金属材料常识

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1、金属材料常识金属材料是我们日常生活及工业上应用最广泛的材料。它主要分为钢、铁及有色金屈等几类，而其中的钢又是应用最多最普遍的材料，钢中主要成份是铁元素，其余部分是人为添加的合金元素及各种朵质。止是由于这些添加的合金元索的品种不同、数量不同才形成了各种各样的钢，如普通碳钢、不锈钢、合金钢等等，在这些添加元素屮，碳C起着非常重要的作用。各种钢中占多数百分比的为铁元素（Fe）,除之以外，通常还含有下列儿种元素（通常称Z为钢中的合金元素）：C（碳）Si（硅）Mn（猛）P（磷）S（硫）以及Cr（俗）Ni（镰）Mo（釦）Ti（钛）V（饥）等等。一般情况F,其中P、S为杂质成

2、份，越低钢材质量越好。…、钢的分类按照钢中添加的合金元索品种的不同，我们可以将钢简单地分为三大类：碳钢、合金钢、不锈钢：碳钢：其中合金元素只有C,Si,Mn,P,S五种,其按照P,S杂质含量高低,又分为普碳钢（P,S一般W0.040%）和优碳钢（P,S一般W0.03%），常见钢种有：普碳钢:Q215A.Q235BF,优碳钢：20#.45#.16Mn等，这种钢强度及韧性一般，不耐腐蚀，可用于要求不高的场合，成本最低。合金钢：除碳钢屮含有的5种元素以外，还添加了10%以下的Cr、Mo、V等元素，常见的钢种有：15CrMo12CrlMoVlCr5Mo等。与碳钢相比,合

3、金钢强度更高，耐温性能也提高，但抗腐蚀性能仍较差。因此，合金钢通常用于腐蚀不大的高温高压场合，如锅炉用钢、电厂热蒸汽输送等等，使用成木处于中等水平。不锈钢：通常是在碳钢基础上增加了高比例的Cr,Ni等合金而成，含量比例可达20%以上。常见钢种有:304,304L,321,316,316L,lCrl8Ni9Ti,前几种用数字表示的钢号为日本、美国钢号表示方法，最后一种（lCrl8Ni9Ti）为国内钢号表示方法。卜•面以数字表示法钢号为例，说明几种不锈钢成分Z间的关系：作为一般性的了解，也为了便于初学者记忆，我们可以这样认为（但不是十分准确的说法）：304基本型钢种

4、,只含（C<0.08%）、Cr（~18%）、Ni（~9%）304L超低碳C的304(C<0.05%)就叫304L321304+Ti(~0.5%)316304+Mo("25%)316L超低碳C的316(C<0.05%)就叫316L不锈钢的强度、韧性指标是各种钢屮最好的，其最特岀的优点是抗腐蚀，在化工造纸等腐蚀性较强的场合就必须使用不锈钢，当然，其成木也是最高的。二、钢的性能表示一种钢性能的好坏，总要用一些指标来反映、來表示，对于钢，我们通常用其所含的化学成份、机械性能的数值來反映其质量和性能。机械性能通常冇三个指标：抗拉强度(ob,TS):材料在拉断时能承受的最大

5、外拉力。屈服强度(os,YS):材料发生塑性变形能承受的最小外拉力。延伸率(EL)：材料在拉断后，在长度方向上延长的百分比，此值越大，说明材料的塑性越好。冇时，还用硬度值、冲击韧性值等反映材料性能。我们最常见的碳钢20#,Q235及国外的SS400,SS41,St37等等,它们的性能是非常接近的，或者说基本可以相互替代，它们的有关参数大致如下：C：0.18-0.21%Si:0.30%Mn:0.5%P,S0.025%TS:~550MpaYS:~260MpaEL:~25%三、钢的组织及其变化钢为什么会有性能的差别，其实与钢的内部组织结构有关。通过显微镜可以看出，钢的

6、内部是由许多不同的象细胞一样的小块块叠积而成的，再仔细观察，这些小块块其实归屈于几种不同类别，我们通常将同一类的小块块称为一种“相”或一种“体”o如我们平时所说的奥氏体、铁素体就是指钢中最常见的两种组织结构，也就是两种相。一种钢中含冇哪些相，每一种相所占的比例多少，相的形态如何，这些都直接影响钢的性能。也就是说，如果钢屮相的类型，比例，形态发生变化，钢的性能就要跟着发生变化。那末，哪些因素会促使这些相发生变化呢？显然，钢的成分的变化肯定会影响钢的性能的变化，而对于成份固定的某一种钢來说，比如20#钢，或者304L,当它们被进行形变加工，进行热处理吋，其性能也会发

7、生变化。归纳起來，影响钢的性能的主要因素是：成份，变形和温度。四、钢的热处理为了使某种钢达到我们所希望的最佳性能，必须使其内部组织结构稳定于某一种稳定的结构状态。在很多情况下，我们都必须对钢进行热处理。因为我们的很多产品都是经过加工变形而成的，上面提到经变形的钢，其组织结构就要发生变化，也就是说，钢的性能就发生了变化，I佃这种变化往往是我们所不愿意的，这时我们就必须采取热处理的办法来消除这些变化，恢复钢的本來特性。当然，我们还有因为其他考虑，进行其它方式的热处理。几种钢经冷，热变形后的热处理方法参见附表1。五、钢号表示方法世界各国钢号表示方法不尽一样，但多数按两

8、类方法来表示:一类以含冇