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1、金属材料知识新员工入职培训http:/ 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。物质。相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。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。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。化合物：合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。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
2、种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。http:/ 强强 度度四、四、 冲击韧性冲击韧性三、三、 硬硬 度度二、二、 塑塑 性性http:/ 强强 度度http:/ 指金属在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂指金属在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂 的能力。的能力。 1. 定义定义2. 应用应用 强度是机械零件（或工程构件）在设计、加工、使用过强度是机械零件（或工程构件）在设计、加工、使用过程中的主要性能指标，特别是选材和设计的主要依据。程中的主要性能指标，特别是选材和设计的主要依据。（一）强度的概念（一）强度的概念http:/ 拉伸试样（拉伸试样（GB6397-86）2. 力力伸长曲线
3、伸长曲线（以低碳钢试样为例）（以低碳钢试样为例）3. 脆性材料的拉伸曲线脆性材料的拉伸曲线http:/ 拉伸试样（拉伸试样（GB6397-86）长试样：长试样：L0=10d0短试样：短试样：L0=5d0http:/ 力力伸长曲线伸长曲线弹性变形阶段弹性变形阶段屈服阶段屈服阶段颈缩现象颈缩现象拉伸试验中得出的拉伸力与伸长量的关系曲线。拉伸试验中得出的拉伸力与伸长量的关系曲线。强化阶段强化阶段http:/ 03. 脆性材料的拉伸曲线（与低碳钢试样相对比）脆性材料的拉伸曲线（与低碳钢试样相对比）脆性材料在断裂前没有明显的屈服现象。脆性材料在断裂前没有明显的屈服现象。 http:/ 在拉伸试验过程中，
4、载荷不增加，试样仍能继续伸在拉伸试验过程中，载荷不增加，试样仍能继续伸长时的应力，用符号长时的应力，用符号s s表示。表示。 材料在断裂前所能承受的最大应力，用符号材料在断裂前所能承受的最大应力，用符号b b表表示。示。脆性材料的屈服点：脆性材料的屈服点： 试样卸除载荷后，其标距部分的残余伸长率达到试试样卸除载荷后，其标距部分的残余伸长率达到试样标距长度的样标距长度的0.2%0.2%时的应力，用符号时的应力，用符号0.20.2表示。表示。http:/ 应用：应用：s和和0.2常作为零件选材和设计的依据。常作为零件选材和设计的依据。脆性材料的屈服点脆性材料的屈服点LF0 0F0.20.2%L0F
5、0.2A00.2=计算公式计算公式http:/ b=FbA02.2.抗拉强度抗拉强度 应用：脆性材料制作机械应用：脆性材料制作机械零件和工程构件时的选材和设零件和工程构件时的选材和设计的依据。计的依据。计算公式计算公式http:/ 塑塑 性性金属材料断裂前发生永久变形的能力。金属材料断裂前发生永久变形的能力。断面收缩率：断面收缩率：伸长率：伸长率：试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比。试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比。试样拉断后，颈缩处的横截面积的缩减量与原试样拉断后，颈缩处的横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比。始横截面积的百分比。（一）（一） 定义定义http:/ ）l1-l
6、0l0100%=l1试样拉断后的标距试样拉断后的标距,mm;l0试样的原始标距试样的原始标距,mm。http:/ ）S0-S1S0=100%S0试样原始横截面积试样原始横截面积,mm2；S1颈缩处的横截面积颈缩处的横截面积,mm2 。http:/ 硬硬 度度1. 原理原理2. 应用应用3. 优缺点优缺点 1. 原理原理2. 应用应用3. 优缺点优缺点http:/ 原理原理布氏硬度布氏硬度= F A凹凹=2FDD-（D-d ）（一）布氏硬度（一）布氏硬度http:/ 测量比较软的材料。测量比较软的材料。测量范围测量范围 HBS450HBS450、HBW650HBW650的金属材料。的金属材料。3
7、. 优缺点优缺点2. 应用应用 压痕大，测量准确，压痕大，测量准确，但不能测量成品件。但不能测量成品件。http:/ 原理原理 （二）洛氏硬度（二）洛氏硬度加初载荷加初载荷加主载荷加主载荷卸除主载荷卸除主载荷读硬度值读硬度值http:/ 应用范围应用范围20671500N120金刚石圆锥体HRC251001000N1.588mm钢球HRB7085600N120金刚石圆锥体HRA常用洛氏硬度标度的试验范围常用洛氏硬度标度的试验范围http:/ 高，可直接测量成品件高，可直接测量成品件 及高硬度及高硬度 的材料。的材料。3. 优缺点优缺点缺点：压痕小，测量不准确，缺点：压痕小，测量不准确， 需多次
8、测量。需多次测量。http:/ 四、冲击韧性四、冲击韧性金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。（三）冲击试验原（三）冲击试验原 理及方法理及方法（一）定义（一）定义（二）冲击试样（二）冲击试样http:/ 计算公式计算公式 A Ak k= =GHGH1 1 - GH- GH2 2 =G=G（H H1 1 - H- H2 2） 试验原理：试样被试验原理：试样被冲断过程中吸收的能量冲断过程中吸收的能量即冲击吸收功（即冲击吸收功（Ak ）等于摆锤冲击试样前后等于摆锤冲击试样前后的势能差。的势能差。试验过程如图所示。试验过程如图所示。冲击韧度（冲击韧度（a k
9、）：冲击吸收功除以试样缺口处截面积。）：冲击吸收功除以试样缺口处截面积。http:/ 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。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的的特性。顶气段性能：指金属材料能承授予顶锻而不破裂的性能。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。冲压性能：金属材料承受冲压变形加工而不破裂的能力
10、。在常温进行冲压叫冷冲压。检验方法用杯突试验进行检验。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。http:/ 在0.03%1.2%范围时则为钢，含C1.2%2.5%的铁缺乏实用性，一般不进行工业生产。http:/ 2.按化学成份分类按化学成份分类 3.按成形方法分类按成形方法分类4.按用途分类按用途分类5.按金相组织分类按金相组织分类6.综合分类综合分类7.按冶炼方法分类按冶炼方法分类http:/ 均0.035%）(3)高级优质钢（P0.035%，S0.030%）http:/ b.弹簧钢 c.轴承钢(3)工具钢 a.碳素工具钢；b.合金工具钢；c.高速工具钢。(4)特殊性能钢
11、a.不锈耐酸钢；b.耐热钢包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢；c.电热合金钢；d.耐磨钢；e.低温用钢；f.电工用钢。(5)专业用钢 如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等。http:/ a.珠光体钢；b.贝氏体钢；c.马氏体钢；d.奥氏体钢。(2)退火状态： a.亚共析钢（铁素体+珠光体）；b.共析钢（珠光体）;c.过共析钢（珠光体+渗碳体）;d.莱氏体钢（珠光体+渗体）。http:/ a.碳素结构钢：Q195；Q215(A、B)；Q235(A、B、C)；Q255(A、B)；Q275。 b.低合金结构钢 c.特定用途的普通结构钢(2)优质钢（包括高级优质钢） 结构钢：(a)优质碳
12、素结构钢；(b)合金结构钢；(c)弹簧钢；(d)易切钢；(e)轴承钢； 特定用途优质结构钢。b.工具钢：(a)碳素工具钢；(b)合金工具钢；(c)高速工具钢。c.特殊性能钢：(a)不锈耐酸钢；(b)耐热钢；(c)电热合金钢；(d)电工用钢；(e)高锰耐磨钢。http:/ 小时，这种为稳定精密制件质量的处理，称为时效。对在低温或动载荷条件下的钢材构件进行时效处理，以消除残余应力，稳定钢材组织和尺寸，尤为重要。http:/ 钢的牌号简称钢号，是对每一种具体钢产品所取的名称，是人们了解钢的一种共同语言。中国 的钢号表示方法，根据国家标准钢铁产品牌号表示方法（GB221-79）中规定，采用汉语拼音字母
13、、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。即：钢号中化学元素采用国际化学符号表示，例如Si、Mn、Cr等。混合稀土元素用“RE”（或“Xt”）表示。产品名称、用途、冶炼和浇注方法等，一般采用汉语拼音的缩写字母表示。钢中主要化学元素含量（%）采用阿拉伯数字表示。http:/ 表示屈服点（ss）为235MPa 的碳素结构钢。必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号分别为A、B、C、D。脱氧方法符号：F 表示沸腾钢；b 表示半镇静钢：Z 表示镇静钢；TZ 表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即Z 和TZ 都可不标。例如Q235-AF 表示A级沸腾钢。专门用途的碳素钢，例如桥梁钢
14、、船用钢等，基本上采用碳素结构钢的表示方法，但在钢号最后附加表示用途的字母。http:/ 号钢。锰含量较高的优质碳素结构钢，应将锰元素标出，例如50Mn。沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出，例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢，其钢号为10b。http:/ 等。例如18Cr2Ni4WA。钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素，均属微合金元素，虽然含量很低，仍应在钢号中标出。例如20MnVB 钢中。钒为0.070.12%，硼为0.0010.005%。高级优质钢应在钢号最后加“A”，以区别于一般优质钢。http:/ 产各种板簧和螺旋弹簧或类似零件（如轧辊等）
15、。弹簧是一种能产生大量弹性变形的结构零件，通过弹簧的弹性变形，可以吸收冲击能量、缓和冲击和震动的作用，因此对弹簧钢的要求必须有高的强度，特别是高的屈服强度和疲劳强度；要不易脱碳，有良好的表面质量，具有一定的淬透性和良好的工艺性能。有的弹簧还要求耐热、耐腐蚀等。因此弹簧钢含碳较高，弹簧钢有合金和非合金。弹簧钢按化学成分可分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类，其钢号表示方法，前者基本上与优质碳素结构钢相同，后者基本上与合金结钢相同。弹簧钢牌号,根据GB1222-84查找http:/ 等。对钢中主要合金元素以百分之几表示，而钛、铌、锆、氮 等则按上述合金结构钢对微合金元素的表示方法标出。http:/ 铬钢
16、，18-铬镍钢等高合金钢。从金相学角度分析，因为不锈钢含有铬而使表面形成很薄的铬膜，这个膜隔离开与钢内侵入的氧气起耐腐蚀的作用。为了保持不锈钢所固有的耐腐蚀性，钢必须含有12%以上的铬。http:/ 镍9 不锈钢（奥氏体）牌号对照表中国美国英国西德日本苏联0Cr18Ni9304、304L58E4301、430627、288421Cr18Ni930258A430039、4011Cr18Ni9Ti（Nb）321（347）58B（F）4541（4550）29、TCr25Ni20310、31442Cr18Mn8Ni5202http:/ 或AL 表示铝，T 或Cu 表示铜。主题词以后，用成份数字顺序结合
17、产品类别来表示。即主题词之后的代号可以表示产品的状态、特征或主要成份。如：LF 为防（F）锈的铝（L）合金；LD 为锻（D）造用的铝（L）合金；LY 为硬（Y）的铝（L）合金，这三种合金的主题词是铝合金（L）。又如：QSn 为青（Q）铜中主要的添加元素为锡（Sn）的一类；QAL9-4 为青（Q）铜中含有铝（AL），成分中添加元素铝为9%，其他添加元素为4%，这两种合金的主题词是青铜（Q）。因此，产品代号是由标准（GB340-78）规定的主题词汉语拼音字母、化学元素符号及阿拉伯数字相结合的方法来表示。http:/ 汉语拼音代号名称化学元素符号铜CuT锌Zn铝ALL铅Pb镁MgM锡Sn镍NiN锑S
18、b钛TiT金Au黄铜H银Ag青铜Q镉Cd白铜B铍Be常用有色金属和合金元素的名称及代号常用有色金属和合金元素的名称及代号http:/ YG喷铝粉FLR钨钛钴硬质合金YT专用有色金属合金名称及其代号专用有色金属合金名称及其代号http:/ 别 代号防锈铝合金 LF2 LF6 LF1 LF21 LF43硬铝合金LY1 LY2LY11 LY17锻铝合金LD2 LD5 LD8LD9 LD10超硬铝合金 LC4 LC9包覆铝合金 LB1特殊铝合金 LT1 LT17钎焊铝合金 LQ1http:/ 代号铝硅合金(100 系列)ZL101 ZL102 ZL103ZL104 ZL105 ZL106ZL107 ZL108 ZL109ZL110 ZL111铝铜合金(200 系列)ZL201 ZL202 ZL203铝镁合金(300 系列)ZL301 ZL302铝锌合金(400 系列)ZL401 ZL402http:/ 代号美国牌号压力加工铝合金LY1220242124LY162219LC47075铸造铝合金ZL702SAE354.0ZL204K0-1(210.0)ZL-S305X-250ZL-5012Arcast67高强度铝合金指其抗拉强度大于480MPa 的铝合金，主要是压力加工铝合金中硬铝合金类、超硬铝合金类和铸造合金类。高强度铝合金的品种http:/
