金属材料.PPT

金属材料,一、分类和牌号,前言,a)金属材料目前仍然是国民经济各部门中使用量最大，最为重要的材料品种之一。特别是机械行业，金属材料的相关知识对于机械制造工作者来说是必须具备的。 b)金属材料品种繁多，工业上常用的有钢铁、有色金属和合金三大类。 c)钢铁是金属材料中应用最为广泛的。主要是原因： 1、含量多，分布广。 2、易于冶炼、制造和加工。 3、通过合金化和热处理得到各种各样的性能。,前言,d)金属材料的性能：使用性能和工艺性能 使用性能：包括力学性能 、物理性能和化学性能 工艺性能包括铸造性能 、压力加工性能、焊接性能、热处理性能、切削加工性能等 e)影响性能的因素 化学成分：主要通过冶炼来获得。 金相组织：主要是通过热处理来获得。,钢的分类,钢是由生铁经炼钢炉熔炼所得到的产品。它是以铁和碳为基本成分的合金。 钢：含碳量低于2%可以锻造； 生铁：含碳量大于2%不能锻造； 工业纯铁：含碳量低于0.04%。 (一)按化学成分 两大类:碳素钢、合金钢 1、碳素钢 低碳钢：含碳量0.25%以下的钢; 中碳钢：含碳量0.25%0.6%的钢; 高碳钢：含碳量0.6%以上的钢。 2、合金钢 低合金钢：合金元素总含量在5%以下； 中合金钢：合金元素总含量在510%之间； 高合金钢：合金元素总含量在10%以上。,钢的分类,（二）按质量 1、普通钢：S0.050%,P0.055; 2、优质钢：S0.040%,P0.040，Cu0.030; 3、高级优质钢： S0.030%,P0.035，Cu0.025。 （三）按用途 1、结构钢：用于工程结构和制造机械零件。包括：碳素结构钢和合金结构钢。还有含碳量较高的弹簧钢和滚珠轴承钢。 2、工具钢：用于制造各种工具。包括：碳素工具钢、合金工具钢和高速工具钢。按具体用途可分为刃具钢、量具钢和模具钢。 3、特殊用途钢：具有特殊物理、化学性能，作特殊用途。如：不锈钢（耐热、耐酸）、磁钢、电热合金等。,钢的牌号,（一）碳素钢（p2）： GB7001988 1）普通碳素钢：Q195、Q215A、Q235C。 2）优质碳素钢：20、35、50Mn。 （二）合金结构钢（p4）：GB30771988 15CrMo、35CrMo、38CrMoAlA。 （三）弹簧钢（p4）：GB12221984 60、65Mn、60Si2Mn、60Si2Cr。 （四）轴承钢（p4）： 1）高碳铬轴承钢：YB（T）11981； 2）高碳铬不锈轴承钢：GB/T 30861982。,钢的牌号,（五）工具钢（p5）： 1）碳素工具钢：GB/T 12981986 T8、T9、T10（p135）； 2）合金工具钢：GB/T 12991985，YB/T 0951997 Cr12、W18Cr4V（p5）。 （六）不锈钢：GB 1220、12211992 1Cr13、2Cr13、1Cr18Ni9Ti。,钢的牌号,（七）压力容器、锅炉用钢（p5）：GB 66541986；GB 7131986 20R、20G （八）铸铁、铸钢： 1）铸铁（p6）： 灰铁HT （断面灰色、碳主要以片状石墨形式出现） GB 94391988：HT300、HT450； 球铁QT（铁水经球化处理，碳全部或大部分以球状石墨形式出现）GB 13481988：QT600、QT800。 2）铸钢ZG（p5）： GB 113521989 ZG235450、ZG20CrMo、ZG15Cr2Mo1。,金属材料的常见组织,常见组织：奥氏体、铁素体、渗碳体、珠光体、马氏体、贝氏体 奥氏体：塑性、韧性好。主要有奥氏体不锈钢等材料，如:Cr18Ni9TI 铁素体：硬度低，塑性好，单一的铁素体应用较少。主要是利用的抗腐蚀性能和抗氧化性。 渗碳体：硬度高，塑性差，脆性物质，是碳和铁的化合物。 珠光体组织：是铁素体和珠光体的复合组织，有一定的强度和硬度，珠光体在工程上应用最为广泛。常见的低碳钢低合金钢都是珠光体组织。 贝氏体：是奥氏体中温转变而来，是铁素体和渗碳体的聚合组织，如15Cr2Mo1特点是高温下强度高。 马氏体组织：是奥氏体快速低温转变的产物：性能是硬和脆，调质后得到良好的综合性能。如水机叶片： Cr13Ni4Mo,铁-碳平衡图,（温度C ） 1600 1536 L 1495 L+ 1148 +Fe3C 727 +Fe3C Fe 0.77 2.0 4.3 6.69（C碳含量）,金属热处理,（一）简介： 1）什么是金属热处理（p55）： 金属热处理通过在固态下加热、保温和冷却来改变其内部组织 , 从而获得所需性能的一种工艺方法 。具体方法有退火、正火、淬火、回火、回溶处理、时效处理、渗碳、渗氮等。,金属热处理,（二）热处理代号 1、结构钢、铸钢和铸铁热处理的类型和代号 0 进厂状态 1 正火或正火 + 回火 2 退火 3 锻后余热淬火 + 回火 4 淬硬（整体淬火 + 低温回火） 5 调质（淬火 + 高温回火）,6 化学热处理 1）渗碳：正火 + 渗碳 + 淬火 + 低温回火 2）渗氮：调质 + 氮化 7 除应力退火 8 电镀后去氢 9 表面淬火或局部、淬火 + 低温回火,钢和铁的主要差别,钢中的五大元素,钢中的基本元素：铁Fe、碳C、硅Si、锰Mn、磷P、硫S，除了铁以外的其余元素我们称为钢中的五大元素。 其他常见的合金元素： 镍Ni、铬Cr、钼Mo、钒V、钛Ti、氮N、氧O、氢H 各元素在钢中的作用： 见下表：,钢铁的生产,钢一般通过电弧炉、转炉、平炉、炉坩埚来生产，目前的铸钢厂是通过电弧炉生产的。 下面是一个冶炼ZG20CrMo简化的炼钢工艺：,钢铁的生产,钢铁的生产,a)铸铁厂主要是通过冲天炉来生产铸件的， 精密铸造车间是用中频感应炉来生产的。 b) 冲