为黑色金属两大类。黑色金属通常指钢和铸铁;有色金属是指黑色以外的金属及其合金,如铜合金、铝及铝合金等。 1.2.1 钢 钢分为碳素钢(简称碳钢)和合金两大类。 碳钢是指含碳量小于2.11%并含有少量硅、锰、硫、磷杂质的铁碳合金。工业用碳钢的含碳量一般为0.05%~1.35%。 为了提高钢的力学性能、工艺性能或某些特殊性能(如耐腐蚀性、耐热性、耐磨性等),冶炼中有目的地加入一些合金元素(如Mn、Si、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti等),这种钢称为合金钢。 (一)碳钢 1.碳钢的分类 碳钢的分类方法有多种,常见的有以下三种。 (1)按钢的含碳量多少分类分为三类: 低碳钢,含碳量0.25%; 中碳钢,含碳量为0.25%~0.60%; 高碳钢,含碳量0.60%。 (2)按钢的质量(即按钢含有害元素S、P的多少)分类分为三类: 普通碳素钢,钢中S、P含量分别≤0.055%和0.045%; 优质碳素钢,钢中S、P含量均≤0.040%; 高级碳素钢,钢中S、P含量分别≤0.030%和0.035%。 (3)按钢的用途分类分为两类: 碳素结构钢,主要用于制造各种工程构件和机械零件; 碳素工具钢,主要用于制造各种工具、量具和模具等。 2.碳钢牌号的表示方法 (1)碳素结构钢碳素结构钢的牌号由屈服点“屈”字汉语拼音第一个字母Q、屈服点数值、质量等级符号(A、B、C、D)及脱氧方法符号(F、b、Z)等四部分按顺序组成。其中质量等级按A、B、C、D顺序依次增高,F代表沸腾钢,b代表镇静钢,Z代表镇静钢等。如Q235-A·F表示屈服强度为235Mpa的A级沸腾碳素结构钢。 (2)优质碳素结构钢优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示。这两位数字代表钢中的平均含碳量的万分之几。例如45钢,表示平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。08钢,表示平均含碳量为0.08%的优质碳素结构钢。 (3)碳素工具钢碳素工具钢的牌号是用碳字汉语拼音字头T和数字表示。其数字表示钢的平均含碳量的千分之几。若为高级优质,则在数字后面加“A”。例如,T12钢,表示平均含碳量为1.2%的碳素工具钢。T8钢,表示平均含碳量为0.8%的碳素工具钢。T12A,表示平均含碳量为1.2%的高级优质碳素工具钢。 3.碳钢的用途举例 Q195、Q215,用于铆钉、开口销等及冲压零件和焊接构件。 Q235、Q255,用于螺栓、螺母、拉杆、连杆及建筑、桥梁结构件。 Q275,用于强度较高转轴、心轴、齿轮等。 Q345,用于船舶、桥梁、车辆、大型钢结构。

金属材料常见金相组织的名称和特征

金属材料常见金相组织的名称和特征 名称定义特征 奥氏体 碳与合金元素溶解在γ-Fe中 的固溶体,仍保持γ-Fe的面心立 方晶格 晶界比较直,呈规则多边形;淬火钢中残余奥氏 体分布在马氏体针间的空隙处 铁素体碳与合金元素溶解在a-Fe中的固 溶体 亚共析钢中的慢冷铁素体呈块状,晶界比较圆 滑,当碳含量接近共析成分时,铁素体沿晶粒边界析 出 渗碳体碳与铁形成的一种化合物在液态铁碳合金中,首先单独结晶的渗碳体(一次渗碳体)为块状,角不尖锐,共晶渗碳体呈骨骼状过共析钢冷却时沿Acm线析出的碳化物(二次渗碳体)呈网结状,共析渗碳体呈片状铁碳合金冷却到Ar1以下时,由铁素体中析出渗碳体(三次渗碳体),在二次渗碳体上或晶界处呈不连续薄片状 珠光体 铁碳合金中共析反应所形成 的铁素体与渗碳体的机械混合 物 珠光体的片间距离取决于奥氏体分解时的过冷 度。过冷度越大,所形成的珠光体片间距离越小在 A1~650℃形成的珠光体片层较厚,在金相显微镜下放 大400倍以上可分辨出平行的宽条铁素体和细条渗碳 体,称为粗珠光体、片状珠光体,简称珠光体在 650~600℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍,从 珠光体的渗碳体上仅看到一条黑线,只有放大1000倍 才能分辨的片层,称为索氏体在600~550℃形成的珠 光体用金相显微镜放大500倍,不能分辨珠光体片层, 仅看到黑色的球团状组织,只有用电子显微镜放大 10000倍才能分辨的片层称为屈氏体 上贝氏体 过饱和针状铁素体和渗碳体 的混合物,渗碳体在铁素体针间 过冷奥氏体在中温(约350~550℃)的相变产物, 其典型形态是一束大致平行位向差为6~8od铁素体板 条,并在各板条间分布着沿板条长轴方向排列的碳化 物短棒或小片;典型上贝氏体呈羽毛状,晶界为对称 轴,由于方位不同,羽毛可对称或不对称,铁素体羽 毛可呈针状、点状、块状。若是高碳高合金钢,看不 清针状羽毛;中碳中合金钢,针状羽毛较清楚;低碳 低合金钢,羽毛很清楚,针粗。转变时先在晶界处形 成上贝氏体,往晶内长大,不穿晶 下贝氏体同上,但渗碳体在铁素体针内 过冷奥氏体在350℃~Ms的转变产物。其典型形态是双凸透镜状含过饱和碳的铁素体,并在其内分布着单方向排列的碳化物小薄片;在晶内呈针状,针叶不交叉,但可交接。与回火马氏体不同,马氏体有层次之分,下贝氏体则颜色一致,下贝氏体的碳化物质点比回火马氏体粗,易受侵蚀变黑,回火马氏体颜色较浅,不易受侵蚀。高碳高合金钢的碳化物分散度比低碳低合金钢高,针叶比低碳低合金钢细

常用金属材料中各种化学成分对性能的影响

常用金属材料中各种化学成分对性能的影响 .生铁: 生铁中除铁外,还含有碳、硅、锰、磷和硫等元素。这些元素对生铁的性能均有一定的影响。 碳(C):在生铁中以两种形态存在,一种是游离碳(石墨),主要存在于铸造生铁中,另一种是化合碳(碳化铁),主要存在于炼钢生铁中,碳化铁硬而脆,塑性低,含量适当可提高生铁的强度和硬度,含量过多,则使生铁难于削切加工,这就是炼钢生铁切削性能差的原因。石墨很软,强度低,它的存在能增加生铁的铸造性能。 硅(Si):能促使生铁中所含的碳分离为石墨状,能去氧,还能减少铸件的气眼,能提高熔化生铁的流动性,降低铸件的收缩量,但含硅过多,也会使生铁变硬变脆。 锰(Mn):能溶于铁素体和渗碳体。在高炉炼制生铁时,含锰量适当,可提高生铁的铸造性能和削切性能,在高炉里锰还可以和有害杂质硫形成硫化锰,进入炉渣。 磷(P):属于有害元素,但磷可使铁水的流动性增加,这是因为硫减低了生铁熔点,所以在有的制品内往往含磷量较高。然而磷的存在又使铁增加硬脆性,优良的生铁含磷量应少,有时为了要增加流动性,含磷量可达1.2%。硫(S):在生铁中是有害元素,它促使铁与碳的结合,使铁硬脆,并与铁化合成低熔点的硫化铁,使生铁产生热脆性和减低铁液的流动性,顾含硫高的生铁不适于铸造细件。铸造生铁中硫的含量规定最多不得超过0.06%(车轮生铁除外)。 2.钢: 2.1元素在钢中的作用 2.1.1 常存杂质元素对钢材性能的影响 钢除含碳以外,还含有少量锰(Mn)、硅(Si)、硫(S)、磷(P)、氧(O)、氮(N)和氢(H)等元素。这些元素并非为改善钢材质量有意加入的,而是由矿石及冶炼过程中带入的,故称为杂质元素。这些杂质对钢性能是有一定影响,为了保证钢材的质量,在国家标准中对各类钢的化学成分都作了严格的规定。 1)硫 硫来源于炼钢的矿石与燃料焦炭。它是钢中的一种有害元素。硫以硫化铁(FeS)的形态存在于钢中,FeS和Fe形成低熔点(985℃)化合物。而钢材的热加工温度一般在1150~1200℃以上,所以当钢材热加工时,由于FeS化合物的过早熔化而导致工件开裂,这种现象称为“热脆”。含硫量愈高,热脆现象愈严重,故必须对钢中含硫量进行控制。高级优质钢:S<0.02%~0.03%;优质钢:S<0.03%~0.045%;普通钢:S<0.055%~0.7%以下。 部分常用钢的牌号、性能和用途1 《信息来源:无缝钢管》

金属材料分类概览

一.金属材料分类 1.黑色金属钢铁 2.有色金属通常指铜、铝、铅、钛

三.金属材料力学性能代号及含义

1.钢板 a.按轧制方法分为:热轧、冷轧 b.按性能及用途可分为: ①碳素结构钢和低合金结构钢冷轧薄钢板及钢带,一般厚度不大于4mm。 ②碳素结构钢和低合金结构钢热轧薄钢板及钢带,厚度不大于4mm。 ③碳素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带,4-200mm钢板及小于25mm钢带。 ④优质碳素结构钢热轧薄钢板和钢带,厚度不大于4mm。 ⑤优质碳素结构钢冷轧薄钢板和钢带,厚度不大于4mm。 ⑥合金结构钢薄钢板,厚度不大于4mm的热轧或冷轧。 ⑦锅炉用钢板 ⑧压力容器用钢板 ⑨不锈钢冷轧或热轧钢板 ⑩耐热钢板 ?花纹钢板 2.型钢 ①热轧扁钢,厚度3-60,宽度10-150。 ②碳素结构钢和低合金热轧圆钢、方钢、六角钢 ③热轧角钢,分为等边及不等边,宽度20-200。 ④热轧槽钢,宽度50-300。 ⑤热轧工字钢,高度100-560。 ⑥热轧T型钢,宽度100-300。 ⑦冷弯空心型钢。 3.钢管 A.直缝电焊钢管(GB/T 13793—1992) a.以热轧或冷轧钢带,经焊接或焊后冷加工方法制造。钢管以不热处理状态交货。 b.规格:直径5.0—121,壁厚0.5—3.5。 c. a.以热轧或冷拔(轧)管加工,有热轧或热处理状态交货。 b.规格:直径6.0—245,壁厚0.25—24。 c.

4.钢丝 材料可有多种材料加工而成, a.普通结构钢丝:Q195、Q215、Q235主要制钉及建筑用。 b.优质碳素结构钢丝:08F、10F、15、20、25、35、40、45、50,冷拉状态交货,可后热处理, c.碳素弹簧钢丝:65、70、75、85,一般淬火—回火状态交货,可后热处理。 d.合金结构钢丝:15Cr、38Cr、40Cr、20CrNi3等等。交货状态有冷拉—L,退火—T,可热处理。 e.不锈钢丝:0Cr18Ni9-R、1Cr18Ni9Ti-Q、0Cr19Ni9-L。后缀RQL表示 软拉(R)—钢丝进行光亮热处理和热处理后酸洗或类似的处理。 轻拉(Q)—钢丝热处理后进行小变形程度的拉拔。 冷拉(L)—钢丝热处理后进行常规拉拔。 f.电阻电热合金丝:Cr15Ni60、Cr20Ni80 、Cr30Ni70、1Cr13Al4,热处理后软态交货。五.钢铁材料的热处理 热处理是为了达到材料的使用目的,发挥材料各种元素的作用,调整材料的强韧性,以及加工工艺的需要。 1.热处理工艺分类: a.淬火—加热至相变到奥氏体组织后快速冷却得到马氏体组织,目的为了提高硬度。 b.回火—低温回火,目的是去除应力;中温回火及高温回火是为了调整材料的强韧性。通常在一定温度下保温一段时间后已一定的速度冷却。 c.退火—降低材料硬度,便于加工及成形,有完全退火和不完全退火之分。加热保温后慢速冷却。 d.正火—提高材料硬度,加热后空冷。 e.调质—达到需要的强韧性或加工工艺的需要。先淬火后回火,是两个工艺的合并。 f.渗碳—提高材料的表面硬度。通常使含碳量在0.3%以下的材料在表面1mm左右深度提高到1%左右。 g.氮化—提高材料的表面硬度,或耐腐蚀性。通常使含碳量在0.4%左右的材料在表面0。2mm 左右深度形成氮化层,表面硬度可达到HRC70以上。 2.按种类有: a.常规热处理—如淬火、回火、退火、正火、调质。 b.化学热处理—如渗碳、氮化、碳氮共渗、硼化、渗金属、表面陶瓷。 c.真空热处理—使用真空设备的热处理,优点是无氧化及脱碳,热处理变形小。 3.使用设备有: a.箱式炉—使用电热丝或碳棒加热,电热丝炉使用温度可在低于950度以下使用,功率一般在3-200KW,用途广泛,可用于淬火、回火、退火,使用成本低。 b.盐浴炉—用硝盐加热,有高、中、低温炉,可高温加热到1300度,用于淬火、回火、退火。加热速度快,氧化脱碳小,利于防止晶粒粗大,可大批量多品种生产。 c.燃气炉—使用煤气或其它气体加热(如乙炔气等),可用于大型零件在炉内加热正火、退火或锻造,及局部加热用。 d.井式炉—使用电热丝加热,用于淬火、回火、退火、渗碳、氮化。 e.真空炉—使用电热丝加热,用于淬火、回火、退火, f.箱式多用炉—使用电热丝加热,用于淬火、回火、退火、渗碳、氮化,可进行大批量多品种生产。

常用金属材料分类

常用金属材料分类 热浸镀锌钢板 (GI) 电镀锌钢板 (EG) 电镀锡钢板 - 马口铁 (SPTE) 不锈钢带材 冷轧碳素钢板 (CRS) 铝及铝合金板材 一.热浸镀锌钢板 (GI) 1. 概况: 热浸镀锌钢板即是将板材浸入熔化锌池中 , 在板材两面浸镀厚度均匀的锌层 . 锌池中锌的重量百分比 仝 97% . 2. 分类: 冷轧热浸镀锌钢材 ,依供货商习惯 .共使用 C1,C2,D1 三种材质 . 标注示范 :HGCC1-ZSFX 其中 : HG--- 热浸镀锌制程 C--- 冷轧底材 C1--- 商用品质 ; (C2--- 改良商用质量 ; D1--- 引申品质 ) Z--- 无锌花 (M--- 细小锌花 ) S--- 调质处理 (B--- 亮面调质处理 ) F--- 耐指纹涂复 (C--- 铬酸盐处理 ) X--- 不涂油 二.电镀锌钢板 (EG) 1. 概况 : 与 GI 料基体材料相同 , 均为商用性能 SPCC (冷轧碳素钢板中一款 ) 材质 . 不同的是采用电镀方式附着 表面锌层 . (又称为电解片: SECC ) 2. 镀锌层重量 : 是材料使用性能的一个重要参数 ,如果锌层较厚且致密,可有效防止SPCC 材质与空气或其它物质接触 产生氧化 . 3. 区别与用途: GI 料与EG 料目前在 NOTE-BOOK^业应用越来越广,因为: SPCC 质地较软,易冲压成形,并且易保证产品结构尺寸要求,另外价格便宜.常用于支架,外壳,连结 EG 料相对于GI 来讲价格稍贵,但表面状况相对显得较光亮.表面状况:无锌花或很细小锌花.防腐性 能相对较好 . 三.电镀锡钢板 - 马口铁 (SPTE) 1. 概况: 基材为低碳钢表面电镀锡 , 常称马口铁 (SPTE). 2. 镀锡用原钢板可划分为以下三种钢类型 : D 类—铝脱氧钢 ,适用于深引伸要求 ,减小表面折痕和拉伸变形等危害 . L 类--- 残留元素( Cu,Ni,Cr,Mo) 特别少 , 对某种食品耐蚀性极好 , 适用于食品类容器 . 用途: 片等.

金属材料性能及国家标准

金属材料性能 为更合理使用金属材料,充分发挥其作用,必须掌握各种金属材料制成的零、构件在正常工作情况下应具备的性能(使用性能)及其在冷热加工过程中材料应具备的性能(工艺性能)。 ???? 材料的使用性能包括物理性能(如比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等)、化学性能(耐用腐蚀性、抗氧化性),力学性能也叫机械性能。 ???? 材料的工艺性能指材料适应冷、热加工方法的能力。 ???? (一)、机械性能 ???? 机械性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的特性。 ??? 1 、强度:材料在外力(载荷)作用下,抵抗变形和断裂的能力。材料单位面积受载荷称应力。 ??? 2 、屈服点(бs ):称屈服强度,指材料在拉抻过程中,材料所受应力达到某一临界值时,载荷不再增加变形却继续增加或产生 0.2%L 。时应力值,单位用牛顿 / 毫米 2 ( N/mm2 )表示。 ??? 3 、抗拉强度(бb )也叫强度极限指材料在拉断前承受最大应力值。单位用牛顿 / 毫米 2 ( N/mm2 )表示。 ??? 4 、延伸率(δ):材料在拉伸断裂后,总伸长与原始标距长度的百分比。 ?? 5、断面收缩率(Ψ)材料在拉伸断裂后、断面最大缩小面积与原断面积百分比。??? 6 、硬度:指材料抵抗其它更硬物压力其表面的能力,常用硬度按其范围测定分布氏硬度( HBS 、 HBW )和洛氏硬度( HKA 、 HKB 、 HRC ) ??? 7 、冲击韧性( Ak ):材料抵抗冲击载荷的能力,单位为焦耳 / 厘米 2 ( J/cm 2 ) . (二)、工艺性能 ???? 指材料承受各种加工、处理的能力的那些性能。 8 、铸造性能:指金属或合金是否适合铸造的一些工艺性能,主要包括流性能、充满铸模能力;收缩性、铸件凝固时体积收缩的能力;偏析指化学成分不均性。 9 、焊接性能:指金属材料通过加热或加热和加压焊接方法,把两个或两个以上金属材料焊接到一起,接口处能满足使用目的的特性。 10 、顶气段性能:指金属材料能承授予顶锻而不破裂的性能。 11 、冷弯性能:指金属材料在常温下能承受弯曲而不破裂性能。弯曲程度一般用弯曲角度α(外角)或弯心直径 d 对材料厚度 a 的比值表示, a 愈大或 d/a 愈小,则材料的冷弯性愈好。 12 、冲压性能:金属材料承受冲压变形加工而不破裂的能力。在常温进行冲压叫冷冲压。检验方法用杯突试验进行检验。 13 、锻造性能:金属材料在锻压加工中能承受塑性变形而不破裂的能力。 (三)、化学性能 ???? 指金属材料与周围介质扫触时抵抗发生化学或电化学反应的性能。 14 、耐腐蚀性:指金属材料抵抗各种介质侵蚀的能力。 15 、抗氧化性:指金属材料在高温下,抵抗产生氧化皮能力。 >> 返回 金属材料的检验

金属材料的分类

金属材料的分类 金属是具有光泽、有良好的导电性、导热性与机械性能,并具有正的温度电阻系数的物质。金属,是个大家庭,现在世界上有86种金属。 一、通常人们把金属分成两大类,黑色金属和有色金属 (一)、黑色金属 黑色金属和有色金属这名字,常常使人误会,以为黑色金属一定是黑的,其实不然。黑色金属只有三种:铁、锰与铬。而它们三个都不是黑色的!纯铁是银白色的;锰是银白色的;铬是灰白色的。因为铁的表面常常生锈,盖着一层黑色的四氧化三铁与棕褐色的三氧化二铁的混合物,看去就是黑色的。怪不得人们称之为“黑色金属”。常说的“黑色冶金工业”,主要是指钢铁工业。因为最常见的合金钢是锰钢与铬钢,这样,人们把锰与铬也算成是“黑色金属”了。 除了铁、锰、铬以外,其他的金属,都算是有色金属。 (二)、什么是有色金属? 109个化学元素中的64个是这个家族的成员。其中人们比较熟知的有铜、铝、铅、锌、金、银等。目前,我国有色金属的产量已经超过美国,连续3年居世界第一,而对有色金属的需求量也是世界之冠。 (三)、有色金属的分类 (1)有色纯金属分为重金属、轻金属、贵金属、半金属和稀有金属五类。 (2)有色合金按合金系统分:重有色金属合金、轻有色金属合金、贵金属合金、 稀有金属合金等;按合金用途则可分:变形(压力加工用合金)、铸造合 金、轴承合金、印刷合金、硬质合金、焊料、中间合金、金属粉未等。 (3)有色材按化学成份分类:铜和铜合金材、铝和铝合金材、铅和铅合金材、镍和镍合金 材、钛和钛合金材。按形状分类时,可分为:板、条、带、箔、管、棒、线、型等品种。 (四)、在有色金属中,还有各种各样的分类方法 1.按照比重来分,铝、镁、锂、钠、钾等的比重小于5,叫做“轻金属”(密度小(0.53~4.5g/cm3),化学性质活泼,如铝、镁等. ) 2.而铜、锌、镍、汞、锡、铅等的比重大于5,叫做“重金属”。(一般密度在4.5g/cm3以上,如铜、铅、锌等;) 3.象金、银、铂、锇、铱等比较贵,叫做“贵金属”, 4.镭、铀、钍、钋等具有放射性,叫做“放射性金属”, 5.还有像铌、钽、锆、镥、金、镭、铪、钨、钼、锗、锂、镧、铀等因为地壳中含量较少,或者比较分散,人们又称之为“稀有金属”。

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:

机械常用金属材料与特性

1、45——优质碳素结构钢,是最常用中碳调质钢。(欢迎关注自动化爱好者论坛,更多学习资料,更多交流者) 主要特征: 最常用中碳调质钢,综合力学性能良好,淬透性低,水淬时易生裂纹。小型件宜采用调质处理,大型件宜采用正火处理。应用举例: 主要用于制造强度高的运动件,如透平机叶轮、压缩机活塞。轴、齿轮、齿条、蜗杆等。焊接件注意焊前预热,焊后消除应力退火。 2、Q235(A3钢)——最常用的碳素结构钢。 主要特征: 具有高的塑性、韧性和焊接性能、冷冲压性能,以及一定的强度、好的冷弯性能。应用举例: 广泛用于一般要求的零件和焊接结构。如受力不大的拉杆、连杆、销、轴、螺钉、螺母、套圈、支架、机座、建筑结构、桥梁等。 3、40Cr——使用最广泛的钢种之一,属合金结构钢。 主要特征: 经调质处理后,具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度及低的缺口敏感性,淬透性良好,油冷时可得到较高的疲劳强度,水冷时复杂形状的零件易产生裂纹,冷弯塑性中等,回火或调质后切削加工性好,但焊接性不好,易产生裂纹,焊前应预热到100~150℃,一般在调质状态下使用,还可以进行碳氮共渗和高频表面淬火处理。应用举例:调质处理后用于制造中速、中载的零件,如机床齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶针套等,调质并高频表面淬火后用于制造表面高硬度、耐磨的零件,如齿轮、轴、主轴、曲轴、心轴、套筒、销子、连杆、螺钉螺母、进气阀等,经淬火及中温回火后用于制造重载、中速冲击的零件,如油泵转子、滑块、齿轮、主轴、套环等,经淬火及低温回火后用于制造重载、低冲击、耐磨的零件,如蜗杆、主轴、轴、套环等,碳氮共渗处即后制造尺寸较大、低温冲击韧度较高的传动零件,如轴、齿轮等。 4、HT150——灰铸铁应用举例:齿轮箱体,机床床身,箱体,液压缸,泵体,阀体,飞轮,气缸盖,带轮,轴承盖等 5、35——各种标准件、紧固件的常用材料 主要特征: 强度适当,塑性较好,冷塑性高,焊接性尚可。冷态下可局部镦粗和拉丝。淬透性低,正火或调质后使用应用举例: 适于制造小截面零件,可承受较大载荷的零件:如曲轴、杠杆、连杆、钩环等,各种标准件、紧固件

辅料分类及知识

服装辅料种类有哪些?服装辅料包括:里料填料、衬垫料、缝纫线材料、扣紧材料、装饰材料、拉链纽扣织带垫肩、花边衬布、里布、衣架吊牌饰品嵌条、划粉、钩扣皮毛、商标线绳、填充物塑料配件、金属配件、包装盒袋、印标条码、及其它相关等等。 构成服装时,除了面料以外用于服装上的一切材料都称为服装辅料。根据辅料在服装中所起的作用不同可以将其分为里料、衬垫料、填料、缝纫线、扣紧材料、装饰材料、标志材料、包装材料等。 服装是一个工程,包括设计,制作,其中制作过程分各种环节,最重要一环节就是材料选定,材料中又分面料布匹和其它辅料。这其它辅料我们统称服装辅料,它是除面料外装饰服装和扩展服装功能的必不可少元件。 服装辅料的四种解释:第一种解释:有人说,你拿起一件衣服,除了面料、里料以外,都可以说是服装辅料。这种说法不科学。其实里料是出现最早的一种服装辅料。 第二种解释:也是网络上比较流行的一种对服装辅料的解释 服装是一项工程,包括制作和设计,其中制作过程分很多环节,最重要一环节就是选择材料,材料中又分面料布匹和其它辅料。这里说的其它辅料我们统称为服装辅料,它是除面料外,扩展服装功能和装饰服装的必不可少元件,包括:拉链、纽扣、织带、垫肩、花边、衬布、里布、衣架、吊牌、饰品、嵌条、划粉、钩扣、皮毛、商标、线绳、填充物、塑料配件、金属配件、包装盒袋、印标条码及其它相关等。

第三种解释:构成服装时,除了面料以外用于服装上的一切材料都称为服装辅料。服装辅料在市场上主要包括衬布、里料、拉链、钮扣、金属扣件、线带、商标、絮料和垫料等等 根据服装辅料在服装中所起的作用不同可以将其分为 1、里料(棉纤维里料、丝织物里料、粘胶纤维里料、醋酯长丝里料、合成纤维长丝里料) 2、衬料(棉布衬、麻衬、毛鬃衬、马尾衬、树脂衬、粘合衬) 3、垫料(胸垫、领垫、肩垫、臀垫) 4、填料(絮类填料、材料填料) 5、缝纫线(棉缝纫线、真丝缝纫线、涤纶缝纫线、涤棉混纺缝纫线、绣花线、金银线、特种缝纫线) 6、扣紧材料(纽扣、拉链、其他扣紧材料) 7、其他材料(带类材料、装饰用材料、标示材料、包装材料)第四种解释:也是我们对服装辅料的全面理解当消费者买到一件新服装时,除了服装面料其余的一切东西都称为服装辅料,大致包括:里料、衬料、填料、垫料、商标类、腰带类、缝纫线类、扣紧材料类、包装材料类。 服装辅料(suppor materials包括:里料填料衬垫料缝纫线材料扣紧材料装饰材料拉链纽扣织带垫肩花边衬布里布衣架吊牌饰品嵌条划粉钩扣皮毛商标线绳填充物塑料配件金属配件包装盒袋印标条码及其它相关等等所有这些辅料,无论对与服装的内在质量,还是外在质量都有着重要影响。例如:里料、缝纫线主要是影响服装的内在质量,影响着服装的使用牢固度,当然也起到一定的装饰作用。而衬垫料、花边等主要是用来装饰服装的。

各种金属材料的特点

各种金属材料的特点 铝材类 铝材属于金属类别中有色金属之一,由于应用较广,单独介绍如下:常用有铝型材和压铸铝合金两种。其中主要由纯度高达92%以上的铝锭为主要原材料,同时添加增加强度、硬度、耐磨性等性能金属元素,如碳、镁、硅、硫等,组成多种成分“合金”。 1.1铝型材 铝型材常见如屏风、铝窗等。它是采用挤出成型工艺,即铝锭等原材料在熔炉中熔融后,经过挤出机挤压到模具流出成型,它还可以挤出各种不同截面的型材。主要性能即强度、硬度、耐磨性均按国家标准GB6063。优点有:重量轻仅2.8,不生锈、设计变化快、模具投入低、纵向伸长高达10米以上。铝型材外观有光亮、哑光之分,其处理工艺采用阳极氧化处理,表面处理氧化膜达到0.12m/m厚度。铝型材壁厚依产品设计最优化来选择,不是市场上越厚越好,应看截面结构要求进行设计,它可以在0.5~5mm不均。外行人认为越厚越强硬,其实是错误的看法。 铝型材表面质量也有较难克服的缺陷:翘曲、变形、黑线、凸凹及白线。设计者水平高者及模具设计及生产工艺合理,可避免上述缺陷不太明显。检查缺陷应按国家规定检验方法进行,即视距40~50CM来判别缺陷。 铝型材在家具中用途十分广泛:屏风骨架、各种悬挂梁、桌台脚、装饰条、拉手、走线槽及盖、椅管等等,可进行千变万化设计和运用! 铝型材虽然优点多,但也存在不理想的地方: 未经氧化处理的铝材容易“生锈”从而导致性能下降,纵向强度方面比不上铁制品.表面氧化层耐磨性比不上电镀层容易刮花.成本较高,相对铁制品成本高出3~4倍左右。 1.2压铸铝合金 压铸合金和型材加工方法相比,使用设备均不同,它的原材料以铝锭(纯度92%左右)和合金材料,经熔炉融化,进入压铸机中模具成型。压铸铝产品形状可设计成像玩具那样,造型各异,方便各种方向连接,另外,它硬度强度较高,同时可以与锌混合成锌铝合金。 压铸铝成型工艺分: 1、压铸成型 2、粗抛光去合模余料 3、细抛光 另一方面,压铸铝生产过程,应有模具才能制造,其模具造价十分昂贵,比注塑模等其它模具均高。同时,模具维修十分困难,设计出错误时难以减料修复。 压铸铝缺点: 每次生产加工数量应多,成本才低。抛光较复杂生产周期慢产品成本较注塑件高3~4倍左右。螺丝孔要求应大一点(直径4.5mm)连接力才稳定 适应范围:台脚、班台连接件、装饰头、铝型材封口件、台面及茶几顶托等,范围十分广泛。 (2)五金类 “五金”概念属通俗说法,标准分类应划分为黑色金属和有色金属两大类,它在家具中运用有管状、棒状、板状、线、角状几种。

服装辅料的知识大全

服装辅料的知识大全 服装辅料按用途分大致可以分为七大类: 1、里料; 2、衬料; 3、填料; 4、线带类材料; 5、紧扣类材料; 6、装饰材料; 7、其它。 一、服装里料 里料是用于服装夹里的材料,主要有棉织物、再生纤维织物、合成纤维织物、涤棉混纺织物、涤纶塔夫绸、醋酯纤维与粘胶纤维混纺织物、丝织物及人造丝织物。里料的主要测试

指标为缩水率与色牢度,对于含绒类填充材料的服装产品,其里料应选用细密或涂层的面料以防脱绒。当前,用量较多的是以化纤为主要材料的里子绸。 选择服装里料时应注意的地方: 1.里料的性能应与面料的性能相适应。这里的性能是指缩水率、耐热性能、耐洗涤、强力以及厚薄、重量等等,不同的里料有不同的性能特点。 2.里料的颜色应与面料相协调,一般情况下,里料的颜色不应深于面料。 3.里料应光滑、耐用、防起毛起球,并有良好的色牢度。 二、服装衬料 衬料包括衬布与衬垫两种。 衬布主要用于服装衣领、袖口、袋口、裙裤腰、衣边及西装胸部等部位,一般含有热熔胶涂层,通常称为粘合衬。根据底布的不同,粘合衬分为有纺衬与无纺衬。有纺衬底布是梭织或针织布,无纺衬布底布由化学纤维压制而成的。粘合衬的品质,直接关系到服装成衣质量的优劣。因此,选购粘合衬时,不但对外观有要求,还要考察衬布参数性能是否与成衣品

质要求相吻合。如:衬布的热缩率要尽量与面料热缩率一致;要有良好的可缝性和裁剪性;要能在较低温度下与面料牢固的粘合;要避免高温压烫后面料正面渗胶;附着牢固持久,抗老化抗洗涤。 衬垫包括上装用的垫肩、胸垫,以及下装用臀垫等,质地厚实柔软,一般不涂胶。 选择服装衬料时应注意: 1.衬料应与服装面料的性能相匹配。包括衬料的颜色、单位重量、厚度、悬垂等方面。如法兰绒等厚重面料应使用厚衬料,而丝织物等薄面料则用轻柔的丝绸衬,针织面料则使用有弹性的针织(经编)衬布;淡色面料的垫料色泽不宜深;涤纶面料不宜用棉类衬等。 2.衬料应与服装不同部位的功能相匹配。硬挺的衬料多用于领部与腰部等部位,外衣的胸衬则使用较厚的衬料;手感平挺的衬料一般用于裙裤的腰部以及服装的袖口;硬挺且富有弹性的衬料应该用于工整挺括的造型。

金属材料的分类及表示方法

第一讲:金属材料分类及性能 【学习目标】 1、掌握金属材料的性能 2、掌握金属材料力学性能主要指标 3、掌握硬度的主要指标 【知识解析】 在机械制造中,大多数的零件都是由各种金属材料制成的。随着零件的工作条件和加工方法的不同,必然会对金属材料提出各种不同的性能要求。例如,弹簧需要材料具有良好的弹性;刀具要求材料硬且耐磨;飞机零件要求材料强度高、质量轻;制造容器的材料要求良好的焊接性能和压延性能等。为了合理地使用和加工金属材料以及充分发挥其性能潜力,必须充分了解和掌握金属材料的基本性能。 一、金属材料介绍 金属材料具有良好的导电性和导热性,有一定的强度和塑性,并具有表面光泽的物质。一般是指工业应用中的纯金属或合金。自然界中大约有70多种纯金属,其中常见的有铁、铜、铝、锡、镍、金、银、铅、锌等等。而合金常指两种或两种以上的金属或金属与非金属结合而成,且具有金属特性的材料。 1、铜是人类最早发现的古老金属之一,早在三千多年前人类就开始使用铜。自然界中的铜分为自然铜、氧化铜矿和硫化铜矿。自然铜及氧化铜的储量少,现在世界上80%以上的铜是从硫化铜矿精炼出来的,这种矿石含铜量极低,一般在2-3%左右。 2、铝银白色轻金属,有延性和展性。商品常制成棒状、片状、箔状、粉状、带状和丝状。在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。铝粉和铝箔在空气中加热能猛烈燃烧,并发出眩目的白色火焰。易溶于稀硫酸、硝酸、盐酸、氢氧化钠和氢氧化钾溶液,不溶于水。相对密度2.70。熔点660℃。沸点2327℃。铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅,居第三位,是地壳中含量最丰富的金属元素,应用极为广泛。是国民经济中不可缺少的基础原材料,广泛用于建筑、包装、交通运输、电力等领域。新中国成立60年来,从勘探、采选、冶炼到加工,中国铝工业上下游齐全、产业链完整,能充分发挥整体的优势。 3、锡是一种化学元素,其化学符号是Sn,它的原子序数是50。它是一种主族金属。纯的锡有银灰色的金属光泽,它拥有良好的伸展性能,它在空气中不易氧化,它的多种合金有防腐蚀的性能,因此它常被用来作为其它金属的防腐层。锡的主要来源是它的一种氧

金属材料的分类及主要特性

金属材料及金属材料工程简介 关键词:材料科学金属材料材料简介 金属材料是什么? 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。 金属材料的特性: 金属材料具有高强度、优良的塑性和韧性,耐热、耐寒,可铸造、锻造、冲压和焊接,还有良好的导电性、导热性和铁磁性。因此是一切工业和现代科学技术中最重要的材料。 金属材料分类 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。 金属材料的历史 我国金属材料的历史可追溯到商朝的青铜器时代,春秋战国时期开始使用铁器及大推动了农耕作业并瓦解了奴隶社会,到近代随着人类文明进步,铝合金、钛合金、镁合金等都进入了我们的衣食住行等生活,国防、建筑、机械、交通运输等都离不开金属材料。 金属材料工程 金属材料工程专业是材料科学与工程领域的基础学科,按教育部最新专业目录,金属材料覆盖了冶金、有色金属、复合材料、粉末冶金、材料热处理、材料腐蚀与防护及表面等方向。

常用金属材料的特性

它们都是含碳量比较低的优质碳素结构钢。它们不同的主要是两方面,一是含碳量不同;而是机械性能不同。 从化学成分上来看,是含碳量不同,10#钢平均含碳量为万分之10,20#钢平均含碳量为万分之20。 由于含碳量的不同就导致了它们的机械性能的不同。碳素结构钢随着含碳量的增加,强度硬度都相应提高,塑性纫性相应降低。10#、20#属于低碳钢,强度硬度不高,塑性纫性都很好。它们之间比较来说,10#钢的强度和硬度比20#钢要低;10#钢的塑性和纫性比20#钢要好,也是说要软些。 我国钢号表示方法的分类说明 1.碳素结构钢 ①由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以“Q”,代表钢材的屈服点,后面的数字表示屈服点数值,单位是MPa例如Q235表示屈服点(σs)为235 MPa的碳素结构钢。 ②必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号分别为A、B、C、D。脱氧方法符号:F表示沸腾钢;b表示半镇静钢:Z表示镇静钢;TZ表示特殊镇静钢,镇静钢可不标符号,即Z和TZ都可不标。例如Q235-AF表示A级沸腾钢。 ③专门用途的碳素钢,例如桥梁钢、船用钢等,基本上采用碳素结构钢的表示方法,但在钢号最后附加表示用途的字母。 2.优质碳素结构钢 ①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量,以平均碳含量的万分之几表示,例如平均碳含量为0.45%的钢,钢号为“45”,它不是顺序号,所以不能读成45号钢。 ②锰含量较高的优质碳素结构钢,应将锰元素标出,例如50Mn。 ③沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出,例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢,其钢号为10b。 3.碳素工具钢 ①钢号冠以“T”,以免与其他钢类相混。 ②钢号中的数字表示碳含量,以平均碳含量的千分之几表示。例如“T8”表示平均碳含量为0.8%。 ③锰含量较高者,在钢号最后标出“Mn”,例如“T8Mn”。 ④高级优质碳素工具钢的磷、硫含量,比一般优质碳素工具钢低,在钢号最后加注字母“A”,以示区别,例如“T8MnA”。 4.易切削钢 ①钢号冠以“Y”,以区别于优质碳素结构钢。 ②字母“Y”后的数字表示碳含量,以平均碳含量的万分之几表示,例如平均碳含量为0.3%的易切削钢,其钢号为“Y30”。 ③锰含量较高者,亦在钢号后标出“Mn”,例如“Y40Mn”。 5.合金结构钢 ①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量,以平均碳含量的万分之几表示,如40Cr。 ②钢中主要合金元素,除个别微合金元素外,一般以百分之几表示。当平均合金含量<1.5%时,钢号中一般只标出元素符号,而不标明含量,但在特殊情况下易致混淆者,在元素符号后亦可标以数字“1”,例如钢号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”,前者铬含量为0.4-0.6%,后者为0.9-1.2%,其余成分全部相同。当合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%……时,在元素符号后面应标明含量,可相应表示为2、3、4……等。例如18Cr2Ni4WA。 ③钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素,均属微合金元素,虽然含量很低,仍应在钢号中标出。例如20MnVB钢中。钒为0.07-0.12%,硼为0.001-0.005%。 ④高级优质钢应在钢号最后加“A”,以区别于一般优质钢。 ⑤专门用途的合金结构钢,钢号冠以(或后缀)代表该钢种用途的符号。例如,铆螺专用的30CrMnSi钢,

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