金属材料、灯具基本知识

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1、金属材料知识金属材料知识一、金属材料的分类 （一） 按组成成分纯金属（简单金属）：指由一种金属元素组成的物质。目前已知纯金属约 有八十多种，但工业上采用的甚少。合金（复杂金属）：指由一种金属元素（为主的）与另外一种（或几种） 金属元素（或非金属元素）组成的物质。它的种类甚多，如工业上常用的生铁 和钢就是铁碳合金，黄铜就是钢锌合金。由于合金的各项性能一般较优于纯金 属，因此在工业上合金的应用比纯金属广泛。 （二）按实用1、黑色金属：指和铁的合金，加生铁、铁合金、铸铁和钢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、铝、 锌、锡、 镍、铅、钛、镁以及铜合金、铝合金、镍合金、钛合金、

2、镁合金和轴 承合金等。另外，在工业上还采用铬、锰、钼、钨、钒、钴等，作为改善金属性能用 的合金元素，其中钨、钴多用于生产刀具用的硬质合金。所有上述有色金属， 都称为工业用金属，以区别于贵金属（铂、金、银等）与稀有金属（包括放射 性的铀、镭 等）。密度小于 4.5g/cm3 的有色金属称为重金属,如铜、镍、铅、 锌、锡等金属及其合金。二、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

3、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（s）：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（b）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（）：材料在拉伸断裂后，总伸长与原始标距长度的百分比。5、断

4、面收缩率（）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/cm2） （二）、工艺性能工艺性能指材料承受各种加工、处理的能力的那些性能。1、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。2、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

5、的的特性。3、顶气段性能：指金属材料能承授予顶锻而不破裂的性能。4、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 （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。5、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。6、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。1、耐腐蚀性：指金属材料抵抗各种介质侵蚀的能力。2、抗氧化性：指金属材料在高温下，抵抗产生氧化皮能力。三、金

6、属组织与热处理 （一）、金属组织1、金属：具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温 度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。金属内部原子具有规律性排 列的固体（即晶体）。2、合金：由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物 质。3、相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。4、固溶体：是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶 格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和 置换固溶体两种。5、固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变， 使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。6、化合物：合金组元

7、间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体 固态结构。7、机械混合物：由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两面种晶体， 却是一种组成成分具有独立的机械性能。8、铁素全：碳在 -Fe（体心立方结构的铁）中的间隙固溶体。9、奥氏体：碳在 -Fe（面心立方结构的铁）中的间隙固溶体。10、渗碳体：碳和铁形成的稳定化合物（Fe3c）。11、珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物（F+Fe3c 含碳 0.8%）12、莱氏体：渗碳体和奥氏体组成的机械混合物（含碳 4.3%） （二）、热处理把金属材料在固态范围内通过一定的加热，保温和冷却以改变其组织和性能的一种工艺。退火：将金属或合金的材料或制件加热

8、到相变或部分相变温度，保温一段 时间，然后缓慢冷却的一种热处理工艺。1、退火：将金属或合金的材料或制件加热到相变或部分相变温度，保温一 段时间，然后缓慢冷却的一种热处理工艺。2、正火：将钢加热到完全相变以上的某一温度，保温一定的时间后，在空 气中冷却的一种热处理工艺。3、淬火：将钢加热到相变或部分相变温度，保温一段时间后，快速冷却的 热处理工艺。4、回火：将经过淬火的钢，重新加热到一定温度（相变温度以下），保温 一段时间，然后冷却的热处理工艺。5、调质处理：将钢件淬火，随之进行高温回火，这种复合工艺称调质处理。6、表面热处理：改变钢件表面组织或化学成分，以其改面表面性能的热处 理工艺。什么是不

9、锈钢什么是不锈钢“不锈钢”是一种不太严格的叫法, 它实际上是一种高合金钢 (特耐腐蚀 的那种)。不锈钢是具有 60 年发展历程的现代材料自本世纪初发明不锈钢以来，不锈钢就把现代材料的形象和建筑应用中的 卓越声誉集于一身，使其竞争对手羡慕不已。只要钢种选择的正确，加工适当，保养合适，不锈钢不会产生腐蚀、点蚀、 锈蚀或磨损。不锈钢还是建筑用金属材料中强度最高的材料之一。由于不锈钢 具有良好的耐腐蚀性，所以它能使结构部件永久地保持工程设计的完整性。含 铬不锈钢还集机械强度和高延伸性于一身，易于部件的加工制造，可满足建筑 师和结构设计人员的需要。在建筑、大楼和结构的行业中，不锈钢成功的关键是其具有良好

10、的耐腐蚀 性能。 不锈钢为什么耐腐蚀？所有金属都和大气中的氧气进行反应，在表面形成氧化膜。不幸的是，在 普通碳钢上形成的氧化铁继续进行氧化，使锈蚀不断扩大，最终形成孔洞。可 以利用油漆或耐氧化的金属（例如，锌，镍和铬）进行电镀来保证碳钢表面， 但是，正如人们所知道的那样，这种保护仅是一种薄膜。如果保护层被破坏， 下面的钢便开始锈蚀。不锈钢的耐腐蚀性取决于铬，但是因为铬是钢的组成部分之一，所以保护 方法不尽相同。在铬的添加量达到在铬的添加量达到 10105 5时，钢的耐大气腐蚀性能显著增加，时，钢的耐大气腐蚀性能显著增加，但铬含量 更高时，尽管仍可提高耐腐蚀性，但不明显。原因是用铬对钢进行合金化

11、处理原因是用铬对钢进行合金化处理 时，把表面氧化物的类型，改变成了类似于纯铬金属上形成的表面氧化物。这时，把表面氧化物的类型，改变成了类似于纯铬金属上形成的表面氧化物。这 种紧密粘附的富铬氧化物保护层，可以防止表面进一步地氧化。这种氧化层极种紧密粘附的富铬氧化物保护层，可以防止表面进一步地氧化。这种氧化层极 薄，透过它可以看到钢表面的自然光泽。而且，如果损坏了表层，所暴露出的薄，透过它可以看到钢表面的自然光泽。而且，如果损坏了表层，所暴露出的钢表面会和大气反应进行自我修理，重新形成这种钢表面会和大气反应进行自我修理，重新形成这种“ “钝化膜钝化膜“ “，继续起保护作用。，继续起保护作用。 因此

12、，所有的不锈钢都具有一种共同的特性，即铬含量均在因此，所有的不锈钢都具有一种共同的特性，即铬含量均在 10105 5以上。以上。 不锈钢的类型“不锈钢“一词不仅仅是单纯指一种不锈钢，而是表示 100 多种工业不锈钢 的统称，每种不锈钢都在其特定的应用领域具有良好的性能。合理使用的关键 首先是要弄清用途，然后再确定正确的钢种。有关不锈钢的进一步详细情况可 参见由 NiDI 编制的“不锈钢指南“软盘。和建筑构造应用领域有关的钢种通常只有六种。它们都含有 1722的铬， 较好的钢种还含有镍和钼。添加钼可进一步改善耐大气腐蚀性，特别是耐含氯 化物大气的腐蚀。不锈钢具有以下特点： o 耐腐蚀 o 优良的

13、低温韧性及耐高温性 o 卫生，易清洁 o 可深冲，具有良好的延展性 o 可焊接 o 可硬化 o 耐久性 o 环保 不锈钢板材可以使用在各种易腐蚀的环境，医用领域更是如此。同时由于不锈 钢迷人的表面，装饰领域也可广泛地使用。由于添加了铬，镍和钼，使不锈钢 除具有上述特点外，还具有非常好的易加工性及表面光泽的特性。耐大气腐蚀是不锈钢最大的特点：耐大气腐蚀是不锈钢最大的特点：经验表明，大气的腐蚀程度因地域而异。为便于说明，建议把地域分成四 类，即：乡村，城市，工业区和沿海地区。乡村是基本上无污染的区域。该区人口密度低，只有无污染的工业。城市为典型的居住、商业和轻工业区，该区内有轻度污染，例如交通污染

14、。工业区为重工业造成大气污染的区域。污染可能是由于燃油所形成的气体， 例如硫和氮的氧化物，或者是化工厂或加工厂释放的其它气体。空气中悬游的 颗粒，像钢铁生产过程中产生的灰尘或氧化铁的沉积也会使腐蚀增加。沿海地区通常指的是距海边一英里以内的区域。但是，海洋大气可以向内 陆纵深蔓延，在海岛上更是如此，盛行风来自海洋，而且气候恶劣。例如，英 国气候条件就是如此，所以整个国家都属于沿海区域。如果风中夹杂着海洋雾 气，特别是由于蒸发造成盐沉积集聚，再加上雨水少，不经常被雨水冲刷，沿 海区域的条件就更加不利。如果还有工业污染的话，腐蚀性就更大。美国、英国、法国、意大利、瑞典和澳大利亚所进行的研究工作已经确

15、定 了这些区域对各种不锈钢耐大气腐蚀的影响。有关内容在 NiIDI 出版的建筑 师便览中作了简单介绍，该书中的表可以帮助设计人员为各种区域选择成本 效益最好的不锈钢。在进行选择时，重要的是确定是否还有当地的因素影响使用现场环境。例 如，不锈钢用在工厂烟囱的下方，用在空调排气挡板附近或废钢场附近，会存在非一般的条件。 维修及清理和其它曝露于大气中的材料一样，不锈钢也会脏。今后的讲座将分析影响 维修及清理成本的设计因素。但是，在雨水冲刷，人工冲洗和已脏表面之间还 存在着一种相互关系。通过把相同的板条直接放在大气中和放在有棚的地方来确定雨水冲刷的效通过把相同的板条直接放在大气中和放在有棚的地方来确定

16、雨水冲刷的效 果。果。人工冲洗的效果是通过人工用海绵沾上肥皂水每隔六个月擦洗每块板条的 右半部。结果发现，直接放在大气中的板条与放在有棚的地方和不被冲洗的地 方的板条相比，通过雨水冲刷和人工擦洗去除表面的灰尘和淤积，都对表面清 洁情况有良好的作用。而且还发现，表面加工的状况也有影响，表面平滑的板 条比表面粗糙的板条效果要好。因此洗刷的间隔时间受多种因素影响，主要的影响因素是所要求的审美标 准。虽然许多不锈钢幕墙仅仅是在擦玻璃时才进行冲洗，但是，一般来讲，用 于外部的不锈钢每年洗刷两次。 典型用途大多数的使用要求是长期保持建筑物的原有外貌。在确定要选用的不锈钢 类型时，主要考虑的是所要求的审美标准、所在地大气的腐蚀性以及要采用的 清理制度。然而，其它应用越来越多的只是寻求结构的完整性或不透水性。例如，工 业建筑的屋顶和侧墙。在这些应用中，物主的建造成本可能比审美更为重要， 表面不很干净也可以。在干燥的室内环境中使用 430 不锈钢效果相当好。但是，在乡村和城市要 想在户外保