金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)(已修改)
2025-01-04 14:39 本頁(yè)面
【正文】 金屬材料基礎(chǔ)知識(shí) 一 .概述： ? 、工程等工業(yè)領(lǐng)域中，采用的金屬材料種類及品種繁多，其分類如下： ? ： ? 為更合理使用金屬材料，充分發(fā)揮其作用，必須掌握各種金屬材料制成的零、構(gòu)件在正常工作情況下應(yīng)具備的性能（使用性能）及其在冷熱加工過(guò)程中材料應(yīng)具備的性能（工藝性能）。 ? 材料的使用性能包括物理性能（如比重、熔點(diǎn)、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、熱膨脹性、磁性等）、化學(xué)性能（耐用腐蝕性、抗氧化性），力學(xué)性能（機(jī)械性能）。材料的工藝性能指材料適應(yīng)冷、熱加工方法的能力。 ? 機(jī)械性能（力學(xué)性能） : 機(jī)械性能是指金屬材料在外力作用下所表現(xiàn)出來(lái)的特性。 ? ① 強(qiáng)度 :材料在外力 (載荷 )作用下，抵抗變形和斷裂的能力。材料 單位面積受載荷稱應(yīng)力。 ? ② 屈服點(diǎn) δs： 稱屈服強(qiáng)度，指材料在拉抻過(guò)程中，材料所受應(yīng)力 達(dá)到某一臨界值時(shí)，載荷不再增加變形卻繼續(xù)增加或產(chǎn)生 %L。時(shí) 的應(yīng)力值，單位用牛頓 /毫米 2（ N/mm2）表示。 ? ③ 抗拉強(qiáng)度 δb： 也叫強(qiáng)度極限指材料在拉斷前承受最大應(yīng)力值。 單位用牛頓 /毫米 2（ N/mm2）表示。 ? ④ 延伸率 δ： 材料在拉伸斷裂后，總伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距長(zhǎng)度的百分比。 ? ⑤ 斷面收縮率（ Ψ）： 材料在拉伸斷裂后、斷面最大縮小面積與原斷 面積百分比。 ? ⑥ 硬度： 指材料抵抗其它更硬物壓力其表面的能力，常用硬度按其范 圍測(cè)定分布氏硬度（ HBS、 HBW）和洛氏硬度 (HKA、 HKB、 HRC） ? ⑦ 沖擊韌性（ Ak）： 材料抵抗沖擊載荷的能力，單位為焦耳 /厘米 2 （ J/cm2）。 ? 工藝性能： 指材料承受各種加工、處理的能力的那些性能。 ? ①鑄造性能：指金屬或合金是否適合鑄造的一些工藝性能，主要包括 流性能、充滿鑄模能力；收縮性、鑄件凝固時(shí)體積收縮的能力；偏析 指化學(xué)成分不均性。 ? ② 焊接性能：指金屬材料通過(guò)加熱或加熱和加壓焊接方法，把兩個(gè)或 兩個(gè)以上金屬材料焊接到一起，接口處能滿足使用目的的特性。 ? ③冷彎性能：指金屬材料在常溫下能承受彎曲而不破裂性能。彎曲程 度一般用彎曲角度 α（外角）或彎心直徑 d 對(duì)材料厚度 a 的比值表 示， a 愈大或 d/a 愈小，則材料的冷彎性愈好。 ? ④ 沖壓性能：金屬材料承受沖壓變形加工而不破裂的能力。在常溫進(jìn) 行沖壓叫冷沖壓。檢驗(yàn)方法用杯突試驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。 ? ⑤ 鍛造性能：金屬材料鍛壓加工中能承受塑性變形而不破裂的能力。 ? 化學(xué)性能： 指金屬材料與周圍介質(zhì)掃觸時(shí)抵抗發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)的性能。 ? ①耐腐蝕性：指金屬材料抵抗各種介質(zhì)侵蝕的能力。 ? ② 抗氧化性：指金屬材料在高溫下，抵抗產(chǎn)生氧化皮能力。 二 .黑色金屬： 黑色金屬：如生鐵、鐵合金、鑄鐵、鋼、合金鋼等。鋼和生鐵都是以鐵 為基礎(chǔ)，以碳為主要添加元素的合金，統(tǒng)稱為鐵碳合金。習(xí)慣上把碳含 量＞ %的歸類于鐵，碳含量＜ %的歸類于鋼。 ： ： ? 生鐵是含碳量大于 2％（ %）的鐵碳合金，工業(yè)生鐵含碳量一般 在 %~%，并含 Si、 Mn、 S、 P 等元素，是用鐵礦石經(jīng)高爐冶煉的 產(chǎn)品。生鐵生鐵按含硅（ Si）量劃分鐵號(hào)，按含錳（ Mn）量分組，按含 磷（ P）量分級(jí)，按含硫（ S）量分類。 1）煉鋼生鐵： ? 煉鋼生鐵含硅量不大于 %，碳以 Fe3C 狀存在。故硬而脆，斷口呈白色。主要用作煉鋼原料和可鍛鑄鐵原料，煉鋼生鐵見(jiàn)下表所示。 ? 2）鑄造用生鐵 ? 鑄造生鐵硅含量為 ~%。碳多以石墨狀態(tài)存在。斷口呈灰色。軟、易切削加工。主要用來(lái)生產(chǎn)各種鑄鐵件原料如床身、箱體等。 鑄造生鐵見(jiàn)下表所示： ? 3）球墨鑄造用生鐵 ? 球墨鑄造用生鐵也是一種鑄造生鐵，只是低硫低磷。低硫使碳充分在鐵中石墨化。低磷提高生鐵的機(jī)械性能；主要用于生產(chǎn)性能（機(jī)械性能）較好的球墨鑄鐵件。球墨生鐵見(jiàn)下表所示： ? 鑄鐵 : ? 鑄鐵是含碳大于 %的鐵碳合金，它是將鑄造生鐵（部分煉鋼生 鐵）在爐中重新熔化，并加進(jìn)鐵合金、廢鋼、回爐鐵調(diào)整成分而得 到。與生鐵區(qū)別是鑄鐵是二次加工，大都加工成鑄鐵件。鑄鐵件具有 優(yōu)良的鑄造性可制成復(fù)雜零件，一般有良好的切削加工性。另外具有 耐磨性和消震性良好，價(jià)格低等特點(diǎn)。 ? 1）鑄鐵牌號(hào)的表示方法： ? 各種鑄鐵代號(hào)，由表示該鑄鐵特征的漢語(yǔ)拼音字母的第一個(gè)大寫(xiě)正體 字母組成。當(dāng)兩種鑄鐵名稱的代號(hào)字母相同時(shí)，可在該大寫(xiě)正體字母 后加小寫(xiě)正體字母來(lái)區(qū)別。同一名稱鑄鐵，需要細(xì)分時(shí)，取其細(xì)分特 點(diǎn)的漢語(yǔ)拼音第一個(gè)大寫(xiě)正體字母，排列在后面。見(jiàn)下表： ? 牌號(hào)中代號(hào)后面的一組數(shù)字，表示抗拉強(qiáng)度值；有兩組數(shù)字時(shí)，第一 組表示抗拉強(qiáng)度值，第二組表示延伸率值。兩組數(shù)字中間用“一”隔 開(kāi)。 ? 合金元素用國(guó)際元素符號(hào)表示，含量大于或等于 1%時(shí)，用整數(shù)表 示：小于 1 %時(shí)一般不標(biāo)注。常規(guī)元素（ C、 Si、 Mn、 S、 p）一般不 標(biāo)注，有特殊作用時(shí)，才標(biāo)注其元素符號(hào)及含量。 ? 2）白口鑄鐵 ? 白口鑄鐵中的碳全部以滲透碳體（ Fe3C）形式存在，因斷口呈亮白 色。故稱白口鑄鐵，由于有大量硬而脆的 Fe3C，白口鑄鐵硬度高、脆 性大、很難加工。因此，在工業(yè)應(yīng)用方面很少直接使用，只用于少數(shù)要 求耐磨而不受沖擊的制件，如拔絲模、球磨機(jī)鐵球等。大多用作煉鋼和 可鍛鑄鐵的坯料。 ? 3）灰口鑄鐵 ? 鑄鐵中的碳大部或全部以自由狀態(tài)片狀石墨存在。斷口呈灰色。它具 有良好鑄造性能、切削加工性好，減磨性，耐磨性好、加上它熔化配料 簡(jiǎn)單，成本低、廣泛用于制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜鑄件和耐磨件。 ? 由于灰口鑄鐵內(nèi)存在片狀石墨，而石墨是一種密度小，強(qiáng)度低、硬度 低、塑性和韌性趨于零的組分。它的存在如同在鋼的基體上存在大量小 缺口，即減少承載面積，又增加裂紋源，所以灰口鑄鐵強(qiáng)度低、韌性 差，不能進(jìn)行壓力加工。為改善其性能，在澆注前在鐵水中加入一下量 的硅鐵，硅鈣等孕育劑，使珠光體基體細(xì)化，石墨變細(xì)小而均勻分布， 經(jīng)過(guò)這種孕育處理的鑄鐵。稱為孕育鑄鐵?；铱阼T鐵的牌號(hào)、性能組織 及用途見(jiàn)下表： ? 4）可鍛鑄鐵 ? 可鍛鑄鐵是用碳、硅含量較低的鐵碳合金鑄成白口鑄鐵坯件，再經(jīng)過(guò) 長(zhǎng)時(shí)間高溫退火處理，使?jié)B碳體分解出團(tuán)絮狀石墨而成，即可鍛鐵是一 種經(jīng)過(guò)石墨化處理的白口鑄鐵。 ? 可鍛鑄鐵按熱處理后顯微組織不同分兩類；一類是黑心可鍛鑄鐵和珠 光可鍛鑄鐵。黑心可鍛鑄鐵組織主要是鐵素體（ F）基本 +團(tuán)絮狀石墨； 珠光體可鍛鑄鐵組織主要是珠光體（ P）基體 +團(tuán)絮狀石墨。另一類是白 心可鍛鑄鐵，白心可鍛鑄鐵組織決定于斷面尺寸，小斷面的以鐵素體為 基體，大斷面的表面區(qū)域?yàn)殍F素體、心部為珠光
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