常用金属材料的般知识课件PPT

《常用金属材料的般知识课件PPT》由会员分享，可在线阅读，更多相关《常用金属材料的般知识课件PPT（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第三节常用金属材料的一般知识 一 金属材料的性能二 钢材和有色金属的分类 编号及性能 本节课主要内容 课前提问 一 合金组织可以分为几类 分别是什么 二 常用的热处理方法有几种 分别是什么 一 金属材料的性能 一 金属材料的物理化学性能1 密度物质单位体积所具有的质量称为密度 用符号p表示 利用密度的概念可以计算毛坯的重量 鉴别金属材料等 常用金属材料的密度如下 铸钢7 8g cm3 灰铸铁为7 2g cm3 钢为8 9g cm3 黄铜为8 63g cm3 铝为2 7g cm3 金属材料的性能通常包括物理性能 化学性能 力学性能和工艺性能等 2 导电性金属传导电流的能力叫做导电性 各种金属的导

2、电性各不相同 通常银的导电性最好 其次是铜和铝 3 导热性金属传导热量的性能称为导热性 一般说导电性好的材料 其导热性也好 若某些零件在使用中需要大量吸热或散热时 则要用导热性好的材料 如凝汽器中的冷却水管常用导热性好的铜合金制造 以提高冷却效果 一 金属材料的性能 一 金属材料的物理化学性能 4 热膨胀性金属受热时体积发生胀大的现象称为金属的热鼓胀 例如 被焊的工件由于受热不均匀而产生不均匀的热膨胀 就会导致焊件的变形和焊接应力 衡量热膨胀性的指标称为热膨胀系数 5 抗氧化性金属材料在高温时抵抗氧化性气体腐蚀作用的能力称为抗氧化性 热力设备中的高温部件 如锅炉的过热器 水冷壁管 汽轮机的汽缸

3、 叶片等 易产生氧化腐蚀 6 耐腐蚀性金属材料抵抗各种介质 大气 酸 碱 盐等 侵蚀的能力称为耐腐蚀性 化工 热力设备中许多部件是在腐蚀条件下长期工作的 所以选材时必须考虑钢材的耐腐蚀性 一 金属材料的性能 一 金属材料的物理化学性能 力学性能 金属材料受外部负荷时 从开始受力直到材料破坏的全部过程中所呈现的力学特征 称为力学性能 它是衡量金属材料使用性能的重要指标 力学性能主要包括强度 塑性 硬度和韧性等 1 强度金属材料的强度性能表示金属材料对变形和断裂的抗力 它用单位截面上所受的力 称为应力 来表示 常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度等 一 金属材料的性能 二 金属材料的力学性能 1 屈

4、服强度钢材在拉伸过程中 当拉应力达到某一数值而不再增大时 其变形却继续增加 这个拉应力值称为屈服强度 2 抗拉强度金属材料在破坏前所承受的最大拉应力 一 金属材料的性能 二 金属材料的力学性能 塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形的能力 表示金属材料塑性性能有伸长率 断面收缩率及冷弯角等 1 伸长率金属材料受拉力作用破断时 伸长量与原长度的百分比叫做伸长率 2 断面收缩率金属材料受拉力作用破断时 拉断处横截面缩小的面积原始面积的百分之叫做断面收缩率 3 冷弯角也叫弯曲角 一般是用长条形试件 根据不同的材质 板厚 按规定的弯曲半径进行弯曲 在受拉面出现裂纹时试件与原始平面的夹角 叫做冷弯角

5、一 金属材料的性能 二 金属材料的力学性能 2 塑性 常用的硬度有布氏硬度 洛氏硬度 维氏硬度三种 一 金属材料的性能 二 金属材料的力学性能 3 冲击韧性 4 硬度 冲击韧性是衡量金属材料抵抗动载荷或冲击力的能力 冲击试验可以测定材料在突加载荷时对缺口的敏感性 金属材料的工艺性能是指承受各种冷热加工的能力 三 金属材料的工艺性能 一 金属材料的性能 切削性能是指金属材料是否易于切削的性能 切削时 若切削刀具不易磨损 切削力较小且被切削工件的表面质量高 则称此材料的切削性能好 一般灰口铸铁具有良好的切削性 钢的硬度在HB180 200时具有较好的切削性能 1 切削性能 焊接性能是指材料在限定的

6、施工条件下焊接成按规定设计要求的构件 并满足预定服役要求的能力 焊接性受材料 焊接方法 构件类型及使用要求四个因素的影响 一 金属材料的性能 二 金属材料的力学性能 2 铸造性能 3 焊接性能 金属的铸造性能主要是指金属在液态时的流动性以及液态金属在凝固过程中的收缩和偏析程度 金属的铸造性能是保证铸件质量的重要性能 二 钢材和有色金属的分类 编号及性能 钢和铁是黑色金属的两大类 都是以铁和碳为主要元素的合金 含碳量在2 11 以下的铁碳合金称为钢 含碳量2 11 6 67 的铁碳合金称为铸铁 钢中除了铁 碳以外还含有少量其它元素 如锰 硅 硫 磷等 锰 硅是炼钢时作为脱氧剂而加入的 称为常存元

7、素 硫 磷是由炼钢原料带入的 称为杂质元素 一 钢材的分类 1 碳素钢这种钢中除铁以外 主要还含有碳 硅 锰 硫 磷等几种元素 这些元素的总量一般不超过2 按含碳量多少 碳素钢又可分为 低碳钢含碳量小于0 25 中碳钢含碳量为0 25 0 60 高碳钢含碳量大于0 60 二 钢材和有色金属的分类 编号及性能 一 钢材的分类 1 按化学成分分类 这种钢中除碳素钢所含有的各元素外 尚还有其它一些元素 如铬 镍 钛 钼 钨 钒 硼等 如果碳素钢中锰的含量超过0 8 或硅的含量超过0 5 时 这种钢也称为合金钢 根据合金元素的多少 合金钢又可分为 普通低合金钢 普低钢 合金元素总含量小于5 中合金钢

8、合金元素总含量为5 10 高合金钢 合金元素总含量大于10 二 钢材和有色金属的分类 编号及性能 一 钢材的分类 1 按化学成分分类 2 合金钢 二 钢材和有色金属的分类 编号及性能 一 钢材的分类 2 按用途分类 1 结构钢 2 工具钢 3 特殊用途钢如不锈钢 耐酸钢 耐热钢 磁钢等 二 钢材和有色金属的分类 编号及性能 一 钢材的分类 3 按品质分类 1 普通钢含硫量不超过0 045 0 050 含磷量不超过0 045 2 优质钢含硫量不超过0 030 0 035 含磷量不超过0 035 3 高级优质钢含硫量不超过0 020 0 030 含磷量不超过0 025 0 030 根据需要 钢材的

9、几种分类方法可以混合使用 按照使用性能和用途综合分类如下 钢号中的化学元素采用国际化学元素符号表示 如Si Mn Cr W Mo等 其中只有稀土元素由于含量不多但种类不少 不易全部一一标注出来 因此用 Re 表示其总含量 钢材的名称 用途 冶炼和浇注方法等 则用汉语拼音字母表示 如沸腾钢用 F 沸 锅炉钢用 g 锅 容器用钢用 R 容 焊接用钢用 H 焊 高级优质钢用 A 特级优质碳素钢用 E 等 二 钢材和有色金属的分类 编号及性能 二 钢材的编号 国际化学符号 汉语拼音字母 1 碳素结构钢一般结构钢和工程用热轧钢板 型钢均属此类 按照GB700 88的规定 钢的牌号由代表屈服强度的字母 屈

10、服强度值 质量等级符号 脱氧方法符号等四部分按顺序组成 如Q235 A F Q235 B等 符号的规定为 Q 钢材屈服点 屈服强度 屈 字汉语拼音首位字母 A B C D 分别为质量等级 F 沸腾钢 b 半镇静钢 二 钢材和有色金属的分类 编号及性能 二 钢材的编号 1 碳素钢的编号 例如Q235 A F的意义为 钢号用两位数字表示 表示平均含碳量的万分之几 如45号钢表示钢中平均含碳量为0 45 08钢表示平均含碳量为0 08 优质碳素结构钢在供应时既保证化学成分又保证机械性能 而且钢中含的有害元素及非金属夹杂物比普通碳素钢的少 含锰量较高的钢 须将锰元素标出 如平均碳含量为0 50 锰含量

11、为0 7 1 0 的钢 其钢号为 50锰 50Mn 沸腾钢 半镇静以及专门用途的优质碳素结构钢 应在钢号后特别标明 如 20g 即为平均碳含量为0 20 的锅炉用钢 20R 即为平均碳含量为0 20 的压力容器用钢 二 钢材和有色金属的分类 编号及性能 二 钢材的编号 1 碳素钢的编号 2 优质碳素结构钢 合金结构钢的钢号由三部分组成 数字 化学元素符号 数字 前面的两位数字表示平均碳含量的万分之几 合金元素以汉字或化学元素符号表示 合金元素后面的数字 表示合金元素的百分含量 当元素的平均含量 1 5 时 则钢号中只标出元素符号而不标注含量 其合金元素的平均含量 1 5 2 5 3 5 时 则

12、在元素后面相应标出2 3 4 如 16Mn 钢 从钢号可知 其平均含碳量为0 16 平均含锰量为 1 5 钢中的一些特殊合金元素如V Al Ti B Re等 虽然它们的含量很低 但由于在钢中起到很重要的作用 所以也标注在钢号中 如 20MnVB 钢的大致成分为 C 0 20 Mn 1 5 同时含有少量的钒和硼 二 钢材和有色金属的分类 编号及性能 二 钢材的编号 2 合金结构钢的编号 化学元素符号前面的数字表示平均含碳量的千分之几 如 9Cr17 表示平均含碳量为0 9 1Cr18Ni9 表示平均含碳量为0 1 平均含铬量18 左右 平均含镍量9 左右 当碳含量小于0 03 时 在钢号前标以

13、00 如 00Cr19Ni10 钢 当碳含量小于0 08 时 则在钢号前冠以 0 如 0Cr19Ni9 钢等 二 钢材和有色金属的分类 编号及性能 二 钢材的编号 3 不锈钢与耐热钢的编号 低碳钢由于含碳量低 强度 硬度不高 塑性好 所以应用非常广泛 焊接常用的低碳钢有Q235 20号钢 20g和20R等 由于低碳钢含碳量低 所以焊接性好 其焊接具有下列特点 1 淬火倾向小 焊缝和近缝区不易产生冷裂纹 可制造各类大型构架及受压容器 2 焊前一般不需预热 但对大厚度结构或在寒冷地区焊接时 需将焊件预热至100 150 左右 3 镇静钢对热裂纹不敏感 沸腾钢中硫 磷等杂质较多 产生热裂纹的可能性要

14、大些 4 对焊接电源没有特殊要求 可采用交 直流弧焊机进行全位置焊接 工艺简单 二 钢材和有色金属的分类 编号及性能 三 钢材的性能及焊接特点 1 低碳钢的焊接特点 中碳钢含碳量比低碳钢高 强度较高 焊接性较差 常用的有35 45 55号钢 中碳钢焊条电弧焊及其铸件焊补的主要特点如下 1 热影响区容易产生淬硬组织 含碳量越高 板厚越大 这种倾向也越大 2 由于基本金属含碳量较高 所以焊缝的含碳量也较高 容易产生热裂纹 3 由于含碳量的增高 所以对气孔的敏感性增加 因此对焊接材料的脱氧性 基本金属的除油除锈 焊接材料的烘干等 要求更加严格 二 钢材和有色金属的分类 编号及性能 三 钢材的性能及焊

15、接特点 2 中碳钢的焊接特点 高碳钢由于含碳量高 焊接性能很差 其焊接有特点 1 导热性差 焊接区和未加热部分产生显著的温差 当溶池急剧冷却时 在焊缝中引起的内应力 很容易形成裂纹 2 对淬火更加敏感 近缝区极易形成马氏体组织 由于组织应力的作用 使近缝区产生冷裂纹 3 由于焊接高温的影响 晶粒长大快 碳化物容易在晶界上积聚 长大 使焊缝脆弱 焊接接头强度降低 4 高碳钢焊接时比中碳钢更容易产生热裂纹 二 钢材和有色金属的分类 编号及性能 三 钢材的性能及焊接特点 3 高碳钢的焊接特点 普通低合金高强度钢 简称普低钢 中含有少量合金元素 如锰 硅 钒 钼 钛 铝 铜 硼 磷 稀土等 使它具有强

16、度高 韧性好等优点 常用的普通低合金高强度钢有16Mn 16MnR等 其焊接特点如下 1 热影响区的淬硬倾向 2 焊接接头的裂纹冷裂纹延迟裂纹 二 钢材和有色金属的分类 编号及性能 三 钢材的性能及焊接特点 4 普通低合金钢的焊接特点 二 钢材和有色金属的分类 编号及性能 四 铸铁的分类及焊补特点 按碳存在的状态及形式的不同 铸铁可分为白口铸铁 灰铸铁 可锻铸铁及球墨铸铁等 铸铁焊接很少应用 铸铁焊补主要是灰铸铁的焊补 灰铸铁焊补特点 1 易产生白口 使焊缝硬度升高 加工困难或加工不平 焊补区呈白亮的一片或一圈 2 产生裂缝 包括焊缝开裂 焊件开裂或焊缝与基本金属剥离 由于铸铁的焊接性很差 因此焊接方法和焊接材料的选择 采用正确的焊补工艺尤为重要 可分为热焊 600 700 半热焊 400 冷焊 二 钢材和有色金属的分类 编号及性能 五 有色金属及合金的分类及焊接特点 有色金属是指钢铁材料以外的各种金属材料 所以又称非金属材料 具有强度高 导电性好 耐蚀性及导热性好等性能 在机电 仪表 特别是在航空 航天以及航海工业中具有重要作用 二 钢材和有色金属的分类 编号及性能 五 有色金属及合