常用金属材料基础知识培训讲义
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金属材料知识培训ppt课件
– ①伪共析相变：
• 由成分偏离共析成分的过冷固溶 体形成的貌似共析体的组织转变
• 组成相的相对量由A的碳含量而 变。
.
非平衡相变
– ②马氏体相变
• 进一步提高冷却速度，使 伪共析相变也来不及进行 而将奥氏体过冷到更低温 度，则由于在低温下铁原 子和碳原子都己不能或不 易扩散，故奥氏体只能以 不发生原子扩散、不引起 成分改变的方式，通过切 变由点阵改组为α点阵， 这种转变称为马氏体相变
样还继续伸长的现象。
屈服后，材料出现明显塑
0
lb
lu
lk
变，表面滑移带。
l伸长(mm)
形变强化（加工硬化）：屈服后欲 变形必须不断增载，随
（低碳钢的拉伸曲线）
塑变增大，变形抗力增大。
变形 三阶段
弹性变形 弹塑性变形 断裂
Pb ：强度极限的载荷 试样某一部位截面开始急降 颈缩——导致载荷下降。
. Pk ：断裂载荷
特点：
（1）存在由于均匀切变引起的宏观形状改变，可在预先制备的抛光试样 表面上出现浮突现象。
（2）相变不需要通过扩散，新相和母相的化学成分相同。 （3）新相和母相之间存在一定的晶体学位向关系。 （4）某些材料发生非扩散相变时，相. 界面移动速度极快，可接近声速。
热处理基本知识 • 热处理是将工件在介质中加热到一定温度并保温
• 除退火或热轧的低碳钢和中碳钢等少数 合金有屈服现象外，大多数金属合金都 没有屈服点。 • 规定产生0.2%残余伸长的应力作为屈服 强度，以0.2表示。 • 0.2的测量方法同上，采用图解法。
.
固态相变
• 固态相变是热处理的基础
• 相变：构成物质的原子（分子）的聚合状态（相状态）发 生变化的过程。
• 由成分偏离共析成分的过冷固溶 体形成的貌似共析体的组织转变
• 组成相的相对量由A的碳含量而 变。
.
非平衡相变
– ②马氏体相变
• 进一步提高冷却速度，使 伪共析相变也来不及进行 而将奥氏体过冷到更低温 度，则由于在低温下铁原 子和碳原子都己不能或不 易扩散，故奥氏体只能以 不发生原子扩散、不引起 成分改变的方式，通过切 变由点阵改组为α点阵， 这种转变称为马氏体相变
样还继续伸长的现象。
屈服后，材料出现明显塑
0
lb
lu
lk
变，表面滑移带。
l伸长(mm)
形变强化（加工硬化）：屈服后欲 变形必须不断增载，随
（低碳钢的拉伸曲线）
塑变增大，变形抗力增大。
变形 三阶段
弹性变形 弹塑性变形 断裂
Pb ：强度极限的载荷 试样某一部位截面开始急降 颈缩——导致载荷下降。
. Pk ：断裂载荷
特点：
（1）存在由于均匀切变引起的宏观形状改变，可在预先制备的抛光试样 表面上出现浮突现象。
（2）相变不需要通过扩散，新相和母相的化学成分相同。 （3）新相和母相之间存在一定的晶体学位向关系。 （4）某些材料发生非扩散相变时，相. 界面移动速度极快，可接近声速。
热处理基本知识 • 热处理是将工件在介质中加热到一定温度并保温
• 除退火或热轧的低碳钢和中碳钢等少数 合金有屈服现象外，大多数金属合金都 没有屈服点。 • 规定产生0.2%残余伸长的应力作为屈服 强度，以0.2表示。 • 0.2的测量方法同上，采用图解法。
.
固态相变
• 固态相变是热处理的基础
• 相变：构成物质的原子（分子）的聚合状态（相状态）发 生变化的过程。
金属材料培训PPT课件
3.机械制造基础的基本内容
1) 金属材料的种类、性能及选用； 2)热处理工艺基础及应用； 3)金属材料常用的加工方法；金属切削机床、
刀具、夹具等基本知识； 4)钳工的基本知识及基本技能； 5)焊工的基本知识及基本技能； 6)管工的基本知识及基本技能；
3.本课程的特点及学习方法
机械制造基础课程具有实践性强、综合性强 和覆盖面广的特点。
组织:两种物质相间组成，性能介于两者之间， 强度较， 硬度HBS 250。 5.莱氏体：T>727℃ A+Fe3C—Ld 高温莱氏体 T<727℃ P+Fe3C—Ld’低温莱氏体 性能: 与Fe3C相似 HBS>700 塑性极差。
• 二、铁碳合金状态图
• 1.含义：
• 是表明平衡状态下含C不大于6.69%的铁碳合金 的成分,温度与组织之间关系,是研究钢铁的成分, 组织和性能之间关系的基础,也是制定热加工工 艺的基础。
L1——拉深后长度 2）断面收缩率：Ψ
Ψ={（S0 - S1）/S0 }×100 ％ 式中 S。—— 试样原始截面面积(mm2)
S1 —— 试样断口处的截面面积(mm2) δ、ψ越大，材料塑性越好 ，一般δ〉5%为塑 性材料，δ〈5%为脆性材料。
二 、强度 强度指金属材料在外力作用下抵抗塑性变形
和断裂的能力。常用来表示金属材料强度的指标 1.屈服强度 σs
学习时要重视实践性教学环节，在教学实习 中努力增加感性认识和实践知识，了解、熟悉企 业的生产和技术管理，注意理论与实践相结合。
认真做好本课程实验、综合练习等，有助于 理解和掌握理论知识，有利于职业综合能力的培 养，逐步提高解决生产实际问题的能力。
第一部分 金属材料
第一节 金属材料的主要性能 1.使用性能：机械零件在正常工作情况下应具备的性能。
1) 金属材料的种类、性能及选用； 2)热处理工艺基础及应用； 3)金属材料常用的加工方法；金属切削机床、
刀具、夹具等基本知识； 4)钳工的基本知识及基本技能； 5)焊工的基本知识及基本技能； 6)管工的基本知识及基本技能；
3.本课程的特点及学习方法
机械制造基础课程具有实践性强、综合性强 和覆盖面广的特点。
组织:两种物质相间组成，性能介于两者之间， 强度较， 硬度HBS 250。 5.莱氏体：T>727℃ A+Fe3C—Ld 高温莱氏体 T<727℃ P+Fe3C—Ld’低温莱氏体 性能: 与Fe3C相似 HBS>700 塑性极差。
• 二、铁碳合金状态图
• 1.含义：
• 是表明平衡状态下含C不大于6.69%的铁碳合金 的成分,温度与组织之间关系,是研究钢铁的成分, 组织和性能之间关系的基础,也是制定热加工工 艺的基础。
L1——拉深后长度 2）断面收缩率：Ψ
Ψ={（S0 - S1）/S0 }×100 ％ 式中 S。—— 试样原始截面面积(mm2)
S1 —— 试样断口处的截面面积(mm2) δ、ψ越大，材料塑性越好 ，一般δ〉5%为塑 性材料，δ〈5%为脆性材料。
二 、强度 强度指金属材料在外力作用下抵抗塑性变形
和断裂的能力。常用来表示金属材料强度的指标 1.屈服强度 σs
学习时要重视实践性教学环节，在教学实习 中努力增加感性认识和实践知识，了解、熟悉企 业的生产和技术管理，注意理论与实践相结合。
认真做好本课程实验、综合练习等，有助于 理解和掌握理论知识，有利于职业综合能力的培 养，逐步提高解决生产实际问题的能力。
第一部分 金属材料
第一节 金属材料的主要性能 1.使用性能：机械零件在正常工作情况下应具备的性能。
常用金属材料的一般知识PPT课件
5
一、金属材料的性能
（二）金属材料的力学性能
力学性能：金属材料受外部负荷时，从开始受力 直到材料破坏的全部过程中所呈现的力学特征，称为 力学性能。
它是衡量金属材料使用性能的重要指标。力学性 能主要包括强度、塑性、硬度和韧性等。
1、强度
金属材料的强度性能表示金属材料对变形和断裂的抗 力，它用单位截面上所受的力（称为应力）来表示。 常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度等。
钢材的名称、用途、冶炼和浇注方法等，则用汉语 拼音字母表示，如沸腾钢用“F”(沸)，锅炉钢用“g”( 锅)，容器用钢用“R”(容)，焊接用钢用“H”(焊)，高级 优质钢用“A”，特级优质碳素钢用“E”等。
18
二、钢材和有色金属的分类、 编号及性能
(二)钢材的编号
1．碳素钢的编号
(1)碳素结构钢
一般结构钢和工程用热轧钢板、型钢均属此类。按 照GB700—88的规定，钢的牌号由代表屈服强度的字 母、屈服强度值、质量等级符号、脱氧方法符号等四 部分按顺序组成，如Q235—A．F，Q235—B等。
6
一、金属材料的性能
（二）金属材料的力学性能
（1）屈服强度 钢材在拉伸过程中，当拉应力达到某一数
值而不再增大时，其变形却继续增加，这个拉 应力值称为屈服强度。 （2）抗拉强度
金属材料在破坏前所承受的最大拉应力。
7
一、金属材料的性能
（二）金属材料的力学性能
2、塑性
塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形的能力。表示 金属材料塑性性能有伸长率、断面收缩率及冷弯角等。
二、钢材和有色金属的分类、 编号及性能
(二)钢材的编号
2．合金结构钢的编号
合金结构钢的钢号由三部分组成：数字+化学元素符号+数字。 前面的两位数字表示平均碳含量的万分之几，合金元素以汉字或 化学元素符号表示，合金元素后面的数字，表示合金元素的百分 含量。当元素的平均含量<1．5％时，则钢号中只标出元素符号 而不标注含量；其合金元素的平均含量≥1．5％、≥2．5％、≥3 ．5％……时，则在元素后面相应标出2、3、4、……如 “16Mn”钢，从钢号可知：其平均含碳量为0．16％，平均含锰 量为<1．5％。
一、金属材料的性能
（二）金属材料的力学性能
力学性能：金属材料受外部负荷时，从开始受力 直到材料破坏的全部过程中所呈现的力学特征，称为 力学性能。
它是衡量金属材料使用性能的重要指标。力学性 能主要包括强度、塑性、硬度和韧性等。
1、强度
金属材料的强度性能表示金属材料对变形和断裂的抗 力，它用单位截面上所受的力（称为应力）来表示。 常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度等。
钢材的名称、用途、冶炼和浇注方法等，则用汉语 拼音字母表示，如沸腾钢用“F”(沸)，锅炉钢用“g”( 锅)，容器用钢用“R”(容)，焊接用钢用“H”(焊)，高级 优质钢用“A”，特级优质碳素钢用“E”等。
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二、钢材和有色金属的分类、 编号及性能
(二)钢材的编号
1．碳素钢的编号
(1)碳素结构钢
一般结构钢和工程用热轧钢板、型钢均属此类。按 照GB700—88的规定，钢的牌号由代表屈服强度的字 母、屈服强度值、质量等级符号、脱氧方法符号等四 部分按顺序组成，如Q235—A．F，Q235—B等。
6
一、金属材料的性能
（二）金属材料的力学性能
（1）屈服强度 钢材在拉伸过程中，当拉应力达到某一数
值而不再增大时，其变形却继续增加，这个拉 应力值称为屈服强度。 （2）抗拉强度
金属材料在破坏前所承受的最大拉应力。
7
一、金属材料的性能
（二）金属材料的力学性能
2、塑性
塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形的能力。表示 金属材料塑性性能有伸长率、断面收缩率及冷弯角等。
二、钢材和有色金属的分类、 编号及性能
(二)钢材的编号
2．合金结构钢的编号
合金结构钢的钢号由三部分组成：数字+化学元素符号+数字。 前面的两位数字表示平均碳含量的万分之几，合金元素以汉字或 化学元素符号表示，合金元素后面的数字，表示合金元素的百分 含量。当元素的平均含量<1．5％时，则钢号中只标出元素符号 而不标注含量；其合金元素的平均含量≥1．5％、≥2．5％、≥3 ．5％……时，则在元素后面相应标出2、3、4、……如 “16Mn”钢，从钢号可知：其平均含碳量为0．16％，平均含锰 量为<1．5％。
金属材料培训课件
金属材料第一节金属的性能金属材料的性能对零件的使用和加工有十分重要的作用,一般可分为使用性能和工艺性能两大类.使用性能是指材料在工作条件下所必需具备的性能,包罗物理性能、化学性能和力学性能,它反映金属材料在使用过程中暗示出来的特点,决定了材料的应用范围、平安可靠性及使用寿命。
工艺性能是反映金属材料在制造加工过程中的各种性能，如锻造性能、焊接性能、锻压性能、切削加工性及淬透性等。
〔一〕金属材料的机械性能弹性和塑性、刚度、强度、硬度、冲击韧性、疲劳强度1、弹性和塑性弹性：金属材料受外力作用发生变形，当外力去掉后能恢复原状的性能叫弹性。
塑性：金属材料在栽荷作用下发生塑性变形而不破坏的能力。
2、刚度金属材料受力时抵当弹性变形的能力叫做刚性。
3、强度金属材料在外力作用下抵当塑性变形和断裂的能力叫做强度。
强度分抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度与抗扭强度。
4、硬度金属材料抵当更硬物体压力的能力叫做硬度。
5、冲击韧性金属材料抵当冲击载荷作用下断裂的能力叫做冲击韧性。
6、疲劳强度金属材料在无数次重复或交变载荷作用下而不致引起断裂的最大应力叫做疲劳强度。
〔二〕金属材料的物理、化学及工艺性能1、物理性能金属材料的主要物理性能有密度、熔点、热膨胀性、导热性和导电性等。
2、化学性能金属材料的主要化学性能有耐酸性、耐碱性、抗氧化性等。
3、工艺性能工艺性能是物理、化学、机械性能的综合。
按工艺方法不同分为锻造性、可锻性、可焊性和切削加工性等。
第二节金属的布局与结晶一．钢的晶体构造所有的物质是由原子组成的。
固态物质内的原子摆列有两种类型：一种为原子的摆列紊乱而无规律性；另一种为原子按照必然的规律摆列。
前者就构成了非晶体类固态物质，如玻璃、松香等；后者就组成了晶体类固态物质，如各种固态金属。
〔一〕晶格在晶体内原子依照必然的几何规律在空间摆列成所谓的结晶格子，简称晶格。
由于金属原子具有占据彼此最相近位置的倾向，所以形成以下几种类型的晶格。
第一篇金属材料的基础知识PPT学习教案
s=Fs /A0 ( MPa ) ☆ 抗拉强度——拉伸试样在拉断前所承受的最大应力
b = Fb/ A0 ( M Pa ) Fs—试样产生屈服时所承受的最大载荷,N Fb—-试样在拉断前所能承受 的最大载荷, N A0——试样原始截面积, ²
mm
金属不能在超过其 s 、 b 的条件下工作。因此作为强度 设计的依据. ???灰铸铁和20钢分别以何种强度为设计依据。
缩颈—
=（A0 –A1）/A0×100%
0
式中 A
—试样的原始截面积，mm²；
1
A
—试样拉断后,断口处横截面积，mm²；
说明：δ、ψ值愈大，表明材料的塑性 愈好。 良好的塑性是金属材料进行塑性加工 的必要 条件。
第13页/共138页
二、硬度（HB、HR）
硬度:是材料抵抗更硬的物体压入其内的 能力。 它是材料性能的一个综合的物理量 ，表示 金属材 料在一 个小的 体积范 围内抵 抗塑性 变形、 压痕划 痕的能 力。是 衡量金 属软硬 的指标 。直接 影响金 属材料 的耐磨 性。 常用的有 布氏硬 度和洛 氏硬度
（孕育或变质处理）
（3）热处理和压力加工
第30页/共138页
第31页/共138页
第32页/共138页
纯金属结晶的 冷却曲线规律
1）金属实际结晶温度低于理论结晶 温度； 理论结
0
晶温度T
与实际结晶温度Tm之差称为过冷 度，
0m
即：ΔT=T
-T
2）纯金属结晶在恒温下进行，结晶 冷却曲 线出现 水平线段
e — 弹性极限点
塑性变形阶段 (屈服)（曲线）:sb
S — 屈服点
颈缩阶段(断裂) （曲线） : bk
b — 极限载荷点 K — 断裂点
b = Fb/ A0 ( M Pa ) Fs—试样产生屈服时所承受的最大载荷,N Fb—-试样在拉断前所能承受 的最大载荷, N A0——试样原始截面积, ²
mm
金属不能在超过其 s 、 b 的条件下工作。因此作为强度 设计的依据. ???灰铸铁和20钢分别以何种强度为设计依据。
缩颈—
=（A0 –A1）/A0×100%
0
式中 A
—试样的原始截面积，mm²；
1
A
—试样拉断后,断口处横截面积，mm²；
说明：δ、ψ值愈大，表明材料的塑性 愈好。 良好的塑性是金属材料进行塑性加工 的必要 条件。
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二、硬度（HB、HR）
硬度:是材料抵抗更硬的物体压入其内的 能力。 它是材料性能的一个综合的物理量 ，表示 金属材 料在一 个小的 体积范 围内抵 抗塑性 变形、 压痕划 痕的能 力。是 衡量金 属软硬 的指标 。直接 影响金 属材料 的耐磨 性。 常用的有 布氏硬 度和洛 氏硬度
（孕育或变质处理）
（3）热处理和压力加工
第30页/共138页
第31页/共138页
第32页/共138页
纯金属结晶的 冷却曲线规律
1）金属实际结晶温度低于理论结晶 温度； 理论结
0
晶温度T
与实际结晶温度Tm之差称为过冷 度，
0m
即：ΔT=T
-T
2）纯金属结晶在恒温下进行，结晶 冷却曲 线出现 水平线段
e — 弹性极限点
塑性变形阶段 (屈服)（曲线）:sb
S — 屈服点
颈缩阶段(断裂) （曲线） : bk
b — 极限载荷点 K — 断裂点
金属材料基础知识讲座
金属材料基础知识
Hale Waihona Puke 一、金属材料常见加工方法 铸造：冶炼好的液态金属浇注到铸型（或模
具）中凝固成毛坯或成品的成形方法。如轧 机牌坊、机床床身等。 焊接：采用加热、加压或两者并用的方法将 金属材料连接到一起的成形方法。如天车、 轮船、桥梁等。 压力加工：在一定压力下（加热或不加热） 使金属材料成形的方法。如锻造、轧制等。
4、铁碳相图
5、铁碳相图简介 ①、铁碳合金按其含碳量及室温组织分类： A、工业纯铁（〈0.0218%C〉）显微组织为铁素体。 B、钢（0.0218%～2.11%C），其特点是高温组织为单 相奥氏体，具有良好的塑性，适用于锻造、轧制，工业 上应用广泛。根据其室温组织又将其分为三类：
亚共析钢（＜0.77%C）—组织为铁素体和珠光体；
6）N：氮能溶于铁素体，在钢空冷或淬火情况下形成
含氮量过饱和的α固溶体。这种固溶体在591℃时最大 溶氮量为0.1%，随着温度降低，氮在铁中的溶解度急 剧下降，并以Fe4N形式析出。因此含氮的淬火钢易引 起时效硬化，使强度、硬度升高，塑性、韧性下降。这 种时效硬化现象对锅炉钢板、化工容器及深冲零件都是 不利的，因为这样可造成局部地区脆化，影响锅炉及化 工容器的安全使用，所以从时效的角度考虑N是有害元 素。但是，如果钢中含有Al、V、Nb等合金元素时，能 形成弥散度很高的AlN、VN、NbN等特殊氮化物，使 铁素体强化并细化晶粒，此时钢的强度和韧性都可显著 提高。 7）H：氢的原子半径很小，能以离子或原子形式溶入 液态或固态钢中，溶入固态钢中便形成间隙固溶体。随 着钢中含氢量的增加，钢的塑性、韧性急剧降低，引起 所谓氢脆。如果氢在钢中聚集成分子状态析出，在局部 区域形成很高的压力，造成钢材的内部裂纹，在断口上 呈现银灰色斑点，即白点。使钢的断裂强度降低，因此 氢是钢中的有害杂质。
Hale Waihona Puke 一、金属材料常见加工方法 铸造：冶炼好的液态金属浇注到铸型（或模
具）中凝固成毛坯或成品的成形方法。如轧 机牌坊、机床床身等。 焊接：采用加热、加压或两者并用的方法将 金属材料连接到一起的成形方法。如天车、 轮船、桥梁等。 压力加工：在一定压力下（加热或不加热） 使金属材料成形的方法。如锻造、轧制等。
4、铁碳相图
5、铁碳相图简介 ①、铁碳合金按其含碳量及室温组织分类： A、工业纯铁（〈0.0218%C〉）显微组织为铁素体。 B、钢（0.0218%～2.11%C），其特点是高温组织为单 相奥氏体，具有良好的塑性，适用于锻造、轧制，工业 上应用广泛。根据其室温组织又将其分为三类：
亚共析钢（＜0.77%C）—组织为铁素体和珠光体；
6）N：氮能溶于铁素体，在钢空冷或淬火情况下形成
含氮量过饱和的α固溶体。这种固溶体在591℃时最大 溶氮量为0.1%，随着温度降低，氮在铁中的溶解度急 剧下降，并以Fe4N形式析出。因此含氮的淬火钢易引 起时效硬化，使强度、硬度升高，塑性、韧性下降。这 种时效硬化现象对锅炉钢板、化工容器及深冲零件都是 不利的，因为这样可造成局部地区脆化，影响锅炉及化 工容器的安全使用，所以从时效的角度考虑N是有害元 素。但是，如果钢中含有Al、V、Nb等合金元素时，能 形成弥散度很高的AlN、VN、NbN等特殊氮化物，使 铁素体强化并细化晶粒，此时钢的强度和韧性都可显著 提高。 7）H：氢的原子半径很小，能以离子或原子形式溶入 液态或固态钢中，溶入固态钢中便形成间隙固溶体。随 着钢中含氢量的增加，钢的塑性、韧性急剧降低，引起 所谓氢脆。如果氢在钢中聚集成分子状态析出，在局部 区域形成很高的压力，造成钢材的内部裂纹，在断口上 呈现银灰色斑点，即白点。使钢的断裂强度降低，因此 氢是钢中的有害杂质。
金属材料的基础知识
抗拉强度: 在拉断前试样所能承受的最大应力 为该试样的抗拉强度，用符号σb 表示，计算公式为。
σb=
Fb So
二、 塑性
➢概念
塑性是指金属材料在外力作用下，产生永久性变形而不断裂的能 力。
➢ 衡量指标
伸长率：试样被拉断后，标距的伸长量与原始标距的百分比 称为伸长率，用符号δ表示。计算公式为：
δ= l1 l0 ×100% l0
δ ψ
性能指标
名称
抗拉强度 屈服点 规定残余伸长应力
伸长率 断面收缩率
硬度 冲击韧性
HBS(HBW) HRC HRB HRA 标尺洛氏硬度值 A标尺洛氏硬度值 维氏硬度值
冲击韧度
疲劳强度 σ-1
疲劳极限
单位 MPa MPa MPa
J/cm2 MPa
含义
试样拉断前所能承受的最大应力 拉伸过程中，力不增加（保持恒定）试 样仍能继续伸长时的应力 规定残余伸长率达0.2%时的应力
部永久性积累损伤经一定循环次数后产生裂纹或突发完全断 裂的过程称为金属疲劳。
五、疲劳强度
➢疲劳破坏可分为微观裂纹、宏 观裂纹和瞬时断裂三 个过程。
五、疲劳强度
➢疲劳曲线 ：疲劳曲线是指交变应力σ与循 环次数N的关系曲线，如下图所示。
常用金属材料的力学性能指标及其含义
力学性能
符号
强度 塑性
σb σs σ0.2
0.1
e 0.2
一、强度—拉伸曲线
1.弹性变形阶段 2.屈服阶段 3.强化阶段 4.缩颈阶段
低碳钢的应力-应变曲线
一、强度—衡量指标
屈服点： 用符号σs表示，计算公式为
σs=
Fs So
式中：Fb——试样断裂前所承受的最大拉力， 单位为N；
金属材料基础知识培训ppt课件
2.7按脱氧程度和浇注制度分：
a.沸腾钢；b.半镇静钢；c.镇静钢；d.特殊镇静钢。
3.中国钢号表示方法:
3.1钢号表示方法概述: 钢的牌号简称钢号，是对每一种具体钢产品所取的名称，是人们了
解钢的一种共同语言。中国的钢号表示方法，根据国家标准《钢铁产品 牌号表示方法》（GB221-79）中规定，采用汉语拼音字母、化学元素 符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。即： ①钢号中化学元素采用国际化学符号表示，例如Si、Mn、Cr……等。混 合稀土元素用“RE”（或“Xt”）表示。 ②产品名称、用途、冶炼和浇注方法等，一般采用汉语拼音的缩写字母 表示，见表。 ③钢中主要化学元素含量（%）采用阿拉伯数字表示。 3.2 钢号表示方法的分类说明 3.2.1 碳素结构钢: ①由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以 “Q”，代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，单位是 Mpa。例如：Q235 表示屈服点（ss）235MPa 的碳素结构钢。 ②必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级 符号分别为A、B、C、D。脱氧方法符号：F 表示沸腾钢；b 表示半镇 静钢：Z 表示镇静钢；TZ 表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即Z 和 TZ 都可不标。例如Q235-AF 表示A级沸腾钢。
▪ 2.3按成形方法分类： (1)锻钢；(2)铸钢；(3)热轧钢；(4)冷拉钢。
▪ 2.4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;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。 2.5 按金相组织分类：
a.沸腾钢；b.半镇静钢；c.镇静钢；d.特殊镇静钢。
3.中国钢号表示方法:
3.1钢号表示方法概述: 钢的牌号简称钢号，是对每一种具体钢产品所取的名称，是人们了
解钢的一种共同语言。中国的钢号表示方法，根据国家标准《钢铁产品 牌号表示方法》（GB221-79）中规定，采用汉语拼音字母、化学元素 符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。即： ①钢号中化学元素采用国际化学符号表示，例如Si、Mn、Cr……等。混 合稀土元素用“RE”（或“Xt”）表示。 ②产品名称、用途、冶炼和浇注方法等，一般采用汉语拼音的缩写字母 表示，见表。 ③钢中主要化学元素含量（%）采用阿拉伯数字表示。 3.2 钢号表示方法的分类说明 3.2.1 碳素结构钢: ①由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以 “Q”，代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，单位是 Mpa。例如：Q235 表示屈服点（ss）235MPa 的碳素结构钢。 ②必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级 符号分别为A、B、C、D。脱氧方法符号：F 表示沸腾钢；b 表示半镇 静钢：Z 表示镇静钢；TZ 表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即Z 和 TZ 都可不标。例如Q235-AF 表示A级沸腾钢。
▪ 2.3按成形方法分类： (1)锻钢；(2)铸钢；(3)热轧钢；(4)冷拉钢。
▪ 2.4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;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。 2.5 按金相组织分类：
第01章 金属材料的基础知识-
晶体
非晶体
按一定的几何规律作周 期性排列而形成的聚集 状态； 非晶体 ：当原子 ( 或分 子)为无规则地堆积在一 起形成的一种无序的聚 集状态；
结构上：长程有序，短程有序； 性能上：有无固定熔点；各项同性/异性。
1.2.1 金属键与晶体结构——晶体的基本概念
刚球模型；
空间点阵；
阵点/结点；
晶格；
1.2.1 金属键与晶体结构——晶体的基本概念
Z
c
a
X b Y
晶格： 将空间点阵
用一系列相互平行的 直线连接起来形成的 空间格架。
a ，b ，c 晶格常数
晶胞 ：是组成晶格的
最基本的几何单元。
1.2.1 金属键与晶体结构——晶体的基本概念
7种晶系、14中布拉菲点阵
立方
1.1.2 力学性能——硬度——布氏硬度
布氏硬度值是外力除以压痕球冠表 面积；
在实际操作中，不需计算，用刻度 放大镜测出压坑直径 d ，然后查表。
1.1.2 力学性能——硬度——布氏硬度
布 氏 硬 度 压 痕
淬火钢球： 用 以 测 定 硬 度
<450的金属材料，硬度值用HBS表 示；
硬质合金球： 用以测定硬
坏了原子的平衡状态使晶格发生扭曲； 性能变化——电阻增大，密度减小，强度和硬 度提高，塑性和韧性下降。
1.2.4 晶体的缺陷
线缺陷
晶体中的线缺陷是各种类型的位错；
位错 ：晶体中的一列或数列原子发
生有规律的错排现象；
刃型位错，螺型位错。
1.2.4 晶体的缺陷
线缺陷——刃型位错
当一个完整晶体某晶面以上的某处多出半个原子面，
第一章 金属材料的基础知识
非晶体
按一定的几何规律作周 期性排列而形成的聚集 状态； 非晶体 ：当原子 ( 或分 子)为无规则地堆积在一 起形成的一种无序的聚 集状态；
结构上：长程有序，短程有序； 性能上：有无固定熔点；各项同性/异性。
1.2.1 金属键与晶体结构——晶体的基本概念
刚球模型；
空间点阵；
阵点/结点；
晶格；
1.2.1 金属键与晶体结构——晶体的基本概念
Z
c
a
X b Y
晶格： 将空间点阵
用一系列相互平行的 直线连接起来形成的 空间格架。
a ，b ，c 晶格常数
晶胞 ：是组成晶格的
最基本的几何单元。
1.2.1 金属键与晶体结构——晶体的基本概念
7种晶系、14中布拉菲点阵
立方
1.1.2 力学性能——硬度——布氏硬度
布氏硬度值是外力除以压痕球冠表 面积；
在实际操作中，不需计算，用刻度 放大镜测出压坑直径 d ，然后查表。
1.1.2 力学性能——硬度——布氏硬度
布 氏 硬 度 压 痕
淬火钢球： 用 以 测 定 硬 度
<450的金属材料，硬度值用HBS表 示；
硬质合金球： 用以测定硬
坏了原子的平衡状态使晶格发生扭曲； 性能变化——电阻增大，密度减小，强度和硬 度提高，塑性和韧性下降。
1.2.4 晶体的缺陷
线缺陷
晶体中的线缺陷是各种类型的位错；
位错 ：晶体中的一列或数列原子发
生有规律的错排现象；
刃型位错，螺型位错。
1.2.4 晶体的缺陷
线缺陷——刃型位错
当一个完整晶体某晶面以上的某处多出半个原子面，
第一章 金属材料的基础知识
金属材料学基本知识培训学习
2.3 金属中的晶体缺陷
2.31 点缺陷
产生原因：具有足够高能量的原子有可能克服周围 原子的束缚，脱离正常的结点位置，移到晶体表面、界 面或点阵间隙位置上，在原来的结点位置留下空位。高 能粒子（如快中子）的辐照也会使金属晶体内产生空位 和间隙原子，获得巨大能量的原子甚至可再促使其它原 子脱位。
点缺陷有空位，间隙原子和溶质原子等。
但求 B的晶面指数时，应改变坐标系，使坐标原点 0 不在 B面上。否 则倒数出现∞。 •
2.5 金属的典型晶胞结构
☆面心立方晶胞（FCC或A1)
• 结构特点： • （1）晶胞原子数为4个 • （2）点阵常数a，最小 原子间距为 a / 2
• （3）致密度（K)：指晶胞中原子所占的体积与晶胞体 积之比。FCC的K为74％. • （4）密排方向:<110> • （5）fcc中八面体间隙半径（≈0.146a）远比四面体间 隙（≈0.006a）大 • （6）配为数为12 •
• 耐热合金多采用FCC结构的奥氏体为基体。 • 铝，奥氏体不锈钢，镍基合金，Ag-In-Cd均属于FCC
☆体心立方晶胞（BCC或A2)
• • • • • 结构特点： （1）晶胞原子数为2个 （2）点阵常数a，最小原子间距为 （3）致密度（K)：68％ （4）密排方向是<111>
3a / 2
☆密排六方晶格 （HCP）
形成稳定化合物的相图
形成不稳定化合物的相图
图1-1５ Sn-Zr相图
☆ 共析相图
• 在恒温下，由成分固定一种固相转变为另两种固相的
转变，称为共析转变 。
γ s→α p＋Fe3C
第三章 金属学基础知识
引言： 反应堆材料要求高强度、塑韧性、热强性和抗蚀性 等。 金属材料具有良好性能，所以得到广泛的应用。
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D 機械性能: 拉/壓/彎/扭/衝擊等負荷作用下,從開始受 靜力至破壞的全過程所表現的力學性能,如 強度:在斷裂前最大負荷/試樣原始橫截面積. 硬度:能抵抗硬物體刻劃或壓入其表面的能力 塑性:產生永久變形而不斷裂的能力; 衝擊韌性:材料抵抗衝擊負荷而不破壞的能力. 其它: 疲勞性能,耐磨損性等
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(Cu 72100) = 106 62 100 39 72 29 62 25 39 23 29 18 25 17 13 23 17 – 18 16 17 15 13 – 17 8 16 4.5
(Cu 76100) = 108 56 100 41 76 29 56 15 41 24 29 17 15 17 13 24 17 – 17 18 17 17 13 – 17 9 18 5
鋼材/銅材/鋁合金/鎂合 金/鈦合金
材料适用性能/認識材料 /如何選擇材料及規范/ 材料制程,品質及成本等
2 金屬材料內部結構:
原子/固溶體/化合物/相/組織
3 金屬材料的相關特性
機械特性 非機械特性 表面特性 製造特性 其它特性 彈性模量 熱特性 氧化與腐 製造的難 密度 蝕 易 強度 磁特性 價格與價 硬度 電特性 摩擦磨耗 接合的難 值 易
2.5 常用厚度及公差
GI料實際供貨﹕ 0.597/0.686/0.781/0.891/0.974/1.166/1.50 EG料現用狀況﹕0.5/0.6/0.7/0.8/1.0/1.2/2.0﹐ 另外可選擇系列 0.4/0.65/0.75/0.9/1.4/1.6 1.8/2.3/2.5 公差:<0.6(±0.05) <0.8(±0.06) <1.0(±0.07) <1.25(±0.08) <1.6(±0.10) <2.5(±0.12)
斷裂韌性 光特性
疲勞強度 潛變強度 修整的難 易
外表
A 工藝性能: 將原材料加工成零件的各種加 金 屬 相對電導率 相對熱導率 (Cu = 100) (Cu = 100) 工方法的可能性及難易程度﹐如沖壓﹑鑄 Ag 106 108 100 100 造﹑熱處理﹑焊接等 . 金Cu屬 相對電導率 相對熱導率
4 不銹鋼 不銹鋼是鋼鐵材料中的一個分支, 主要 用於需要耐腐蝕性的環境下, 其耐腐蝕 性主要歸功於含有合金元素鉻, 但也可 加鎳和鉬來增加效果. 耐蝕性結構件 彈性薄材
4.1 不銹鋼特性
不銹鋼並非不生銹的鋼,不銹鋼生銹是常見的現 象,真正名實相符,應該叫做耐蝕鋼. 不銹鋼是鐵、碳和鉻的合金,或另外再添加其他 合金元素,鉻是第一主要合金元素,鎳是第二主要 合金元素.它有光潔的外觀,能抵抗腐蝕,並具有良 好的機械性能. 不銹鋼暴露於空氣或溶液中,其表面生成一層很 薄的皮膜,是氧化鉻,緻密、不透氣,可防止腐蝕性 氣體或液向內滲透,所以不能繼續腐蝕,以收到不 腐蝕的效果.
形狀公差﹕
側邊弧形度1.0mm/m; 任意板面放在平台上﹐平坦度＜2mm﹒
3
馬口鐵板(主要為薄板)
馬口鐵是指用低碳鋼生產的電鍍錫鋼板,有 一次冷軋板(CRS)和二次冷軋板(CRS+退火+ 軋制),產品大量用於食品罐頭.在電腦機殼 中主要用於電磁遮蔽之遮片及沖制小零件. 外觀漂亮﹐涂裝性﹑印刷性好﹔ 耐腐蝕性﹑焊接性好﹔ 材質均勻﹐加工性優良﹔ 可選擇各種表面處理的調質度 作為食品容器對人體無害。
பைடு நூலகம் 1.2 冷軋板狀態級冸及表面加工代碼
調質級冸 退火 標准 1/8硬 退火 調質代號 A S 8 硬度HRB 57 65 50~71 1/4硬 1/2硬 全 硬 4 2 1 65~80 74~89 >85
表面加工 毛面處理D﹕用機械或化學法使表面軋 代碼 拉毛而無光澤﹔ 亮面處理B: 軋制加工產生的光滑處理
4 製造流程:鋁板實例
鋁熱軋板/冷軋板製程
5 金屬材料表面處理方式:見具體材料 6 金屬板材包裝形式
第二篇 鋼鐵沖壓材料
1 2 3 4
冷軋板 鍍鋅鋼板 馬口鐵 不鏽鋼板
1 冷軋鋼板
用于如CISCO伺服器﹐華為機框等,經沖 壓后電鍍鋅/鎳等。 1.1 冷軋鋼板性能代碼及化學成份 性能代碼 化學成份﹐% 代碼 性能 C Mn P S SPCC 商用 0.12 0.50 0.040 0.035 SPCD 拉伸 0.10 0.45 0.035 0.035 SPCE 深拉伸 0.08 0.40 0.030 0.030
2.4 材料識冸標記 熱浸鍍鋅GI﹐HGCC1－ZSFX ﹐其中
HG－熱浸鍍鋅製程 C－冷軋底材 C1－商用品質﹔ C2 －改良商用品質 ﹔ D1－深拉伸品質 Z－無鋅花 ﹔ M－細小鋅花 S－調質處理 ﹔ B－亮面調質處理 F－耐指紋塗覆 ﹔ C－鉻酸鹽處理 X－不塗油
電鍍鋅EG（SECC）
S－鋼板 E－電鍍 C－冷軋 C－商用
系列
價 格
較廉 較廉 較上二者高 50% 介於上二者之間
4.3 不銹鋼的調質狀態機械性能
4.4 不銹鋼的的表面處理表示方法 表面 內 容 符號 2D 冷軋-熱處理-酸洗 2B 冷軋-熱處理-酸洗–再冷軋適宜的光澤度 NO.3 NO.100~~120號砂拋光 #320 NO.320號砂拋光 BA 冷軋后光亮熱處理 HL 拋光成連續的紋理
3.1 馬口鐵原板鋼種的化學成份
鋼種
化學 成 份,% C Mn Si P S Cu Ni Cr
D類鋼
0.12 0.60 0.03 0.02 0.05 0.20 0.15 0.10
L類鋼
0.13 0.60 0.02 0.015 0.05 0.06 0.04 0.06 Cu,Ni,Cr,Mo其它雜 質微量成份特冸 少﹐對某種食品具 有極好的耐腐蝕 性﹐作為容器材料 使用。
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化學成份 + 冷加工狀態 +
熱處理
金屬材料機械性能
金屬材料強化途徑
冷變形強化: 熱處理強化 化學成份 在再結晶溫度以 A 相變強化: A 固溶強化: 下的變形,會引 B 沉淀強化: 起強度升高,而 B 第二相強化: 塑性降低. C 細晶強化
MR類鋼
0.13 0.60 0.02 0.02 0.05 0.20 0.15 0.10 殘留余量成分 少﹐具有優良 的耐腐蝕性﹐ 廣泛用于包括 容器材料在內 的一般用途。
備考 AL鎮靜鋼﹐ 用于拉伸加 工及易發生 呂德斯花紋 或表面折痕 的加工。
3.2 調質度:在原板上實施適應各種用途的適當
退火(批次封盒退火/連續退火),以調整強度和加工 性。
亮晶狀,細小鋅花
冷軋全硬鋼板 鍍薄困難﹐ 5~6um
耐蝕性 價格
鋅層凝固組織, 可有 鋅花或無鋅花 最外層為純鋅, 內層 為鋅鐵合金 與冷軋底材相同 經線上退火, 因有時 效硬化, 質較硬 與冷軋底材相同,成型 可承受簡單加工, 復 性較佳 雜加工無法勝任 鍍層較薄,耐蝕性較差 鍍層較厚,耐蝕性較 佳 價格較貴 價格便宜30%以上
B 物理性能: 比重,導熱,導電等
Al 2.7/Fe 7.8/Ti 4.5/Mg
C 化學性能: 如抗腐蝕性﹐抗環境變色能力 等. 耐蝕性排序﹕Zn, Fe, Sn, Pb H Cu
Au Ag Al Cu Mg Au Zn Al Ni Mg Cd Zn 1.8, Co Ni Fe Cd Steel Co Pt Fe Sn Steel Pb Pt Sb
2 鍍鋅鋼板
鍍鋅鋼板是在冷軋鋼板上鍍一層鋅,分電鍍鋅(EG 料)及熱浸鍍鋅(GI料). 廣泛應用於制造電腦機殼上. 由於熱浸鍍鋅鋼板價格較便宜, 且防腐蝕性能更 優異, 公司與鋼材供應商開發獨步全球的耐指紋 熱浸鍍鋅鋼板,目前已大量取代EG料,節省成本﹐ 提高竟爭力。 2.1 鍍鋅層防腐原理!! A 隔絕原理－使鋼材不與腐蝕介質直接接触 B 犧牲陽极保護原理－鋅較鐵電位活性高﹐ 如鋅層刮傷露出底材,鋅會替代鐵先行腐蝕.
LF21,3003,A3003
LT1,4043,A4043 LF2,5052,A5052 LD1(2),6063(6061),A6063(1) LC4,7075,A7075
1.4 調質度之基本定義
1.5 調質度之TX(TXY)定義
1.6 常用鋁材的機械性能(與厚度有關﹐0.5為例)
合金 狀態 抗拉強 屈服強 延伸 彎曲內 度MPa 度MPa 率,>% 邊直 徑﹐mm 1100 H16 135~ >120 1 4T 165 3003 O 95~125 >35 20 2T 5052 H32 215~ >155 5 2T 265 6061 T6 >295 >245 >10 4T
常用金屬材料基本知識
孫代育 2003年4月
TEL: 73118
主要內容
第一篇 導論: 認識金屬材料 第二篇 鋼板 1 冷軋板 2 鍍鋅鋼板 3 馬口鐵 4 不銹鋼 第三篇 有色金屬 1 鋁合金 2 鈦合金 3 銅合金 4 鎂合金 第四篇 模具材料
一 導論: 認識金屬材料
遠古的人類僅能從大自然獲得非常有限的物質,例如:石 頭,樹木,黏土,皮毛等原始物質. 材料用於承受機械負荷者,稱為工程材料. 工程材料可分為金屬、塑膠、陶瓷和玻璃、複合材料.
2.2 GI生 產基本流 程及特點
解捲－－熱 浸鍍鋅（約 460°C）－ 噴鋅粉調鋅 花－調質整 平－化成處 理（鉻酸鹽 ＋耐指紋） －收捲
2.3 項 目比較
母材 鍍鋅量 鍍層表面 鍍層組織 機械性質 加工性
電鍍鋅鋼板(EG料)
熱浸鍍鋅鋼板(GI料)
銀灰色,均勻表面