气瓶检验员金属材料基础知识ppt课件

1、金属资料根底知识2021-11-22.金属资料根底知识 金属是指具有良好的导电性和导热性、有一定的强度和塑性、并具有光泽的物质,如铁、铝和铜等。金属资料是由金属元素或以金属元素为主要资料、并具有金属特性的工程资料。它包括纯金属和合金。 气瓶主体系由合金钢或优质碳素钢、铝合金等制造。 .金属资料根底知识一、 金属资料的分类 金属或金属资料通常分为黑色金属和有色金属两大类： 1、黑色金属 以铁或以它为主而构成的物质，称为黑色金属，如钢和生铁。 2、有色金属 除黑色金属外的其它金属，称为有色金属 ，如铜、铝和镁等。 . 黑色金属分为钢和生铁。含碳量小于2.11%的铁碳合金称为钢，大于2.11%的铁碳

2、合金称为生铁。 1、生铁的分类 炼钢生铁 、铸造生铁灰口铸铁 、白口铸铁 、可锻铸铁、球墨铸铁 。 2、钢的分类钢是含碳量在0.04%-2.1%之间的铁碳合金。为了保证其韧性和塑性，含碳量普通不超越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，其主要方法有如下几种： .A .按化学成分分类1碳素钢 含碳量低于1.5%，其杂质Si、Mn、S、P等含量在规定范围内Mn0.8%、Si0.4%、S0.055%、P0.045%的铁碳合金。 a.低碳钢C0.25%； b.中碳钢C0.250.60%； c.高碳钢C0.60%。 d. 工业纯铁：为含碳量0.04%的铁碳合金。2

3、合金钢.(2) 合金钢：合金钢是指在碳素钢的根底上，为了改善钢的性能，在冶炼时特意参与一些合金元素如铬、镍、硅、锰、钼、钨、钒、钛、硼等而炼成的钢。 按其合金元素的总含量，可分为： 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%。.B.按用途分1构造钢 用于制造各种机器零件螺钉、螺帽、轴类、齿轮等及工程构造桥梁、厂房钢筋、锅炉、造船构造等。2工具钢 制造各种刀具车刀、铣刀、钻头等，量具如卡尺、游标尺、块规等及模具3特殊性能钢 不锈钢、耐热钢.C.按质量分 根据钢中所含有有害杂质元素硫、磷的多少来划分 普通钢P0.045%，S0.050%

4、 优质钢P、S均0.035% 高级优质钢P0.035%，S0.030% .D.按脱氧程度分1镇静钢 钢液在浇注前用锰铁、硅铁和铅进展了充分脱氧 , 成分较均匀、组织较致密。主要用于机械性能要求较高的零件。2沸腾钢 钢液在浇注前进展轻度脱氧, 成分偏析较严重、组织不致密。机械性能不均匀, 冲击韧性差, 常用于要求不高的零件。3半镇静钢 半镇静钢是脱氧过程介于镇静钢和沸腾钢之间的钢,是用锰铁和硅铁进展脱氧。其质量也介于二者之间,可替代部分镇静钢,普通不适于做重要零件。.金属资料根底知识E、按成形方法分类：(1) 锻钢； (2) 铸钢 ；(3) 热轧钢 ；4冷轧钢 ；(5) 冷拉钢 。F、按金相组织

5、分类 ：铁素体钢 、奥氏体钢 等。G、按冶炼方法分类 ： 平炉钢 、转炉钢 、电炉钢.金属资料根底知识H、综合分类: 在实践中按其化学成分、质量、用途进展综合分类。 (1)普通钢 a.碳素构造钢，b.低合金构造钢 ，c.特定用途的普通构造钢 。(2)优质钢包括高级优质钢a.构造钢：(a)优质碳素构造钢；(b)合金构造钢；(c)弹簧钢；(d)易切钢；(e)轴承钢；(f)特定用途优质构造钢。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。.金属资料根底知识二、金属资料的性能1、金属

6、的物理性能2、金属的化学性能3、金属的力学性能4、金属的工艺性能.金属资料根底知识1、金属的物理性能金属的物理性能是指金属固有的属性,包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等。2、 金属的化学性能金属的化学性能是指金属在化学作用下所表现的性能，如耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性等。 .金属资料根底知识3 、金属的力学性能 所谓力学性能是指金属在外力作用时表现出来的性能。力学性能包括强度、塑性、硬度、韧性及疲劳强度等。 .金属资料根底知识a.强度：金属资料在外力作用下抵抗塑性变形不可恢复变形和断裂的才干,强度大小通常用应力来表示。 抗拉强度Rm (MPa) 表征金属资料抵抗拉伸断裂的最大应

7、力称为抗拉强度，也称强度极限。 屈服强度Re(MPa) 表征金属资料抵抗塑性变形的才干。金属资料受拉伸载荷作用时，当载荷不再添加而变形继续添加的景象叫屈服，发生屈服时的应力称为屈服点。 .金属资料根底知识拉伸实验的方法是用静拉力对规范试样进展轴向拉伸，同时延续丈量力和相应的伸长，直至断裂。根据测得的数据，即可求出有关的抗拉强度、屈服强度、伸长率和面收缩率等力学性能。.金属资料根底知识.金属资料根底知识b.塑性 : 断裂前金属资料产生永久变形的才干称为塑性。塑性目的也是由拉伸实验测得的。常用金属资料拉伸时最大的相对塑性变形伸长率和断面收缩率来表示。 伸长率A 试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百

8、分比称为伸长率。用符号表示。其计算方法如下：A=L1-L0/L0100。 面收缩率Z 试样拉断后，缩颈处截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比为断面收缩率。其计算方法如下：Z=S0-S1/S0100。 .金属资料根底知识C.硬度:资料抵抗部分变形、特别是塑性变形、压痕或痕的才干称为硬度。硬度实验的方法很多，有压入硬度实验法如布氏硬度、洛氏硬度等；回跳硬度实验法(如肖氏硬度)等。 .布氏硬度 HB.洛氏硬度HR丈量剩余压入深度h定义：每0.002mm相当于洛氏1度洛氏硬度常用标尺有：B、C、A三种HRB淬火钢球，中等载荷，测轻金属、未淬火钢HRC金刚石圆锥，大载荷，测较硬、淬硬钢制品HRA金钢

9、石圆锥，小载荷，测硬、薄试件.维氏硬度HV金刚石四棱锥体 丈量压痕对角线长度硬薄层工件 硬度和强度有一定关系显微硬度HV载荷以 g 计算丈量组织中某一相硬度.金属资料根底知识D. 韧性 金属资料抵抗冲击载荷作用而不破坏的才干称为韧性。表征金属资料在断裂前塑性变形和裂纹扩展时吸收能量的才干，是金属资料强度和塑性的综合性能目的。表征资料韧性的主要参量有冲击吸收功、冲击韧性、脆性转变温度和无塑性转变温度以及断裂韧性等。 .冲击韧性：冲击载荷下资料抵抗变形和断裂的才干。冲击实验是利用能量守恒原理：试样被冲断过程中吸收的能量等于摆锤冲击试样前后的势能差。冲击吸收功Ak：摆锤冲断试样所失去的能量，单位为J

10、。 AKU，AKV，冲击韧度ak：单位为J/cm2 韧性与温度有关脆性转变温度TK冲击韧性. 国家规范规定冲击弯曲实验用规范试样分别为夏比(charpy)U型缺口试样和夏比V型缺口试样，两种试样的外形及尺寸如下图。所测得的冲击吸收功分别记为AKU和AKV 。 另外，丈量陶瓷、铸铁或工具钢等脆性资料的冲击吸收功时，常采用10mml0mm10mm的无缺口冲击试样。.金属资料根底知识4.金属的工艺性能 工艺性能是指金属资料对不同加工工艺方法的顺应才干。它包括铸造性能、锻压性能、焊接性和切削加工性能等。 .金属资料根底知识三、金属的构造与结晶 不同的金属资料具有不同的力学性能，即使是同一种金属资料，在

11、不同的条件下其力学性能也是不同的。金属力学的这些差别，从本质上来说，是由其内部构造所决议的。 1、晶体与非晶体在物质内部，凡是原子呈无序堆积情况的，称为非晶体，例如普通玻璃、松香、树脂等，都属于非晶体。相反，凡是原子作有序、有规那么陈列的称为晶体。绝大多数金属和合金都属于金属晶体。 .金属资料根底知识2、晶体构造为了笼统地表示晶体中原子陈列的规律，可以将原子简化成一个点，用假想的线将这些点连结起来，就构成了有明显规律性的空间格子。这种表示原子在晶体中陈列规律的空间格架，叫做晶格。晶格是由许多外形、大小一样的最小几何单元反复堆积而成的。可以完好地反映晶格特征的最小几何单元称为晶胞。 .金属资料根

12、底知识 3、金属晶格的类型 1体心立方晶格 它的晶胞是一个立方体，原子位于立方体的八个顶角上和立方体的中心，属于这种晶格类型的金属有铬Cr、钒V、钨W、钼Mo、及a-铁a-Fe等金属。 .金属资料根底知识2面心立方晶格 它的晶胞也是一个立方体，原子位于立方体的八个顶角和立方体六个面的中心，属于这种晶格类型的金属有铝Al、铜Cu、铅Pb、镍Ni及r-铁r-Fe等金属。3密排六方晶格 它的晶胞是一个正六方柱体，原子陈列在柱体的每个角顶上和上、下底面的中心，另外三个原子陈列在柱体内，属于这种晶格类型的金属有镁Mg、铍Be、镉Cd、及锌Zn等金属。见晶格表示图。 .三种典型的纯金属晶体晶胞 a-Fe

13、、V、Nb、Cr、Mo、W等体心立方晶胞 BCC(Body-centered cubic)-Fe、 Al、Cu、Au、Ag、Ni、Pb等。面心立方晶胞 FCC(Face-centered cubic)Mg、Zn 、 a-Be、a-Ti、a-Zr、a-Co等。密排六方晶胞 HCP(hexagonal close-packed).金属资料根底知识4、钢的晶粒度钢中晶粒大小的尺寸称为晶粒度，通常用显微晶粒级别指数G表示。在放大100倍的条件下，645.16mm2 面积所包含的晶粒数n与G的关系为n=2G-1。.金属资料根底知识5、双相合金及多元合金 合金：由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有

14、金属特性的物质。 相：合金中成份、构造、性能一样的组成部分。 组元：组成合金的独立的、最根本的单元。 合金两类根本相：固溶体和金属化合物。.金属资料根底知识固溶体：是一个或几个组元的原子化合物溶入另一个组元的晶格中，而仍坚持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。 化合物：合金组元间发生化协作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态构造。 机械混合物：由两种晶体构造而组成的合金组成物，虽然是两种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。 . 合金组元经过溶解构成一种成分和性能均匀的、且构造与组元之一一样的固相。 溶剂、溶质 例：A(B), A：溶剂 , B：溶质。

15、 、 固溶体. 固溶体的分类 . 固溶强化 经过构成固溶体使金属强度和硬度提高的景象。溶质原子溶入晶格畸变位错运动阻力上升金属塑性变形困难强度、硬度升高。. 合金的组元相互作用构成的具有金属特性，而晶格类型和特性又完全不同于任一组元的化合物中间相。特性：熔点、硬度高、脆性大。分类：正常价化合物：电子化合物：间隙化合物：过渡族金属元素与碳、氮、氢、硼 、金属化合物.组织：金属资料内部的微观形貌，又叫显微组织。 组织由数量、形状、大小和分布方式不同的各种相组成相：指合金中晶体构造一样、成分和性能均一并以 界面与其他部分分开的均匀组成部分。1. 组织概念四、钢中常见的金相组织.组织取决于化学成分和工

16、艺过程2. 组织的决议要素.金属资料根底知识3、钢中常见的金相组织 、奥氏体 碳或其它合金元素溶于-Fe中构成的间隙固溶体称为奥氏体，用或A表示。 、铁素体 碳和其它合金元素溶入-Fe中所构成的间隙固溶体称为铁素体，以或F表示。、渗碳体 渗碳体是铁和碳组成的金属化合物，在碳素钢中用分子式Fe3C表示 。、珠光体 珠光体是铁素体和渗碳体组成的机械混合物，通常呈片层状相间分布，片层间距和片层厚度主要取决于奥氏体分解时的过冷度。 .4、 铁碳合金的组织与形状图铁碳合金碳钢和铸铁，是工业运用最广的合金。含碳量为0.0218% 2.11%的称钢含碳量为 2.11% 6.69%的称铸铁。铁和碳可构成一系列

17、稳定化合物： Fe3C、 Fe2C、 FeC，都可作为纯组元对待。含碳量大于Fe3C成分6.69%时，合金太脆，已无适用价值。.4.1、铁碳合金的根本组织是体心立方间隙固溶体。铁素体的溶碳才干很低,在727时最大为0.0218%，室温下仅为0.0008%。铁素体的组织为多边形晶粒，性能与纯铁类似。铁素体 组元：Fe、 Fe3C 相 铁素体：碳在-Fe中的固溶体称铁素体, 用F 或 表示。. 奥氏体:碳在 -Fe中的固溶体称奥氏体。用A或 表示。是面心立方晶格的间隙固溶体。溶碳才干比铁素体大，1148时最大为2.11%。727 时为0.77%组织为不规那么多面体晶粒，晶界较直。强度低、塑性好，钢

18、材热加工都在 区进展.碳钢室温组织中无奥氏体。奥氏体. 渗碳体：即Fe3C, 含碳6.69%, 用Fe3C或Cm表示。Fe3C硬度高、强度低(b35MPa), 脆性大, 塑性几乎为零Fe3C是一个亚稳相，在一定条件下可发生分解：Fe3C3Fe+C(石墨), 该反响对铸铁有重要意义。由于碳在-Fe中的溶解度很小，因此常温下碳在铁碳合金中主要以Fe3C或石墨的方式存在。 铸铁中的石墨钢中的渗碳体.珠光体：铁素体与Fe3C的机械混合物，用P表示。珠光体的组织特点是两相呈片层相间分布,性能介于两相之间。珠光体. 在铁碳合金中一共有三个相，即铁素体、奥氏体和渗碳体。但奥氏体普通仅存在于高温下，所以室温下

19、一切的铁碳合金中只需两个相，就是铁素体和渗碳体。由于铁素体中的含碳量非常少，所以可以以为铁碳合金中的碳绝大部分存在于渗碳体中。这一点是非常重要的。 铁和碳可以构成一系列化合物，如Fe3C、Fe2C、FeC等，有实意图义并被深化研讨的只是Fe-Fe3C部分，通常称其为 Fe-Fe3C相图， 此时相图的组元为Fe和Fe3C。 由于实践运用的铁碳合金其含碳量多在5%以下，因此成分轴从06.69%。所谓的铁碳合金相图实践上就是FeFe3C相图。. Fe - Fe3C 相图ACDEFGSPQ1148727LAL+AL+ Fe3C4.3%C2.11%C0.0218%C6.69%CFe Fe3C T( A+

20、Fe3C )LdLd+Fe3CA+Ld+Fe3CFA+FA+ Fe3C( F+ Fe3C )PP+F0.77%CP+Fe3CLdLd+Fe3CP+Ld+Fe3CK( P+Fe3C ).莱氏体.4.2 铁碳合金的组织转变工业纯铁 ( ingot iron )共析钢 ( eutectoid steel )亚共析钢 ( hypoeutectoid steel )过共析钢 ( hypereutectoid steel )共晶白口铁 ( eutectoid white iron )亚共晶白口铁( hypoeutectoid white iron )过共晶白口铁( hypereutectoid white

21、 iron ).工业纯铁 ( Wc 0.0218% )纯铁的同素异晶转变-Fe-Fe-Fe 体心 面心 体心同素异晶转变固态下，一种元素的晶体构造随温度发生变化的景象。特点： 是形核与长大的过程重结晶 将导致体积变化产生内应力 经过热处置改动其组织、构造 性能. 工业纯铁组织金相图. 共析钢 ( Wc = 0.77% ).亚共析钢 ( Wc = 0.45% ).金属资料根底知识五、中国钢号表示方法钢的牌号简称钢号，是对每一种详细钢产品所取的称号，是人们了解钢的一种共同言语。我国的钢号表示方法，根据国家规范GB221中规定，采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。即： 钢号中

22、化学元素采用国际化学符号表示，例如Si,Mn,Cr等。混合稀土元素用“RE或“Xt表示。 产品称号、用途、冶炼和浇注方法等，普通采用汉语拼音的缩写字母表示，见表。 钢中主要化学元素含量%采用阿拉伯数字表示。 .金属资料根底知识1碳素构造钢 由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以“Q，代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，单位是MPa例如Q235表示屈服点s为235 MPa的碳素构造钢。 必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号分别为A、B、C、D。脱氧方法符号：F表示沸腾钢；b表示半镇静钢：Z表示镇静钢；TZ表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即Z和

23、TZ都可不标。例如Q235-AF表示A级沸腾钢。 专门用途的碳素钢，例如桥梁钢、船用钢等，根本上采用碳素构造钢的表示方法，但在钢号最后附加表示用途的字母。 .金属资料根底知识2优质碳素构造钢 钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.45%的钢，钢号为“45，它不是顺序号。 锰含量较高的优质碳素构造钢，应将锰元素标出，例如50Mn。 沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素构造钢应在钢号最后特别标出，例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢，其钢号为10b。 .金属资料根底知识 3碳素工具钢 钢号冠以“T，以免与其他钢类相混。 钢号中的数字表示碳含量，以平均碳含量

24、的千分之几表示。例如“T8表示平均碳含量为0.8%。 锰含量较高者，在钢号最后标出“Mn，例如“T8Mn。 高级优质碳素工具钢的磷、硫含量，比普通优质碳素工具钢低，在钢号最后加注字母“A，以示区别，例如“T8MnA。 .金属资料根底知识4合金构造钢 钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，如37Mn。 .金属资料根底知识钢中主要合金元素，除个别微合金元素外，普通以百分之几表示。当平均合金含量1.5%时，钢号中普通只标出元素符号，而不标明含量，但在特殊情况下易致混淆者，在元素符号后亦可标以数字“1，例如钢号“30Cr Mo和“35CrMo，表示碳含量分别为0.30% 和0.

25、35% 左右，铬含量为1%左右， Mo含量为微量0.15-0.25%，其他成分全部一样。当合金元素平均含量1.5%、2.5%、3.5%时，在元素符号后面应标明含量，可相应表示为2、3、4等。例如18Cr2Ni4WA。.金属资料根底知识 5低合金高强度钢 钢号的表示方法，根本上和合金构造钢一样。 对专业用低合金高强度钢，应在钢号最后标明。例如16Mn钢，用于桥梁的公用钢种为“16Mnq，汽车大梁的公用钢种为“16MnL，压力容器的公用钢种为“16MnR。 .金属资料根底知识6弹簧钢 弹簧钢按化学成分可分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类，其钢号表示方法，前者根本上与优质碳素构造钢一样，后者根本上与合金

26、构造钢一样。.金属资料根底知识 7合金工具钢和高速工具钢 合金工具钢钢号的平均碳含量1.0%时，不标出碳含量；当平均碳含量1.0%时，以千分之几表示。例如Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr2W8V。 钢中合金元素含量的表示方法，根本上与合金构造钢一样。但对铬含量较低的合金工具钢钢号，其铬含量以千分之几表示，并在表示含量的数字前加“0，以便把它和普通元素含量按百分之几表示的方法区别开来。例如Cr06。 高速工具钢的钢号普通不标出碳含量，只标出各种合金元素平均含量的百分之几。例如钨系高速钢的钢号表示为“W18Cr4V。钢号冠以字母“C者，表示其碳含量高于未冠“C的通用钢号。 .金属资料根底知

27、识 8不锈钢和耐热钢 钢号中碳含量以千分之几表示。例如“2Cr13钢的平均碳含量为0.2%；假设钢中含碳量0.03%或0.08%者,钢号前分别冠以“00及“0表示之，例如00Cr17Ni14Mo2、0Cr18 Ni9等。 对钢中主要合金元素以百分之几表示，而钛、铌、锆、氮等那么按上述合金构造钢对微合金元素的表示方法标出。 .金属资料根底知识 9焊条钢 它的钢号前冠以字母“H，以区别于其他钢类。例如不锈钢焊丝为“H2Cr13，可以区别于不锈钢“2Cr13。H08A表示含碳量约0。08%焊材用高级优质钢。.金属资料根底知识10焊接气瓶用钢GB6653 它的牌号由字母“HP和数字组成，“HP表示焊接

28、气瓶用钢，数字表示资料屈服强度的最小值，例如HP 265。 .GB6653-20211 与GB6653-94的主要区别1扩展厚度规格2取消 HP245、HP3653添加 HP2354调整各牌号化学成分和机械性能目的5取消平炉的冶炼方法6修正对非金属夹杂物的要求.GB6653-20212 资料牌号 HP235 HP265 HP295 HP325 HP345.30CrMo4 6061铝合金 .金属资料根底知识六、钢的热处置定义：对钢在固态下加热，保温暖冷却以改动其内部构造，从而改动钢的性能的一种工艺方法。普通说改善钢的性能有两种途径： 调整钢的化学成分合金化 对钢进展热处置 .金属资料根底知识1、

29、分类：金属热处置工艺大体可分为整体热处置、外表热处置和化学热处置三大类。 整体热处置是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改动其整膂力学性能的金属热处置工艺。钢铁整体热处置大致有退火、正火、淬火和回火四种根本工艺。 外表热处置的主要方法有火焰淬火和感应加热热处置 。化学热处置是经过改动工件表层化学成分、组织和性能的金属热处置工艺。化学热处置的主要方法有渗碳、渗氮、渗金属。 .金属资料根底知识2、热处置三大工艺参数：热处置根本工艺曲线保温时间加热温度时间冷却临界点加热温度 保温时间 冷却速度 。 .6.1、退火将钢件加热至高于或低于钢的临界温度，经适当保温后随炉或埋入导热性较差的介质中缓慢冷却，以获得接近平衡形状组织的热处置工艺。真空退火炉1、退火目的：调整硬度，便于切削加工。 消除内应力，防止加工中变形。 细化晶粒，为最终热处置作组织预备。 .2、退火工艺退火的种