,金属材料基本知识讲解,新冶能化机动处-周舒,s,目录,XINJIANG ZHONGTAI CHEMICAL(GROUP)CO.,LTD.,几种常见的有色金属及合金,钢、铁材料简述,一、生铁和铸铁的分类 1、生铁 生铁是含碳量大于2%，并含硅、锰、硫、磷等杂质的铸铁合金，生铁通常分为炼钢用生铁和铸造用生铁两大类。 其中铸造生铁 含碳量较高为1.25%-3.6%，其中碳以石墨形式存在，断口呈生灰色，又叫灰口铁，用作铸铁的原料。 2、铸铁 铸铁是含碳量在2%以上（一般为2.6%-4%）铁碳合金，其中还含有含硅、锰、硫、磷等杂质，生产上常由生铁、废钢和铁合金按比例配合冶炼而成。,钢、铁材料简述,通常铸铁分类如下 1、灰铸铁 2、孕育铸铁 3、蠕墨铸铁 4、可锻铸铁 5、球墨铸铁 通过在浇筑前往铁水加入一定量的球化剂（如稀土镁合金）和墨化剂，以促进碳呈球形结晶而获得铸铁。,二、钢的分类,钢是含碳量小于等于2%的铁碳合金 1、按化学成分分类：可以分为碳素钢和合金钢 碳素钢包括工业纯铁（含碳0.04%）、低碳钢（含碳0.25% ）、中碳钢（含碳0.25%-0.6%） 、高碳钢（含碳0.6%）。 合金钢包括低合金钢（合金元素总量 5%），中合金钢（合金元素总量 5%-10% 、高合金钢（合金元素总量 10%）.,二、钢的分类,2、按用途分类 按用途分类可分为结构钢、工具钢、特殊性能钢和专业用钢。 优质碳素结构钢 (1)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”， (2)优质碳素结构钢是按化学成分和机械性能供应的。钢中的硫、磷及非金属夹杂物的含量较少，表明质量，组织结构的均匀性能较好，常用于需要经过热处理的各种较重要的机械结构零件 特殊性能钢包括耐热钢、不锈钢、耐磨钢、低温用钢等,二、钢的分类,专业用钢 包括容器用钢、锅炉用钢、船舶用钢、桥梁用钢。 3、按制造加工形式分类 铸钢 采用铸造方法制造出来的一种刚，含碳量在0.15%-0.6%之间 热轧钢 采用热轧方法生产出来的各种热轧钢材 冷轧钢 采用冷轧方法生产出来的各种冷轧钢材 冷拔钢 采用冷拔方法生产出来的各种冷拔钢材,三、钢铁材料的分类,钢材有型材、板材、管材和金属制品四大类 1、型材可以分为简单端面和复杂端面两种，简单端面型材包括圆钢、方钢、六角钢和其他异性端面钢，复杂端面型材包括工字钢、槽钢、钢轨、角钢和H型钢等。 2、板材 此类钢材分为板、片、带、卷板几种，厚度在4mm以下板材的称为薄板，厚度在4-25mm称为中板，厚度在25-60mm称为厚板。,三、钢铁材料的分类,3、管材 钢管按形状分为园、扁、方、六角及异性钢，按生产方式分为无缝钢管和焊接钢管两大类 4、丝材 丝材是线材的一次冷加工产品，钢丝除可直接使用外，还可以生产钢丝绳。,各类钢铁材料牌号的表示方法,一、铸铁牌号表示方法 1、灰铸铁 HT250 HT 表示灰铸铁代号 250表示抗拉强度（MPa) 2、球墨铸铁 QT400-18 QT表示球墨铸铁代号 400表示抗拉强度（MPa) 18 表示伸长率%,各类钢铁材料牌号的表示方法,二、铸钢牌号表示方法 1、铸造铸钢 ZG45 ZG表示铸钢代号 45表示含碳量在0.045% 2、铸造合金钢 ZG15Cr1Mo1V 三、碳素结构钢和低合金钢牌号的表示方法 1、碳素结构钢 Q235A Q235B Q 牌号一律用“Q”，代表屈服点 235表述屈服点数值（单位为MPa) B 表示质量等级（A、B、C、D四等）,各类钢铁材料牌号的表示方法,(1)Q235B 性能简介 有一定的伸长率、强度，良好的韧性和铸造性，易于冲压和焊接，广泛用于一般机械零件的制造。主要用于建筑、桥梁工程上质量要求较高的焊接结构件。 （2）Q235A和Q235B的区别：钢材皆属于碳素钢。在国家标准GB70088中，对Q235A和Q235B的材质区分主要在钢材的含碳量方面，材质是Q235A的材质含碳量在0.140.22之间；Q235B的材质不做冲击实验，而是做常温冲击实验，V型缺口。相对来说，材质是Q235B的钢材的机械性能要远远优于材质是Q235A的钢材。一般情况下，钢厂在成品型材出厂之前都在标识牌上做了标识。设计压力P1.6MPa；使用温度为0350；钢板厚度=20mm,各类钢铁材料牌号的表示方法,（3）Q235B化学成分 碳 C ：0.170.22%硅 Si：0.35% 锰 Mn：0.30.7% 硫 S ：0.045% 磷 P ：0.045% 铬 Cr：允许残余含量0.030% 镍 Ni：允许残余含量0.030% 铜 Cu：允许残余含量0.030 %,各类钢铁材料牌号的表示方法,2、低合金结构钢 Q345 C Q 牌号一律用“Q”，代表屈服点 345表述屈服点数值（单位为MPa) C 表示质量等级（A、B、C、D四等） 四、优质碳素结构钢 锅炉用优质碳素结构钢 20g 20表示含碳量在0.020% g 表示为锅炉用钢,各类钢铁材料牌号的表示方法,抗拉强度定义 当钢材屈服到一定程度后，由于内部晶粒重新排列，其抵抗变形能力又重新提高，此时变形虽然发展很快，但却只能随着应力的提高而提高，直至应力达最大值。此后，钢材抵抗变形的能力明显降低，并在最薄弱处发生较大的塑性变形，此处试件截面迅速缩小，出现颈缩现象，直至断裂破坏。钢材受拉断裂前的最大应力值（b点对应值）称为强度极限或抗拉强度。 屈服强度定义 当应力超过弹性极限后，变形增加较快，此时除了产生弹性变形外，还产生部分塑性变形。当应力达到B点后，塑性应变急剧增加，曲线出现一个波动的小平台，这种现象称为屈服。这一阶段的最大、最小应力分别称为上屈服点和下屈服点。由于下屈服点的数值较为稳定，因此以它作为材料抗力的指标，称为屈服点或屈服强度 。,各类钢铁材料牌号的表示方法,五、碳素工具钢 T12A T牌号一律冠以”T”,高级优质碳素工具钢在牌号后加“A”， 12表示含碳量在1.2% 六、专门用途材料牌号的表示方法 压力容器用钢 16MnR 16Mn表示牌号 R表示压力容器用钢,各类钢铁材料牌号的表示方法,1、16MnR性能简介 （1）16MnR是普通低合金钢,是锅炉压力容器专用钢，锅炉压力容器的常用材料。它的强度较高、塑性韧性良好。常见交货状态为热轧，属低合金高强度，含Mn量较低。性能与20G（412-540）近似，抗拉强度为（450-655）稍强，伸长率为19-21%，比20G的大于24%差。 （2）16MnR钢是屈服强度为340MPa级的压力容器专用板，它具有良好的综合力学性能和工艺性能。磷、硫含量略低于普16Mn钢，除抗拉强度、延伸率要求比普通16Mn钢有所提高外，还要求保证冲击韧性。它是目前我国用途最广、用量最大的压力容器专用钢板。,各类钢铁材料牌号的表示方法,2. 16MnR化学成分 16MnR钢的化学成分（熔炼分析，%）应符合下列规定C(含碳）0.20 %, Si（硅含量）:0.20-0.55 %, Mn（锰含量）:1.2-1.6 %, P（磷含量） 0.035 %, S（硫含量） 0.030 %,各类钢铁材料牌号的表示方法,六、合金钢牌号表示方法 不锈钢耐酸钢板 0Cr18Ni9(日本SUS304)（美国304） 00Cr17Ni14Mo2(日本SUS316L) 1、特性简介 0Cr18Ni9有较好的抗晶间腐蚀性能，优良的耐腐蚀性及冷加工冲压性能，对氧化性酸（如硝酸）有很强的抗腐蚀性，对碱溶液及大部分有机酸和无机酸也有一定的抗腐蚀性能。 2、用途 0Cr18Ni9是用量最大，范围最广的不锈钢牌号，其产量约占不锈钢产量的30%以上，用于制造深冲成型零件，输酸管道，储罐和储酸容器等，也可用作铬镍不锈钢和铬不锈钢焊条总材，非磁性不见和低温环境下的部件及输酸管道、容器等。,各类钢铁材料牌号的表示方法,3、化学成分（%） C：0.07 、 Si：1.00、 Mn：2.00 、 P：0.035 、 S：0.030、 Ni：8.00-11.00 Cr：17.00-19.00 5、物理特性 熔点:1398-1454 密度:7.85g/cm3 弹性模数:(20)199GPa 比热容:0.51000J/（kg.K） 热导率：0.15100W/（cm.K） 比电阻：uN。m0.73,各类钢铁材料牌号的表示方法,6、力学性能 0Cr18Ni9 室温力学性能 抗拉强度b (MPa）：520 、屈服强度 0.2 (MPa)：205、伸长率 5 (%)：40、断面收缩率 (%)：60、布氏硬度 90HRB; 7、处理工艺 热处理规范：固溶10101150快冷。 金相组织：组织特征为奥氏体型,有色金属材料简介,一、有色金属的分类及相关知识 (一）有色金属的概述 在工业生产中，通常把铁、锰、铬及其合金称为黑色金属，把其他金属及其合金称为有色金属。与钢铁等黑色金属材料相比，有色金属具有许多优良的特性，是现代工业中不可缺少的材料，在国民经济中占有十分重要的地位。 （二）有色金属的定义 定义：狭义上的有色金属又称非铁金属，是铁、锰、铬以外的所有金属的总称。广义的有色金属还包括有色合金。有色合金是以一种有色金属为基体，加入一种或几种其他元素而构成的合金。,有色金属材料简介,（三）有色金属分类 1、有色纯金属分为重金属、轻金属、贵金属、半金属和稀有金属五类。 2、有色金属按化学成分分类：铝和铝合金材、铜和铜合金材、铅和铅合金材、镍和镍合金材。钛和钛合金材。按形状分类时可分为：板、条、带、箔、管、棒、线、型等品种。 3、在有色金属中，还有各种各样的分类方法 A、按照比重来分，铝、镁、锂、钠、钾等的比重小于5，叫做“轻金属”（ 密度小（0.534.5g/cm3），化学性质活泼，如铝、镁等. B、铜、锌、镍、汞、锡、铅等的比重大于5，叫做“重金属”。（ 一般密度在4.5g/cm3以上，如铜、铅、锌等；）,有色金属材料简介,C、象金、银、铂、锇、铱等比较贵，叫做“贵金属”， D、镭、铀、钍、钋等具有放射性，叫做“放射性金属”， E、还有像铌、钽、锆、镥、金、镭、铪、钨、钼、锗、锂、铀等因为地壳中含量较少，或者比较分散，人们又称之为“稀有金属”。 （四）几种常见的有色金属及其合金 1、铝及铝合金 铝为银白色轻金属。有延展性。在潮湿的空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。铝粉和铝箔在空气中加热能猛烈燃烧，并发出炫目的白色火焰，易溶于酸和碱溶液，不溶于水。相对密度2.70。熔点660。沸点2327。,几种常见的有色金属及其合金,（1）比重小、比强度高,纯铝的比重只有2.72g/cm3，故其合金的比重（约2.52.88）也很小，采用各种强化手段后，铝合金可以达到与低合金高强钢相近的强度，因此比强度要比一般高强度钢高的多。 （2）有优良的物理、化学性能 铝的导电性好仅次于银、铜和金，在室温时的导电率约为铜的64。铝资源丰富，成本较低。铝及铝合金有相当好的抗大气腐蚀能力，其磁化率极低，接近于非铁磁性材料。,几种常见的有色金属及其合金,（3）加工性能良好 铝及铝合金（退火状态）的塑性很好，可以冷成形。切削性能也很好。超高强铝合金成形后经热处理，可达到很高的强度。铸造铝合金的铸造性能极好。 由于上述优点，铝及铝合金在电气工程、航空及宇航工业、一般机械和轻工业中都有广泛的用途 1.1 工业纯铝 纯度为98.0-99.0%，牌号有L1、L2、L3、L4、L5、等五种，编号越大，纯度越低。工业纯铝可制作电线、电缆、器皿及配制合金。,几种常见的有色金属及其合金,1.2铝合金 铝中加入合金元素(Si、Cu、Mg、Zn、Mn等)后，就形成了铝合金, 除了保留