材料学概论_第二章__金属材料

第二章 金属材料n 一、概述周期表中有 84种金属（半金属）元素。金属的主要特征：（ 1）。有光泽，反光强；不透明。（ 2）。 高强度；延展性好（塑性变形能力强。（ 3）。较大的导电能力。（ 4）。具有磁、热光等许多物理特性。（ 5）。表面工艺性能优良。Periodic Table元素周期表 Periodic TableIA IIA .Groups IIIA IVA VA VIA VIIA VIIIAExcellent Reference: /Chemicool/Atm #SymbolWgtLanthanidesActinides1H1.01B Groupsn 金属材料发展的基础n1).生产加工工艺成熟，生产规模大，成本低。使用方便。n2).材料的综合性能好（弹性高，韧性大，耐高温，导电性强，有强磁性等）。n3).原材料仍未枯竭。n4). 性能价格比高。金属材料仍在材料中占主导地位。我国的钢产量 2003年已超过 2亿吨。相当于当年美国和日本的总和。 04年估计达到 2。 65亿吨。- 冶金要闻 -/second_list.asp?id=20040249 2004年宝钢钢产量突破 2000万吨 据 中国冶金报 报道，宝钢集团 2004年累计产钢 2138万吨，成为国内首家年产钢突破 2000万吨的钢铁企业；销售收入预计超过 1600亿元，同比增长 30%。同时宝钢高技术含量、高附加值产品的市场占有率继续提高。众多高端牌号新产品开发成功并实现了产业化，汽车用钢、电工钢、造船板、管线钢、不锈钢和高等级建筑用钢等精品钢材的品种和规模有很大发展，宝钢的板材比已往超过 70%。汽车用钢、家电用钢、石油管线用钢等在国内市场具有绝对优势。 2004年 11月n 金属材料仍具有强大的生命力的理由：n1。成熟的生产工艺，相当大的生产规模。n2。有优越的综合性能（弹性、韧性，电性能，磁性等）和加工性能：n3。有相当的资源。n4。价格低廉、供应稳定。n （三）。金属材料的分类n （ 1）。黑色金属钢 ，生铁，铸铁，铁合金。n （ 2）。有色金属铜，铝 ，其他金属材料及合金。第二节 黑色金属材料n 黑色金属1.钢 ;2.生铁，铁合金。3. 铸铁 .4.粉末冶金。一。钢的分类 钢号表示方法分类：n1）。化学成分分类： na。 碳素钢n C2% 的铁碳合金，（含的其它元素还有 S， P，（ Cu， Si， Mn， Al 少量）。b。 合金钢 含一定量的 Cu， Si， Mn， Al， 及其它元素n2。按品质分类：n 普通钢n 优质钢n 高级优质钢n （含 S,P量的分类）n 此外，对钢的均匀度还有一定的要求。n 3 按冶炼方法分类n 炉分类：平炉钢， 转炉钢 ， 电炉钢 。n 氧气吹炼 ，空气吹炼。n 脱氧程度分类 ： 沸腾钢（ F）， 半镇静钢（ b）， 镇静钢（ Z）。n （ 沸腾钢：锰铁脱氧，脱氧不完全，铸锭时钢水会沸腾。）n （ 镇静钢：脱氧完全 , C级钢 D级钢）二。碳素钢n 碳素钢又称为碳钢，是含碳量小于 2 11的铁碳合金。它具有较好的机械性能，能满足n 工业上一般使用要求。同时工艺性能也较好、容易加工、冶炼方便，因此得到了广泛的应用。n 据统计，碳钢产量约占工业用钢总量的 80一 90在工业用金属材料中占有重要位置。普通碳素结构钢 1.形态一般工程用热轧钢板、钢带、型钢、棒钢等。2.成分特点和钢种普通碳素结构钢平均碳的质量分数为 0.06% 0.38%，满足一般工程结构及普通零件的性能要求。碳素结构钢一般以热轧空冷状态供应。如Q195和 Q275。 n (1)。硫的影响n 硫是在炼钢时由矿石和燃料带进的。n 当钢在 1000一 1200 进行热加工时，由于晶界上的硫化铁晶体熔化，从而使钢材沿晶界开裂，这种现象称为热脆或红脆。n 硫的影响 硫与铁生成熔点为 1190 左右的 FeS， 且 FeS常与Fe一起形成低熔点（约 989 ）的共晶体，分布在奥氏体晶界上；当钢进行热加工时（如在 9001200 锻造或轧制、焊接等），共晶体将熔化，使钢的强度、尤其是韧性大大下降而产生脆性开裂，这种现象称为热脆。增加钢中的含锰量，使 S与 Mn优先生成高熔点（约 1620 ）的 MnS， 从而避免热脆。n 磷的影响 磷主要溶于铁素体中，它虽然有明显的提高强度、硬度的作用，但也剧烈地降低了钢的塑性、韧性、尤其是低温韧性，并使冷脆转化温度升高；此外，过多的磷也会生成极脆的 Fe3P化合物，且易偏析于晶界上而增加脆性，这种现象称为冷脆。n 2、碳素钢的分类n 碳素钢的分类方法很多，通常是按钢的化学成分、用途、金相组织、冶炼方法等进行分类的。n (一 )按含碳量分类n 低碳钢：含碳量小于 0 25n 中碳钢：含碳量 0 25一 0 6n 高碳钢：含碳量大于 0 6(二 )按钢的用途分类n 碳素结构钢；这类钢可制造各种机器零件 (如齿轮、轴、连杆、螺栓、螺帽等 )和工程构件 (如桥梁、船舶、建筑构件等 )，属于低、中碳钢。n 碳素工具钢：这类钢主要用来制造各种刀具、量具和模县属于高碳钢。(三 )按钢的质量分类n 根据钢中所含有害杂质硫、磷的多少分，碳钢可分为n 普通碳素钢：钢中含 S0 055；P 0 045 .n 优质碳素钢：钢中 S 0 040，n P 0