金属材料全解课件

《金属材料全解课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属材料全解课件（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第三章 金属材料 (Metal material),教学目的：通过本章的教学和实验，要求学生掌握碳钢、合金钢的分类牌号、性能和主要用途；能够知道碳钢中的常存杂质元素及其作用以及合金元素在钢中的作用；了解铸铁、有色金属、粉末冶金材料等常见金属材料。 教学重点：碳钢、合金钢的分类牌号、性能和主要用途。 教学难点：合金钢 教学时数：4学时 教学形式与方法：以课堂理论讲授为主 教学内容：,第一节 碳钢,碳钢：Wc0.9%，Wc增加，Fe3C增多，强度下降、硬度增大 3、硅、锰： 有益元素，MnS造成“硫脆” 4、硫、磷： 有害元素，Fe2P造成“冷脆”；FeS造成“热脆” 5、氮、氢、氧： 有害元素

2、造成“气孔”,二、碳钢的分类、牌号和用途 （一）碳钢的分类 1、含碳量： （1）低碳钢：0.08%0.25% 20 （2）中碳钢：0.25%0.60% 45 （3）高碳钢：0.60% 1.4% 60 2、质量：Ws；Wp （1）普通钢： （2）优质钢： （3）高级优质钢： 3、用途： （1）碳素结构钢：工程结构；机械零件 （2）碳素工具钢：刀具；量具；模具 （3）专用钢：锅炉钢；易切钢；特种钢,4、脱氧程度： （1）沸腾钢（F）：性能较差 （2）镇静钢（Z）：性能较好 （3）半镇静钢（b）：性能一般 （二）碳钢的牌号、性能和主要用途 1、碳素结构钢： （1）应用：工程结构；机械零件 （2）牌号

3、：举例：Q235-AF （3）用途：Q215；Q235；Q255 2、优质碳素结构钢： （1）应用：重要零件 （2）牌号：举例：08；45；20g等 Wc为万分数 （3）用途：按照含碳量来介绍 （4）分类： 低锰钢： WMn0.8%；16Mn 高锰钢： 0.8%WMn1.2%；45Mn,3、碳素工具钢： （1）应用：刀具；量具；模具 0.65% Wc1.4% （2）牌号：举例：T8；T12 Wc为千分数 （3）用途：T7T9；T10T13 4、铸钢： （1）应用：0.15% Wc0.60% （2）牌号：举例：ZG200400 （3）用途： 形状复杂，难于成形；但是又有强度、韧性要求； Wc低可

4、满足可铸性 （4）分类： 质量分级：高级（）；优质（）； 普通（）,第二节 合金钢,引语：合金钢定义： 一、合金元素在钢中的作用 1、强化：固溶强化；细晶强化；碳化物强化 2、细化晶粒、稳定组织： 合金元素溶入F;A,会提高稳定性； 合金元素一般会抑制奥氏体的长大 3、提高淬透性：除Co外 4、提高耐蚀性： 二、合金钢的分类 1、合金元素含量： （1）低合金钢：WMe10% 2、合金元素种类：,3、主要用途： （1）合金结构钢： （2）合金工具钢： （3）特殊性能钢： 4、金相组织： （1）珠光体钢：12Cr1MoV （2）铁素体钢：1Cr17s （3）马氏体钢：1Cr13 （4）奥氏体钢：!

5、Cr18Ni9Ti （5）其他：贝氏体钢；碳化物钢；双相钢 三、合金钢的牌号、性能和主要用途 （一）合金结构钢 1、牌号：举例20Cr；40Cr；60Si2Mn 2、低合金结构钢： （1）定义：WMe3% （2）应用：16Mn,1、 高合金结构钢： （1）合金渗碳钢：低碳钢；20Cr （2）合金调质钢：中碳钢；40Cr （3）合金弹簧钢：高碳钢；65Mn （4）滚动轴承钢：Wc=0.951.10%s；GCr15 （二）合金工具钢 1、 牌号：举例Cr12MoV 2、 量具刃具钢：低速切削；Cr、Si为主加元素 3、 耐冲击工具钢： 4、 冷作模具钢：Cr12MoV 5、 高速工具钢：Cr、Mo

6、、W、V为主加元素 W18Cr4V，红硬性 （三）特殊性能钢 1、牌号：1Cr13；Wc为万分数,2、不锈钢： （1）定义：Cr、Ni为主加元素 （2）马氏体型不锈钢：1Cr13；2Cr13 （3）铁素体型不锈钢：1Cr17 （4）奥氏体型不锈钢：1Cr18Ni9Ti 3、耐热钢 （1）定义： Cr、Si、Al为主加元素 （2）马氏体型耐热钢：600；1Cr13；2Cr13 （3）奥氏体型耐热钢：600700；2Cr25Ni20 （4）铁素体型耐热钢：9001000；1Cr17 （5）其他： 珠光体型耐热钢：12Cr1MoV “争气1号”；“争气2号”；“钢研102” 4、耐磨钢： （1）牌号

7、：举例ZGMn13； （2）“水韧处理”： （3）“二次硬化现象 ：冲击硬化,第三节 铸铁,引语：铸铁定义：Wc2.1% 铸铁分类：石墨的形态 一、铸铁的石墨化 1、定义： 2、石墨的作用及存在形态： （1）碳在铸铁中有三种存在形式； 渗碳体、固溶体（F、A）、游离的石墨 （2）游离的石墨的作用： 润滑作用-减摩性；可切削性； 吸震作用-减震性 （3）石墨的存在形态：千奇百态 3、影响因素： （1）化学成分： C和Si促进石墨化的元素； S和Mn阻碍石墨化的元素,二、铸铁的分类、牌号和用途 （一）白口铸铁： 1、C存在形式：渗碳体；断口亮白色，又称“冷硬铸铁” 2、性能：硬而脆 3、用途：炉料

8、、坯料；很少用 （二）灰铸铁： 1、C存在形式：片状的石墨；断口灰暗；C、Si、Mn为主加元素 2、牌号：HT+b 3、性能： （1）机械性能： 一般b=100250，HB=140240,游离的石墨； 加入孕育剂（Si铁；SiCa合金）， b=250400，HB=170270， 又称“孕育铸铁” 机械性能得到提高,（2）工艺性能： 可铸性好：铁水流动性好，不缩孔 可切削性好：石墨起到断屑作用，润滑、减摩性 可焊性差：Wc 、Wmn增加，淬透性好，但凝固脆裂 可热处理性差：很少通过热处理改善性能， 有去应力退火、软化退火等 4、用途：广泛 （三）“可锻”铸铁： 1、C存在形式： 团絮状的石墨，减

9、弱了石墨对基体的割裂程度， 所以塑性好。 2、牌号：KT+b+ 3、性能：强度大；塑性、韧性有所改善；并不“可锻” 4、用途：形状复杂、重要部位的薄壁小件 5、分类：黑心可锻铸铁；白心可锻铸铁； 珠光体可锻铸铁；铁素体可锻铸铁；,（四）球墨铸铁： 1、C存在形式：球状的石墨； 铁水“球化处理”加“孕育处理”而成； 球化剂：镁；稀土； 孕育剂：Si铁；SiCa合金 2、牌号：QT+b+ 3、性能：硬度高；塑性、韧性好 4、用途：大载荷、受冲击、耐磨损的零件 （五）蠕磨铸铁：（新型铸铁） 1、C存在形式：蠕虫状的石墨； 铁水“变质处理”加“孕育处理”而成； 变质剂：稀土合金 孕育剂：Si铁；SiC

10、a合金 2、牌号：RuT+b 3、性能：兼有HT和QT的性能；综合性能好 4、用途：,（六）合金铸铁： 1、合金化； 2、分类： （1）耐磨铸铁(M T)：Mn、Cu、Mo为主加元素 （2）耐热铸铁(R T)：Cr、Mo、W为主加元素 （3）耐蚀铸铁(S T)：Cr、Si 、Al为主加元素 (七)、麻口铸铁： 1、工艺： 白口铸铁采用表面激冷工艺，形成麻口， 表面白口+心部灰口 2、性能及用途： 冷、硬、脆，不太常用,第四节 有色金属,金属分类： 黑色金属：Fe、Cr、Mn三种 有色金属：Cu、Al、Ti、Mg有色金属分类： 重金属：密度3.5, Cu、Ni、Co、Zn等 轻金属：密度3.5,

11、 Al 、Mg、Na等 贵金属：金、银、铂等 半导体：硅、锗、硼等 稀有金属：钛、钨、钼等 放射性元素：铀、镭等 例：犯罪、学生、丢失 一、铜及铜合金 引语：,一 工业纯铜 1、简介：WCu=99.599.95%；玫瑰红； Fcc、无同素异晶转变 紫铜-表面氧化膜； 铜绿-CO2潮湿空气中，表面碱性碳酸盐的绿 色薄膜；CuCO3Cu(OH)2 特性： 抗磁性好：仪器 导电性、导热性好：电工导体 塑性好：打击的铜棒、压力加工黄铜 化学稳定性好： 因为生成保护膜，耐大气、水、蒸汽等， 不耐浓酸、海水，例：黄铜的“季裂” 热稳定性差：冷脆、热脆 “加工硬化”现象： 2、 牌号： T1、T2、T3；序

12、号大，纯度低,二、铜合金 1、黄铜：CuZn （1）分类： 成形方法：压力加工黄铜；铸造青铜 化学成分：普通黄铜；特种黄铜 （2）牌号： 合金元素：Pb、Al、Sn、Mn为主加元素； H+WCu% 举例：H70（三七黄铜）； H+Me+ WCu%+ WMe% 举例：HPb63-3（铅黄铜）； （3）性能： WZn%不同，H70（三七黄铜）； H68（弹壳黄铜）； H62（商业黄铜、两相黄铜） （4）黄铜的季裂：,2、青铜：CuSn 周礼考工记记载： “六分其金而锡居其一，谓之钟鼎之齐” （1）牌号： Q+Me+ WMe% + W其他Me% 举例：QSn4s-3（锡青铜）； （2）性能： 锡青铜

13、：耐磨件 铝青铜：减摩件、弹性件、抗磁零件 铍青铜：昂贵，用于精密仪器 铅青铜：高压、高速,3、白铜：CuNi （1）牌号： B+其它Me+ WNi% + W其他Me% 举例：BMn43-0.5（锰白铜） （2）分类及性能： B30-简单白铜； BMn43-0.5-“考铜” 热电偶、变阻器等 BMn40-1.5-“康铜” 精密仪器,二、铝及铝合金 （一） 纯铝 1、简介：银白色；Fcc；无同素异晶转变；轻 2、特性：“钝化现象”； 导电性；导热性； “加工硬化”现象 3、工业纯铝牌号：L1、L2、T3； 序号大，纯度低， 高纯铝牌号：LG15；序号大，纯度高，,（二）铝合金 合金化：主加元素：

14、Si、Cu、Mg、Zn等； 辅加元素：Cr、Ti、Ca、Ni等 强化方式：“加工硬化”、时效强化、合金强化 1、 铸造铝合金： （1）定义： （2）牌号：ZL+三位数字 （3）分类、性能及用途： AlSi系；AlCu系；AlMg系；AlZn系 见表格3.4 常用的AlSi系称为铝硅明，用于形状复杂的零件 2、形变铝合金： （1）定义： （2）牌号：L+F （3）分类、性能及用途： a、防锈铝LF：AlMn系和AlMg系铝合金；管道 b、硬 铝LY：AlCuMg系铝合金； 强度大,c、超硬铝LC ： AlCuMgZn系铝合金；重量轻、承载大 d、锻铝LD： AlCuSiMg系铝合金、 AlCuM

15、gNiFe系铝合金； 三、滑动轴承合金 滑动轴承合金的定义： 滑动轴承合金的性能要求： 软基体硬质点：锡基轴承合金；铅基轴承合金 硬基体软质点：铜基轴承合金；铝基轴承合金 常用的轴承合金介绍： （一）锡基轴承合金（锡基巴氏合金）： 1、 定义： Sn为主加元素；Cu、Sb为辅加元素 软基体：Sn溶有Sb固溶体；硬质点：金属化合物,2 牌号： ZCh+基础元素+主加元素+主加元素% 举例：ZChSnSb11-6 3、性能及用途： 高速重载；蒸汽机、汽轮机和大型机床的主轴 常用的锡基巴氏合金：1号；2号；3号；4号 （二）铅基轴承合金（铅基巴氏合金）： 1 定义： Pb为主加元素；Sn、Cu、Sb

16、为辅加元素 软基体：Pb溶有Sb的固溶体；硬质点：金属化合物 2 牌号：ZCh+基础元素+主加元素+主加元素% 举例：ZCh Pb Sb166-2 3、性能及用途： 中速中载；电动机、压缩机、破碎机的主轴 常用的锡基巴氏合金：1号；2号；3号；4号；5号,三）铜基轴承合金 1、锡青铜轴承合金：软基体硬质点； 高速中载；电动机的轴承 2、铅青铜轴承合金：硬基体软质点； 高速重载；发动机、柴油机的轴承 （四）铝基轴承合金 1 高锡铝基轴承合金：硬基体软质点； 高速重载；汽车、拖拉机的轴承 2、铝锑镁基轴承合金：软基体硬质点；轻载； 3、铝石墨系轴承合金：恶劣环境下，活塞、机床主轴的轴瓦 （五）其他： 1、灰铸铁轴承合金：低速、轻载、冲击 2、多层轴承合金：复合减摩材料 3、粉末冶金含油轴承： 油的“毛细作用”