合金钢耐热钢有色金属
几种常见的有色金属及合金钢
锰 Mn
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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
22
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（0.53～4.5g/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 ；）
17
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 %
18
各类钢铁材料牌号的表示方法
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各类钢铁材料牌号的表示方法
（3）Q235B化学成分 碳 C ：0.17～0.22%硅 Si：≤0.35%
：0.3～0.7% 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 %
常见的金属材料
贵金属的特性与应用
总结词
贵金属是指金、银、铂等稀有金属，它们具有独特的 物理和化学性质，被广泛应用于投资、珠宝制作、电 子工业和航空航天等领域。
详细描述
贵金属的化学性质稳定，不易氧化和腐蚀，具有良好的 导电性和延展性。在投资领域，人们通常将贵金属作为 避险资产，以应对经济波动和市场风险；在珠宝制作领 域，贵金属因其高价值和美观性而被广泛用于制作首饰 和艺术品；在电子工业领域，贵金属因其导电性能优良 而被用于制造电子元件和电路等；在航空航天领域，贵 金属因其耐高温和耐腐蚀等特性而被用于制造飞机和火 箭等高性能设备。
不锈钢铁具有优异的耐腐蚀性 和美观的外观，广泛用于制造 医疗器械、厨具、装饰材料等。
不锈钢铁的02 有色金属
铜及铜合金
01
02
03
纯铜
具有良好的导电性和导热 性，广泛用于电线、电缆、 散热器等领域。
黄铜
以铜为主要成分，添加锌 元素，具有良好的机械性 能和耐腐蚀性，用于制造 阀门、管道、散热器等。
化学性质
铂族金属的化学性质较为稳定，但在 高温和有氧化剂存在的情况下会发生 反应。
04 金属的特性与应用
钢铁的特性与应用
总结词
钢铁是一种常见的金属材料，具有高强度、良好的塑 性和韧性等特点，广泛应用于建筑、机械、汽车、船 舶等领域。
详细描述
钢铁的强度和硬度较高，具有良好的耐磨性和耐腐蚀性 ，能够承受较大的压力和负荷。此外，钢铁还可以通过 热处理和合金化等方法进一步增强其性能，提高其硬度 和抗拉强度等。在建筑领域，钢铁用于制造桥梁、高层 建筑和大型工业厂房等结构的支撑和框架；在机械领域 ，钢铁用于制造各种机器和设备，如汽车、火车、飞机 和船舶等；在汽车领域，钢铁用于制造汽车车身、底盘 和发动机等部件；在船舶领域，钢铁用于制造船体和船 上设备等。
汽车常用金属材料
二、有色金属材料
(一)铝及铝合金
铝及铝合金的密度小，属轻金属，在地球上的储量丰富，可以说居金属 元素之首。有关试验说明，若采用铝合金制造汽车的缸体和车身，整个汽车 的自重可减轻40％。
应用于轿车上的铝合金以铸铝为主。发动机部分气缸体是大尺寸的铝铸 件，采用铝铸件的还有曲轴箱、气缸盖、活塞、滤消器和发动机架等，尤其 是活塞几乎都用铝合金。
3.可锻铸铁
可锻铸铁是由白口铸铁经石墨化退火得到的一种具有团絮状石墨的铸铁， 其中碳以团絮状石墨形式存在。常用于制造汽车、拖拉机的薄壳零件、低压 阀门和各种管接头等。
4.球墨铸铁
球墨铸铁是将铁液经过球化处理而使石墨大部分或者全部呈球状的铸铁。 用球墨铸铁可制造一些受力复杂而强度、韧性及耐磨性要求高的零件。
2.合金结构钢 合金结构钢是在碳素结构钢的基础上加入合金元素而得到的钢。
3.合金工具钢 合金工具钢是在碳素工具钢的基础上加入合金元素制成的。加入了合金
元素，使得合金工具钢热处理性能得到了改善，因而提高了材料的热硬性、 耐磨性。这类钢常用来制造各种量具、模具和切削刀具，也可对应地分为量 具钢、模具钢和刃具钢，其化学成分、性能和组织结构也不同。
(二)铜及铜合金
铜是人类发现和使用最早的金属。在汽车工业所用有色金属材料中，铜 合金用量仅次于铝合金。
常用金属材料
金属材料是目前汽车上应用最广泛的工程材料。工业上，通常把金属材 料分为两大类：黑色金属和有色金属。黑色Байду номын сангаас属是指钢铁材料，有色金属是 指除铁材料以外的其他所有金属材料，如铝、铜、镁及其合金。
一、黑色金属材料 (一)碳素钢
碳素钢又称碳钢，是含碳量小于2.11%，并含有少量硅、锰、磷、硫等 杂质元素的铁碳合金。 1.碳素钢的分类
锅炉金属材料(非常实用)
锅炉金属材料1材料分类常用的有金属材料和非金属材料。
金属材料有碳钢、合金钢、有色金属、铸铁及其合金。
其中应用最为广泛的是碳钢和合金钢。
如将钢按用途来划分，有结构钢（建筑及工程用钢或结构用钢，如锅炉中的钢结构等）、工具钢（各种量具、刃具、模具钢等）和特殊性能钢（耐热钢、不锈耐酸钢及电工用钢）；按质量来划分则有普通钢、优质钢和高级优质钢三类；按冶炼方法、钢液脱氧程度和铸锭工艺的不同来划分则有沸腾钢、镇静钢（脱氧完全的钢，化学成分和力学性能均匀、焊接性能和抗腐蚀性好，一般用来做较重要的部件；受压元件用钢即是）和半镇静钢三类；此外还有其余种类的如按金相组织分类方法（下面介绍耐热钢时还要介绍）等。
2锅炉金属材料性能1）常规性能锅炉常用金属材料的常规力学性能主要有以下几种：弹性极限：金属在力的作用下，形状发生变化，当力去除后，仍能恢复原状的能力称为弹性；而随外力而消失的变形称为弹性变形。
在拉伸试验中，试样未发生永久变形时单位面积所承受的最大力就为弹性极限σe；强度：强度是指金属材料抵抗变形和破坏的能力，即金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的性能，可分为抗拉强度、抗压强度、抗剪强度和抗扭强度等。
工程上金属材料的主要强度性能指标是屈服极限σs和抗拉强度σb。
金属材料在超过σs的应力下工作，会使零件产生塑性变形；在超过σb的应力下工作时，会引起零件的断裂破坏。
σb是试件被拉断前的最大负荷Pb与原横截面积F0之比，σb = Pb / F0，单位为MPa；屈服强度或屈服点σS是指金属材料在拉伸试验中，外力已经超过弹性极限σe，虽然应力不再增加，但试件仍在伸长，试件产生比较明显的塑性变形，此时的应力称之；塑性：金属受外力作用产生变形，当外力去掉后变形不恢复的性能称为塑性；外力消失而不能恢复的变形称为塑性变形，即指材料在外力作用下，不发生破坏而产生永久变形的抵抗能力，可用延伸率和断面收缩率表示；延伸率是指试样拉断后的总伸长与原始长度的比值的百分比，δ=[L1-L]/L*100%，断面收缩率是指拉断后断面面积缩小值与原始面积比值的百分比ψ=[F-F1]/F*100%；冲击韧性：金属材料抵抗瞬间冲击载荷的能力，一般用摆锤弯曲冲击试验来确定；硬度：就是金属材料的软硬程度，反应金属材料抵抗压入物压陷能力的大小，是金属表面的局部区域抵抗塑性变形和破坏的能力，一般有洛氏硬度、布氏硬度、维氏硬度和肖氏硬度等几种试验方法。
工程材料知识
4．蠕墨铸铁
用途：制造复杂的大型铸件和大型机床零件，如立柱等。特别适用于制造受冲
击的铸件，如大型柴油机的气缸盖、制动盘和制动毂；也适用于制造耐压气密件，
如阀体等。
牌号：用符号“RuT”及其后数字表示，其中“RuT”是蠕铁两字汉语拼音的第
一字母，其后面的数字表示最低抗拉强度(σb)值。如RuT340表示抗拉强度 σb≥340MPa的蠕墨铸铁。
(1)化学成分的影响 2．影响石墨化的因素 (2)冷却速度的影响
常用铸铁件
1．灰铸铁 用途：制造承受压力和要求减振的床身、机架、箱体、壳体，经受摩擦的导
轨等，以及其他低负荷、不重要的零件。
牌号：用“灰铁”二字的汉语拼音字首“HT”与其后面一组数字表示。数字 表示铸铁最小抗拉强度σb值。例如HT150表示最小抗拉强度σb为150MPa的灰铸 铁。
➢锻造性能：
用锻压成形方法获得优良锻件的难易程度称为锻造性 能。 铸铁不能锻压 。
➢焊接性能：
焊接接性能是指能否将金属用一定的焊接方法焊成 优良接头的性能。没有裂缝、气孔等缺陷，并且具 有一定的力学性能。
➢切削加性能：切削加工（性能）金属材料的难易
程度称为切削加工性能。
第二节 碳素钢
铁碳合金的基本知识
工业纯铁 钢(碳钢） 铸铁
一、杂质元素对钢的影响
1．锰和硅 2．硫和磷
金属材料知识大全
金属材料知识大全(总9页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。
包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。
（注：金属氧化物（如氧化铝）不属于金属材料）1.意义人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。
继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。
现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。
2.种类金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。
（1）黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90%以上的工业纯铁，含碳2%～4%的铸铁，含碳小于 2%的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等。
广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。
（2）有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。
有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。
（3）特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。
其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。
3.性能一般分为工艺性能和使用性能两类。
所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。
金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。
由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。
所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它包括力学性能、物理性能、化学性能等。
金属材料使用性能的好坏，决定了它的使用范围与使用寿命。
在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和非常强烈腐蚀性介质中使用的，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷的作用。
几种常见的有色金属及合金钢
金属材料基本知识讲解
新冶能化机动处----周舒
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C钢lic、k 铁to材ad料d简T述itle
22 各类钢C铁lic材k 料to牌ad号d的Ti表tle示方法
目
录
23
有Cl色ick金t属o a材d料d T简it介le
14 几C种lic常k见to的a有dd色T金itl属e 及合金
XINJIANG ZHONGTAI CHEMICAL(GROUP)CO.,LTD.
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
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%
金属材料基础知识
金属材料基础知识金属材料基础知识金属材料分类（一）有色金属：除铁、铬、锰之外的其他金属属有色金属，包括铜及铜合金、铝及铝合金、其他合金（镁合金、钛合金、镍合金、铅合金、锌合金、硬质合金、锡合金等）。
（二）黑色金属：铁、铬、锰属此类，主要包括铸铁与钢两大类。
一般含碳量在0.0218C%以下的Fe-C合金称为纯铁；含碳量在0.0218C%-2.11C%之间的Fe-C合金称为钢；含碳量在2.11C%-4.33C%之间的Fe-C合金称为铸铁。
二、钢的分类（一）按用途分：包括建筑用钢、结构用钢（渗碳钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢等）、工具钢（碳素工具钢、低合金工具钢、高合金工具钢等）、特殊用钢（不锈钢、耐热钢、抗磨钢、磁钢等）。
（二）按化学成分分：1、碳素钢（低碳钢：碳含量≤0.25%；中碳钢：碳含量在0.25%-0.60%/0.45%之间；高碳钢：碳含量>0.60%/0.45%）；2、合金钢（微合金化钢：合金元素含量在0.1%/B-0.001%；低合金钢：合金元素含量≤5%；中合金钢：合金元素含量在5-10%范围内；高合金钢：合金元素含量>10%）。
（此划分无严格的规定）（三）按质量分：1、普通质量钢（P≤0.040%，S≤0.050%）；2、质量钢（P≤0.035%，S≤0.035%）；3、优质钢（P≤0.025%，S≤0.025%）；4、高级优质钢（P≤0.025%，S≤0.015%）。
三、钢的编号（一）碳钢的编号1、碳素结构钢以钢材直径（或厚度）不大于16mm钢的屈服点（σs）数值划分，牌号由屈服点字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法等四个部分按顺序组成。
例：Q235-A.F，表示屈服点数值为235N/mm2的A级沸腾钢。
（1）、符号、代号的意义Q：钢屈服点；A、B、C、D：质量等级。
A、B、C为普通级，硫、磷含量依次降低；D为优质级；F：沸腾钢；b:半镇静钢；Z：镇静钢；TZ：特殊镇静钢。
铁碳钢合金钢和有色金属材料
铸铁
• 球墨铸铁牌号有QT400-18、QT400-15.QT450-10、
QT500-
7 、QT600-3.QT700-2、QT800-2、QT900-2，球墨铸铁因抗拉强
度高，塑性、冲击韧性较好，并具有耐磨、减震、工艺性能好、成本 低等优点，现已广泛替代部分铸钢、锻钢件、如曲轴、连杆、轧辊、 汽车后桥等。
基本概念
• 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。
基本概念
、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。 • ⑵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。 • ⑶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 • ①顶锻性能：指金属材料能承授予顶锻而不破裂的性能。
模块四 金属材料基础知识
基本概念
• 工程材料分为: • 金属材料: 黑色金属（铁、碳钢、合金钢）和有色金属材料（轻有色金
属、重有色金属、稀土金属）。 • 非金属材料: 有机非金属材料（合成塑料、合成橡胶、合成纤维）、无
机非金属材料（陶瓷材料、玻璃材料、石墨及碳、木材、水泥、混凝 土等）、复合材料（树脂基复合材料、金属基复合材料、非金属基复 合材料 ）。
Q345HP ；也可用含合金元素来表示如: 16MnREHP。
钢的分类
• 3）锅炉用钢板 • 用小写 g 在牌号尾表示。其牌号可用屈服点表示，如: Q390g；也可
常用金属材料
不受剧烈冲击、高硬度、 耐磨的工具。如冲头、
手锯条等。
不受冲击、要求高硬度、 高耐磨的工具。如锉刀、
量具等。
(2)低合金高强度结构钢
牌号：例如 Q390A
“Q”表示屈服点， “390”表示屈服点值为390MPa， “A”表示质量等级为A 级。
用途： 低合金高强度高强度结构钢一般不用热处理， 综合力学性能良好，
用途：铸铁件占铸件总产量的 80%左右。
如机床床身、箱体等。
w(S) ≤0.15%
w(P) ≤0.3%
1.铁碳合金双重相图
铸铁中，碳的存在 形式有渗碳体（Fe3C） 和游离状态的石墨（G）两种。
铁碳合金实际上存在两种 相图： （1）Fe－Fe3C相图， （2）Fe－G相图。
图1-19 铁碳双重相图
（3）变质处理（孕育处理）
• 变质处理：在浇注前向铁水中加入变质剂（孕育剂），如 Si－Fe、Si－Ca合金，以增加石墨的结晶核心，促进石 墨化，使石墨片细小、均匀，获得高强度铸铁。
用于桥梁、船舶、车辆、高压容器、管道、建筑物等。
(3) 合金钢
1）合金结构钢 牌号： 例如 60Si2Mn, “60”表示平均w(C)=0.6%， “ Si2 ”表示平均w(Si)=2%， “ Mn ”表示平均w(Mn)<1.5%。
用途：合金结构钢的力学性能优于优质碳素结构钢， 常用来制造重要的零件，如齿轮、轴类、弹簧等。 例：渗碳钢，20CrMnTi；
化学成分（质量分 数，%）
力学性能（最小值）
牌号
C
Si
Mn
σs (σ0.2)
Σb
δ
/MPa (%)
/MPa
主要特点及应用
ZG200 －400 0.20 0.50 0.80 200
有色金属及其合金
有色金属及其合金newmaker金属一般分为两大类：一类为黑色金属，包括铁、铬、锰；另一类为有色金属，包括除铁、铬、锰以外的所有金属。
但习惯上，人们常常把除铁和钢以外的金属及其合金称作为有色金属。
有色金属具有许多优良的性能，如密度小、比强度大、比模量高、耐热、耐腐蚀以及良好的导电性和导热性。
同时许多有色金属又是制造各种优质合金钢和耐热钢所必需的合金元素，因此有色金属在金属材料中占有重要韵地位，是现代航天、航空、原子能、计算机、电子、汽车、船舶、石油化工等工业必不可少的材料。
例如，铝、镁、钛等金属及其合金，以密度小、比强度与比模量高的特性而在运载火箭、卫星、飞机、汽车、船舶上获得广泛应用，是制造其中许多结构件和零、部件的主要材料；再如，银、铜、铝等有色金属，导电性和导热性优良，是电力、电器工业和仪表工业不可缺少的材料；又如，铜和钛具有良好的抗蚀性，是石油化工和航海工业所必需的优良耐蚀材料。
本章主要介绍目前工程上应用广泛的铝、镁、铜、钛及其合金和镍基合金，重点讨论这些材料的合金化和热处理原理，以及典型金属和合金的成分、组织、性能及相互关系、工艺特性与实际应用，并简单介绍这些有色金属材料的新近发展。
1. 铝及铝合金铝是地壳中蕴藏量最多的金属元素，其总储量约占地壳重量的7．45％。
铝及铝合金的产量在金属材料中仅次于钢铁材料而居第二位。
1.1.纯铝1.1.1. 纯铝性能和优点：(1) 铝很轻，它的比重为2.7。
铝经常作为各种轻质结构材料。
(2) 导电性和导热性较好，仅次于银、铜和金，居第四位。
(3) 塑性好(Ψ=80%)可通过冷或热的压力加工制成各种型材；如丝、线、箔，片、棒等这种特性与锅具有面心立方品格结构有关。
(4) 抗大气腐蚀性能好，因为在铝的麦面能生成一层极致密的氧化铝薄膜，隔绝铝和氧的接触，而阻止铝表面的进一步氧化。
(5) 强度很低，45MPa，冷变形加工硬化后强度可提高到100Mpa。
1.1.2. 纯铝编号L+顺序号组成。
常用金属材料知识
常用金属材料介绍压力管道中常用的金属材料的分类、特点、用途和表示方法金属材料:黑色金属：通常指铁和铁的合金有色金属：指铁及铁合金以外的金属及其合金。
黑色金属根据它的元素组成和性能特点分为三大类,即铸铁、碳素钢及合金钢。
2.1铸铁铸铁：含碳量大于2.06％的铁碳合金。
◆真正有工业应用价值的铸铁其含碳量一般为2.5%~6.67%。
◆铸铁的主要成分除铁之外,碳和硅的含量也比较高。
由于铸铁中的含碳量较高,使得其中的大部分碳元素已不再以Fe3C化合物存在,而是以游离的石墨存在。
性能特点：是可焊性、塑性、韧性和强度均比较差,一般不能锻,但它却具有优良的铸造性、减摩性、切削加工性能,价格便宜。
用途：常用作泵机座、低压阀体等材料；地下低压管网的管子和管件。
根据铸铁中石墨的形状不同将铸铁分为灰口铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁。
2.1.1灰口铸铁：石墨以片状形式存在于组织中的铸铁称之为灰口铸铁。
◆灰口铸铁浇铸后缓冷得到的组织为铁素体和游离石墨共存,断口呈灰色，灰口铸铁也因此而得名。
灰口铸铁的各项机械性能均较差,工程上很少使用。
2.1.2可锻铸铁：经过长时间石墨化退火,使石墨以团絮状存在于铸铁组织中,此类铸铁称为可锻铸铁。
性能特点：强度、塑性、韧性均优于灰口铸铁，其延伸率可达12%；但可锻铸铁制造工艺复杂,价格比较高。
◆由于可锻铸铁具有一定的塑性,故"可锻"的名称也由此而出,其实它仍为不可锻。
用途：可锻铸铁在工程上常用作阀门手轮以及低压阀门阀体等。
根据断面颜色或组织的不同,可锻铸铁又分为黑心可锻铸铁、白心可锻铸铁和珠光体可锻铸铁三种。
常用的是黑心可锻铸铁。
2.1.3球墨铸铁：是通过在浇注前向铁水中加入一定量的球化剂进行球化处理,并加入少量的孕育剂以促进石墨化,在浇注后直接获得具有球状石墨结晶的铸铁。
性能特点：球墨铸铁的各项性能指标均优于可锻铸铁，比可锻铸铁价格便宜。
用途：可代替可锻铸铁用在较苛刻条件下。
金属材料分类
金属材料分类金属是指具有良好的导电性和导热性、有一定的强度和塑性、并具有特殊金属光泽的物质。
如铁、铝和铜等。
金属材料是由金属元素或以金属元素为主，其他金属或非金属元素为辅构成的，并具有金属特性的工程材料。
它包括纯金属和合金。
金属材料，尤其是钢铁材料在国民经济及其他方面都有再要作用，这是由于它具有比其他材料优越的性能，如物理性能、化学性能、力学性能和工艺性能。
金属材料最常见的分类方法是按照其最高价氧化物的颜色分为有色金届和黑色金属两大类：1．黑色金属包括铁、铬、锰三种。
但后两种在实际生产中很少单独使用，故黑色金属就泛指铁或以铁为主而形成的物质，如钢和铁。
2．有色金属除黑色金属以外的其他金属称为有色会属，如铜、铝和镁等。
第一节碳素钢一、碳钢的分类碳素钢简称碳钢。
是碳的质量分数(ωc)大于0.0218％小于2.1l％，并含有少量硅、锰、硫、磷等杂质元素的铁碳合金。
在钢铁生产中，碳钢占有的比例相当大，碳钢具有良好的力学性能和工艺性能，且冶炼方便，价格便宜，在一般情况下都能满足使用要求，所以应用十分广泛。
1、碳钢的分类碳钢的分类方法很多，常用的方法有以下几种：(1)按钢的含碳量分类按钢的含碳量可分为：1) 低碳钢ωc<0.25%。
2) 中碳钢ωc=0.25%~0.60%。
3)高碳钢ωc>0.60%。
(2) 按钢的质量分类碳钢质最的高低，主要根据钢中含有杂质硫、磷的多少来划分，可分为普通碳素钢、优质碳素钢和高级优质碳素钢三类。
1) 普通碳素钢ωs≤0.050%，ωp≤0.045%。
2) 优质碳素钢ωs≤0.035%，ωp≤0.035%。
3) 高级优质碳素钢ωs≤0.030%，ωp≤0.035%。
(3) 按用途分类1) 碳素结构钢用于制造机械零件盒工程结构件的碳钢，碳含量大都在0.70%以下。
2) 碳素工具钢用于制造各种工具用钢，如刃具、量具和磨具等，一般碳含量都在0.70%以上。
二、碳素结构钢碳素结构钢根据钢的质量，可分为碳素结构钢和优质碳素结构钢两种。
常用金属材料知识介绍
常用金属材料知识介绍
一、金属材料的分类
金属材料通常按组成成分和色泽分类。
二、金属材料的机械性能
金属材料的机械性能包括强度、弹性、屈服极限、延伸率和断面收缩率以及硬度等。
注：材料强度是指材料对外力破坏的抵抗能力，具体的表现形式由材料的性质（塑性或脆性）及其所处的应力状态共同决定。
注：延伸率δ、断面收缩率φ都是塑性指标。
一般将δ≥5％的材料称为塑性材料；δ<595％的为脆性材料。
三、钢、铁和钢材
1、工业用铁
3、钢按化学成分分类（GB／T 13304-1991）
钢按化学成分分成三大类：非合金钢、低合金钢和合金钢。
四、有色金属及其合金
3、有色金属及其合金牌号表示法（1）铝及铝合金牌号表示法
（2）铜及铜合金牌号表示法
（3）镍及镍合金牌号表示法
（4）铅、锌、锡、钛及其合金牌号表示法。
常用金属材料介绍
常用金属材料金属材料来源丰富，并具有优良的使用性能和加工性能，是机械工程中应用最普遍的材料，常用以制造机械设备、工具、模具，并广泛应用于工程结构中。
金属材料大致可分为黑色金属两大类。
黑色金属通常指钢和铸铁；有色金属是指黑色以外的金属及其合金，如铜合金、铝及铝合金等。
1.2.1 钢钢分为碳素钢（简称碳钢）和合金两大类。
碳钢是指含碳量小于2.11%并含有少量硅、锰、硫、磷杂质的铁碳合金。
工业用碳钢的含碳量一般为0.05%～1.35%。
为了提高钢的力学性能、工艺性能或某些特殊性能（如耐腐蚀性、耐热性、耐磨性等），冶炼中有目的地加入一些合金元素（如Mn、Si、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti等），这种钢称为合金钢。
（一）碳钢1．碳钢的分类碳钢的分类方法有多种，常见的有以下三种。
（1）按钢的含碳量多少分类分为三类：低碳钢，含碳量<0.25%；中碳钢，含碳量为0.25%～0.60%；高碳钢，含碳量>0.60%。
（2）按钢的质量（即按钢含有害元素S、P的多少）分类分为三类：普通碳素钢，钢中S、P含量分别≤0.055%和0.045%；优质碳素钢，钢中S、P含量均≤0.040%；高级碳素钢，钢中S、P含量分别≤0.030%和0.035%。
（3）按钢的用途分类分为两类：碳素结构钢，主要用于制造各种工程构件和机械零件；碳素工具钢，主要用于制造各种工具、量具和模具等。
2．碳钢牌号的表示方法（1）碳素结构钢碳素结构钢的牌号由屈服点“屈”字汉语拼音第一个字母Q、屈服点数值、质量等级符号（A、B、C、D）及脱氧方法符号（F、b、Z）等四部分按顺序组成。
其中质量等级按A、B、C、D顺序依次增高，F代表沸腾钢，b代表镇静钢，Z代表镇静钢等。
如Q235-A·F表示屈服强度为235Mpa的A 级沸腾碳素结构钢。
（2）优质碳素结构钢优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示。
这两位数字代表钢中的平均含碳量的万分之几。
例如45钢，表示平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。
汽车中常用的金属材料
油
18Cr2Ni4W A
高
20Cr2Ni4A
0.13~0.19 W0.8~1.2 1.35~1.65 950 ／ 850 1180 835
4.0~4.5
空
0.17~0.23 0.30~0.60 1.25~1.65 880／ 780 1180 1080
3.25~3.75
油
78 63
.25.
.8.
一、碳钢
用途：钢板、钢筋、型钢等，作桥梁、建筑等构件。
多边型角钢 钢筋、螺纹钢
螺钉、铆钉
钢桥梁
建筑构件
.9.
一、碳钢
（2）优质碳素结构钢 有害杂质硫、磷和非金属夹杂物较少，品质较高，塑 性、韧性比（普通）碳素钢好。主要用于制造较重要 的机械零件。
优质结构钢的牌号用两位数字表示，两位数字表示 该钢的平均含碳量的万分数。如45钢表示平均含碳量 为0.45％的优质碳素结构钢。若含锰量较高，数字后面 应加“Mn”，以示区别。如：60Mn。
.27.
二、合金钢
钢号
65 85 65Mn 60Si2Mn 50CrVA
主 要 成 分, %
C
Mn Si, Cr
0.62~ 0.70
0.82~ 0.90
0.62~ 0.70
0.56~ 0.64
0.46~ 0.54
0.50~ 0.80
0.50~ 0.80
0.90~ 1.20
0.60~ 0.90
0.50~ 0.80
.4.
一、碳钢
1.碳钢的分类
(3) 按钢的用途分 碳素结构钢 ：用于制造各种机械零件、工程构件。一般 为低、中碳钢。 碳素工具钢 ：用于制造各种工具。一般为高碳钢。 (4) 按冶炼方法分
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铬镍不锈钢 • A不锈钢：如 1Cr18Ni9Ti 用于化工、食品、 医疗行业
Thursday, August 22, 2013
Q
• 铁素体—奥氏体双相不锈钢 抗氯化物应力腐蚀性能、抗孔蚀和晶间腐蚀性 能优于奥氏体不锈钢 • 沉淀硬化型不锈钢
既能保持奥氏体不锈钢优良的焊接性能，又具
汽缸头
铝铜合金铸造组织 ( 化染 ) 210×
Thursday, August 22, 2013
Q
铸造铝 – 镁合金 ( ZL301、ZL302 ) : 有较高的强度、韧性及耐蚀性,但铸 造性能和耐热性较差。
鼓风机用密封件(ZL102) 及抗空架件(ZL301)
铝镁合金铸造组织 (化染) 150×
分类
Thursday, August 22, 2013
Q
铝及其合金
一、工业纯铝
特点: 密度小；导电及导热性能好；抗大气腐蚀性好；塑性高;强度 低；无磁性；无打击火花；加工工艺 性好等。
牌号： 旧 代 号： L1 L2 L3 ·· ·· ·· 四位数字牌号：1070 1060 1050
Thursday, August 22, 2013
•火电厂热力设备中很多零部件是在高温、高压和腐蚀 介质中长期工作的。因此，这些零部件需用耐热钢制 造。此外，耐热钢还用来制造汽车和飞机发动机的排 气阀，化学热处理设备中的耐热构件等。
Thursday, August 22, 2013
Q
耐热钢的高温性能
高温对钢材强度的影响 兰脆：铁及其合金在200～300℃时的强度比室温时
冲蚀――电厂中的风机叶片和输灰管道 气蚀――水电站中的水涡轮及火电厂的水泵
Thursday, August 22, 2013
Q
高锰钢――耐磨钢 水韧处理 低合金耐磨钢――冲击不大、应力较小时 其他耐磨材料
Thursday, August 22, 2013
Q
耐热钢 ◆热强性：高温下保持足够的强度的品质 ◆热稳定性：高温下保持化学稳定性（耐腐 蚀、不起皮）的品质
25Cr2MoV, 25Cr2Mo1V
Thursday, August 22, 2013
Q
耐热钢的化学稳定性 耐蚀 ◆ 腐蚀损坏的形式 • 均匀腐蚀 • 局部腐蚀 晶间腐蚀、点腐蚀、穿晶腐蚀
Thursday, August 22, 2013
Q
电厂常见的腐蚀损坏类型
3Fe 4 H 2 O Fe3O4 4 H 2 蒸汽腐蚀 烟气腐蚀――硫腐蚀 垢下腐蚀 苛性脆化 应力腐蚀 腐蚀疲劳
Q
• 马氏体型耐热钢
主要元素是Cr、Mo、Si等。 Cr13 + W、 Mo(强化基体的合金元素） + V、Ti、Nb(强碳化物形成元素） 4Cr9Si2 4Cr10SiMo 1Cr13 1Cr11MoV
经淬火、回火后使用，得到回火马氏体或回火索氏体
• 奥氏体型耐热钢
高温强度比马氏体型耐热钢要高，工作温度：650~700 ℃； 抗氧化性能好；良好的塑性变形性能和焊接性能，但切削加 工性能不好。 1Cr18Ni9Ti 4Cr14Ni14W2Mo <300 ℃：普通结构钢；300~600 ℃ ：P-M型耐热钢 600~800 ℃ ：A型耐热钢；800~1000 ℃ ：镍基合金 1000 ℃以上：钼基合金和金属陶瓷
合金钢――合金元素对钢的影响
合金元素在钢中的存在形式
• 溶入铁素体中形成固溶体
Thursday, August 22, 2013
Q
• 形成碳化物
·合金渗碳体，如 (Fe, Mn)3C ； ·特殊碳化物，如 Cr7C3、MoC、WC、VC、TiC 。 稳定性，熔点、硬度比Fe3C高得多，显著 提高钢的强、硬度→弥散强化 • 形成非金属夹杂、形成化合物、自由存在
阳极用单芯电缆 与被保护结构连 接，电缆和阳极 之间采用环氧树 脂绝缘
Thursday, August 22, 2013
Q
常用不锈钢
铬不锈钢 • F不锈钢：如 1Cr17，化工设备、食品工业 耐氯化物应力腐蚀破裂 • M不锈钢：如 1Cr13 用于汽轮机叶片； 3Cr13 做手术器具及刀具 M不锈钢主要用于要求高硬度部件(耐磨零件、弹性
Q
铝合金 加Cu、Si、Mn、Mg、Zn等
Thursday, August 22, 2013
Q
铝合金的热处理
固溶、时效强化
固溶处理： 将铝合金加热至α单相区恒温保持，然
后快速冷却。
自然时效 时效处理 人工时效
时效处理：固溶处理后的铝合金强度随时间而变
化的现象。
退火 回归
Thursday, August 22, 2013
•对回火转变的影响
↑回火抗力 产生二次硬化 影响高温回火脆性
Thursday, August 22, 2013
Q
• 合金钢的分类
• 合金钢的编号方法
Thursday, August 22, 2013
Q
合金结构钢
普通低合金钢 渗碳钢 调质钢 弹簧钢 滚动轴承钢
Thursday, August 22, 2013
Thursday, August 22, 2013
Q
合金元素对铁碳合金相图的影响
铁—碳—锰相图
Thursday, August 22, 2013
Q
铁—碳—铬相图
Thursday, August 22, 2013
Q
合金元素对钢热处理的影响
•对奥氏体形成过程的影响 对奥氏体化的影响 对A晶粒度的影响 •对过冷奥氏体转变的影响
Q
过热器连接管接头处容易出现裂缝而发生漏 气等事故。此为蠕变所致。 泵轴热处理时要“尺寸效应”。调质和固溶 热处理后变形允许校直，但必须进行低于回火温 度20－50℃（固溶处理在400℃以下）保温2－6 小时高温除应力退火。需要镀铬的泵轴在镀后必 须经过200±10℃，保温2－4小时的低温除氢处 理。
Q
•合金工具钢
刃具钢
• 低合金刃具钢
• 高速钢
高速钢刀具
量具钢 模具钢
铣刀
Байду номын сангаас双头钻
Thursday, August 22, 2013
Q
•量具钢
Thursday, August 22, 2013
Q
特殊性能钢
磁钢 • 硬磁材料→磁滞损失大、Hc大→难 磁化、难退磁→永久磁铁 • 软磁材料→磁滞损失小、Hc小→易 磁化、易退磁 不锈钢 • 金属的腐蚀与反腐蚀
高，其脆性也比室温时大的现象
◆金属强度由晶内强度和晶界强度组成
Thursday, August 22, 2013
Q
蠕变
工程材料常用“蠕变极限”和“持久强度”来 表示其蠕变强度。
Thursday, August 22, 2013
Q
蠕变强度通常有两种表示方法。一种方法是以一定 的工作温度下引起规定的第二阶段蠕变速度的应力 值来表示 热力设备零部件用钢中规定的蠕变速度，一般是
西德的10CrMo910 主蒸汽管道用
12Cr1MoV钢原始状态 700×
Thursday, August 22, 2013
12Cr1MoV钢运行85672h后球化 1000
Q
耐热钢中的合金元素及其作用
耐热钢的强化原理 ●固溶体强化 ●晶界强化 ●碳化物的弥散强化 合金元素的作用
耐热钢的分类
Thursday, August 22, 2013
Thursday, August 22, 2013
Q
铸造铝 – 锌合金 ( ZL401、ZL402 ) : 具有良好的铸造性,经变质处理和 时效处理后,强度高,但耐蚀性差。
大型空压机活塞(ZL401)
Thursday, August 22, 2013
Q
铜及其合金
工业纯铜：紫铜（紫红色），具有面心立方晶格
性能特点:密度大;导电及导热性能好; 抗大气腐蚀 性好;塑性高;强度低; 无磁性;无打击火花;加工工 艺性好
Thursday, August 22, 2013
Q
持久强度:是选用锅炉和汽轮机零部件用钢的重 要技术指标 应力松弛―― 剩余应力
Thursday, August 22, 2013
Q
在高参数大功率火力发电设备中，用于高压管 法兰、阀门和汽轮机缸体结合面上的紧固螺栓， 由于承受较高的工作温度，因而在长期运行中 会发生应力松弛现象。
Thursday, August 22, 2013
Q
Ch6 有色金属——铝及其合金
除黑色金属 ( 钢、铁 ) 以外的所有金属。 重金属(密度＞3.5); Cu、Ni 等。 轻金属(密度＜3.5); Al、Mg 等。 贵重金属; Au、Ag、Pt 等。 稀有金属; W、Ti、Ra、Nb 等。 半金属; Si、Te、B 等。
铸造铝合金的退火 : 消除应力; 均匀成分;
回归： （人工）时效的铝合金再经固溶后性能恢复的现象
（塑性改善，强度下降） 温 度 加 热 200～270℃ 水 淬 原淬火组织 时间 Q
时效组织
Thursday, August 22, 2013
铝及其合金的应用
在各种航天器上也大量 使用铝合金，目的自然是 减轻其自重，以能携带更 多的科学实验仪器。我国 第一颗人造地球卫星东方 东方红I号人造卫星 红I号”的外壳，就是全 部用铝合金制成的,美 国 “阿波罗Ⅱ号” 宇 宙飞船使用的金属材料 中,75%以上是铝合金。 阿波罗II号宇宙飞船