金属材料及其加工工艺课件.ppt

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1、2金属材料金属是指在自然界已发现的元素中，具有良好导电、导热和可加工性能的元素。如：铝、铜、锰、锌、铬、钨等。金属材料是金属及其合金的总称。合金是指由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素所组成的具有金属性质的物质。如：钢（铁碳合金）、黄铜（铜锌合金）。工业产品造型设计中，应用最广泛的金属材料是钢铁材料，其次是有色金属材料。近年来性能优异、用途广泛的合金材料成为工业设计更丰富的选择之一。12.1金属材料概述2.1.1金属材料的分类1.纯金属和合金纯金属——由单一金属元素构成的材料。合金——以一种金属元素为基础，加

2、入另外一种或几种金属或非金属元素而组成的具有金属特性的材料。根据组元的数目可以分为二元合金、三元合金和多元合金。如钢铁材料（铁+碳）、青铜（铜+锡）、硬铝（铝+铜+镁）。2.黑色金属和有色金属黑色金属——以铁为基本成分的金属和合金。如纯铁、碳素钢、合金钢、铸铁、铁合金等，一般称钢铁材料。有色金属——除铁以外的其他金属和合金，一般具有较为绚丽的外观色泽。如铝及铝合金、铜及铜合金、钛及钛合金等。餐具日本（株）青芳制作所幼儿西餐餐具日本小林工业株式会社芳择纪一开水壶不锈钢ALESSIMichacelGraves果盘ALES

3、SIMichacelGraves器皿不锈钢铸造马丁·海兰特英国不锈钢操作台。铝合金框架结构皮椅。金属材料名称基本性能特征用途熟铁黑色金属，纯铁，含碳量极少，容易加工、锻造用于一些装饰件等低碳钢黑色金属，含碳量低，性质较软，不能淬火硬化，容易焊接，容易加工成型用于各种铆钉，链条，机器部件，锻件等中碳钢黑色金属，强度比低碳钢高，能淬火硬化用于加工各种机器部件，金工工具高碳钢黑色金属，容易淬火硬化热处理等，性质坚硬，难切割及弯曲各种机床上的切削工具，金工工具铜有色金属，呈棕黄色，容易加工，导电性极佳，但易生锈用于一些装饰件

4、，器皿及电器工业铝呈银白色，质轻软，加工成型容易，抗腐蚀性好，导电性能极佳用于各种器皿及电工业铝合金通过与其它金属（如铜、锌等）结合成合金，既保留了铝的质轻，耐腐蚀，易加工等特点，同时有较好的硬度与强度各种容器，装饰标牌，门窗及柜的各种框架，桥梁，电器外壳，飞机制造等2.2常用金属材料2.2.1钢铁材料钢铁材料是工业产品中应用最广泛的金属材料，产量约占金属材料总量的90%以上，按其含碳量的差异可分为三大类：纯铁、钢、铸铁。碳素钢——碳钢，含碳量<2.11%的铁碳合金。元素：铁、碳、限量内的硅、锰、磷、硫、氧等杂质。含

5、碳量增加，钢的强度、硬度增大，塑性、韧性、可焊性降低。按含碳量可分为：低碳钢（含碳量<0.25%以下）——低强度、高塑性、高韧性、良好的加工性和焊接性。复杂形状和需要焊接的零件、构件。中碳钢（含碳量0.25%—0.6%）——有一定强度、塑性和适中的韧性，经热处理具有良好的综合力学性能。要求强韧性的齿轮、轴承等零件。高碳钢（含碳量0.6%以上）——较高的强度、硬度，耐磨性好，塑性韧性较低。制造工具、刃具、弹簧、耐磨零件。低碳钢散热器低碳钢中碳钢高碳钢合金钢——碳素钢+一种/几种合金元素的钢。综合机械性能较高，具有某些特

6、殊的物理、化学性能。合金元素可以改善钢的实用性能和工艺性能。硅、锰、铬、镍、钼、钨、钛、硼等。按合金元素总含量分为：低合金钢（总含量5%以下）中合金钢（总含量5%—10%）高合金钢（总含量10%以上）2.按合金元素种类分为：铬钢、镍钢、锰钢、硅钢、铬镍钢、锰硅钢等。3.按用途分为：合金结构钢、合金工具钢、、特种合金钢（不锈钢、耐热钢、耐磨钢）铬钢镍钢（1）碳素钢根据其工业用途一般分为结构钢和工具钢两大类。①碳素结构钢含碳量较低，具有良好的综合机械性能。主要用于建筑、造船、生产工具、桥梁、汽车、铁路、家具、家居产品及建

7、筑领域。外壳为高碳钢按品质高低可分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢，后者具有更好的塑性和韧性。普通碳素结构钢特性——价格低廉，工艺性能（焊接性、冷成形性）优良。牌号表示方法：由代表屈服点的字母（Q）、屈服强度值、质量等级符号、脱氧方法符号四部分按顺序组成。Q235-A·F，表示σs≥235MPa，质量等级为A级，脱氧方法为沸腾钢的碳素结构钢。应用：一般工程结构、普通机械零件。通常热轧成各种型材（如圆钢、方钢、工字钢等）。Q195、Q215，通常轧制成薄板、钢筋供应市场，或制作铆钉、螺钉、轻负荷的冲压零件和焊接结构件等

8、。Q235、Q255，强度稍高，制作螺母、螺栓、销子、吊钩和不太重的机器零件，建筑结构中的螺纹钢、型钢、钢筋等；质量较好的C、D级Q235可作为重要焊接结构用材。Q275钢可部分代替优质碳素结构钢25、30、35钢使用。优质碳素结构钢特性——夹杂物较少，质量较好。力学性能根据碳质量分数不同有较大差异。牌号表示方法：由代表碳的质量分数（0.01%