金属材料高级资料.pptx

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1、金属材料黑色金属材料生铁钢铁合金铸铁有色金属材料纯金属或合金经过熔炼和各种加工后而制成的原材料，俗称金属铁(密度是7.86g/cm3)、锰、铬及其合金制成的材料除铁、铬、锰及其合金以外的所有金属制成的材料第1页/共51页一、生铁u生铁：以铁为基础，以碳为主要添加元素，含碳量大于2.11的铁碳合金。常用的生铁含碳量一般为2.54.5生铁是炼钢和生产铸铁件的原料。u特性：熔点较低，熔化后流动性好。具有良好的铸造性，脆性大，几乎没有塑性变形能力。不能通过锻造、拉拔等方法加工成型u生铁是炼钢和生产铸铁件的原料。（一）特性与分类第2页/共51页GBT7171998炼钢用生铁规定，炼钢用生铁按平均含硅量的

2、不同划分为三个牌号。各牌号又按含锰量的不同分为三组，按含磷量的不同分为三级，按含硫量的不同分为四类。随组、级、类序号数字的增大，其锰、磷、硫的含量也相应增加。（一）牌号和化学成分第3页/共51页GBT7181982规定，铸造用生铁共有六个牌号，各牌号之间硅含量的级差为0.4%。各牌号又按含锰、磷、硫量的不同分为若干组、级、类。随组、级、类的序号数字的增大，相应的杂质含量就越多。在订货合同中除应注明铁号外，还需注明所要求的组、级、类。因同一铁号的生铁，不同的组、级、类其质量、规格和使用均有区别，在运输保管中应注意不可混淆。（一）牌号和化学成分第4页/共51页按用途分含硅量牌号举例生铁炼钢生铁白口

3、铁不大于1.25L+数字（平均含硅量千分之几）L04、L08、L10共三种铸造生铁（铸铁）（灰口铁）(普通)铸造用生铁1.253.60Z+数字Z34、Z30、Z26、Z22、Z18、Z14共六种球墨铸铁用生铁Q+数字Q10、Q12、Q16可锻铸铁KT第5页/共51页第6页/共51页（三）生铁的质量标准及验收供货状态：各牌号生铁均应铸成27kg小块，而大于7kg与小于2kg的铁块之和，每批中应不超过总质量的10。(1)(1)生铁的运输应符合下列要求：每一车厢只准装载同一炉次的生铁，为补足车厢载重时，可装其他炉次生铁且必须是同牌号、同组、同级、同类的生铁。用户要求按牌号和组、级、类交货时，装车时必

4、须是同牌号、同组、同级、同类的生铁。生铁块经水运联运时，转运港埠必须以车为单位进行装卸，车与车不能混淆。炼钢生铁以块状供应。小块的每块质量27kg，大块的每块质量不大于45kg，第7页/共51页(2)(2)生铁的检验规则和质量证明书包含下列内容：生铁的质量检验和验收，由供方技术监督部门负责进行。每批交货的生铁，必须随运单附有证明生铁符合订货合同和标准要求的质量证明书。证明书中应注明：a.订货合同号，b.铁号，c.生产日期、炉次、组级和重量，d.化学成份分析结果；e.标准编号。同一铁号的生铁放在一起储运是不允许的，不利于分门别类验收，应按组、级、类的不同分别储运。在生铁的订货合同中，除应注明生铁

5、的铁号外，还必须注明所要求的组、级分类。第8页/共51页(3)(3)生铁的质量指标主要是化学成分及硅、锰、磷、硫的含量。质量技术要求可查有关标准。生铁的验收内容包括：到货验收时，应该对货运单、订货合同与产品质量证明书是否相符。生产数量的验收均应全部称重计量。生铁的磅差允许5。生铁的块重及形状，按不同铁种的规定验收。外观检查。第9页/共51页铁合金是铁与碳以外的金属或非金属元素组成的合金的总称，也称合金生铁。铁合金的种类：按照所含主元素的种类不同进行命名的，如硅铁、锰铁、铬铁、钒铁、钼铁、钨铁、钛铁、磷铁、硼铁等许多种。二、铁合金第10页/共51页牌号分类在炼钢中的作用供货状态硅铁牌号为：FeS

6、i90Al1.5、FeSi90Al3、FeSi75AlO.5A、FeSi75A、FeSi45等脱氧剂锰铁铬铁按不同含碳量分为高碳铬铁(包括装料级铬铁)、中碳铬铁、低碳铬铁、微碳铬铁等合金添加剂块状，每块重量不得大于15kg。尺寸小于20mm20mm铬铁块的重量不超过铬铁总重量的5磷铁按含磷量不同，分FeP24、FeP21、FePl8、FePl6四个牌号块状供货，最大块重应不超过30kg。小于20mmx20mm的块度，其数量不得超过该批量总重量的10。第11页/共51页牌号分类作用供货状态和包装钼铁氧化剂铁桶包装，每桶净重100kg磷铁块状供货，最大块重应不超过30kg。小于20mmx20mm的

7、块度，其数量不得超过该批量总重量的10。钛铁主要用作炼钢的脱氧剂、除气剂及合金添加剂钨铁铁桶包装，每桶净重100kg钒铁块状供货，最大块重不得超过8kg，钒铁块交货中10mm10mm以下的碎块不得超过该批总重量的3。第12页/共51页保管期限特性物理状态硅铁一年到一年半具有吸水性，在遭雨淋或受潮后，易发生分解而粉化，同时放出磷化氢(PH3)和砷化氢(AsH3)等有毒气体。硅铁遇碱液能产生氢气，有爆炸燃烧的危险，因此生铁在保管过程中不能和碱液混放。锰铁南方或温度较高地区小于一年，北方小于一年半含锰高的锰铁，在潮湿大气中也易粉化，保管中应注意防潮。铬铁小于两年块状，每块重量不得大于15kg。尺寸小

8、于20mm20mm铬铁块的重量不超过铬铁总重量的5第13页/共51页铁合金的验收（1）铁合金以篷车装运，如遇敞车装运又未加苫盖者，接卸前应检查货物是否雨淋受潮。（2）验收前应详细核对产品质量证明书、订货合同、货运单与实物是否相符，并分车、分批、按牌号分别验收，不得混淆。（3）有的铁合金经雨淋受潮分解出有毒气体，如硅铁会因雨淋受潮分解出磷化氢、砷化氢等有毒气体，故篷车卸车前应先打开车门通风。硅铁粉尘长期吸入人体能引起硅肺病，操作时应注意保护。（4）铁合金验收时均应全部称重计量。（5）铁合金的化学成分必须符合标准的规定。第14页/共51页266BC001炼钢用生铁含硅量一般不大于()。(A)125

9、(B)l.05(C)120(D)007267BC001钒铁块最大块重不超过()。(A)8kg(B)10kg(C)12kg(D)15kg268BC001磷铁块最大块重不超过()。(A)30kg(B)25kg(C)lOkg(D)40kg269BC002含锰高的锰铁，在保管中应注意()。(A)防晒(B)防潮(c)保存在水中(D)防碰撞第15页/共51页270BC002硅铁具有吸水性，在遭雨淋或受潮后，易发生分解而粉化，同时放出()等气体。(A)热量和水蒸气(B)二氧化碳(c)氧气和氢气(D)磷化氢和砷化氢271BC002硅铁的一般保管期限为一年到一年半；锰铁的一般保管期限为，南方或相对湿度较高地区小

10、于一年，北方小于一年半；铬铁的一般保管期限为()。(A)05年(B)1年(C)小于2年(D)3年第16页/共51页()88BC001铬铁应呈块状，每块重量不得大于15kg。()89BC002硅铁遇碱液能产生氧气，有爆炸燃烧的危险，因此不能和碱液混放。第17页/共51页钢是含碳量为0.042.11的铁碳合金。钢中除含铁、碳两种元素外，还含有少量原料和冶炼过程本身带入的硅、硫、磷、锰、氧、氢、氮等杂质元素(也称常存元素)。合金钢除含有上述元素外，为获得所要的组织和性能，还特意添加一定种类和数量的合金元素。钢的化学成分是极为重要的方面，各种钢在性能上的差别，化学成分是决定性的因素。三、钢第18页/共

11、51页钢的分类1碳素钢合金钢低碳钢（C%0.25%）中碳钢（C%=0.25%0.60%）高碳钢（C%0.6%）低合金钢（合金元素总量10%）（一）钢的分类1.按化学成分第19页/共51页钢的分类22.按冶金质量分类优质钢（S%、P%0.040%）普通钢（S%0.055%，P%0.045%）高级优质钢（S%0.030%，P%0.035%）3按冶炼时脱氧程度沸腾钢（脱氧不完全）半镇静钢镇静钢（脱氧较完全）第20页/共51页6.按用途分：普通钢和优质钢普通钢分为：碳素结构钢低合金结构钢专门用途的普通结构钢第21页/共51页钢结构钢优质碳素结构钢合金结构钢弹簧钢滚动轴承钢易切削钢工具钢碳素工具钢合金工

12、具钢高速工具钢特殊性能钢不锈耐酸钢耐热钢耐磨钢低温用钢电工用硅钢第22页/共51页钢铁、碳常存元素由原料、燃料及冶炼过程本身带入的，如硫、磷、硅、锰、氮、氢、氧合金元素为保持获得所要求的组织和性能而特别添加到钢中的元素（二）化学元素对钢性能的影响第23页/共51页常存元素对钢性能的影响1氧(O)：对钢的力学性能不利，作为有害元素来看待的2硫(S)：有害元素。能引起钢在热加工时或高温工作下开裂(热裂)。3磷(P)：对大多数钢来说，磷和硫一样同属于有害元素，必须严格控制其含量。有很强的固溶强化作用,低温韧性差 (冷脆)4硅(Si)：有很强的固溶强化作用,能脱氧。5锰(Mn)：脱氧、去硫,提高钢的强

13、度和硬度6氮(N)：7氢(H)：氢在钢中含量一般很少，但其危害很大。第24页/共51页合金元素对钢性能的影响1钼在钢中能提高淬透性和热强性，防止回火脆性，增加剩磁和矫顽力以及在某些介质中(如硫化氢、氨、一氧化碳、水等介质)的抗蚀性和防止点蚀倾向等2.钒与碳、氮、氧有极强的亲和力，与之形成相应的稳定化合物。钒在钢中主要以碳化物的形态存在。少量的不到0.5，能细化钢的组织和晶粒，提高钢的强度、屈服比和低温韧性，改善钢的性能，增加钢的热强性和对蠕变的抗力，此外钒对碳的固定作用，还可以提高钢在高温高压下的抗氢侵蚀第25页/共51页（三）（三）钢的表示方法、性能及用途钢的表示方法、性能及用途1.钢的表示

14、方法钢的表示方法第26页/共51页碳素钢分类碳素结构钢(carbon structural steel)普通碳素结构钢 优质碳素结构钢 碳素工具钢(carbon tool steel)用于制造各种工具。一般为高碳钢。(用于制造各种机械零件、工程构件。一般为低、中碳钢。)第27页/共51页普通碳素结构钢 Q 235 A F沸腾钢A等级235 MPa屈服强度Q195、Q215、Q235、Q255、Q275 碳结钢新的国家标准，钢号Q215A级钢相当于GBT700号一1988标准的甲类钢钢号A2第28页/共51页优质碳素结构钢45:Wc=45%00较高锰质量分数的优质碳素结构钢45Mn：Wc=45%

15、00;WMn=0.7%1.0%08、10、15、25、35、45、55、65、15Mn、20Mn、40Mn、65Mn GBT6991999将优质碳素结构钢分为31个牌号。优质碳素结构钢通常简称碳结钢。阿拉伯数字表平均含碳量的万分之几第29页/共51页碳素工具钢牌号T 12 A高级优质 Wc=12%0碳素工具钢T8T8、T10T10、T12T12、T13T13、T8AT8A、T10AT10A第30页/共51页碳素工具碳素工具钢用字母用字母T和平均含碳量的数字表示碳素工具和平均含碳量的数字表示碳素工具钢，含，含锰量量较高的，高的，钢号后面加号后面加Mn；高；高级优质的加的加A。例如。例如T9，T8

16、Mn，T12A。较高含高含锰量碳素工具量碳素工具钢“T8Mn”中，其含中，其含锰量量为0.40.6；碳素工具；碳素工具钢“T45A”中，其中，其钢的含碳量的含碳量为4.5。碳素碳素钢中中焊接性能最好的是低碳接性能最好的是低碳钢。碳素工具碳素工具钢含碳量在含碳量在0.651.35之之间，常存的其他元，常存的其他元素含量有素含量有较严格的限制。格的限制。T7号号钢中的中的“7”表示表示钢的含量是的含量是0.650.74的碳素的碳素工具工具钢。第31页/共51页铸钢碳素钢ZG 200-400b 400MPas 200MPa铸钢ZG 200-400ZG 200-400、ZG 230-450ZG 230

17、-450、ZG 270-500ZG 270-500、ZG 310-570ZG 310-570、ZG340-640ZG340-640第32页/共51页1、按合金元素、按合金元素质量分数量分数总量分量分类2按用途分类（1）低合金钢 总量低于5（2）中合金钢 总量 510（3）高合金钢 总量大于10 （1）合金结构钢 （2）合金工具钢 （3）特殊钢（低合金高强度结构钢、合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢）（合金刃具钢、合金模具钢、合金量具钢）（不锈钢、耐热钢、耐磨钢）合金钢的分类第33页/共51页Q+屈服强度+质量等级（A,B,C,D）如：Q295 Q345 Q390 Q420 Q460

18、合金结构钢两位数字+所加合金元素符号和其百分含量类推（两位数字为平均碳质量分数的万分数，加A为高级优质。）（如 合金元素含量少于1.5时不标数）1.52.49标22.53.49标3类推如：20CrMnTi 20Cr2Ni4A 40CrMo 60Si2Mn滚动轴承钢低合金高强度结构钢G+Cr+数字 （“G”滚字拼音首字母）数字为Cr含量的千分数如：GCr6 GCr9 GCr15合金结构钢牌号1钢号GCrl5中“15”表示钢中含铬为1.5。第34页/共51页合金结构钢两位数字+合金元素化学符号、下标数字两位数字为平均碳质量分数的万分数，加A为高级优质。化学元素符号：所加合金元素下标数字：表示合金元

19、素含量（如：合金元素含量少于1.5时不标数）1.52.49标2 2.53.49标3类推如：20CrMnTi、20Cr2Ni4A、40CrMo、60Si2Mn合金结构钢牌号2第35页/共51页分为：合金刃具钢、合金模具钢、合金量具钢。牌号：一位数字（或没有数字）+合金元素符号+下标数字 一位数字表示碳质量分数的千分数 没有数字表示碳质量分数大于1 合金元素含量如1.5 不标数 如1.52.49 标2 如2.53.49 标3 如3.54.49 标4 类推如 9SiCr CrWMn Cr12MoV 5CrMnMo W18Cr4V合金工具钢W6Mo5Cr4V2A1是超硬型高工钢。第36页/共51页低合

20、金高强度结构钢碳素结构钢+合金元素主加合金元素:Mn辅加合金元素:V、Ti、Nb、B。化学成分牌号:Q 345 C 345 MPa质量等级屈服强度Q345、Q390、Q460第37页/共51页牌号:DW36050厚度产品名称最大单位铁损3.6W/kg电工硅工硅钢的牌号的牌号DR代表电工用热轧硅钢，JDR4550是家用电器用热轧硅钢电工用硅钢牌号尾部加符号“G”者，表示在高频率下检验的第38页/共51页第39页/共51页常用国内外钢材牌号对照表第40页/共51页中国国家有关标准中的45号钢与美国UNSl0400的1045钢性能相同，美国的SAE和ASTM金属与合金统一数字代号体系简称UNS体系。

21、30号钢与日本JIS的S30C钢性能相同，日本钢产品牌号标准为JIS。55号钢与原苏联TOCT的55号钢性能相同。常用国内外钢材牌号对照表第41页/共51页272BC003用字母T和平均含碳量的数字表示碳素工具钢，含锰量较高的，钢号后面加Mn，高级优质的加()。(A)A(B)G(C)D(D)F273BC003超硬型高工钢是()。(A)W18Cr4VB(B)W6M05Cr4V2Ai(C)W9M05Cr4V(D)W6M06Cr274BC003碳素结构钢新的国家标准，钢号Q215一A级钢相当于GBT7002006标准的甲类钢钢号()。(A)A1(B)A2(C)A3(D)A4第42页/共51页2.钢的

22、性能及用途钢的品质主要按硫、磷含量成分的多少来决定，优质钢的硫、磷含量分别是0.025、0.035。1优质碳素碳素结构构钢按热处理状态的不同，碳结钢分为渗碳钢和调质钢两种。含碳量是决定碳结钢性能的最主要因素。碳素钢分为低、中、高碳钢。低碳钢含碳量为0.2，中碳钢含碳量为0.250.6，45号钢是中碳优质碳素结构塑。高碳钢含碳量大于0.7。第43页/共51页1优质碳素碳素结构构钢按按热处理状理状态的不同，碳的不同，碳结钢分分为渗碳渗碳钢和和调质钢两种。两种。含碳量是决定碳含碳量是决定碳结钢性能的最主要因素性能的最主要因素。碳素碳素钢分分为低、中、高碳低、中、高碳钢。低碳。低碳钢含碳量含碳量为0.

23、2，中碳，中碳钢含碳量含碳量为0.250.6，45号号钢是中碳是中碳优质碳素碳素结构塑。构塑。高碳高碳钢含碳量大于含碳量大于0.7。区区别在于在于含碳量越高的，其含碳量越高的，其强度、硬度越高，度、硬度越高，耐磨性越好，塑性、耐磨性越好，塑性、韧性性则越差越差。第44页/共51页1优质碳素碳素结构构钢08，08F号号钢含碳量低，塑性高、冲含碳量低，塑性高、冲击性能好性能好，是，是常用的冲常用的冲压用用钢。40，40Mn，45，50，50Mn等等钢号是号是调质钢。合。合金金调质钢由于合金元素的加人，提高了淬透性，故由于合金元素的加人，提高了淬透性，故调质钢具有良好的具有良好的综合机械性能。合机械

24、性能。优质碳素碳素结构构钢出厂出厂时必必须同同时保保证化学成分和力化学成分和力学性能。学性能。碳碳结钢的用途的用途是用于制作各种机械零部件，一般工是用于制作各种机械零部件，一般工程程结构和工程用构和工程用热轧钢板、板、钢带、型、型钢、盘条等，条等，可供可供焊接、接、铆接、栓接构件用。接、栓接构件用。第45页/共51页2合金合金结构构钢合金合金结构构钢是在是在优质碳素碳素结构构钢的基的基础上，适当加有一种或上，适当加有一种或数种合金元素制成的数种合金元素制成的结构构钢，简称合称合结钢。广泛用于制造机械零件和工程广泛用于制造机械零件和工程结构。构。由于其含有一定种由于其含有一定种类及数量的合金元素

25、，及数量的合金元素，故比碳故比碳结钢强度高，度高，塑、塑、韧性好，更能耐磨。特性好，更能耐磨。特别是淬透性和回火性是淬透性和回火性较高高。按其含碳量，合金按其含碳量，合金结构构钢属于低碳属于低碳钢(含碳量含碳量为0.120.25)和中碳和中碳钢(含碳量含碳量为0.300.50)。第46页/共51页2合金合金结构构钢低碳低碳合金合金结构构钢前者前者经渗碳、淬火及低温回火后，渗碳、淬火及低温回火后，获得得“表硬里表硬里韧”的性能，称的性能，称为合金渗碳合金渗碳钢；中碳合金中碳合金结构构钢经淬火及高温回火后，淬火及高温回火后，获得很高的得很高的综合机械性能，称合机械性能，称为合金合金调质钢。合金工具

26、合金工具钢主要用来制造具有主要用来制造具有较高切削速度及形状复高切削速度及形状复杂的刀具，不能制造的刀具，不能制造铣刀、刀、铰刀。刀。第47页/共51页272、用字母T和平均含碳量的数字表示碳素工具钢，含锰量较高的，钢号后面加Mn，高级优质的加（）。（A）A （B）G （C）D （D）F273、超硬型高工钢是（）。（A）W18Cr4VB（B）W6Mo5Cr4V2AVi （C）W9Mo5Cr4V （D）W6Mo6Cr274、碳素结构钢新的国家标准，钢号Q215-A级钢相当于GB/T7002006标准的甲类钢钢号（）。（A）A1 （B）A2 （C）A3 （D）A4第48页/共51页275、（）号钢

27、含碳量低，塑性高，冲压性能好，是常用的冲压用钢。（A）10，20 （B）08，08F （C）15，15F（D）10，10 F276、含碳量是决定碳素结构钢性能的最主要因素，含碳量越高其性能为（）。（A）强度、硬度越高，耐磨性越好，韧性越差 （B）强度、硬度越低，耐磨性越差，塑性、韧性越好（C）硬度高，塑性、韧性好 （D）硬度低，塑性、韧性差277、合金渗碳钢是典型的表面强化钢，其含碳量为（）。（A）0.30%（B）0.35%（C）大于0.25%（D）不大于0.25%第49页/共51页()90BC003 由于16Mn钢的含碳量近似为015，含锰量也在1左右，所以是较高含锰的优质碳素结构钢。()91BC004含碳量是决定碳素结构钢性能的最主要因素。第50页/共51页感谢您的观看！第51页/共51页