1常用金属材料.ppt

12常用金属材料,金属材料主要包括三大类,工业用钢,铸铁,有色金属,一、钢（含碳量小于2.11的铁碳合金）,钢的分类,1）以含碳量分（按碳的质量分数ωC）,,低碳钢ωc≤0.25,中碳钢0.25≤ωc≤0.6,高碳钢0.6ωc≤2.11,2）以化学成份分（按合金成份）,,碳素钢（以Fe、C成份为主）,合金钢（除Fe、C外，还有其它合金元素）,3）以钢的品质分（按有害杂质S、P含量）,,普通钢（ωs≤0.05;ωp≤0.045）,优质钢（ωs≤0.04;ωp≤0.04）,高级优质钢（ωs≤0.03；ωp≤0.035）,4）以钢的用途分（按行业使用）,,结构钢（建筑、机械制造用）,工具钢（工具、刀具、模具等用）,特殊性能钢（防腐蚀、高温、导磁等场合用）,5）按冶炼时脱氧程度分,,沸腾钢（不脱氧F）,镇静钢（脱氧完全Z）,半镇静钢（脱氧不完全b）,介绍钢的成份、使用特点及应用、牌号,（一）结构钢,牌号,1、普通碳素结构钢,字母Q屈服点数值Mpa质量等级。,表示普碳结构钢,共分195、215、235、255、275五种。,共有A,B,C,D四个级别，A级最差。,如Q235A；Q215B；,成份,ωC0.06∼0.38,S、P含量较高，不需热处理。,特点与应用,Q195、Q215钢塑性和韧度好，制造薄板、冲压件和焊接件；,Q235钢强度较高，制造钢板、钢筋、农业机械用钢和不重要的机械零件，拉杆、连杆和转轴。,Q255、Q275钢强度高，质量好制作建筑、桥梁工程上质量要求较高的焊接件。,2、优质碳素结构钢,牌号,由两位数字组成,表示碳的平均万分含量（常用08∼85）,如45（表示ωC≤0.45的优质碳素结构钢）,当ωMn0.7∼1.2时，在数字后加Mn,如65Mn（表示ωc0.65,ωMn0.7∼1.2的优质碳钢）。,成份,ωC0.08∼0.85,S、P含量较低，通常经热处理后使用，以发挥其性能潜力。,特点与应用,1025钢有较好的塑性、韧度、焊接性和冷成型性，主要用于各种冲压件和焊接件。,3055钢强度较高，有一定的塑性和韧度，经热处理后，用于齿轮、轴、螺栓等重要零件。,6585钢有较高的强度、硬度和弹性，塑性和韧性较低，常用于弹簧和耐磨零件。,2、合金结构钢,牌号,数字元素符号数字,表示碳的平均万分含量,元素平均百分含量1.5不标记，,表示所含合金元素的名称,如20Cr（表示ωc0.2,ωCr1.5的合金结构钢,如38CrMnAl（表示ωc0.38,ωCr、ωMnωAl的含量均1.5的合金结构钢,如60Si2Mn（表示ωc0.6,ωSi1.5∼2.49，的ωMn1不标记,表示所含合金的名称,元素平均百分含量1.5不标记，,成份,ωC0.3∼1.7,加入了Cr、Mn、Si、Mn、W、V等合金元素，热处理后使用。,如9CrSi（表示含碳量为ωC≈0.9，ωCr1.5的ωSi1，ωW1.5的ωMn1.5合金工具钢）；,如3Cr2W8V（表示含碳量为ωC≈0.3，ωCr≈2的ωW≈8，ωV1.5合金工具钢）；,特点与应用,9CrSi、9Cr2量具刃具钢（丝锥、钻头、铣刀、手术刀、量规、冷冲模等）；,Cr12MoV、CrWMn冷模具钢；,5CrNiMo、4Cr5W2VSi热模具钢;,W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2高热硬性，用于刀具等。,*高速工具钢（锋钢）是合金工具钢中的一类专门用钢。,（表达特殊）ωC1.0ωw18ωCr4ωV1.5,（三）特殊性能钢,1、不锈钢（主要合金元素为Cr和Ni）,牌号,数字元素符号数字,表示碳的平均千分含量，0.08时用0表示,表示所含合金的名称,元素平均百分含量,如1Cr13（表示ωc≈0.1,ωCr≈13的不锈钢；,如1Cr18Ni9（表示ωc≈0.1,ωCr≈18，ωNi≈9的不锈钢；,如2Cr13（表示ωc≈0.2,ωCr≈13的不锈钢；,成份,,ωC0.45,有较高含量的Cr和Ni。,特点与应用,铬不锈钢（如1Cr13、3Cr13）随含碳量增加，强度、硬度上升，韧度、耐腐蚀性下降。用于水、蒸汽、硝酸等弱腐蚀性场合，如汽轮机、水压机的零件，医疗器械，食品设备。,,铬镍不锈钢（如1Cr18Ni9）耐腐蚀性、塑性、韧性、焊接性优良。用于腐蚀性较大的酸碱、有机酸等化工设备、管道以及医疗器械。,2、耐热钢,牌号,数字元素符号数字,表示碳的平均千分含量，0.08时用0表示,表示所含合金的名称,元素平均百分含量1.5不标记，,如4Cr10Si2Mo（表示ωc≈0.4,ωCr≈10，ωSi≈2，ωMo1.5的耐热钢；,如5Cr2Mn9Ni4N（表示ωc≈0.5,ωCr≈2，ωMn≈9，ωNi≈4,ωN1.5的耐热钢；,如0Cr13Al（表示ωc0.08,ωCr≈13，ωAl1.5的耐热钢；,特点与应用,抗氧化钢（如3Cr18Mn12Si2N）Cr、Si、Al等合金元素，容易在钢表面形成稳定的氧化物保护膜。主要用于800∼1000℃的锅炉加热、内燃机等设备零件。,热强钢（如4Cr10Si2Mo）Ti、Nb、V、W、Mo、Ni等合金元素，可提高钢的高温强度。主要用于高温高载荷的汽车发动机、气轮机等机器中的零件。,ωC0.45,加入Cr、Si、Al或Ti、Nb、V、W、Mo、Ni等合金元素。,成份,牌号,字母数字数字,表示钢片的轧制方法,表示钢片“铁热损值”10后的值,表示钢片的磁化频率,比如,JDR54050,DQ13330,DW13330,3、软磁钢（硅钢片）,成份,钢中ωSi1∼4.5,含杂质较少。,特点与应用,有较高的磁通性能，主要用于变压器中的硅钢片。,（四）铸钢,牌号,字母ZG数字数字,表示铸钢,表示抗拉强度σb（Mpa）,表示屈服点σs（Mpa）,成份,可分为铸造碳钢、铸造低合金钢、铸造高合金钢。一般ωC0.2∼0.6,铸造合金钢中加入了Cr、Mo、Si、V等合金元素.,如ZG230450（表示含碳量屈服点为σs230MPa,抗拉强度为的σb450Mpa的碳素铸钢）；,特点与应用,由于铸造特性，一般用于制造形状复杂，难以切削加工、尺寸大，难以锻造加工的重要零件，如大型齿轮、缸体、变速箱机架等。,二、铸铁（含碳量大于2.11的铁碳合金）,1、白口铸铁,牌号无牌号标记,成份,ωC2.11∼6.69,碳以Fe3C（化合物）的形式存在，并含有Si、Mn、P、S等杂质,特点与应用,断面呈白色，性能硬而脆，不能切削加工，一般不用来制造机械零件，主要用作炼钢的原料。,2、灰口铸铁,牌号,字母HT数字,表示灰口铸铁,表示最低抗拉强度σb（Mpa）,如HT150表示最低抗拉强度为σb150MPa的灰口铸铁）；,成份,ωC2.8∼4.0,有一定含量的Si、Mn及杂质。在钢的基体上分布着片层状石墨（碳）组织，断面呈灰色。,特点与应用,强度、塑性、韧性不如钢，软而脆；片层状石墨上的微裂纹尖端会产生应力集中，故抗压强度高，抗拉强度低。有良好的耐磨性、减震性和切削性；石墨有自润滑作用。常用于床身、机架、底座、箱体、壳体、导轨、缸体、活塞环、带轮等零件。,3、可锻铸铁,牌号,字母KTHKTZ数字数字,KTH表示“黑心”可锻铸铁KTZ表示“珠光体”可锻铸铁,表示最低抗拉强度σb（Mpa）,表示最低伸长率δ（）,如KTH30006表示最低抗拉强度为σb300MPa，δ6的黑心可锻铸铁）；,如KTZ45004表示最低抗拉强度为σb450MPa，δ4的珠光体可锻铸铁）；,成分,ωC3.8∼4.0,有一定含量的Si、Mn及杂质。在白口铸铁基础上经“可锻化处理”（长时高温退火），在钢的基体上分布着团絮状石墨（碳）组织。,特点与应用,黑心可铁塑性、韧性高、强度低。珠光体可铁强度、硬度和耐磨性较高；团絮状石墨对基体割裂作用小，宜制造形状复杂，要求一定塑性、韧性，承受冲击和震动的薄壁铸件。如汽车、拖拉机零件、管道、阀门等。,4、球墨铸铁,牌号,字母QT数字数字,表示球墨铸铁,表示最低抗拉强度σb（Mpa）,表示最低伸长率δ（）,如QT40018表示最低抗拉强度为σb400MPa，δ18的球墨铸铁）；,成分,ωC3.8∼4.0,有一定含量的Si、Mn、Mg及杂质。在浇注前加入球化剂，在钢的基体上产生球状石墨（碳）组织。,特点与应用,球状石墨对基体的割裂作用小，综合力学性能较高，并具有良好的减震性和耐磨性，有些性能指标接近.,于钢。可代替部分钢和合金钢制造一些受力复杂、强度韧性和耐磨性较高的零件，如曲轴、凸轮轴、齿轮、蜗杆、伐门、机座、汽车后桥等。,三、有色金属,除钢铁（黑色金属）以外的其它金属材料。,1、铝及铝合金,（1）纯铝,旧牌号,L1、L2、L3、L4、----,序号越大，纯度越低,新牌号,1070、1060、1050、1040、----,纯度依次降低,特点及应用,轻，密度低→配置铝合金导电导热性好→导线、电容抗大气腐蚀→包覆材料加工性能好→包装材料强度低→不能作为承受载荷的结构材料应用,（2）铝合金,牌号,LF2（防锈）、LY11（硬铝）、LC3（超硬铝）LD5（锻铝）----,（旧）变形铝合金,（新）变形铝合金,5A02（防锈）、2A11（硬铝）、7A03（超硬铝）2A50（锻铝）----,铸造铝合金（代号）,ZL╳╳╳,铝合金组别（表示除铝以外的主要合金）,A表示原始合金,其它字母为改型合金,区分同组的不同合金,表示所含合金成分,特点及应用,铝锰合金（防锈铝合金）抗蚀性高，塑性好。应用于油箱、油管（罐）、铆钉等。铝铜合金（又称硬铝）强度较高，塑性好。主要用于飞机构件，如飞机蒙皮、螺旋桨、叶片等重要零件。铝锌合金（超硬铝）强度很高，耐热性、抗蚀性差。应用于飞机大梁、起落架等主要受力构件。铝镁合金（锻铝合金）塑性好、易于压力加工。应用于航空工业中的管道、铆钉等。,变形铝合金制成各种型材、棒料、板、管、线、箔等。,铸造铝合金（以硅和铝元素形成的铝合金称作“硅铝明”）力学性能不如变形铝合金，铸造性能好，用于生产形状复杂，或体积很大的零件。,简单硅铝明ZL102（ZALSi12）铸造性能好，强度低，用于形状复杂、受力不大的零件，如仪表外壳等。复杂硅铝明（在ALSi基础上加入其它合金元素Cu,Mn,Ni,Mg等）铸造性能好，有较高的强度和耐磨性、耐热性。用于制造形状复杂中等强度的零件，如发动机活塞、气缸体、风机叶片、液压泵壳体等。,2、铜及铜合金,（1）纯铜（紫铜）,牌号,T1、T2、T3、T4、----,序号越大，纯度越低,特点及应用,玫瑰红色,表面形成氧化膜后呈紫色,故一般称为紫铜。有良好的导电性、导热性、极好的塑性和耐蚀性。主要用于电线、电缆、电子元件及导热器件等。,（2）铜合金,（a）黄铜（铜锌合金）,牌号,普通黄铜H,平均含铜量的百分数,特点及应用,对海水和大气有良好的耐蚀性，一般用于制造弹壳、散热器、垫片、油管等器件。,（b）青铜（铜锡、铜铝、铜硅、铜铅等合金的总称）,牌号,对压力加工的锡青铜QSn,Sn含量的百分数,对铸造青铜ZCu,除铜外其它元素的符号和含量的百分数,特点及应用,生产中最常用的有，锡青铜有较高的抗蚀性、耐磨性，多用于制造轴瓦、轴套等耐磨零件。铝青铜有较高的强度、抗蚀性、耐磨性、耐热性和焊接性，常用于铸造承受重载的耐磨件，如齿轮、蜗轮、轴套、船舶等零件。,课后小结,含碳量小于2.11的铁碳合金,1）以含碳量ωC,0.6（高）,2）以化学成份,碳素钢，合金钢,3）以钢的品质,普通钢，优质钢，高级优质钢,4）以钢的用途,结构钢，工具钢，特殊性能钢,*常用钢种的牌号及识别,钢,结构钢,,普通碳素结构钢Q235A；Q215B；,优质碳素结构钢45；65Mn；,合金结构钢20Cr;38CrMnAl;60Si2Mn;GCr9,工具钢,,碳素工具钢T7；T10；,合金工具钢9CrSi；3CrWMn；5CrNiMo；（W18Cr4V）,特殊性能钢,,不锈钢1Cr13；2Cr13；1Cr18Ni9,耐热钢4Cr10Si2Mo;0Cr13Al,软磁钢（硅钢片）JDR54050;DQ13330,铸钢,铸造碳钢ZG230450；ZG270500；,含碳量大于2.11的铁碳合金,白口铸铁,无牌号标记,灰口铸铁,HT150；HT200；,可锻铸铁,KTH30006；KTZ45004；,球墨铸铁,QT40018；QT6003,铸铁,