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1、,金属材料基本知识讲解,新冶能化机动处-周舒,s,目录,XINJIANG ZHONGTAI CHEMICAL(GROUP)CO.,LTD.,几种常见的有色金属及合金,钢、铁材料简述,一、生铁和铸铁的分类 1、生铁 生铁是含碳量大于2%,并含硅、锰、硫、磷等杂质的铸铁合金,生铁通常分为炼钢用生铁和铸造用生铁两大类。 其中铸造生铁 含碳量较高为1.25%-3.6%,其中碳以石墨形式存在,断口呈生灰色,又叫灰口铁,用作铸铁的原料。 2、铸铁 铸铁是含碳量在2%以上(一般为2.6%-4%)铁碳合金,其中还含有含硅、锰、硫、磷等杂质,生产上常由生铁、废钢和铁合金按比例配合冶炼而成。,钢、铁材料简述,通常
2、铸铁分类如下 1、灰铸铁 2、孕育铸铁 3、蠕墨铸铁 4、可锻铸铁 5、球墨铸铁 通过在浇筑前往铁水加入一定量的球化剂(如稀土镁合金)和墨化剂,以促进碳呈球形结晶而获得铸铁。,二、钢的分类,钢是含碳量小于等于2%的铁碳合金 1、按化学成分分类:可以分为碳素钢和合金钢 碳素钢包括工业纯铁(含碳0.04%)、低碳钢(含碳0.25% )、中碳钢(含碳0.25%-0.6%) 、高碳钢(含碳0.6%)。 合金钢包括低合金钢(合金元素总量 5%),中合金钢(合金元素总量 5%-10% 、高合金钢(合金元素总量 10%).,二、钢的分类,2、按用途分类 按用途分类可分为结构钢、工具钢、特殊性能钢和专业用钢。
3、 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”, (2)优质碳素结构钢是按化学成分和机械性能供应的。钢中的硫、磷及非金属夹杂物的含量较少,表明质量,组织结构的均匀性能较好,常用于需要经过热处理的各种较重要的机械结构零件 特殊性能钢包括耐热钢、不锈钢、耐磨钢、低温用钢等,二、钢的分类,专业用钢 包括容器用钢、锅炉用钢、船舶用钢、桥梁用钢。 3、按制造加工形式分类 铸钢 采用铸造方法制造出来的一种刚,含碳量在0.15%-0.6%之间 热轧钢 采用热轧方法生产出来的各种热轧钢材 冷轧钢 采用冷轧方法生产出来的各种冷
4、轧钢材 冷拔钢 采用冷拔方法生产出来的各种冷拔钢材,三、钢铁材料的分类,钢材有型材、板材、管材和金属制品四大类 1、型材可以分为简单端面和复杂端面两种,简单端面型材包括圆钢、方钢、六角钢和其他异性端面钢,复杂端面型材包括工字钢、槽钢、钢轨、角钢和H型钢等。 2、板材 此类钢材分为板、片、带、卷板几种,厚度在4mm以下板材的称为薄板,厚度在4-25mm称为中板,厚度在25-60mm称为厚板。,三、钢铁材料的分类,3、管材 钢管按形状分为园、扁、方、六角及异性钢,按生产方式分为无缝钢管和焊接钢管两大类 4、丝材 丝材是线材的一次冷加工产品,钢丝除可直接使用外,还可以生产钢丝绳。,各类钢铁材料牌号的
5、表示方法,一、铸铁牌号表示方法 1、灰铸铁 HT250 HT 表示灰铸铁代号 250表示抗拉强度(MPa) 2、球墨铸铁 QT400-18 QT表示球墨铸铁代号 400表示抗拉强度(MPa) 18 表示伸长率%,各类钢铁材料牌号的表示方法,二、铸钢牌号表示方法 1、铸造铸钢 ZG45 ZG表示铸钢代号 45表示含碳量在0.045% 2、铸造合金钢 ZG15Cr1Mo1V 三、碳素结构钢和低合金钢牌号的表示方法 1、碳素结构钢 Q235A Q235B Q 牌号一律用“Q”,代表屈服点 235表述屈服点数值(单位为MPa) B 表示质量等级(A、B、C、D四等),各类钢铁材料牌号的表示方法,(1)
6、Q235B 性能简介 有一定的伸长率、强度,良好的韧性和铸造性,易于冲压和焊接,广泛用于一般机械零件的制造。主要用于建筑、桥梁工程上质量要求较高的焊接结构件。 (2)Q235A和Q235B的区别:钢材皆属于碳素钢。在国家标准GB70088中,对Q235A和Q235B的材质区分主要在钢材的含碳量方面,材质是Q235A的材质含碳量在0.140.22之间;Q235B的材质不做冲击实验,而是做常温冲击实验,V型缺口。相对来说,材质是Q235B的钢材的机械性能要远远优于材质是Q235A的钢材。一般情况下,钢厂在成品型材出厂之前都在标识牌上做了标识。设计压力P1.6MPa;使用温度为0350;钢板厚度=2
7、0mm,各类钢铁材料牌号的表示方法,(3)Q235B化学成分 碳 C :0.170.22%硅 Si:0.35% 锰 Mn:0.30.7% 硫 S :0.045% 磷 P :0.045% 铬 Cr:允许残余含量0.030% 镍 Ni:允许残余含量0.030% 铜 Cu:允许残余含量0.030 %,各类钢铁材料牌号的表示方法,2、低合金结构钢 Q345 C Q 牌号一律用“Q”,代表屈服点 345表述屈服点数值(单位为MPa) C 表示质量等级(A、B、C、D四等) 四、优质碳素结构钢 锅炉用优质碳素结构钢 20g 20表示含碳量在0.020% g 表示为锅炉用钢,各类钢铁材料牌号的表示方法,抗拉
8、强度定义 当钢材屈服到一定程度后,由于内部晶粒重新排列,其抵抗变形能力又重新提高,此时变形虽然发展很快,但却只能随着应力的提高而提高,直至应力达最大值。此后,钢材抵抗变形的能力明显降低,并在最薄弱处发生较大的塑性变形,此处试件截面迅速缩小,出现颈缩现象,直至断裂破坏。钢材受拉断裂前的最大应力值(b点对应值)称为强度极限或抗拉强度。 屈服强度定义 当应力超过弹性极限后,变形增加较快,此时除了产生弹性变形外,还产生部分塑性变形。当应力达到B点后,塑性应变急剧增加,曲线出现一个波动的小平台,这种现象称为屈服。这一阶段的最大、最小应力分别称为上屈服点和下屈服点。由于下屈服点的数值较为稳定,因此以它作为
9、材料抗力的指标,称为屈服点或屈服强度 。,各类钢铁材料牌号的表示方法,五、碳素工具钢 T12A T牌号一律冠以”T”,高级优质碳素工具钢在牌号后加“A”, 12表示含碳量在1.2% 六、专门用途材料牌号的表示方法 压力容器用钢 16MnR 16Mn表示牌号 R表示压力容器用钢,各类钢铁材料牌号的表示方法,1、16MnR性能简介 (1)16MnR是普通低合金钢,是锅炉压力容器专用钢,锅炉压力容器的常用材料。它的强度较高、塑性韧性良好。常见交货状态为热轧,属低合金高强度,含Mn量较低。性能与20G(412-540)近似,抗拉强度为(450-655)稍强,伸长率为19-21%,比20G的大于24%差
10、。 (2)16MnR钢是屈服强度为340MPa级的压力容器专用板,它具有良好的综合力学性能和工艺性能。磷、硫含量略低于普16Mn钢,除抗拉强度、延伸率要求比普通16Mn钢有所提高外,还要求保证冲击韧性。它是目前我国用途最广、用量最大的压力容器专用钢板。,各类钢铁材料牌号的表示方法,2. 16MnR化学成分 16MnR钢的化学成分(熔炼分析,%)应符合下列规定C(含碳)0.20 %, Si(硅含量):0.20-0.55 %, Mn(锰含量):1.2-1.6 %, P(磷含量) 0.035 %, S(硫含量) 0.030 %,各类钢铁材料牌号的表示方法,六、合金钢牌号表示方法 不锈钢耐酸钢板 0C
11、r18Ni9(日本SUS304)(美国304) 00Cr17Ni14Mo2(日本SUS316L) 1、特性简介 0Cr18Ni9有较好的抗晶间腐蚀性能,优良的耐腐蚀性及冷加工冲压性能,对氧化性酸(如硝酸)有很强的抗腐蚀性,对碱溶液及大部分有机酸和无机酸也有一定的抗腐蚀性能。 2、用途 0Cr18Ni9是用量最大,范围最广的不锈钢牌号,其产量约占不锈钢产量的30%以上,用于制造深冲成型零件,输酸管道,储罐和储酸容器等,也可用作铬镍不锈钢和铬不锈钢焊条总材,非磁性不见和低温环境下的部件及输酸管道、容器等。,各类钢铁材料牌号的表示方法,3、化学成分(%) C:0.07 、 Si:1.00、 Mn:2
12、.00 、 P:0.035 、 S:0.030、 Ni:8.00-11.00 Cr:17.00-19.00 5、物理特性 熔点:1398-1454 密度:7.85g/cm3 弹性模数:(20)199GPa 比热容:0.51000J/(kg.K) 热导率:0.15100W/(cm.K) 比电阻:uN。m0.73,各类钢铁材料牌号的表示方法,6、力学性能 0Cr18Ni9 室温力学性能 抗拉强度b (MPa):520 、屈服强度 0.2 (MPa):205、伸长率 5 (%):40、断面收缩率 (%):60、布氏硬度 90HRB; 7、处理工艺 热处理规范:固溶10101150快冷。 金相组织:组
13、织特征为奥氏体型,有色金属材料简介,一、有色金属的分类及相关知识 (一)有色金属的概述 在工业生产中,通常把铁、锰、铬及其合金称为黑色金属,把其他金属及其合金称为有色金属。与钢铁等黑色金属材料相比,有色金属具有许多优良的特性,是现代工业中不可缺少的材料,在国民经济中占有十分重要的地位。 (二)有色金属的定义 定义:狭义上的有色金属又称非铁金属,是铁、锰、铬以外的所有金属的总称。广义的有色金属还包括有色合金。有色合金是以一种有色金属为基体,加入一种或几种其他元素而构成的合金。,有色金属材料简介,(三)有色金属分类 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、有色金属按化
14、学成分分类:铝和铝合金材、铜和铜合金材、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。 3、在有色金属中,还有各种各样的分类方法 A、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(0.534.5g/cm3),化学性质活泼,如铝、镁等. B、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;),有色金属材料简介,C、象金、银、铂、锇、铱等比较贵,叫做“贵金属”, D、镭、铀、钍、钋等具有放射性,叫做“放射性金属”, E、还有像铌、钽、锆、镥、金、镭、铪、钨、钼
15、、锗、锂、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”。 (四)几种常见的有色金属及其合金 1、铝及铝合金 铝为银白色轻金属。有延展性。在潮湿的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,并发出炫目的白色火焰,易溶于酸和碱溶液,不溶于水。相对密度2.70。熔点660。沸点2327。,几种常见的有色金属及其合金,(1)比重小、比强度高,纯铝的比重只有2.72g/cm3,故其合金的比重(约2.52.88)也很小,采用各种强化手段后,铝合金可以达到与低合金高强钢相近的强度,因此比强度要比一般高强度钢高的多。 (2)有优良的物理、化学性能 铝的导电性好仅次
16、于银、铜和金,在室温时的导电率约为铜的64。铝资源丰富,成本较低。铝及铝合金有相当好的抗大气腐蚀能力,其磁化率极低,接近于非铁磁性材料。,几种常见的有色金属及其合金,(3)加工性能良好 铝及铝合金(退火状态)的塑性很好,可以冷成形。切削性能也很好。超高强铝合金成形后经热处理,可达到很高的强度。铸造铝合金的铸造性能极好。 由于上述优点,铝及铝合金在电气工程、航空及宇航工业、一般机械和轻工业中都有广泛的用途 1.1 工业纯铝 纯度为98.0-99.0%,牌号有L1、L2、L3、L4、L5、等五种,编号越大,纯度越低。工业纯铝可制作电线、电缆、器皿及配制合金。,几种常见的有色金属及其合金,1.2铝合金 铝中加入合金元素(Si、Cu、Mg、Zn、Mn等)后,就形成了铝合金, 除了保留