热门搜索:

  • /?67
  • 下载费用:2 金币 ?

常见金属材料基础知识.doc

关?键?词:
常见 金属材料 基础知识
资源描述:
常见金 属材 料基 础知 识 第一章 概述 在机械 、 工 程等 工业 领域 中, 采 用的 材料 种类 及品 种繁多 、 涉 及范 围及 其广 泛。 其 分类 如下 : 铁 黑色金 属 碳钢 合金钢 金属材 料 1 轻有色 金属 有色金 属 重有色 金属 稀土金 属 合成塑 料 有机非 金属 材料 合成橡 胶 合成纤 维 树脂基 复合 材料 非金属 材料 复合材 料 金属基 复合 材料 非金属 基复 合材 料 陶瓷材 料 玻璃材 料 无机非 金属 材料 石磨及 碳 工程材 料 (基本 材料 ) 木材、 水泥 、混 凝土 等 1 金属 组织 金属 : 具 有不 透明 、 金 属 光泽良 好的 导热 和导 电性 并且其 导电 能力 随温 度的 增高而 减 小 , 富 有延性 和展 性等 特性 的物 质。金 属内 ? ? 部原子 具有 规律 性排 列的 固体( 即晶 体) 。 合金: 由两 种或 两种 以上 金属或 金属 与非 金属 组成 ,具有 金属 特性 的物 质。 ? ? 相:合 金中 成份 、结 构、 性能相 同的 组成 部分 。 ? ? 固溶体 : 是一 个 (或 几个 ) 组元 的原子 (化合 物) 溶入另 一个 组元 的晶 格中 , 而仍保 持另 一 组元的 晶格 类型 的固 态金 属晶体 ,固 ? ? 溶体分 间隙 固溶 体和 置换 固溶体 两种 。 固溶强 化 : 由 于溶质 原子 进入溶 剂晶 格的 间隙 或结 点, 使晶 格发 生畸变 , 使 固溶体 硬度 和强 度升高 ,这 种现 象叫 固溶 强化现 象。 ? ? 化合物 :合 金组 元间 发生 化合作 用, 生成 一种 具有 金属性 能的 新的 晶体 固态 结构。 ? ? 机械混 合物 : 由 两种 晶体 结 构而组 成的 合金 组成 物, 虽 然是两 面种 晶体 , 却 是一 种 组成成 分, 具有独 立的 机械 性能 。 ? ? 随着生 产的 迅速 发展 , 特 别是电 子产 业、 航空 航天 技术的 突飞 猛进 , 不 断地 对材料 的性 能 2 提出了 愈来 愈高 的要 求。 而传统 单一 材料 往往 不能 全面满 足强 度 、 韧性 、 重 量和稳 定性 等方 面的要 求 , 为 使各种 材料 之间的 优点 互补 , 获 得性 能更加 优越 的材 料, 人们 研制出 各种 新 型 复合材 料。 就是 由两 种或 两种以 上不 同材 料的 组合 材料, 其性 能通 常兼 有组 成材料 的各 种优 点,有 着非 常广 阔的 发展 前景。 中国经过 几十 年的努 力, 钢铁工业 已同 过去的 仅能 生产 100 多 个钢种 、400 多个品种 的钢 材发展 到现 在能 生 产 1000 多个 钢种、 4 万 多个 品种 的钢材, 特别 是国 防工 业和 高精尖 技术 , 包括原 子弹、 氢弹、 导弹 、 核潜 艇、 通 讯卫星 、 火 箭等需 要的 关键 金 属 3 材 料。 都已 由国 内 自行研 制开 发成 功, 最大 限度满 足了 其需 要。 2 金属 材料 性能 为更合 理使 用金 属材 料, 充分发 挥其 作用 , 必 须掌 握各种 金属 材料 制成 的零 、 构 件在 正常 工 作情况 下应 具备 的性 能( 使用性 能) 及其 在 冷热加 工过 程中 材料 应具 备的性 能( 工艺 性能 ) 。 材料的 使用性 能包括 物理 性能( 如比重 、熔点 、导 电性、 导热性 、热膨 胀性 、磁性 等) 、 化 学性能 (耐 用腐 蚀性 、抗 氧化性 ) , 力学 性 能(机 械性 能) 。材 料的 工 艺性能 指材 料适 应冷 、热 加工方 法的 能力 。 1)机 械性 能( 力学 性能) :机械 性能 是指 金属 材料 在外力 作用 下所 表现 出来 的特性 。 强度: 材料 在外 力( 载荷 )作用 下, 抵抗 变形 和断 裂的能 力。 材料 单位 面积 受载荷 称应 力 。 ? ? 屈服点( ) :称屈服强度 ,指材料在拉抻过程中 , 材料所受应力达到某一 临 界值时,载荷 不再增 加变 形却 继续 增加 或产 生 0.2%L 。? ? 时应力 值, 单位 用牛 顿/毫米 2(N/mm2 )表示。 抗拉强 度 ( ) 也叫 强度 极 限指 材 料在 拉断 前承 受最 大应力 值。 单位 用牛 顿/毫米 2 (N/mm2 ) 表示。 ? ? 延伸率 ( ) : 材料 在拉 伸 断裂后 ,总 伸长 与原 始标 距长度 的百 分比 。 ? ? 断面收 缩率 ( )材 料在 拉伸断 裂后 、断 面最 大缩 小面积 与原 断面 积百 分比 。 ? ? 硬度 : 指 材料抵 抗其 它更 硬物压 力其 表面 的能 力, 常用硬 度按 其范 围测 定分 布氏硬 度 (HBS 、 HBW ) 和洛 氏硬 度(HKA 、HKB 、HRC )? ? 冲击韧 性(Ak ) : 材料 抵 抗冲击 载荷 的能 力, 单位 为焦耳/ 厘米 2(J/cm2 ). ? ? 2)工 艺性 能: 指材 料承 受 各种加 工、 处理 的能 力的 那些性 能。 铸造性 能: 指金 属或 合金 是 否适 合铸 造的 一些 工艺 性能, 主要 包括 流性 能、 充满铸 模能 力 ; 收缩性 、铸 件凝 固时 体积 收缩的 能力 ;偏 析指 化学 成分不 均性 。 ? ? 焊接性 能: 指金 属材 料通 过加热 或加 热和 加压 焊接 方法, 把两 个或 两个 以上 金属材 料焊 接到 一起, 接口 处能 满足 使用 目的的 特性 。 ? ? 顶气段 性能 :指 金属 材料 能承授 予顶 锻而 不破 裂的 性能。 ? ? 冷弯性 能 : 指 金属 材料 在 常温下 能承 受弯 曲而 不破 裂性能 。 弯曲 程度 一般 用 弯曲角 度 (外 角) 或弯 心直 径 d? ? 对材 料厚 度 a 的比值 表示 ,a 愈大 或 d/a 愈 小 , 则材 料 的冷弯 性愈 好 。 冲压性 能 : 金 属材料 承受 冲压变 形加 工而 不破 裂的 能力 。 在 常温 进行冲 压叫 冷冲压 。 检验 方 法用杯 突试 验进 行检 验。 ? ? 锻造性 能: 金属 材料 在锻 压加工 中能 承受 塑性 变形 而不破 裂的 能力 。 ? ? 3)化 学性 能: 指金 属材 料 与周围 介质 扫触 时抵 抗发 生化学 或电 化学 反应 的性 能。 耐腐蚀 性: 指金 属材 料抵 抗各种 介质 侵蚀 的能 力。 ? ? 抗氧化 性: 指金 属材 料在 高温下 ,抵 抗产 生氧 化皮 能力。 ? ? 3 本简 要读 本中 未涉 及胶 泥、涂 料、 化学 品、 核材 料等。 第二章 金 属材 料 金属材 料是 应用 最广 泛的 材料, 目前 仍占 据材 料工 业的主 导地 位。 从常 用材 料标准 数据 中 , 我们可 以发 现包 括九 大类 约 1200 余 种常 用材 料, 它 们包 括黑 色金 属的 型钢 、钢板 及钢 带 、 钢管、 钢丝 、钢 丝绳 ,有 色金属 的棒 材、 线材 、板 材、带 材及 箔材 、管 材 等 9 大类 。 第一讲 黑 色金 属 在介绍 钢的 分类 之前 先简 单介绍 一下 黑色 金属 的基 本概念 。 黑色金 属: 如生 铁、 铁 合 金、 铸 铁、 钢、 合金 钢等 。 钢和 生铁 都是 以铁 为基 础, 以 碳为 主要 添加元 素的 合金 ,统 称为 铁碳合 金。 习惯上 把碳 含量 >2.11% 的 归类于 铁, 碳含 量<2.11% 的归类 于钢 。 当铁中 含 C 在 0.03%~1.2% 范围 时则 为钢 ,含 C1.2%~2.5% 的铁 缺乏 实用 性, 一般不 进行 工 业生产 。 第一节 铁 及其 分类 生铁是 指把 铁矿 石 4 放到 高炉中 冶 炼 5 而 成的 产品 ,也叫 铣铁 。 生铁是 高炉 产品 , 可 分 为 6 普通 生铁 和合 金生 铁, 前 者包括 炼钢 生铁 和铸 造生 铁, 后者 主要 是锰铁 和硅 铁 。 合 金生 铁作 为炼钢 的辅 助材 料 , 在 炼钢 时做钢 的脱 氧剂 和合 金元 素添加 剂 用 。 生铁是 含碳 量 2.11%~6.67% 并含 有非 铁杂 质较 多的 铁碳合 金。 生铁 的杂 质元 素 主要是 硅、 硫、 锰、磷 等。 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。 但含 硅高 的生 铁(灰 口铁 )的 铸造 及切 削性能 良好 。 4 铁的 主要 矿石 有: 赤铁 矿 Fe2O3 , 含铁 量在 50%~60% 之 间; 磁铁矿 Fe3O4 ,含铁 量 60% 以上有 磁性 ,还 有褐 铁 矿 2Fe2O3-· 3H2O 、 菱铁 矿 FeCO3 和 黄铁 矿 FeS2 , 它们的 含铁 量低 一些 , 但 比较容 易冶 炼 。 中 国的 铁 矿资源 非常 丰 富,着 名的 产地 有湖 北大 冶、东 北鞍 山等 。 5 单质 铁的 制备 一般 采用 冶炼法 。以 赤铁 矿 Fe2O3 和磁铁 矿 Fe3O4 为原 料, 与焦炭 和助 溶 剂在熔 矿炉 内反 应 , 焦 炭燃 烧产 生 CO2 气, CO2 气与 过量的 焦炭 接触 就生 成 CO 气, CO 气 和氧化 铁作 用就 生成 金属 铁。 C+O2=CO2 CO2+C=2CO Fe3O4+CO=3Fe+CO2 Fe2O3+CO=2Fe+CO2 FeO+CO=FeO+CO2 6 另一 种理 解是 : 生 铁、 铁 合金属 于炉 料, 即治 炼用 原料。 铸铁 是用 生铁 ( 主要 是铸造 生铁 ) 治炼后 的产 品。 1.生铁 生铁是 含碳 量大 于 2%(2.11% ) 的 铁碳 合金 , 工 业生 铁含碳 量一 般 在 2.5%~4.0% , 并 含 Si 、 Mn 、S 、P 等 元素 ,是 用 铁矿石 经高 炉冶 炼的 产品 。 生铁生 铁按 含硅 (Si ) 量 划 分铁号 , 按含 锰 (Mn ) 量 分组 , 按 含磷 (P ) 量 分级 , 按 含硫 (S ) 量分类 。 1)炼 钢生 铁 炼钢生 铁含 硅量 不大 于 1.7% ,碳以 Fe3C 状存 在。 故硬而 脆, 断口 呈白 色。 主要用 作炼 钢 原料和 可锻 铸 铁 原料 ,炼 钢生铁 见下 表所 示。 炼钢用 生铁 (根 据 GB717-82) 铁号 代号 L04 L08 L10 2)铸 造用 生铁 铸造生 铁硅 含量 为 1.25~3.6% 。 碳多 以石 墨状 态存 在 。 断 口呈 灰色 。 软 、 易切 削加工 。 主要 用来生 产各 种铸 铁件 原料 如床身 、箱 体等 。铸 造生 铁见下 表所 示: 铸造用 生铁 (根 据 YB/T14 91) 牌号 铸 34 铸 30 铸 26 铸 22 铸 18 铸 14 铁号 代号 Z34 Z30 Z26 Z22 Z18 Z14 3)球 墨铸 造用 生铁 球墨铸 造用 生铁 也是 一种 铸造生 铁 , 只 是低硫 低磷 。 低 硫使 碳充 分在铁 中石 墨化 。 低 磷提 高 生铁的 机械 性能 ; 主 要用 于生产 性能 (机 械性 能) 较 好的球 墨铸 铁件 。 球 墨生 铁见下 表所 示 : 球墨铸 铁用 生铁 (根 据 GB1412-85) 牌号 Q10 Q12 Q16 此外现 在应 用的 还有 含钒 生铁、 铸造 用磷 铜钛 低合 金耐磨 生铁 ,见 下面 两个 表: 含钒生 铁( 根 据 GB5025-85) 牌号 钒 02 钒 03 钒 04 钒 05 铁号 代号 F02 F03 F04 F05 铸造用 磷铜 钛低 合金 耐磨 生铁( 根 据 GB9949-88) 铁号 NMZ34 NMZ30 NMZ26 NMZ22 NMZ18 NMZ14 - 9 - 2.铸铁 7 铸铁是 含碳 大 于 2.11% 的 铁碳合 金 , 它 是将 铸造 生 铁 ( 部分 炼钢 生铁 ) 在炉 中重新 熔化 , 并 加进铁 合金 、 废 钢、 回炉 铁调整 成分 而得 到。 与生 铁区别 是铸 铁是 二次 加工 , 大都 加工 成铸 铁件 。 铸 铁件 具有优 良的 铸造性 可制 成复 杂零 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 ,价 格低 等特点 。 7 根据 碳在 铸铁 中存 在的 形态不 同 , 通 常可将 铸铁 分为白 口铸 铁 、 灰口 铸铁 及麻口 铸铁 。 见 下表: 石墨化 进行 程度 铸 铁名 称 第一阶 段 第二 阶段 第三 阶段 特性及 应用 完全石 墨化 灰口铸 铁 完全 石墨 化 完 全石墨 化 部分 石墨 化 未石墨 化 灰铸铁 通常 是指 具有 片状 石墨的 灰口 铸铁 , 这 中铸 铁具有 一定 的机 械性 能、 良好的 铸造 性能 以及其 它多 方面 的优 良性 能, 因 而在 机械 制造 中业 获得最 广泛 的应 用。 灰铸 铁分级 : HT100 、 HT150 、HT200 、HT250 、HT300 、HT350 。 而灰铸 铁中 又可 根据 石墨 的形态 不同 而分 为普 通灰 铸铁、 蠕虫 状石 黑铸 铁、 球 黑铸铁 以及 可 锻铸铁 。 球墨铸 铁和 蠕墨 铸铁 一般 是用稀 土镁 合金 对铁 液进 行处理 , 以 改善 石墨 形态, 从而得 到比 灰 铸铁有 更高 机械 性能 的铸 铁。 球墨铸 铁依 照其 基体 和性 能特点 而分 为六 种: 即铁 素体 ( 高韧 性) 球墨 铸铁 , 珠光 体 ( 高强 度) 球 墨铸 铁, 贝 氏 体 ( 耐磨) 球墨 铸铁 , 奥 氏体 一贝氏 体 ( 耐磨 ) 球 墨铸 铁, 马 氏体 一奥 氏体( 抗磨 )球 墨铸 铁及 奥氏体 (耐 热、 耐蚀 )球 墨铸铁 。 蠕墨铸 铁具 有不 同比 例的 珠光体 铁 素体 基体 组织 。 铸铁性 能与 其石 墨的 蠕化 程度 (蠕 化率 ) 及基体 有关 。 在 石墨 蠕化 良好条 件下 , 珠 光体 蠕墨 铸铁的 强度 和硬 度较 高, 耐磨性 强。 适于 制造耐 磨零 件, 如汽 车的 刹车鼓 等。 而铁 素体 蠕墨 铸铁的 导热 性较 好, 在高 温作用 下, 不存 在珠光 体分 解问 题, 组织 较稳定 ,适 用于 制造 在高 温下工 作、 需要 有良 好的 抗热疲 劳能 力 、导热性 的零 件, 如内 燃机 汽缸盖 、进 排气 岐管 等。 麻口铸 铁 部分 石墨 化 未石 墨化 未 石墨 化 白口铸 铁 未石 墨化 未石 墨化 未石 墨化 可锻铸 铁是 将白 口铸 铁通 过固态 石墨 化热 处理 (包 括有或 无脱 碳过 程) 得到 的具有 团絮 状石 墨的铁 碳合 金 。 采用 不同 的热处 理方 法 , 可以 得到 具有不 同组 织和 性能 的可 锻铸铁 , 即黑 心 可锻铸 铁、 珠光 体可 锻铸 铁和白 心可 锻铸 铁。 当将白 口铸 铁毛 坯件 在密 封的退 火炉 中进 行热 处理 , 即在 中性 炉气 条件 下退 火时, 得到 的铸 铁组织 中有 呈团 絮状 的石 墨 (退 火碳 ) 存 在。 这 种石 墨虽不 很圆 整和 紧密 , 但 它对基 体的 割 裂作用 则比 灰铸 铁中 的片 状石墨 要小 得多 ,因 此它 能使铸 铁得 到较 高的 强度 及良好 的韧 性 。 铸铁的 基体 可以 通过 热处 理来加 以控 制。 使之 成为 铁素体 或珠 光体 。 用 这种 方法得 到的 铁素 体基体 可锻 铸铁 因组 织中 有石墨 存在 , 因 而铸 铁的 断面呈 暗灰 色, 而在 表层 经常有 薄的 脱碳 层呈浅 灰色 ,故 通称 为黑 心可锻 铸铁 。而 珠光 体可 锻铸铁 则是 以其 基体 命名 的。 当将白 口铸 铁毛 坯件 在氧 化性质 的炉 气条 件下 进行 退火时 , 铸 件断 面上 从外 层到心 部, 发生 强烈的 氧化 和脱 碳。 在完 全脱碳 层中 无石 墨存 在, 铸铁的 组织 为铸 素体 。 实 际上, 在小 断面 尺寸条 件下 , 铸铁的 组织 基本上 为单 一的 铁素 体和 退火碳 。 而在 大断面 尺寸 条件下 , 表层 为 铁素体 , 中间 区域为 珠光 体和铁 素体 及退 火碳 , 而 心部区 域则 为珠 光体 及退 火碳 (间 或有 少 量铁素 体) 。 这种铸 铁断 面由 于其 心部 区域有 发亮 的光 泽, 而表 层色泽 较暗 ,故 通称 为白 心可锻 铸铁 。 特种铸 铁是 指具 有特 殊使 用性能 的铸 铁材 料, 主要 包括抗 磨铸 铁、 耐热 铸铁 和耐腐 蚀铸 铁 。 为使铸 铁具 有这 些特 殊使 用性能 ,需 要使 铸铁 有一 定的组 织。 特种铸 铁中既 有非合 金铸 铁(如 普通白 口抗磨 铸铁) ,也有 低合金 铸铁、 中合 金铸铁 和高合 金铸铁 (如 中锰 抗磨 用球 墨铸铁 及高 铬抗 磨用 白口 铸铁等 ) 。 由于特 种铸 铁中 含有 大量 合金元 素, 使得 其在 熔炼 和铸造 性能 方面 , 与 非合 金化的 铸铁 有显 着的差 别。 大多 数合 金元 素降低 铸铁 的铸 造性 能, 而含有 大量 合金 元素 的特 种铸铁 的铸 造性 能通常 是很 差的 , 在 铸造 过程中 容易 产生 多种 铸造 缺陷, 因此 需要 针对 各种 铸铁在 熔炼 和铸 造方面 的特 性, 采取 适当 的工艺 措施 ,防 止缺 陷的 发生, 以保 证铸 件的 质量 。 对任何 一种 特种 铸铁 而言 , 首先 是要 求具 备一 定的 使用性 能, 如抗 磨、 耐热 等。 但 由于 是用 来制造 机器 零件 , 就 需要 保证有 一定 的机 械性 能, 主要是 强度 和塑 性, 为此 需要在 铸铁 的 化 学成分 设计 上, 考虑 同时 满足特 定的 使用 性能 和一 定的机 械性 能这 两方 面的 要求。 1)铸 铁牌 号的 表示 方法 各种铸 铁代 号, 由表 示该 铸铁特 征的 汉语 拼音 字母 的第一 个大 写正 体字 母 组 成。 当 两种 铸铁 名称的 代号 字母 相同 时, 可在该 大写 正体 字母 后加 小写正 体字 母来 区别 。 同 一名称 铸铁 , 需 要细分 时, 取其 细分 特点 的汉语 拼音 第一 个大 写正 体字母 ,排 列在 后面 。见 下表: 铸铁名 称、 代号 及牌 号表 示方法 (根 据 GB5612-85 ) 铸铁名 称 代号 牌号 表示 方法实 例 灰铸铁 HT HT100 蠕墨铸 铁 RuT RuT400 球墨铸 铁 QT QT400-17 黑心可 锻铸 铁 白心可 锻铸 铁 珠光体 可锻 铸铁 KHT KBT KZT KHT300-06 KBT350-04 KZT450-06 耐磨铸 铁 MT MT Cu1PTi-150 抗磨白 口铸 铁 抗磨球 墨铸 铁 KmBT KmQT KmBTMn5Mo2Cu KmQTMn6 冷硬铸 铁 LT LTCrMoR 耐蚀铸 铁 耐蚀球 墨铸 铁 ST SQT STSi15R SQTAl15Si5 耐热铸 铁 耐热球 墨铸 铁 RT RQT RTCr2 RQTA16 奥氏体 铸铁 AT - 牌号中 代号 后面 的一 组数 字, 表 示抗 拉强 度值 ; 有 两组数 字时 , 第 一组 表示 抗拉强 度值 , 第 二组表 示延 伸率 值。 两组 数字中 间用 一 隔开 。 合金元 素用 国际 元素 符号 表示, 含量 大于 或等 于 1% 时,用 整数 表示 :小 于 1 % 时一 般不 标 注。 常 规元 素(C 、Si 、Mn 、S 、p) 一般 不标 注, 有特 殊 作用时 ,才 标注 其元 素符 号及含 量。 2)白 口铸 铁 白 口铸 铁中 的碳全 部以 渗透 碳体 (Fe3C )形式 存在, 因断 口呈 亮白色 。故 称白 口铸 铁, 由 于有大 量硬 而脆 的 Fe3C , 白口铸 铁硬 度高 、脆 性大 、很难 加工 。因 此, 在工 业应用 方面 很 少直接 使用 , 只 用于 少数 要求耐 磨而 不受 冲击 的制 件, 如 拔丝 模、 球磨 机铁 球等。 大多 用作 炼钢和 可锻 铸铁 的坯 料。 3)灰 口铸 铁 铸铁中 的碳 大部 或全 部以 自由状 态片 状石 墨存 在。 断口呈 灰色 。 它具有 良好 铸造性 能 、 切 削 加工性 好, 减磨 性, 耐磨 性好、 加上 它熔 化配 料简 单, 成 本 低 、 广 泛用 于制 造结构 复杂 铸件 和耐磨 件。 灰口铸铁按基体组织不同,分为铁素体基灰口铸铁、珠光体- 铁素体基灰口铸 铁和珠光体基 灰口铸 铁三 类。 由于灰 口铸 铁内 存在 片状 石墨, 而石 墨是 一种 密度 小, 强 度低 、 硬 度低、 塑性 和韧性 趋于 零 的组分 。 它 的存 在如 同在 钢的基 体上 存在 大量 小缺 口, 即 减少 承载 面积 , 又 增加裂 纹源 , 所 以灰口 铸铁 强度 低、 韧性 差, 不 能进 行压 力加 工。 为改善 其性 能, 在浇 注前 在铁水 中加 入一 下量的 硅铁 , 硅 钙等 孕育 剂, 使 珠光 体基 体细 化, 石墨变 细小 而均 匀分 布, 经过这 种孕 育处理的铸 铁。 称为 孕育 铸铁 。灰口 铸铁 的牌 号、 性能 组织及 用途 见 下 表: 表 4-21 灰口 铸铁 的牌 号、 组织及 用途 显微组 织 铸铁类 别 牌号 基体 石墨 用途举 例 铁素体 灰口 铸铁 HT100-260 F+P(少量) 粗片 低负荷 和不 重要 的零 件, 如盖、 外罩 、 手轮、 支架 、和 重锤 等 铁素体- 珠光 体灰 口铸 铁 HT150-330 F+P 较 片粗 中等应 力的 零件 ,如 支柱 、底座 、齿 轮箱、 工作 台、 刀架 、端 盖、阀 体、 管路、 附件 等 HT200-400 P 中 等片 状 珠光体 灰口 铸铁 HT250-470 细 P 较细 片状 承受较 大应 力、 用作 重要 的零件 ,如 汽缸、 齿轮 、机 座、 飞轮 、床身 、刹 车轮 、 联轴 器、 齿轮 箱和 轴承座 等 HT300-540 孕育铸 铁 HT350-610 HT400-680 S 或 T 细 小片 状 用作承 受高 弯曲 应力 及高 抗压强 度的 重要 零件 , 如 齿轮、 凸轮 、 车 床卡 盘、 剪 床及压 力机 机 身和润 滑阀 壳体 等 4)可 锻铸 铁 可锻铸 铁是 用碳 、硅 含量 较低的 铁碳 合金 铸成 白口 铸铁坯 件, 再经 过长 时间 高温退 火处 理 , 使渗碳 体分 解出 团絮 状石 墨而成 ,即 可锻 铁是 一种 经过石 墨化 处理 的白 口铸 铁。 可锻铸 铁按 热处 理后 显微 组织不 同分 两类 ; 一 类是 黑心可 锻铸 铁和 珠光 可锻 铸铁。 黑心 可锻 铸铁组 织主 要是 铁素 体 (F ) 基 本+ 团絮 状石 墨; 珠光 体 可锻 铸铁 组织 主要 是珠 光体 (P)基 体+ 团絮 状石 墨。 另一 类是 白心可 锻铸 铁 ,白 心可 锻 铸铁组 织决 定于 断面 尺寸 ,小 断面 的以 铁素体 为基 体, 大断 面的 表面区 域为 铁素 体、 心部 为珠光 体和 退火 碳。 可锻 铸铁牌 号、 性能 (根 据 GB9440-88)见 下 两表: 黑心可 锻铸 铁和 珠光 体可 锻铸铁 类别 A B 牌号 KTH300-06 - KTH330-08 KTH350-10 - KTH370-12 KTZ450-06 - KTZ550-04 - KTZ650-02 - KTZ700-02 - 注: ① 试样 直 径 12mm 只适于铸 铁主 要壁 厚小 于 10mm 的铸铁。 ②牌号 KTH30006 适 于气密性零 件。 ③牌号 B 系 列 为过渡 牌号 。 白心可 锻铸 铁 牌号 KTB350-04 KTB380-12 KTB400-05 KTB450-07 黑心可 锻铸 铁主 要用 于制 造汽车 、 拖 拉机 零件 及机 床附件 、 如 轮壳 、 弹 簧支 座、 阀 门等 。 珠 光体可 锻铸 铁则 用于 制造 曲轴、 连杆 、轮 轴、 活塞 环等。 5)球 墨铸 铁 在铁水 (球 墨生 铁) 浇注 前加一 定量 的球 化剂 (常 用的有 硅铁 、镁 等) 使铸 铁中石 墨球 化 。 由于碳 (石 墨) 以 球状 存在 于铸铁 基体 中, 改善 其对 基体的 割裂 作用 , 球 墨铸 铁的抗 拉强 度、 屈服强 度、 塑性、 冲击 韧 性大大 提高 。 并 具有 耐磨 、 减震、 工艺 性能 好、 成 本低等 优点 , 现 已广泛 替代 可锻 铸铁 及部 分铸钢 、 锻钢 件 、 如 曲轴 、 连杆 、 轧 辊 、 汽 车后 桥等 。 根据 GB1348-88 球墨铸 铁牌 号分 为单 铸和 附铸试 块两 类; 单铸 试块 分八个 牌号 见下 表: 单铸试 块 牌号 QT400-18 QT400-15 QT450-10 QT500-7 主要金 相组 织 铁素 体 铁 素体 铁素 体 铁 素体+ 珠光 体 牌号 QT600-3 QT700-2 QT800-2 QT900-2 主要金 相组 织 珠光 体+ 铁 素体 珠光 体 珠 光体 或回 火组织 贝 氏体 或回 火马 氏 体 附铸试 块分 为五 个 牌 号见 下表: 附铸试 块 牌号 QT400-18A QT400-15A QT500-7A QT600-3A QT700-2A 主要金 相组 织 铁素 体 铁 素体 铁素 体+ 珠光 体 珠光 体+ 铁素 体 珠 光体 注: 牌号 后面 的字 母 A 系表示 该牌 号在 附铸 试块 上测定 的机 械性 能, 以区 别上表 的单 试块 测定的 性能 。 除上述 介绍 几种 常用 铸铁 外,还 有抗 磨白 口铸 铁、 冷硬铸 铁, 耐热 铸铁 等。 铸造生 铁通 过锻 化、 变质、 球化等 方法 可以 改变 其内 部结构 , 改 善并 提高 其机 械性能 , 因 此, 铸造生 铁又 可分 为白 口铸 铁、灰 口铸 铁、 可锻 铸铁 、球墨 铸铁 和特 种铸 铁等 品种。 第二节 钢 及其 分类 钢铁制 品的 使用 到处 可见 , 从家 里的 冰箱、 厨具、 洗衣机 , 交 通的 汽机 车、 铁道、 电车、 铁 桥、 船 只, 输 电铁 塔、 住 家大楼 、 工 厂场 房、 机 械 类都是 ; 钢 铁制 品是 由铁 矿砂提 炼, 经由 加工过 程作 成各 种用 途的 制品, 其加 工切 削品 或使 用过的 旧品 变成 废钢 , 是 一种可 以无 限次 回收循 环使 用的 一种 物资 。 高炉熔出的 铣铁碳含 量高 (C 含量 3% 以上) ,硅(Si ) 、磷(P ) 、硫(S )等 不纯物多, 产 品既硬 且脆 。 钢是用 生铁 ( 炼钢 生铁 ) 或 生铁加 一部 分废 钢炼 成的 钢中含 碳量 低 于 2.11% , 并 使其杂 质 (主 要指 S 、P )含 量降 低到 规 定标准 。 炼 钢原 料除 铣铁、 废钢 外 , 还有 去除不 纯物 用的 熔 剂, 生 石灰、 萤石, 脱氧 剂合金 铁等, 使 钢的品 质提 高。 炼钢 方法 主要有 转炉 、 电 炉、 平 炉三 种, 随 炼钢 炉种 类不 同使 用的原 料各 异, 转炉用 以熔 铣, 电炉 以废 钢为主 原料 ,平 炉使 用铣 铁和废 钢。 钢铁经 溶解 后铸 成模 型, 可轧延 成棒 状、 板状、 管状 各种用 途制 品, 容易 加工 又可大 量生 产, 加入极 少量 其它 物质 经热 处理可 改变 材料 性质 增加 硬度, 或提 高铁 纯度 使物 性软化 , 也 可用 温度控 制高 温急 冷或 缓冷 达到使 物性 变硬 或软 ; 它 的唯一 缺点 是会 生锈 , 为 避免钢 铁制 品与 空气中 的氧 接触 氧化 生锈 ,一般 都采 用涂 装物 、镀 锌等, 或熔 炼时 添加 镍、 铬制成 不 锈 钢 。 钢 是 含 碳 量 在 0.04%~2.3% 之 间 的 铁 碳 合 金 。 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。 钢的分 类方 法多 种多 样, 其主要 方法 有 如下七 种: 1.按品 质分 类 按照钢 中硫 (S )和 磷(P )的含 量可 分为 普通 钢、 优质钢 和高 级优 质钢 。 (1) 普通钢 ( , ) (2) 优质钢 (P 、S 均 ) (3) 高级优 质钢 ( , ) 2.按化 学成 份分 类 (1) 碳素钢 : a. 低碳 钢( %); b.中碳 钢( ); c. 高碳 钢( )。 (2) 合金钢 : a. 低合 金钢 (合 金元 素总 含 量 ) b.中合 金钢 (合 金元 素总 含量>5~10% ) c. 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.按用 途分 类 (1) 建筑及 工程 用钢 a. 普通 碳素 结构 钢;b. 低 合 金结构 钢;c. 钢 筋钢 。 (2) 结构钢 a. 机械 制造 用钢 : (a) 调 质结 构钢 ; (b) 表面 硬化 结构 钢 : 包 括渗 碳钢 、 渗 氨钢 、 表 面淬火 用钢 ; (c) 易切结 构钢;(d) 冷 塑性 成形用 钢: 包括 冷冲 压用 钢、冷 镦用 钢。 b.弹簧 钢 c. 轴承 钢 (3) 工具钢 a. 碳素 工具 钢;b. 合 金工 具 钢;c. 高速 工具 钢。 (4) 特殊性 能钢 a. 不锈 耐酸 钢 ;b. 耐热 钢包 括抗氧 化钢 、 热强 钢 、气 阀钢 ;c. 电热 合金 钢 ;d. 耐 磨钢 ;e. 低温 用钢;f. 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。 5.按金 相组 织 8 分类 (1) 正火状 态 a. 珠光 体钢 ; 8 金相 组织 就是 指材 料的 显微组 织。 有关 金相 组织 与特性 : 金相组 织种 类 组织 特点 铁索体 (F ) 1.组织 :碳 在 a 铁中 的固 溶体 2.特性 :呈 体心 立方 晶格 。 溶碳能 力最 小, 最大 为 0.02% ; 硬 度和 强度 很低 ,HB=80~120 、sb=250N/mm2 ; 而塑性 和韧性很好 ,d=50% 、?=70~80% 。 因此, 含铁素 体多 的钢 材 (软钢) 中用 来做可 压、 挤、 冲板 与耐 冲击 震动 的 机件。 这 类钢 有 超低碳 钢, 如:0Cr13 、1Cr13 、 硅钢片 等。 奥氏体 1.组织 :碳 在? 铁中 的固 溶 体 2.特性 :呈 面心 立方 晶格 。 最高溶 碳量 为 2.06% , 在 一般情 况下 , 具 有高 的塑 性, 但 强度 和硬 度低 (HB=170~220 ) , 奥 氏体组 织除 了在 高温 转变 时 产生以 外, 在常 温时 亦存 在于不 锈钢 、高 铬钢 和高 锰钢中 ,如 奥氏 体不 锈钢 等 渗碳体 (C ) 1.组织 :铁 和碳 的化 合物 (Fe3C ) 2.特性 :呈 复杂 的八 面体 晶格。 含碳量 为 6.67% 、 硬度 很 高、HRC70~75 、 耐磨, 但 脆性很 大。 因 此, 渗 碳体 不能单 独应 用, 而总是 与铁 素体 混合 在一 起。 碳在铁 中溶 解度 很小 , 所 以在常 温下 , 钢 铁组 织内 大部分 的碳 都是 以渗 碳体 或其他 碳化 物形 式出现 。 珠光体 (P ) 1.组织 : 铁 素体 片和 渗碳 体 片交替 排列 的层 状显 微组 织, 是 铁素 体与 渗碳 体机 械混合 物 ( 共 析体) 。 2.特性 :是 过冷 奥氏 体进 行共析 反应 的直 接 产 物。 其片层 组织 的粗 细随 奥氏 体过冷 程度 不同 ,过 冷程 度越大 ,片 层组 织越 细性 质也不 同。 奥氏体 在 约 600 ℃分 解成 的组织 称为 细珠 光体 ( 有 的叫一 次索 氏体 ) , 在 500~600 ℃ 分解 转变 成用光 学显微 镜不能 分辨 其片层 状的组 织称为 极细 珠光体 (有的 一次屈 氏体) ,它们 的硬度 较铁素 体和 奥氏 体高 , 而 较渗碳 体低 , 其塑性 较铁 素体和 奥氏 体低 而较 渗碳 体高 。 正 火后 的 珠光体 比退 火后 的珠 光体 组织细 密 , 弥 散度大 , 故 其力学 性能 较好 , 但 其片 状渗碳 体在 钢材 承受负 荷时 会引 起应 力集 中,故 不如 索氏 体。 莱氏体 (L ) 1.组织 :奥 氏体 与渗 碳体 的共晶 混合 物 2.特性 :铁 合金 溶液 含碳 量在 2.06% 以上 时, 缓慢 冷到 1130 ℃便 凝固 出莱 氏 体。 当温度 到达 共析 温度 莱氏 体中的 奥氏 转变 为珠 光体 。 因此, 在 723 ℃ 以下 莱氏 体是珠 光体 与 渗碳体 机械 混合 物( 共晶 混合) 。 莱氏体硬而脆(>HB700 ) ,是一种较粗的组织,不 能进行压力加工,如白口 铁。在铸态含 有莱氏 体组 织的 钢有 高速 工具 钢和 Cr12 型高 合金 工具 钢等。 这类 钢一 般有 较大 有耐磨 性和 较好 的切 削性 。 淬火与 马氏 体 1.组织 :碳 在 a-Fe 中的过 饱和固 溶体 ,显 微组 织呈 针叶状 2.特性 :淬 火后 获得 的不 稳定组 织。 具有很 高的 硬度 ,而 且随 含碳量 增加 而提 高, 但含 碳量超 过 0.6% 后 的硬 度值 基本不 变, 如 含 C0.8% 的马 氏体 ,硬 度 约为 HRC65 , 冲击 韧性 很 低,脆 性很 大, 延伸 率和 断面收 缩率 几 乎等于 零。 奥氏 体晶 粒愈 大, 马 氏体 针叶 愈粗 大, 则冲击 韧性 愈低 ; 淬 火温 度愈低 , 奥 氏体 晶粒愈 细, 得到 的马 氏体 针叶非 常细 小, 即无 针状 马氏组 织, 其韧 性最 高。 回火马 氏(S ) 1.组织 :与 淬火 马氏 体硬 度相近 ,而 脆性 略低 的黑 色针叶 状组 织 2.特性 :淬 火钢 重新 加热 到 150~250 ℃ 回火 获得 的 组织。 硬度一 般只 比淬 火马 氏体 低 HRC1-3 格, 但内 应力 比淬火 马氏 体小 。 下贝氏 体(B ) 1.组织 : 显 微组 织呈 黑色 针 状形态 , 其 中的 铁素 体呈 现针状 , 而 碳
? 汽车智库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:常见金属材料基础知识.doc
链接地址:http://www.autoekb.com/p-1682.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们

copyright@ 2008-2018 mywenku网站版权所有
经营许可证编号:京ICP备12026657号-3?

收起
展开