深圳某照明公司-塑胶五金材料讲解

科技缔造节能,灯具结构设计之常用材料讲解五金/塑胶深圳市XXX照明有限公司,灯具结构设计-基础培训,五金材料基础知识,五金者，指金、银、铜、铁、锡五项金属材料之称，五金为工业之母；国防之基础，五金材料之产品，通常只分为大五金及小五金两大类。大五金指钢板、钢筋，扁铁、万能角钢、槽铁、工字铁及各类型之钢铁材料，小五金则为建筑五金、白铁皮、锁类铁钉、铁丝、钢铁丝网、钢丝剪、家庭五金、各种工具等等。就五金之性质与用途，应分钢铁材料、非铁金属材料、机械机件、传动器材、辅助工具、工作工具、建筑五金、家庭五金等八大类,合金是一种金属元素和一种或几种其它元素（金属或者非金属均可）熔合后而组成的具有进速特性的物质。组成合金最基本的、能独立存在的物质称为组元，简称元。绝大多数情况下，组元即是构成合金的元素。但也有将化合物作为组元的，其条件是化合物在所研究的范围内，既不分解也不发生任何化学反应。根据组元的数量，可分为二元合金、三元合金或多元合金、如简单黄铜是由铜和锌两种元素组成的二元合金；硬铝是由铝、铜、镁三种元素组成的三元合金。,五金材料基础知识,铜合金分类铜合金分为黄铜、青铜和白铜。白铜是铜镍合金，主要用来制造精密机械、精密仪表中的耐蚀零件及电阻器、热电偶等。机械制作中，主要使用的是黄铜和青铜。铸造黄铜铜和锌著称的合金统称为黄铜。其中铜锌二元合金称普通黄铜。除锌外再加入其它元素所组成的多元黄铜称为特殊黄铜。铸造黄铜具有较高的力学性能，铸造性能较好，且价格比青铜低。常用于一般用途的轴承、衬套、齿轮等耐磨件和阀门等耐蚀件。,五金材料基础知识,铸造青铜可分为普通青铜（锡青铜）和特殊青铜（铝青铜、铅青铜、硅青铜、铍青铜等）两大类。铜合金铸造工艺各种成分的铜合金的结晶特征不同，铸造性能不同，铸造工艺特点也不同。1、锡青铜：结晶特征是结晶温度范围大，凝固区域宽。铸造性能方面流动性差，易产生缩松，不易氧化。工艺特点是壁厚件采取定向凝固（顺序凝固），复杂薄壁件、一般壁厚件采取同时凝固。2、铝青铜和铝黄铜：结晶特征是结晶温度范围小，为逐层凝固特征。铸造性能方面流动性较好，易形成集中缩孔，极易氧化。工艺特点是铝青铜浇注系统为底注式，铝黄铜浇注系统为敞开式。3、硅黄铜：结晶特征是介于锡青铜和铝青铜之间。铸造性能最好（在特殊黄铜中）。工艺特点是顺序凝固工艺，中注式浇注系统，暗冒口尺寸较小。,五金材料基础知识,铝合金铸件分类铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金、铝铜合金、铝镁合金和铝锌合金等。铝合金的铸造工艺铝合金的铸造性能和化学成分密切相关，其中Al-Si合金处于共晶成分附近，铸造性能最好，和灰铸铁相似。Al-Cu合金远离共晶成分，凝固温度范围大，铸造性能最差。在实际生产中，铝铸件都有冒口补缩，Al-Si类合金的凝固温度范围小，冒口补缩效率高，易获得组织致密的铸件。其它类铸铝合金的凝固温度范围大，冒口补缩效率低，铸件致密性差。铝合金极易吸气和氧化，因此浇注系统必须保证铝液较快而平稳地流入，避免搅动。各种铸造方法都适用于铝合金铸件。当生产量较少时，可用砂型铸造，应选用细砂来造型；大量生产的重要铸件，则采用特种铸造。金属型铸造效率高，铸件质量好。低压铸造适用于要求致密性高的耐水压铸件。压力铸造可用于薄壁复杂小件。,五金材料基础知识,合金的结构要比纯金属复杂得多。因为合金由两种或多种元素组成，各元素间的相互作用，会形成各种不同的相。我们把在金属和合金中，凡化学成分相同、结构相同并与其他部分由界面分开的均匀组成部分，称之为相。铁碳合金铁碳合金是钢和铁的总称，是工业上应用最广泛的合金。铁碳合金是以铁为基本元素，以碳为主加元素组成的合金。在液态时，铁和碳可以无限互溶。在固态时，碳溶于铁中形成固溶体。当含碳量超过碳在铁中的固态溶解度时，则出现金属化合物。此外，还可以形成由固溶体和金属化合物组成的机械混合物。含碳量低于211的铁碳合金称为钢，含碳量211667的铁碳合金称为铸铁。含碳量为零，即为纯铁；在右端，含碳量为667，全部为渗碳体,五金材料基础知识,铝材的分类1、铝材制品分类：轧延材、铸造材、挤型材非热处理型合金、纯铝合金(1系列)、铝铜合金(2系列)、铝锰合金(3系列)、铝硅合金(4系列)、铝镁合金(5系列)、铝镁硅合金(6系列)、铝锌镁合金(7系列)、铝与其他元素合金（8系列)。2、铝材加工工艺分类：铸造材、热处理型合金、非热处理型合金。3、铝材加工制品分类：轧延制品：片材(Sheet)、板材(Plate)、卷片材(Coil)、带材。挤型制品：管材、实心棒材、型材(Profiles)。铸造制品：铸件。国际上已经注册的铝合金牌号有1000多个，每个牌号又有多种状态，在硬度，强度，耐蚀性，加工性，焊接性，装饰性等方面都存在着明显的差异。选择铝合金的牌号与状态时，以上各方面很难同时满足，也没有必要，应根据产品的性能要求，使用环境，加工过程等因素，设定各种性能的优先次序，方可做到合理选材，在保证性能的前是下合理控制成本。,五金材料基础知识,常用铝材的介绍1、电泳铝型材：1.极强的耐蚀性:表面抗腐性能极高,能有效地防止酸,碱.盐侵蚀.是防健筑灰浆腐蚀最好的品种.2.满意的性能寿命,即使在苛刻.恶劣环境下装饰使用,也能确保50年寿命以上不腐蚀.不老化.不褪色.不脱落.3.手感光滑细腻,外观鲜艳亮丽.富丽堂皇.，多种颜色可供选择。4.漆膜硬度高.可耐3H以上铝笔硬度画刻。2、氧化铝材：把基材作为阳极，置于电解液中进行电解，人为地在基材表面形成一层具有保护性的氧化膜从而形成了氧化铝材。氧化铝材主要特点：1、具有很强的耐磨性、耐候、耐蚀性。2、可以在基材表面形成多种色彩，最大限度的适合您的要求。3、硬度强，适合各种建筑、工业料的制作。,五金材料基础知识,3、稀土泡沫铝材：金属泡沫材料是一种物理功能与结构一体化的新型工程材料。它所具备的多种优异物理性能使其在消声、减震、分离工程、催化载体、屏蔽防护、吸能缓冲等多个领域获得了广泛应用。其中，用稀土铝合金制成的泡沫铝材，也被认为是一种大有前途的用于未来汽车、轮船以及其他交通运输工具的优良材料。据了解，金属泡沫材料制备方法大致有：粉末冶金法，该法又可分为松散烧结和反应烧结两种；渗流法；烧结溶解法；熔体发泡法；共晶定向凝固法等。在这些众多制备方法中，熔体发泡法因其生产工艺相对简单、成本低，因而最具有工业化大生产的前景。目前日本市场上供应的金属泡沫材料主要就是用熔体发泡法生产的泡沫铝块件。熔体发泡法的技术难点在于：控制熔体的粘度；选择合适的金属发泡剂。一般情况下要求熔体的粘度大些，同时要求所用发泡剂在金属熔点附近能迅速起泡。工艺过程分两部分进行：1、稀土铝合金的研制；2、稀土泡沫铝合金的制备。稀土铝合金的研制不仅可提高合金的强度，还能降低合金的熔化温度，有利于制备强度大的稀土泡沫铝合金。在一定的合金粘度下，用合适的发泡剂均匀分散到熔体中发泡，是制备泡沫金属的技术关键。在稀土铝合金的稀土添加剂中，稀土含量从0.10.7。采用熔体发泡法制备稀土泡沫铝合金，用铝合金作为基体金属，在熔融状态下与自行配制的稀土添加剂熔炼，得到稀土铝合金熔体后，加入金属增粘剂和发泡剂，在稀土铝合金发泡池中进行发泡反应，成型后便得到稀土泡沫铝合金。,五金材料基础知识,合金铝板主要可以大致分为7个系列分别为2-8系列。比如2A21属于2系列3003属于3系列5052属于5系列以此类推。1000系列的为纯铝板，比如1060.此类铝板的主要成分以铝为主，达到99%以上。2000系列的为以铜为主要合金元素的铝板。铜的含量据具体应用可以达到2%-5%，或者更高。2000系列的硬度相对于其他牌号高出许多，由于常用在航空航天方面2000系列的铝合金板又称为航空铝材。由于民用方面不太广泛，所以目前生产2000系列合金铝板的工厂较少。同样2000系列的铝板价格也比较高。目前民用方面基本用5052系列替代了2000系列。3000系列的为以锰为主要合金元素的合金铝板。锰的含量为2-5%之间。3000系列的代表品种包括3003铝板以及3a21铝板。主要的有时在于3000系列的铝板具有一定的防锈性能，广泛应用在空调，冰箱等潮湿的环境下。价格相对其他合金板又很大优势。4000系列的为以硅为合金元素的铝合金板，目前应用不太广泛。5000系列的是合金铝板的代表系列。主要有50525083等牌号。是目前我国以及国际上最常用的铝合金板。下面就以5052系列为例说一下5000系列的铝板。优点为：1.比重轻，5052铝板的比重为2.68，相同面积下5052铝板的重量低于其他牌号铝板。2.抗拉强度高.5052的抗拉强度在同规格铝板中较高，又较好的抗变形能力。3.良好的延伸性，5052铝板的延长率为15-30%，能够保证冲压，折弯，又良好的效果。4.主要合金元素为镁，具有了镁的优秀性质，具有良好的抗腐蚀以及防锈效果，是3003系列不能比拟的。,五金材料基础知识,五金材料基础知识,5.5052系列又良好的阳极氧化性能，能够进一步提高化学方面的优势。所以5052系列铝板经常用在飞机油箱，精密电子元件，五金建材，防盗门，等需要高强度，良好的抗腐蚀方面。6000系列是4000以及5000的结合体，主要合金元素包括硅和镁，代表牌号为6061-T6铝板。属于固热熔处理铝板。7000系列的是7075为主要代表牌号的铝板。主要体现在硬度方面，性能和2000系列很接近。目前不常用。基本以5000系列的替代8000系列的以8011为主要代表，我记忆中是以做瓶盖为主要功用的铝板，不太常用。合金铝板还可以分为冷轧和热轧，主要区别是以阳极氧化为区别，热轧铝板可以做阳极氧化一、分类：展伸材料分非热处理合金及热处理合金1.1非热处理合金：纯铝1000系，铝锰系合金3000系，铝矽系合金4000系，铝镁系合金5000系。1.2热处理合金：铝铜镁系合金2000系，铝镁矽系合金6000系，铝锌镁系合金7000系。二、合金编号：我国目前通用的是美国铝业协会AluminiumAssociation的编号。兹举例说明如下：1070-H14(纯铝)2017-T4(热处理合金)3004-H32(非热处理合金),2.1第一位数：表示主要添加合金元素。1：纯铝2：主要添加合金元素为铜3：主要添加合金元素为锰或锰与镁4：主要添加合金元素为矽5：主要添加合金元素为镁6：主要添加合金元素为矽与镁7：主要添加合金元素为锌与镁8：不属於上列合金系的新合金2.2第二位数：表示原合金中主要添加合金元素含量或杂质成分含量经修改的合金。0：表原合金1：表原合金经第一次修改2：表原合金经第二次修改2.3第三及四位数：纯铝：表示原合金合金：表示个别合金的代号-：后面的Hn或Tn表示加工硬化的状态或热处理状态的鍊度符号-Hn：表示非热处理合金的鍊度符号-Tn：表示热处理合金的鍊度符号,五金材料基础知识,二、普通及机械结构用钢板中常见的日本牌号1、日本钢材(JIS系列)的牌号中普通结构钢主要由三部分组成第一部分表示材质，如：S（Steel）表示钢，F（Ferrum）表示铁；第二部分表示不同的形状、种类、用途，如P(Plate)表示板，T（Tube）表示管,K(Kogu)表示工具；第三部分表示特征数字，一般为最低抗拉强度。如：SS400第一个S表示钢(Steel)，第二个S表示“结构”（Structure），400为下限抗拉强度400MPa，整体表示抗拉强度为400MPa的普通结构钢。2、SPHC首位S为钢Steel的缩写，P为板Plate的缩写，H为热Heat的缩写，C为商业Commercial的缩写，整体表示一般用热轧钢板及钢带。3、SPHD表示冲压用热轧钢板及钢带。4、SPHE表示深冲用热轧钢板及钢带。5、SPCC表示一般用冷轧碳素钢薄板及钢带，相当于中国Q195-215A牌号。其中第三个字母C为冷Cold的缩写。需保证抗拉试验时，在牌号末尾加T为SPCCT。6、SPCD表示冲压用冷轧碳素钢薄板及钢带，相当于中国08AL（13237）优质碳素结构钢。,五金材料基础知识,7、SPCE表示深冲用冷轧碳素钢薄板及钢带，相当于中国08AL（5213）深冲钢。需保证非时效性时，在牌号末尾加N为SPCEN。冷轧碳素钢薄板及钢带调质代号：退火状态为A，标准调质为S，1/8硬为8，1/4硬为4，1/2硬为2，硬为1。表面加工代号：无光泽精轧为D，光亮精轧为B。如SPCC-SD表示标准调质、无光泽精轧的一般用冷轧碳素薄板。再如SPCCT-SB表示标准调质、光亮加工，要求保证机械性能的冷轧碳素薄板。8、JIS机械结构用钢牌号表示方法为：S+含碳量+字母代号（C、CK），其中含碳量用中间值100表示，字母C：表示碳K：表示渗碳用钢。如碳结卷板S20C其含碳量为0.18-0.23%。线材：普线高线螺纹钢型材：工字钢槽钢角钢方钢重轨高工钢H型钢圆钢不等边角钢扁钢轻轨齿轮钢六角钢耐热钢棒合结圆钢合工圆钢方管碳工钢轴承钢碳结圆钢不锈圆钢轴承圆钢矩型管弹簧钢板材：中厚板容器板中板碳结板锅炉板低合金板花纹板冷板热板冷卷板热卷板镀锌板电镀锌板电镀锌卷锰板不锈钢板硅钢片彩涂板彩钢瓦楞铁镀锌卷板热轧带钢管材：焊管不锈钢管热镀锌管冷镀锌管无缝管螺旋管热轧无缝,五金材料基础知识,三）金属材料：生铁马口铁（镀锡板）铝铅黄铜锡锌一、黑色金属、钢和有色金属在介绍钢的分类之前先简单介绍一下黑色金属、钢与有色金属的基本概念.1、黑色金属是指铁和钢的合金。如钢、生铁合金、铸铁等。钢和生铁都是以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。生铁是指把铁矿石放到高炉中冶炼而成的产品，主要用来炼钢和制造铸件。把铸造生铁放在熔铁炉中熔炼，即得到铸铁（液状），把液状铸铁浇铸成铸件，这种铸铁叫铸铁件。铁合金是由铁与硅、锰、铬、钛等元素组成的合金，铁合金是炼钢的原料之一，在炼钢时做钢的脱氧剂和合金元素添加剂用。2、把炼钢用生铁放到炼钢炉内按一定工艺熔炼，即得到钢。钢的产品有钢锭、连铸坯和直接铸成各种钢铸件等。通常所讲的钢，一般是指轧制成各种钢材的钢。钢属于黑色金属但钢不完全等于黑色金属。3、有色金属又称非铁金属，指除黑色金属外的金属和合金，如铜、锡、铅、锌、铝以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等。另外在工业上还采用铬、镍、锰、钼、钴、钒、钨、钛等，这些金属主要用作合金附加物，以改善金属的性能，其中钨、钛、钼等多用以生产刀具用的硬质合金。以上这些有色金属都称为工业用金属，此外还有贵重金属：铂、金、银等和稀有金属，包括放射性的铀、镭等。,五金材料基础知识,二）、钢的分类钢是含碳量在0.04%-2.3%之间的铁碳合金。为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。钢的分类方法多种多样，其主要方法有如下七种：1、按品质分类(1)普通钢（P0.045%，S0.050%）(2)优质钢（P、S均0.035%）(3)高级优质钢（P0.035%，S0.030%）2.、按化学成份分类(1)碳素钢：a.低碳钢（C0.25%）；b.中碳钢（C0.250.60%）；c.高碳钢（C0.60%）。(2)合金钢：a.低合金钢（合金元素总含量5%）b.中合金钢（合金元素总含量510%）c.高合金钢（合金元素总含量10%）。3、按成形方法分类：(1)锻钢；(2)铸钢；(3)热轧钢；(4)冷拉钢。,五金材料基础知识,4、按金相组织分类(1)退火状态的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）。(2)正火状态的：a.珠光体钢；b.贝氏体钢；c.马氏体钢；d.奥氏体钢。(3)无相变或部分发生相变的5、按用途分类(1)建筑及工程用钢：a.普通碳素结构钢；b.低合金结构钢；c.钢筋钢。(2)结构钢a.机械制造用钢：(a)调质结构钢；(b)表面硬化结构钢：包括渗碳钢、氨钢、表面淬火用钢；(c)易切结构钢；(d)冷塑性成形用钢：包括冷冲压用钢、冷镦用钢。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：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。,五金材料基础知识,6、综合分类(1)普通钢a.碳素结构钢：(a)Q195；(b)Q215(A、B)；(c)Q235(A、B、C)；(d)Q255(A、B)；(e)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）a.结构钢：(a)优质碳素结构钢；(b)合金结构钢；(c)弹簧钢；(d)易切钢；(e)轴承钢；(f)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。7、按冶炼方法分类(1)按炉种分a.平炉钢:(a)酸性平炉钢；(b)碱性平炉钢。b.转炉钢:(a)酸性转炉钢;(b)碱性转炉钢。或(a)底吹转炉钢;(b)侧吹转炉钢；(c)顶吹转炉钢。c.电炉钢:(a)电弧炉钢；(b)电渣炉钢；(c)感应炉钢；(d)真空自耗炉钢；(e)电子束炉钢。(2)按脱氧程度和浇注制度分a.沸腾钢；b.半镇静钢；镇静钢；d.特殊镇静钢。,五金材料基础知识,常用不锈钢牌号奥氏体不锈钢：SUS303、SUS303Se、SUS303Cu、SUS304、SUS304L、SUS310S、SUS316、SUS316L、SUS316N、铁氏体不锈钢；SUS430、SUS430F、SUS410、马氏体不锈钢：SUS416、SUS420F、SUS420J2、SUS440A、SUS430B、沉澱硬化钢:SUS63017-4PH、17-7PH、1.4542双相不锈钢:329J1、329J1L、特殊耐蚀合金:NS系列、GH系列等材料,五金材料基础知识,200系列铬-镍-锰奥氏体不锈钢200系列常用钢种包括：AISI201、202、205及印度的J1、J4(含Cu)等成本较304低25%，适用于在弱腐蚀环境的一般用途如器皿、厨具、室内装璜等，其焊接性能较差。最近美国开发的204Cu(3%Cu)，与304级不锈钢相比，其强度更高，冷加工性能更加优异，耐腐蚀性与304级相当，有可能取代304成为应用广泛的不锈钢品种。300系列铬-镍奥氏体不锈钢301延展性好，用于成型产品。也可通过机械加工使其迅速硬化。焊接性好。抗磨性和疲劳强度优于304不锈钢。302耐腐蚀性同304，由于含碳相对要高因而强度更好。303通过添加少量的硫、磷使其较304更易切削加工。304即18/8不锈钢。GB牌号为0Cr18Ni9。309较之304有更好的耐温性。316继304之後，第二个得到最广泛应用的钢种，主要用于食品工业和外科手术器材，添加钼元素使其获得一种抗腐蚀的特殊结构。由于较之304其具有更好的抗氯化物腐蚀能力因而也作“船用钢”来使用。SS316则通常用于核燃料回收装置。18/10级不锈钢通常也符合这个应用级别。321除了因为添加了钛元素降低了材料焊缝锈蚀的风险之外其他性能类似304。,五金材料基础知识,400系列铁素体和马氏体不锈钢400系列发展趋势为添加微量Nb、Ti、Cu、Al改善深冲性、焊接性、耐蚀性、抗菌性及耐高温强度等，可部分取代304级，主要钢种有：SUS430LX、430JIL、444、445M2、NSS477M1等。美国和日本已广泛用于汽车排气管(409、410)、洗衣机内筒(430)、餐厨具、家电用品、医疗设备、热水器、屋顶、幕墙、电厂等408耐热性好，弱抗腐蚀性，11%的Cr，8%的Ni。409最廉价的型号（英美），通常用作汽车排气管，属铁素体不锈钢（铬钢）。410马氏体（高强度铬钢），耐磨性好，抗腐蚀性较差。416添加了硫改善了材料的加工性能。420“刃具级”马氏体钢，类似布氏高铬钢这种最早的不锈钢。也用于外科手术刀具，可以做的非常光亮。430铁素体不锈钢，装饰用，例如用于汽车饰品。良好的成型性，但耐温性和抗腐蚀性要差。440高强度刃具钢，含碳稍高，经过适当的热处理後可以获得较高屈服强度，硬度可以达到58HRC，属于最硬的不锈钢之列。最常见的应用例子就是“剃须刀片”。常用型号有三种：440A、440B、440C，另外还有440F（易加工型）。500系列耐热铬合金钢。600系列马氏体沉淀硬化不锈钢。630最常用的沉淀硬化不锈钢型号，通常也叫17-4；17%Cr，4%Ni。,五金材料基础知识,科技缔造节能,双相不锈钢双相不锈钢是高铬低镍不锈钢，兼具奥氏体不锈钢的优良韧性和焊接性与铁素体不锈钢的较高屈服强度和耐氯化物应力腐蚀性，目前用量最大为SAF2205。双相不锈钢发展趋势为减少镍、提高锰及氮。第二代双相不锈钢的代表为阿维斯塔?波拉里特公司开发的LDX2101。耐蚀性相当于316级，强度是304级的2倍，机械性能与2205级相当，潜在应用领域包含：钢筋、桥梁、桶槽、容器、火车结构、热水器等。,五金材料基础知识,五金材料基础知识,本节重点五金分类金,银,铜,铁,锡五种铜合金重要组成材料-黄铜、青铜和白铜铝材制品分类-轧延材、铸造材、挤型材常用铝合金牌号-铝镁合金(5系列)板材常用铝合金牌号-铝镁硅合金(6系列)挤压型材常用不锈钢系列-303(通过添加少量的硫磷使其较304更易切削加工)谢谢,塑胶材料基础知识,塑胶原料是采用石