金属材料各元素作用

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1、金属材料各元素作用常用金属材料基础知识教材第1章:金属材料名称常用基础术语1.基础术语:黑色金属:铁和铁的合金均称为黑色金属。如钢、生铁、铁合金、铸铁等。纯铁:纯度很高的铁,化学纯铁含碳量几乎为零,工业纯铁含碳量<0.05%。纯铁是很软的,一般不应用到实际中。铁碳合金:以铁为基础,以碳为主要添加元素的合金,统称为铁碳合金。如钢和生铁。生铁:把铁矿石放到高炉中冶炼而成的,含碳量2%~4.3%(也有资料称3.5%—5.5%、2.11%-6.67%)的铁碳合金称为生铁。生铁质硬而脆,缺乏韧性,几乎没有塑性变形能力,因此不能通过锻造、轧制、拉拔等方法加工成形,主要用来炼

2、钢和制造铸件,如白口铁、灰口铁和球墨铸铁。也有习惯上把炼钢生铁叫做生铁,把铸造生铁简称为铸铁。白口铁:碳以Fe3C形态分布的生铁称为白口铁,其断口呈银白色,质硬而脆,不能进行机械加工,是炼钢的原料,故又称炼钢生铁。灰口铁:碳以片状石墨形态分布的生铁称为灰口铁,其断口呈银灰色,由于石墨质软并有润滑作用,因而这种生铁具有良好的易切削、耐磨和铸造性能等优点。但是,由于有片状石墨的存在,降低了它的抗拉强度,使它不能锻轧,只能用于制造各种铸件,如铸造机床床座、铁管等。因此,通常把这种生铁叫做铸造生铁。球墨铸铁:碳以球状石墨分布则称球墨铸铁,其机械性能、加工性能接近于钢。钢

3、:含碳量在0.04%-2.3%之间(也有资料称0.03%-1.2%)的铁碳合金称为钢。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。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、铝等。第2章:钢的分类基础知识1.按品质进行分类①普通钢:P≤0.045%S≤0.050%(如普通碳素结构钢Q195、Q235等)②优质钢:P≤0.035%S≤0.035%(如优质碳素结构钢20号、45号钢等)③高级优质钢:P≤0.035%S≤0.030%(比优质钢更优质,一般在钢号后加A以示区别,如08A等)2.按

4、化学成份进行分类1)碳素钢:①低碳钢:C≤0.25%②中碳钢:C≤0.25~0.60%③高碳钢:C≥0.60%2)合金钢:①低合金钢(合金元素总含量≤5%);②中合金钢(合金元素总含量>5~10%);③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。4.按金相组织分类1)退火状态的:①亚共析钢(铁素体+珠光体);②共析钢(珠光体);③过共析钢(珠光体+渗碳体);④莱氏体钢(珠光体+渗碳体)。2)正火状态的:①珠光体钢②贝氏体钢③马氏体钢④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:①普通碳素结构钢;

5、②低合金结构钢;③钢筋钢。2)结构钢①机械制造用钢:Ⅰ调质结构钢;Ⅱ表面硬化结构钢:包括渗碳钢、渗氨钢、表面淬火用钢;Ⅲ易切结构钢;(d)冷塑性成形用钢:包括冷冲压用钢、冷镦用钢。②弹簧钢③轴承钢3)工具钢:①碳素工具钢;②合金工具钢;③高速工具钢。4)特殊性能钢:①不锈耐酸钢;②耐热钢:包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢;③电热合金钢;④耐磨钢;⑤低温用钢;⑥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。6.综合分类1)普通钢①碳素结构钢:②低合金结构钢③特定用途的普通结构钢2)优质钢(包括高级优质钢)①结构钢:Ⅰ优质碳素结构钢Ⅱ合

6、金结构钢Ⅲ弹簧钢Ⅳ易切钢Ⅴ轴承钢Ⅵ特定用途优质结构钢。②工具钢:Ⅰ碳素工具钢Ⅱ合金工具钢Ⅲ高速工具钢。③特殊性能钢:Ⅰ不锈耐酸钢Ⅱ耐热钢Ⅲ电热合金钢Ⅳ电工用钢Ⅴ高锰耐磨钢。8.按冶炼方法分类1)按炉种分①平炉钢:Ⅰ酸性平炉钢Ⅱ碱性平炉钢。②转炉钢:Ⅰ酸性转炉钢Ⅱ碱性转炉钢或Ⅰ底吹转炉钢Ⅱ侧吹转炉钢Ⅲ顶吹转炉钢。③电炉钢:Ⅰ电弧炉钢Ⅱ电渣炉钢Ⅲ感应炉钢Ⅳ真空自耗炉钢Ⅴ电子束炉钢。2)按脱氧程度和浇注制度分①沸腾钢②半镇静钢③镇静钢④特殊镇静钢。第3章:金属材料机械性能基础知识1.1金属材料机械性能基础术语:1)屈服点(σs):钢材或试样在拉伸时,当应力超过弹性极限

7、,此时应力不增加或开始有所下降,而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形,称此现象为屈服,而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。设Ps为屈服点s处的外力,Fo为试样断面积,则屈服点σs=Ps/Fo(MPa),MPa称为兆帕等于N(牛顿)/mm2,(MPa=106Pa,Pa:帕斯卡=N/m2)2)屈服强度(σ0.2)有的金属材料的屈服点极不明显,在测量上有困难,因此为了衡量材料的屈服特性,规定产生永久残余塑性变形等于一定值(一般为原长度的0.2%)时的应力,称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2。3)抗拉强度(σb)材料在拉伸过程中,从开始到发生断裂时所达到的最大应

8、力值。它表示钢材抵抗断裂

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