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1、,造船材料,第一章 金属材料的分类及其性能,主讲：王臻,钢铁的定义,钢铁是工业生产中使用量最大、种类最多的金属材料。,其中，除铁外，碳含量对钢铁的机械性能起着重要的作用，故统称为铁碳合金。,钢铁是铁与碳、硅、锰、磷、硫及少量的其他元素所组成的合金。,工程结构钢,工具钢,刃具钢,机械结构钢,工程结构钢,用于船舶、建筑、桥梁等工程结构，可进一步划分为以下两种：,（2）低合金结构钢（含有少量合金元素）。,（1）普通碳素结构钢（碳含量为0.06%0.38%）；,（1）低淬透性调质钢（2）中淬透性调质钢（3）高淬透性调质钢,机械结构钢,用于机械设备的轴件、连杆、齿轮等制造，需要普通钢材经过一定的调质处理
2、得到，可分为以下三种：,（1）高速切削刃具钢（2）冷模具钢（3）热模具钢,工具钢,用于制造具有高硬度与高耐磨性的工具的钢种，可分为以下三种：,（1）高速刃具钢（2）碳素刃具钢（3）低合金刃具钢,刃具钢,一种特殊的工具钢，用于制造机床刀具等各种刃具，可进一步划分为以下三种：,量具钢,用于制造各种量具的钢种。如：游标卡尺、千分尺等。,特殊性能钢,特殊性能钢包括不锈钢 、耐热钢、耐磨钢、超高强度钢、磁钢等特种钢，前三种为常用特种钢。,铸铁,铸铁可分为灰口铸铁、白口铸铁、麻口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁等。,普通钢材,普通钢板包括热板、热卷、冷板、酸洗板、酸洗卷、热连轧钢板、碳素结构钢和地合金结
3、构钢热轧厚钢板、控轧钢板等。,专用钢板,专用钢板包括船体用结构钢板、焊接结构用耐候钢板、高 耐候结构钢板、弹簧钢热轧薄钢板、锅炉用钢板、日用搪瓷用冷轧薄钢板等。,工艺性能,机械性能,强度是指金属材料在载荷作用下抵抗塑性变形与断裂的能力。金属材料在载荷作用下，发生尺寸和形状的变化，称为变形。变形可分为拉伸、压缩、剪切、扭转和弯曲五种形式。生产中常用抗拉强度作为 确定金属强度高低的指标。,右视频为拉伸试验。,强 度,塑性是金属材料在载荷作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。金属材料在静载荷作用下的强指标和塑性指标都是通过拉伸试验来测定的。,右图为拉伸试验机。,塑 性,硬度是衡量金属材料软硬程度的一种
4、性能指标。生产中常用的硬度试验方法有布氏硬度测试法、洛氏硬度测试法和维氏硬度硬度测试法。其中，布氏硬度测试法和洛氏硬度测试法应用最为广泛。,右图为布氏硬度试验机。,硬 度,布氏硬度的原理是将一直径为D的淬火钢球或硬质合金球在规定的试验力F的作用下压入被测材料表面，保持一定时间后卸除载荷，测量被测材料表面的压痕直径，计算出压痕面积，然后计算出单位面积压痕所受的压力，即为布氏硬度值，实际使用时用符号HB表示。,布氏硬度,洛氏硬度,布氏硬度,右图为布氏硬度法原理示意图。,圆锥体或直径为1.3,洛氏硬度法的原理和布氏硬度法大致相同。只是把压头换成了金刚石圆锥体或直径为1.588mm的淬火钢球。,洛氏硬
5、度,洛氏硬度,布氏硬度,右图为洛氏硬度法原理示意图。,金属材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力叫做冲击韧性。评定冲击韧性最常用的方法是一次冲击试验。该试验是在摆锤式试验机上进行的。,右图为一次冲击试验原理示意图。,冲击韧性,工艺性能,机械性能,零件尽管在工作中所受的应力远低于材料的强度极限，甚至低于屈服强度，但经过一定时间的工作后仍然会发生断裂，这种现象称为疲劳或疲劳断裂。金属抵抗疲劳的能力，即为在重复应力或交变应力作用下不断裂的最大应力，称为疲劳强度。,右图为疲劳强度曲线。,疲劳强度,工艺性能,机械性能,铸造性指金属材料能否用铸造方法，生产优良铸件的性能。 液态金属的流动性好，凝固时收缩性小，
6、偏析倾向小的金属则铸造性好。铸铁的铸造性优于钢的铸造性。,右图为铸造车间现场。,铸造性,金属的可锻性是指金属材料在压力加工过程可以获得优良锻件的性能。 可锻性与它的塑性和变形抗力有关。变形抗力越小，塑性越高，可锻性越好。 铸铁的可锻性很差，一般不能锻造。,右图为锻造车间现场。,可锻性,可焊性指是否可用焊接方法焊成优良接头的性能。 金属的可焊性好坏，与金属的化学成分、焊接方法、焊接工艺有关。,右图为焊接现场。,可焊性,切削加工性指金属是否可用各种切削方法获得优良工件的性能。切削加工性好的金属，在切削加工时，对刀具磨损小、切削量大、加工后的工件表面质量高。,右图为数控车床工作现场。,切削加工性,课件制作：王臻,谢谢观看,
