金属基础知识(管工)

1、2022年4月29日星期五 金属材料基础知识金属材料基础知识 管工管工 高军高军2022年4月29日星期五2-4条条(管工岗位技术标准管工岗位技术标准)A、常用金属材料的基本知识。、常用金属材料的基本知识。B、低、中碳钢及铸铁的区别及鉴别、低、中碳钢及铸铁的区别及鉴别方法。方法。C、钢的热处理方法及其在管道安装、钢的热处理方法及其在管道安装工艺中的应用工艺中的应用。2022年4月29日星期五 实际使用的碳钢，除铁、碳两个主要实际使用的碳钢，除铁、碳两个主要元素之外，还含有少量元素之外，还含有少量Mn、Si、S、P、H、O、N等非特意加入的杂质元素。等非特意加入的杂质元素。它们对钢材性能和质量影

2、响很大，它们对钢材性能和质量影响很大，必须严格控制在牌号规定的范围之内。必须严格控制在牌号规定的范围之内。 2022年4月29日星期五碳（碳（C）：在生铁中以两种形态存在，一种是游离碳（石）：在生铁中以两种形态存在，一种是游离碳（石墨），主要存在于铸造生铁中，另一种是化合碳（碳化铁墨），主要存在于铸造生铁中，另一种是化合碳（碳化铁 ），），主要存在于炼钢生铁中，碳化铁硬而脆，塑性低，主要存在于炼钢生铁中，碳化铁硬而脆，塑性低，含量适当可提高生铁的强度和硬度，含量过多，则使生铁难含量适当可提高生铁的强度和硬度，含量过多，则使生铁难于削切加工，这就是炼钢生铁切削性能差的原因。于削切加工，这就是炼钢

3、生铁切削性能差的原因。石墨很软，强度低，它的存在能增加生铁的铸造性能。石墨很软，强度低，它的存在能增加生铁的铸造性能。2022年4月29日星期五硅（硅（Si）：能促使生铁中所含的碳分离为石墨状，能去）：能促使生铁中所含的碳分离为石墨状，能去氧，还能减少铸件的气眼，能提高熔化生铁的流动性，降氧，还能减少铸件的气眼，能提高熔化生铁的流动性，降低铸件的收缩量，但含硅过多，也会使生铁变硬变脆。低铸件的收缩量，但含硅过多，也会使生铁变硬变脆。锰（锰（Mn）：能溶于铁素体和渗碳体。在高炉炼制生）：能溶于铁素体和渗碳体。在高炉炼制生铁时，含锰量适当，可提高生铁的铸造性能和削切性能铁时，含锰量适当，可提高生铁

4、的铸造性能和削切性能，在高炉里锰还可以和有害杂质硫形成硫化锰，进入炉，在高炉里锰还可以和有害杂质硫形成硫化锰，进入炉渣。渣。2022年4月29日星期五磷（磷（P）：属于有害元素，但磷可使铁水的流动性增加，）：属于有害元素，但磷可使铁水的流动性增加，这是因为硫减低了生铁熔点，所以在有的制品内往往含磷量这是因为硫减低了生铁熔点，所以在有的制品内往往含磷量较高。然而磷的存在又使铁增加硬脆性，优良的生铁含磷量较高。然而磷的存在又使铁增加硬脆性，优良的生铁含磷量应少，有时为了要增加流动性，含磷量可达应少，有时为了要增加流动性，含磷量可达1.2%。硫（硫（S）：在生铁中是有害元素，它促使铁与碳的结合，）：

5、在生铁中是有害元素，它促使铁与碳的结合，使铁硬脆，并与铁化合成低熔点的硫化铁，使生铁产生热脆使铁硬脆，并与铁化合成低熔点的硫化铁，使生铁产生热脆性和减低铁液的流动性，顾含硫高的生铁不适于铸造细件。性和减低铁液的流动性，顾含硫高的生铁不适于铸造细件。铸造生铁中硫的含量规定最多不得超过铸造生铁中硫的含量规定最多不得超过0.06%（车轮生铁（车轮生铁除外）。除外）。2022年4月29日星期五2022年4月29日星期五常见碳素结构钢的牌号用常见碳素结构钢的牌号用Q+数字表示数字表示其中其中“Q”为屈服点为屈服点“屈屈”字的汉语拼音字首字的汉语拼音字首,数字表示屈服强度的数值。数字表示屈服强度的数值。

6、例如，例如，Q275表示屈服强度为表示屈服强度为275MPa。若牌号后面标注字母若牌号后面标注字母A、B、C、D2022年4月29日星期五表示钢材质量等级不同表示钢材质量等级不同，即硫、磷含量不同，即硫、磷含量不同其中其中A级钢含硫、磷量最高级钢含硫、磷量最高D级钢含硫、磷量最低级钢含硫、磷量最低即即A、B、C、D表示钢材质量依次提高表示钢材质量依次提高。优质碳素结构钢的钢号用平均碳质量分数的万分数的数字表示2022年4月29日星期五例如，钢号“20”即表示碳质量分数为0.20%（万分之二十）的优质碳素结构钢。 若钢中锰含量较高，则在这类钢号后附加符号“Mn”，如15Mn、45Mn等。 优质碳

7、素结构钢主要用来制造各种机器零件2022年4月29日星期五碳钢的在性能上主要的不足： 强度和屈强比较低强度和屈强比较低 普通碳钢普通碳钢Q235钢的钢的s为为235 MPa， 低合金结构钢低合金结构钢Q345 (16Mn)的的s则为则为 360 MPa以上。以上。 40钢的钢的s /b仅为仅为0.43, 合金钢合金钢35CrNi3Mo的的s /b高达高达0.74。2022年4月29日星期五 回火稳定性差回火稳定性差 碳钢在进行调质处理时，为了保证较高的强度碳钢在进行调质处理时，为了保证较高的强度需采用较低的回火温度这样钢的韧性就偏低；需采用较低的回火温度这样钢的韧性就偏低；为了保证较好的韧性，

8、采用高的回火温度时强为了保证较好的韧性，采用高的回火温度时强度又偏低，所以碳钢的综合机械性能水平不高。度又偏低，所以碳钢的综合机械性能水平不高。 不能满足特殊性能的要求不能满足特殊性能的要求碳钢在抗氧化、耐蚀、耐热、耐低温、耐磨损以碳钢在抗氧化、耐蚀、耐热、耐低温、耐磨损以及特殊电磁性等方面往往较差，不能满足特殊使及特殊电磁性等方面往往较差，不能满足特殊使用性能的需求。碳钢不能完全满足科学技术和工用性能的需求。碳钢不能完全满足科学技术和工业的发展要求。为了提高钢的性能，在铁碳合金业的发展要求。为了提高钢的性能，在铁碳合金中特意加入合金元素。所获得的钢种称为合金钢。中特意加入合金元素。所获得的钢

9、种称为合金钢。2022年4月29日星期五合金钢的分类 1.按合金元素含量多少分类： 低合金钢（合金元素总量低于低合金钢（合金元素总量低于5 %） 中合金钢（合金元素总量为中合金钢（合金元素总量为5 %10 %） 高合金钢（合金元素总高合金钢（合金元素总 2.按所含的主要合金元素分类：铬钢（铬钢（Cr-Fe-C) 铬镍钢（铬镍钢（Cr-Ni-Fe-C) 锰钢（锰钢（Mn-Fe-C) 硅锰钢（硅锰钢（Si-Mn-Fe-C)2022年4月29日星期五 性能要求性能要求 (1) 高强度：一般屈服强度在高强度：一般屈服强度在300 MPa以上。以上。 (2) 高韧性：要求延伸率为高韧性：要求延伸率为15

10、%20%， 室温冲击韧性大于室温冲击韧性大于600 kJ/m2800 kJ/m2。 对大型焊接构件，还要有较高的断裂韧性。对大型焊接构件，还要有较高的断裂韧性。 (3) 良好的焊接性能和冷成型性能。良好的焊接性能和冷成型性能。 (4) 低的冷脆转变温度。低的冷脆转变温度。 (5) 良好的耐蚀性。良好的耐蚀性。2022年4月29日星期五回火是热处理的一种方法，分低温回火与高温回火。回火是热处理的一种方法，分低温回火与高温回火。 低温回火（含中温）温度在低温回火（含中温）温度在A c（727）以下，钢的组织不）以下，钢的组织不发生根本改变，用以消除淬火后的应力和提高工件的韧性。发生根本改变，用以消

11、除淬火后的应力和提高工件的韧性。 高温回火温度在高温回火温度在Ac 以上，组织将发生转变，用以提高材以上，组织将发生转变，用以提高材料的综合性能，如调质钢在淬火后的高温回火。料的综合性能，如调质钢在淬火后的高温回火。淬火淬火加热，保温，快速冷却。加热，保温，快速冷却。-把工件加热到奥氏体转变温度下把工件加热到奥氏体转变温度下，充分保温使铁素体加珠光体组织充分转变为奥氏体组织，充分保温使铁素体加珠光体组织充分转变为奥氏体组织，快速冷却至接近室温得到马氏体组织，从而达到高硬度和高快速冷却至接近室温得到马氏体组织，从而达到高硬度和高耐磨性。耐磨性。2022年4月29日星期五合金钢的编号合金钢的编号牌

12、号首部用数字标明碳质量分数牌号首部用数字标明碳质量分数结构钢以万分之一为单位的数字（两位数）；结构钢以万分之一为单位的数字（两位数）；工具钢和特殊性能钢以千分之一为单位的数字工具钢和特殊性能钢以千分之一为单位的数字（一位数）而工具钢的碳质量分数超过（一位数）而工具钢的碳质量分数超过1%时时碳质量分数不标出。在表明碳质量分数数字碳质量分数不标出。在表明碳质量分数数字之后，用元素的化学符号表明钢中主要合金之后，用元素的化学符号表明钢中主要合金元素质量分数元素质量分数,由其后面的数字标明平均质量由其后面的数字标明平均质量分数分数,少于少于1.5%时不标数时不标数,平均质量分数为平均质量分数为1.5%2.49%、2.5%3.49%时时相应地标以相应地标以2、32022年4月29日星期五退火退火 ： 将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却宜速度冷却(通常是缓慢冷却，有时是控制冷却通常是缓慢冷却，有时是控制冷却)的一种金属热的一种金属热处理处理1工艺。目的是使经过铸造、锻轧、焊接或切削加工的工艺。目的是使经过铸造、锻轧、焊接或切削加工的材料或工件软化，改善塑性和韧性，使化学成分均匀化，去除材料或工件软化，改善塑性和