2022年金属材料基础知识.docx

《2022年金属材料基础知识.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年金属材料基础知识.docx（10页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选学习资料 - - - - - - - - - 金属材料及处理工艺基础学问一、金属材料分类 : 金属材料的分类有多种方式, 有依据密度分的, 价格分的 常用的是分类是 把金属材料分成 黑色金属 和有色金属 两大类；1. 黑色金属： 通常指铁,锰、铬及它们的合金；常用的黑色材料为钢铁；其又分 为三类：纯铁,钢,铸铁；纯铁： 其主要由 Fe 组成的,含 C量在 0.0218 以下,工业中很少用；钢：含 C量在 218%-2.3%之间的铁碳合金不加其他元素的称碳素钢,加入其他 合金元素的称合金钢 ；其又可以依据成分分类 碳素钢,合金钢,用途分类轴 承钢,不锈钢,工具钢,模具钢,弹簧钢,渗碳用钢,耐

2、磨钢,耐热钢 ,品 质分类一般钢,优质钢,高级优质钢 ,成形方式分类锻钢,铸钢,热轧钢,冷拉钢,形式分类板材,棒材,管材,异形钢等等等；铸铁： 含 C 量在 2.3 -6.69 之间的铁碳合金成为铸铁；按石墨的外形其又可 以分为灰铸铁, 球墨铸铁, 蠕墨铸铁等, 石墨的不同外形和基体的协作而具有不 同的性能；2. 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、镍锰以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等；二、金属材料的使用性能及指标 金属材料常用的性能指标有力学性能和物理性能；1. 力学性能：金属材料在外力作用下表现出来的各种特性,强度、硬度等；如弹性、塑性、韧性、强

3、度 : 金属材料在外力作用下抗击变形和断裂的才能；屈服强度、 抗拉强度是极为重要的强度指标, 是金属材料选用的重要依据；强度的大小用应力来表示, 即用单位面积所能承担的载荷 外力 来表示,常用单位为MPa；屈服强度： 金属试样在拉力试验过程中, 载荷不再增加, 而试样仍连续发生 变形的现象, 称为“ 屈服” ； 产生屈服现象时的应力, 即开头产生塑性变形时的 应力,称为屈服点, 用符号 s 表示,单位为 MPa；一般的,材料到达 屈服强度 ,就开头相伴着 永久的塑性变形 ,因此其是特别重要的指标；抗拉强度： 金属试样在拉力试验时,拉断前所能承担的最大应力,用符号 b 表示,单位为 MPa；塑性

4、： 金属材料在外力作用下产生永久变形 形 ,但不会被破坏的才能； 去掉外力后 不能 复原原状的变弹性： 金属材料在外力作用下抗击塑性变形的才能 去掉外力后 能复原原状的变形 ；伸长率： 金属在拉力试验时, 试样拉断后, 其标距部分所增加的长度与原始名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 标距长度的百分比,称为伸长率；用符号表示；伸长率反映了材料塑性的大小,伸长率越大,材料的塑性越大；韧性：金属材料抗击冲击载荷的才能,韧性值来度量；称为韧性, 通常用冲击吸取功或冲击冲击吸取功： 试样在冲击载荷作用下,折断时所吸取的功；用符号

5、 Ak表示,单位为 J；硬度：金属材料的硬度,一般是指材料 外表局部区域 抗击变形或破裂的才能；依据试验方法和适用范畴的不同,可分为布氏硬度和洛氏硬度等多种；布氏硬度用符号 HB表示,洛氏硬度用符号HRA、HRB或 HRC表示,维式用 HV表示； 一般硬的材料打洛氏硬度,软的材料有色金属,退火的钢铁打布氏硬度,很小 的件打维式硬度显微硬度 ；以上指标中,最常用几个指标是强度s, b,伸长率 ,硬度；2. 物理性能：金属材料固有的属性,如密度,导电性等；三、金属材料的分类使用1. 钢板钢带,钢卷依据轧制方式分, 汽车用钢板有两种, 及热轧钢板和冷扎钢板两大类；国家 有相关的标准,如 GB3275

6、中有汽车制造用优质碳素结构钢热轧钢板和钢带,也有相应的冷轧钢板标准, 但标准的内容相对较松； 现在国内汽车厂使用的多数是钢厂的标准,如宝钢的冷轧标准 一下简洁的说明：冷轧钢板：a. 一般冷轧板：Q/BQ403-2002；下面就其中的牌号和性能做宝钢现用的 St 系列St12,St13,St14,St16 等 和 TL 系列都是德国的 牌号 ,其中 St12,St13 属于深冲级, St14,St16 属于超深冲级,国内依据冲压的复杂程度又将超深冲级分为复杂F, 很复杂 HF ,最复杂 ZF 和一般,如St14,St14F,St14HF,St14ZF ,他们的强度都相同, 只是冲压性能好些；此外

7、,St14,St16 仍要 O5板,st14O5,St16O5,O5是指外表无缺陷,即钢板的标准平整,没有坑包等缺陷,与此对应的有O3 板,即外表状态差一些的；即BLC,BLD,BUSD, BUFD,BSUFD是来源于日本的牌号 ,与 St12 到 St16 基本对应；b. 镀锌板 / 镀铝板：镀锌板 的主要作用就是有肯定的防腐性能,但由于外表的锌层, 会给冲压和焊接带来肯定的困难,有基体相当于 St16 的 DC56D+ZSt07Z,相当于 St12 的DC54D+ZSt06Z,我们 B11 发动机罩内板目前使用的就是DC56D+Z钢板,主要的就是增加内板的防腐性能； 镀铝板 的主要作用是隔

8、热 ,目前我们的百车身上仍没 有使用,在排气系统中有一些；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - c. 高强度钢板加磷钢一般的,在金属材料中磷和硫属于有害元素量较少时,但当磷的量到达肯定的量 0.05 以上时,磷的强化作用置换强化要超过其有害的作用；目前使用的加磷钢属于这个范畴,有B170P1, B210P1, B250P1 B180P2等,其中B代表宝钢, 170,210,250 等代表其最小的屈服强度 MPa,P代表加磷强化,P1中的 1 代表是超低碳 碳含量为双零小数点后两个零 ,P2中的 2 代表是低碳碳含量为单零

9、 ；d烘烤硬化钢 BH 钢 BH 钢是为提高钢板的抗凹性、抗划痕性和外表质量而开发的高强度钢板；即材料经过涂装烘烤后 170 度左右,屈服强度会增加 3050MPa,其机理是高 温 C、N原子扩散速度加快,而在位错集合而强化材料,烘烤前后的屈服强度的 增量即为 BH值；由于烘烤硬化钢的特别性能,常将其用于外表掩盖件,如门外 板,顶盖等；e其它新型高强度钢板近年,随着新技术的应用和开发,仍显现了双相钢,多相钢,诱导塑性相变钢等成型性能好, 强度高的钢板, 目前在我们车上有少量使用, 这里就不赘述了；机构材料,主要是承担较高的载荷,依据其使用地点和要求,有许多种,下面就简洁的介绍几种；a不锈钢 顾

10、名思义,不锈钢的主要特定是能抗击外界的腐蚀,如抗酸蚀,碱蚀等,主 要是通过加入 Cr,Ni 等合金元素而起作用的；其依据基体又可分为奥氏体不锈钢,铁素体不锈钢,马氏体不锈钢等；常见的牌号有奥氏体型：1Cr17Mn6Ni15N,1Cr18Mn8Ni5N,1Cr18Ni9,1Cr18Ni9Si3 ,0Cr18Ni9；铁素体型：0Cr13Al ,1Cr15；马氏体型： 1Cr12,4Cr13 等；b弹簧钢弹簧钢按化学成分可分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类,其钢号表示方法,前者基本上与优质碳素结构钢相同,后者基本上与合金结构钢相同；其基本功能是通过弹性变形的产生和复原,把机械能转变为形变能,以及反过来把

11、形变能转化为动能和机械能；其一般含 C 量为 0.55 -0.7 ,钢种有Si-Mn,Cr-Mn 等等多种,典型的有 65Mn；c渗碳钢渗碳钢通常为含碳量为0.17 -0.24 的低碳或低碳合金钢； 主要是通过不同的渗碳工艺提高钢材的外表碳含量而使材料的外表具有较高的硬度而心部仍具有好的塑性, 这样材料的综合性能有较大的提高,即外表硬,耐磨耐接触疲惫,名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 而心部软,耐冲击载荷；渗碳钢常用于齿轮,轴等件；d调质钢：调质钢为含碳量在 0.30 -0.60 的中碳钢, 经过调质处理 淬火高温回

12、火 后得到肯定的强度和足够的韧度,能够满意汽车的使用要求； 主要用在汽车的一些轴, ,转向臂,传动系统的花键,中间轴等；四、金属材料的热处理方式 金属热处理工艺大体可分为整体热处理、外表热处理和化学热处理三大类,热处理工艺有四种,即常说的热处理四把火：退火,正火,淬读音为 zhan和回火,见以下图：外表热处理是只加热工件表层,以转变其表层力学性能的金属热处理工艺；为了只加热工件表层而不使过多的热量传入工件内部,使用的热源须具有高的能量密度,即在单位面积的工件上赐予较大的热能,使工件表层或局部能短时或瞬 时到达高温； 外表热处理的主要方法有火焰淬火和感应加热热处理,常用的热源 有氧乙炔或氧丙烷等

13、火焰、 感应电流、 激光和电子束等； 经过高频淬火的材料外 表具有硬度高的组织而耐磨,有高的接触疲惫强度,而心部组织未变；化学热处理是通过转变工件表层化学成分、组织和性能的金属热处理工艺；化学热处 化学热处理与外表热处理不同之处是后者转变了工件表层的化学成分；理是将工件放在含碳、氮或其他合金元素的介质 气体、液体、固体 中加热,保 温较长时间,从而使工件表层渗入碳、氮、硼和铬等元素；渗入元素后,有时仍 要进行其他热处理工艺如淬火及回火；化学热处理的主要方法有渗碳、渗氮、渗 金属；金属热处理是将金属工件放在肯定的介质中加热到相宜的温度,并在此温度 中保持肯定时间后,又以不同速度冷却的一种工艺；

14、其主要的参数是 加热的温度 ,保温时间 ,冷却的速度和方式 ；金属热处理是机械制造中的重要工艺之一,与其他加工工艺相比, 热处理一般不转变工件的外形和整体的化学成分,而是通过转变工件内部的显微组织,或转变工件外表的化学成分, 赐予或改善工件的使用性能； 其特点是改善工件的内在质量,而这一般不是肉眼所能看到的；由于材料的分子原子结构打算了材名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 料的显微组织,而显微组织又能打算材料的性能,热处理正是通过转变材料的 显微组织而获得必要的性能；挑选何种热处理工艺方式是依据处理材料的状态,需要的性

15、能而定的；退火 是将工件加热到适当温度, 依据材料和工件尺寸采纳不同的保温时间,然后 进行缓慢冷却, 目的是使金属内部组织到达或接近平稳状态,获得良好的工艺性 能和使用性能,或者为进一步淬火作组织预备；正火 是将工件加热到相宜的温度后在空气中冷却,正火的成效同退火相像,只是得到的组织更细, 常用于改善材料的切削性能, 也有时用于对一些要求不高 的零件作为最终热处理；淬火 是将工件加热保温后, 在水、油或其他无机盐、 有机水溶液等淬冷介质中快速冷却；淬火后钢件变硬,但同时变脆；为了降低钢件的脆性,将淬火后的钢件在高于室温而低于650的某一适当温度进行长时间的保温,再进行冷却,这种工艺称为 回火

16、；淬火回火经常作为金属材料的最终热处理方式；退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“ 四把火”常协作使用,缺一不行；,其中的淬火与回火关系亲密,常不同的热处理对应着不同的 组织,即常说的马氏体,珠光体,奥氏体,索氏体,屈氏体等,简洁的说,它们就是C以不同方式与 Fe 结合；马氏体 硬度很高,塑性很差,又分低碳,中碳和高碳；珠光体具有比较好的综合性能,奥氏体一般 是高温的组织假设按相分,只有渗碳体,铁素体,全部的组织是他们的有机混合；铁素体 中含碳量很低小于0.0218,即常说的纯铁,硬度很低,塑性很高；渗碳体是 Fe 中含碳量为 6.69的组织,是硬而脆的相；不同的材料经过不同的热处理睬得到不同的组织,因此具有不同的性能； 下面就简洁做个对应许多是交叉的,不行能一一对应；室温下的平稳组织名师归纳总结 含碳量0.0218 0.0218 -0.77 0.77 0.77 -2.3 2.3 -6.69 第 5 页,共 5 页平稳组织铁素体铁素体珠光体珠光体珠光体渗碳体铸铁- - - - - - -