几种常见工程材料分析.doc

机 械 工 程 论 文题 目 几种常见工程材料分析姓 名 所在学院 专业班级 指导教师日 期 目 录摘 要Abstract 1、 不锈钢1.1 不锈钢的简介及作用11.2 不锈钢的化学成分11.3 不锈钢的特性和用途22、 塑料2.1 塑料的简介32.2 塑料的成分42.3 塑料的特性53、球墨铸铁3.1 球墨铸铁的成分63.2 球墨铸铁的性能63.3 球墨铸铁的制造7 几种常见工程材料分析摘 要 几种常见工程材料的分析，铬是使不锈钢获得耐蚀性的基本元素，当钢中含铬量达到12左右时，铬与腐蚀介质中的氧作用，在钢表面形成一层很薄的氧化膜，可阻止钢的基体进一步腐蚀；塑料的主要成分是合成树脂，塑料的基本性能主要决定于树脂的本性，但添加剂也起着重要作用，塑料乃是一种以高分子量有机物质为主要成分的材料；生铁是含碳量大于2的铁碳合金，析出的石墨呈球形的铸铁，球铁铸件差不多已在所有主要工业部门中得到应用，这些部门要求高的强度、塑性、韧性、耐磨性、耐严球墨铸铁。关键词 不锈钢 塑料 球墨铸铁Abstract Several common engineering material analysis, chrome is made of stainless steel obtain the basic elements of corrosion in steel, when containing cr quantity achieved around 12%, chromium and corrosive medium in the oxygen steel surface effect, form a very thin oxidation film, can prevent the steel base farther corrosion; Plastic main component is synthetic resin, plastic is mainly dependent on the basic performance, but the nature of resin additive also play an important role, plastic is a high molecular weight organic material as the main composition of materials; Pig iron is more than 2% of carbon ferro-carbon alloy, precipitation of graphite cast iron, spherical shape of ductile iron almost in all major industrial sector has been used in these departments of the high demand, strength, plasticity and toughness and wear resistance, resistance to strict ductile iron.Keywords Stainless steel plastic Ductile iron一、不锈钢1.1不锈钢的简介简介 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）进行电镀来保护碳钢表面，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铬是使不锈钢获得耐蚀性的基本元素，当钢中含铬量达到12左右时，铬与腐蚀介质中的氧作用，在钢表面形成一层很薄的氧化膜，可阻止钢的基体进一步腐蚀。除铬外，常用的合金元素还有镍、钼、钛、铌、铜、氮等，以满足各种用途对不锈钢组织和性能的要求。作用 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 不锈钢餐盘。1.2 不锈钢的化学成分不锈钢的耐蚀性随含碳量的增加而降低，因此，大多数不锈钢的含碳量均较低，有些钢的wC甚至低于0.03%(如00Cr12)。不锈钢中的主要合金元素是Cr，只有当Cr含量达到一定值时，钢才有耐蚀性。因此，不锈钢一般wCr均在13%以上。不锈钢中还含有Ni、Ti、Mn、N、Nb等元素。种类1、铁素体不锈钢：含铬1230。其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高，耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。属于这一类的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25，Cr25Mo3Ti、Cr28等。铁素体不锈钢1因为含铬量高，耐腐蚀性能与抗氧化性能均比较好，但机械性能与工艺性能较差，多用于受力不大的耐酸结构及作抗氧化钢使用。2、奥氏体不锈钢：含铬大于18，还含有 8左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。综合性能好，可耐多种介质腐蚀。奥氏体不锈钢的常用牌号有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。0Cr19Ni9钢的wC0.08%，钢号中标记为“0”。这类钢中含有大量的Ni和Cr，使钢在室温下呈奥氏体状态。这类钢具有良好的塑性、韧性、焊接性和耐蚀性能，在氧化性和还原性介质中耐蚀性均较好，用来制作耐酸设备。3、奥氏体 - 铁素体双相不锈钢：兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点，并具有超塑性。奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢。在含C较低的情况下，Cr含量在18%28%，Ni含量在3%10%。有些钢还含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti，N等合金元素。4、马氏体不锈钢：强度高，但塑性和可焊性较差。马氏体不锈钢的常用牌号有1Cr13、3Cr13等，因含碳较高，有较高的强度、硬度和耐磨性，但耐蚀性稍差，用于力学性能要求较高、耐蚀性能要求一般的一些零件上，如弹簧、汽轮机叶片、水压机阀等。这类钢是在淬火、回火处理后使用的。1.3 不锈钢的特性和用途序号 类别 牌号 特性和用途1 1Cr17Mn6Ni5N 节镍钢种，冷加工后具有磁性。铁道车辆用。2 1Cr18Mn8Ni5N 节镍钢种，代替牌号1Cr18Ni9。3 1Cr17Ni7 经冷加工有高的强度。铁道车辆，传送带，螺栓螺母。4 1Cr18Ni9 经冷加工有高的强度但伸长率比1Cr17Ni7稍差。建筑用装饰部件。5 Y1Cr18Ni9 提高切削、耐烧蚀性。最适用于自动车床。螺栓螺母。6 Y1Cr18Ni9Se 提高切削、耐烧蚀性。最适用于自动车床。铆钉、螺钉。7 Y1Cr13不锈钢中切削性能最好的钢种。自动车床用。 8 1Cr17Ni12具有较高强度的耐硝酸及有机酸腐蚀的零件。窖器和设备。 9. 11Cr7在所有不锈钢、耐热钢中，硬度量高。作喷咀，轴承。10. 1Cr17Ni12具有较高强度的耐硝酸及有机酸腐蚀的零件。窖器和设备。二、塑料2.1塑料的简介成分 塑料的主要成分是合成树脂。树脂这一名词最初是由动植物分泌出的脂质而得名，如松香、虫胶等，目前树脂是指尚未和各种添加剂混合的高聚物。树脂约占塑料总重量的40%100%。塑料的基本性能主要决定于树脂的本性，但添加剂也起着重要作用。有些塑料基本上是由合成树脂所组成，不含或少含添加剂，如有机玻璃、聚苯乙烯等。所谓塑料，其实它是合成树脂中的一种，形状跟天然树脂中的松树脂相似，但因又经过化学的力量来合成，而被称之为塑料。定义 根据美国材料试验协会所下的定义，塑料乃是一种以高分子量有机物质为主要成分的材料，它在加工完成时呈现固态形状，在制造以及加1工过程中，可以借流动(flow)来造型。因此，经由此说明我们可以得到以下几项了解：它是高分子有机化合物它可以多种型态存在例如液体固体胶体溶液等它可以成形(moldable)种类繁多因为不同的单体组成所以造成不同之塑料用途广泛产品呈现多样化具有不同的性质可以用不同的加工方法(processing method )塑料可区分为热固性与热可塑性二类，前者无法重新塑造使用，后者可一再重复生产。塑料高分子的结构基本有两种类型：第一种是线型结构，具有这种结构的高分3子化合物称为线型高分子化合物；第二种是体型结构 ，具有这种结构的高分子化合称为体型高分子化合物。有些高分子带有支链，称为支链高分子，属于线型结构。有些高分子虽然分子间有交联，但交联较少，称为网状结构，属于体型结构。两种不同的结构，表现出两种相反的性能。线型结构高聚物由于有独立的分子存在，故有弹性、可塑性，在溶剂中能溶解，加热能熔融，硬度和脆性较小的特点。体型结构高聚物由于没有独立的大分子存在，故没有弹性和可塑性，不能溶解和熔融，只能溶胀，硬度和脆性较大。塑料则两种结构的高分子都有，由线型高分子制成的是热塑性塑料，由体型高分子制成的是热固性塑料。2.2塑料的成分我们通常所用的塑料并不是一种纯物质，它是由许多材料配制而成的。其中高分子聚合物(或称合成树脂)是塑料的主要成分，此外，为了改进塑料的性能，还要在聚合物中添加各种辅助材料，如填料、增塑剂、润滑剂、稳定剂、着色剂等，才能成为性能良好的塑料。1、合成树脂合成树脂是塑料的最主要成分，其在塑料中的含量一般在40%100%。由于含量大，而且树脂的性质常常决定了塑料的性质。2、填料填料又叫填充剂，它可以提高塑料的强度和耐热性能，并降低成本。填料可分为有机填料和无机填料两类，前者如木粉、碎布、纸张和各种织物纤维等，后者如玻璃纤维、硅藻土、石棉、炭黑等。3、增塑剂增塑剂可增加塑料的可塑性和柔软性，降低脆性，使塑料易于加工成型。增塑剂一般是能与树脂混溶，无毒、无臭，对光、热稳定的高沸点有机化合物，最常用的是邻苯二甲酸酯类4、稳定剂为了防止合成树脂在加工和使用过程中受光和热的作用分解和破坏，延长使用寿命，要在塑料中加入稳定剂。常用的有硬脂酸盐、环氧树脂等。45、着色剂着色剂可使塑料具有各种鲜艳、美观的颜色。常用有机染料和无机颜料作为着色剂。 特种塑料6、润滑剂润滑剂的作用是防止塑料在成型时不粘在金属模具上，同时可使塑料的表面光滑美观。常用的润滑剂有硬脂酸及其钙镁盐等。7、抗氧剂防止塑料在加热成型或在高温使用过程中受热氧化,而使塑料变黄,发裂等除了上述助剂外，塑料中还可加入阻燃剂、发泡剂、抗静电剂等。2.3 塑料的特性塑料主要特性： 多数塑料质轻，化学性稳定,不会锈蚀； 耐冲击性好； 具有较好的透明性和耐磨耗性； 绝缘性好，导热性低； 一般成型性、着色性好，加工成本低； 大部分塑料耐热性差，热膨胀率大，易燃烧； 尺寸稳定性差，容易变形； 多数塑料耐低温性差，低温下变脆； 容易老化； 某些塑料易溶于溶剂。塑料可区分为热固性与热可塑性二类，前者无法重新塑造使用，后者可以再重复生产。塑料高分子的结构基本有两种类型：第一种是线型结构，具有这种结构的高分子化合物称为线型5高分子化合物；第二种是体型结构，具有这种结构的高分子化合称为体型高分子化合物。有些高分子带有支链，称为支链高分子，属于线型结构。有些高分子虽然分子间有交联，但交联较少，称为网状结构，属于体型结构。两种不同的结构，表现出两种相反的性能。线型结构（包括支链结构）高聚物由于有独立的分子存在，故有弹性、可塑性，在溶剂中能溶解，加热能熔融，硬度和脆性较小的特点。体型结构高聚物由于没有独立的大分子存在，所以没有弹性和可塑性，不能溶解和熔融，只能溶胀，硬度和脆性较大。塑料则两种结构的高分子都有，由线型高分子制成的是热塑性塑料，由体型高分子制成的是热固性塑料。三、球墨铸铁3.1 球墨铸铁的成分生铁是含碳量大于2的铁碳合金，工业生铁含碳量一般在2.5%-4%，并含C、SI、Mn、S、P等元素，是吉龙模具钢材用铁矿石经高炉冶炼的产品。根据生铁里碳存在形态的不同，又可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等几种。 析出的石墨呈球形的铸铁。球状石墨对金属基体的割裂作用比片状石墨小，使铸铁的强度达到基体组织强度的7090，抗拉强度可达120kgf/mm2，并且具有良好的韧性。球墨铸铁除铁外的化学成分通常为：含碳量3.63.8， 含硅量2.03.0，含锰、磷、硫总量不超过1.5和适量的稀土、镁等球化剂。3.2 球墨铸铁的性能球铁铸件差不多已在所有主要工业部门中得到应用，这些部门要求高的强度、塑性、韧性、耐磨性、耐严球墨铸铁重的热和机械冲击、耐高温或低温、耐腐蚀以及尺寸稳定性等。为了满足使用条件的这些变化、球墨铸铁现有许多牌号，提供了机械性能和物理性能的一个很宽的范围。 如国际标准化组织ISO1083所规定的大多数球墨铸铁铸件，主要是以非合6金态生产的。显然，这个范围包括抗拉强度大于800牛顿/毫米，延伸率为2%的高强度牌号。另一个极端是高塑性牌号，其延伸率大于17%，而相应的强度较低(最低为370牛顿/毫米勺。强度和延伸率并不是设计者选择材料的唯一根，而其它决定性的重要性能还包括屈服强度、弹性模数、耐磨性和疲劳强