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1、金属材料知识本讲稿第一页，共七十页材料的分类材料的分类本讲稿第二页，共七十页几个概念金属：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）。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。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
2、）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。本讲稿第三页，共七十页金属材料性能材料的使用性能包括：物理性能物理性能（如比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等）、化学性能化学性能（耐用腐蚀性、抗氧化性），力学性能力学性能（机械性能）。材料的工艺性能指
3、材料适应冷、热加工方法的能力。本讲稿第四页，共七十页金属的机械性能机械性能（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。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（s）：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（b）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
4、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）.本讲稿第五页，共七十页金属的力学性能一、一、强强 度度四、四、冲击韧性冲击韧性三、三、硬硬 度度二、二、塑塑 性性本讲稿第六页，共七十页（一）强度的概念（一）强度的概念（二）强度的测定（二）强度的测定拉伸实验拉伸实验（三）强度指标（三）强度指标一、一、强强 度度本讲稿第七页，共七十页 指金属在静载荷作用下，抵抗塑性变形
5、或断裂指金属在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂 的能力。的能力。1.定义定义2.应用应用 强度是机械零件（或工程构件）在设计、加工、使用过程中的强度是机械零件（或工程构件）在设计、加工、使用过程中的主要性能指标，特别是选材和设计的主要依据。主要性能指标，特别是选材和设计的主要依据。（一）强度的概念（一）强度的概念本讲稿第八页，共七十页（二）强度的测定（二）强度的测定拉伸实验拉伸实验1.拉伸试样（拉伸试样（GB6397-86）2.力力伸长曲线伸长曲线（以低碳钢试样为例）（以低碳钢试样为例）3.脆性材料的拉伸曲线脆性材料的拉伸曲线本讲稿第九页，共七十页1.拉伸试样（拉伸试样（GB6397-86）长
6、试样：长试样：L0=10d0短试样：短试样：L0=5d0本讲稿第十页，共七十页2.力力伸长曲线伸长曲线弹性变形阶段弹性变形阶段屈服阶段屈服阶段颈缩现象颈缩现象拉伸试验中得出的拉伸力与伸长量的关系曲线。拉伸试验中得出的拉伸力与伸长量的关系曲线。强化阶段强化阶段本讲稿第十一页，共七十页LF0 03.脆性材料的拉伸曲线（与低碳钢试样相对比）脆性材料的拉伸曲线（与低碳钢试样相对比）脆性材料在断裂前没有明显的屈服现象。脆性材料在断裂前没有明显的屈服现象。本讲稿第十二页，共七十页（三）强度指标（三）强度指标1.1.屈服点屈服点2.2.抗拉强度抗拉强度 在拉伸试验过程中，载荷不增加，试样仍能继续伸长时的应力
7、，在拉伸试验过程中，载荷不增加，试样仍能继续伸长时的应力，用符号用符号s s表示。表示。材料在断裂前所能承受的最大应力，用符号材料在断裂前所能承受的最大应力，用符号b b表示。表示。脆性材料的屈服点：脆性材料的屈服点：试样卸除载荷后，其标距部分的残余伸长率达到试样标试样卸除载荷后，其标距部分的残余伸长率达到试样标距长度的距长度的0.2%0.2%时的应力，用符号时的应力，用符号0.20.2表示。表示。本讲稿第十三页，共七十页FsA0s=1.1.屈服点屈服点 应用：应用：s和和0.2常作为零件选材和设计的依据。常作为零件选材和设计的依据。脆性材料的屈服点脆性材料的屈服点LF0 0F0.20.2%L
8、0F0.2A00.2=计算公式计算公式本讲稿第十四页，共七十页 b=FbA02.2.抗拉强度抗拉强度 应用：脆性材料制作机械零件应用：脆性材料制作机械零件和工程构件时的选材和设计的依据。和工程构件时的选材和设计的依据。计算公式计算公式本讲稿第十五页，共七十页（二）衡量指标（二）衡量指标二、二、塑塑 性性金属材料断裂前发生永久变形的能力。金属材料断裂前发生永久变形的能力。断面收缩率：断面收缩率：伸长率：伸长率：试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比。试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比。试样拉断后，颈缩处的横截面积的缩减量与原试样拉断后，颈缩处的横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比。始横
9、截面积的百分比。（一）（一）定义定义本讲稿第十六页，共七十页伸长率（伸长率（）l1-l0l0100%=l1试样拉断后的标距试样拉断后的标距,mm;l0试样的原始标距试样的原始标距,mm。本讲稿第十七页，共七十页断面收缩率（断面收缩率（）S0-S1S0=100%S0试样原始横截面积试样原始横截面积,mm2；S1颈缩处的横截面积颈缩处的横截面积,mm2。本讲稿第十八页，共七十页（一）布氏硬度（一）布氏硬度（二）洛氏硬度（二）洛氏硬度三、三、硬硬 度度1.原理原理2.应用应用3.优缺点优缺点 1.原理原理2.应用应用3.优缺点优缺点本讲稿第十九页，共七十页1.原理原理布氏硬度布氏硬度=F A凹凹=2
10、FDD-（D-d）（一）布氏硬度（一）布氏硬度本讲稿第二十页，共七十页 测量比较软的材料。测量测量比较软的材料。测量范围范围 HBS450 HBS450、HBW650HBW650的金属的金属材料。材料。3.优缺点优缺点2.应用应用 压痕大，测量准确，但不压痕大，测量准确，但不能测量成品件。能测量成品件。本讲稿第二十一页，共七十页1.原理原理 （二）洛氏硬度（二）洛氏硬度加初载荷加初载荷加主载荷加主载荷卸除主载荷卸除主载荷读硬度值读硬度值本讲稿第二十二页，共七十页2.应用范围应用范围20671500N120金刚石圆锥体HRC251001000N1.588mm钢球HRB7085600N120金刚石
11、圆锥体HRA常用洛氏硬度标度的试验范围常用洛氏硬度标度的试验范围本讲稿第二十三页，共七十页优点：操作简便、迅速，效率优点：操作简便、迅速，效率 高，可直接测量成品件高，可直接测量成品件 及高硬度及高硬度 的材料。的材料。3.优缺点优缺点缺点：压痕小，测量不准确，缺点：压痕小，测量不准确，需多次测量。需多次测量。本讲稿第二十四页，共七十页 四、冲击韧性四、冲击韧性金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。（三）冲击试验原（三）冲击试验原 理及方法理及方法（一）定义（一）定义（二）冲击试样（二）冲击试样本讲稿第二十五页，共七十页 计算公式计算公式 A Ak k
12、=GHGH1 1 -GH-GH2 2 =G=G（H H1 1 -H-H2 2）试验原理：试样被冲断试验原理：试样被冲断过程中吸收的能量即冲击吸过程中吸收的能量即冲击吸收功（收功（Ak ）等于摆锤冲击）等于摆锤冲击试样前后的势能差。试样前后的势能差。试验过程如图所示。试验过程如图所示。冲击韧度（冲击韧度（a k）：冲击吸收功除以试样缺口处截面积。）：冲击吸收功除以试样缺口处截面积。本讲稿第二十六页，共七十页材料的工艺性能工艺性能：指材料承受各种加工、处理的能力的那些性能。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
13、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。本讲稿第二十七页，共七十页材料的化学性能化学性
14、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。本讲稿第二十八页，共七十页什么是黑色金属黑色金属：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。本讲稿第二十九页，共七十页钢是用生铁（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
15、量降低到规定标准。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。本讲稿第三十页，共七十页钢的分类钢的分类方法多种多样，其主要方法有如下七种：1.按品质分类按品质分类 2.按化学成份分类按化学成份分类 3.按成形方法分类按成形方法分类4.按用途分类按用途分类5.按金相组织分类按金相组织分类6.综合分类综合分类7.按冶炼方法分类按冶炼方法分类本讲稿第三十一页，共七十页按品质分类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（P0.045%，S0.055%）(2)优
16、质钢（P、S 均0.035%）(3)高级优质钢（P0.035%，S0.030%）本讲稿第三十二页，共七十页按化学成份分类按化学成份分类(1)碳素钢：a.低碳钢（C0.25%）；b.中碳钢（C0.250.60%）；c.高碳钢（C0.60%）。(2)合金钢：a.低合金钢（合金元素总含量5%）b.中合金钢（合金元素总含量510%）c.高合金钢（合金元素总含量10%）。本讲稿第三十三页，共七十页按成形方法分类按成形方法分类(1)锻钢；(2)铸钢；(3)热轧钢；(4)冷拉钢。本讲稿第三十四页，共七十页按用途分类按用途分类(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
17、.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。本讲稿第三十五页，共七十页按金相组织分类按金相组织分类(1)正火状态 a.珠光体钢；b.贝氏体钢；c.马氏体钢；d.奥氏体钢。(2)退火状态：a.亚共析钢（铁
18、素体+珠光体）；b.共析钢（珠光体）;c.过共析钢（珠光体+渗碳体）;d.莱氏体钢（珠光体+渗体）。本讲稿第三十六页，共七十页综合分类综合分类(1)普通钢 a.碳素结构钢：Q195；Q215(A、B)；Q235(A、B、C)；Q255(A、B)；Q275。b.低合金结构钢 c.特定用途的普通结构钢(2)优质钢（包括高级优质钢）结构钢：(a)优质碳素结构钢；(b)合金结构钢；(c)弹簧钢；(d)易切钢；(e)轴承钢；特定用途优质结构钢。b.工具钢：(a)碳素工具钢；(b)合金工具钢；(c)高速工具钢。c.特殊性能钢：(a)不锈耐酸钢；(b)耐热钢；(c)电热合金钢；(d)电工用钢；(e)高锰耐磨
19、钢。本讲稿第三十七页，共七十页按冶炼方法分类按冶炼方法分类(1)按炉种分a.平炉钢：(a)酸性平炉钢；(b)碱性平炉钢。b.转炉钢：(a)酸性转炉钢；(b)碱性转炉钢。或(a)底吹转炉钢；(b)侧吹转炉钢；(c)顶吹转炉钢。c.电炉钢：(a)电弧炉钢；(b)电渣炉钢；(c)感应炉钢；(d)真空自耗炉钢；(e)电子束炉钢。(2)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。本讲稿第三十八页，共七十页有关钢的热处理的名词：有关钢的热处理的名词：退火：将钢加热到一定温度并保温一段时间，然后使它慢慢冷却，称为退火。钢的退火是将钢加热到发生相变或部分相变的温度，经过保温后缓
20、慢冷却的热处理方法。退火的目的，是为了消除组织缺陷，改善组织使成分均匀化以及细化晶粒，提高钢的力学性能，减少残余应力；同时可降低硬度，提高塑性和韧性，改善切削加工性能。所以退火既为了消除和改善前道工序遗留的组织缺陷和内应力，又为后续工序作好准备，故退火是属于半成品热处理，又称预先热处理。正火：正火是将钢加热到临界温度以上，使钢全部转变为均匀的奥氏体，然后在空气中自然冷却的热处理方法。它能消除过共析钢的网状渗碳体，对于亚共析钢正火可细化晶格，提高综合力学性能，对要求不高的零件用正火代替退火工艺是比较经济的。淬火：淬火是将钢加热到临界温度以上，保温一段时间，然后很快放入淬火剂中，使其温度骤然降低，
21、以大于临界冷却速度的速度急速冷却，而获得以马氏体为主的不平衡组织的热处理方法。淬火能增加钢的强度和硬度，但要减少其塑性。淬火中常用的淬火剂有：水、油、碱水和盐类溶液等。回火：将已经淬火的钢重新加热到一定温度，再用一定方法冷却称为回火。其目的是消除淬火产生的内应力，降低硬度和脆性，以取得预期的力学性能。回火分高温回火、中温回火和低温回火三类。回火多与淬火、正火配合使用。本讲稿第三十九页，共七十页调质处理：淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理。高温回火是指在500650之间进行回火。调质可以使钢的性能，材质得到很大程度的调整，其强度、塑性和韧性都较好，具有良好的综合机械性能。时效处理：为了消除精
22、密量具或模具、零件在长期使用中尺寸、形状发生变化，常在低温回火后（低温回火温度150250）精加工前，把工件重新加热到100150，保持520 小时，这种为稳定精密制件质量的处理，称为时效。对在低温或动载荷条件下的钢材构件进行时效处理，以消除残余应力，稳定钢材组织和尺寸，尤为重要。本讲稿第四十页，共七十页表面热处理表面淬火：是将钢件的表面通过快速加热到临界温度以上，但热量还未来得及传到心部之前迅速冷却，这样就可以把表面层被淬在马氏体组织，而心部没有发生相变，这就实现了表面淬硬而心部不变的目的。适用于中碳钢。化学热处理：是指将化学元素的原子，借助高温时原子扩散的能力，把它渗入到工件的表面层去，来
23、改变工件表面层的化学成分和结构，从而达到使钢的表面层具有特定要求的组织和性能的一种热处理工艺。按照渗入元素的种类不同，化学热处理可分为渗碳、渗氮、氰化和渗金属法等四种。本讲稿第四十一页，共七十页渗碳：渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。渗氮：又称氮化，是指向钢的表面层渗入氮原子的过程。其目的是提高表面层的硬度与耐磨性以及提高疲劳强度、抗腐蚀性等。目前生产中多采用气体渗氮法。氰化：又称碳氮共渗，是指在钢中同时渗入碳原子与氮原子的过程。它使钢表面具有渗碳与渗
24、氮的特性。渗金属：是指以金属原子渗入钢的表面层的过程。它是使钢的表面层合金化，以使工件表面具有某些合金钢、特殊钢的特性，如耐热、耐磨、抗氧化、耐腐蚀等。生产中常用的有渗铝、渗铬、渗硼、渗硅等。本讲稿第四十二页，共七十页中国钢号表示方法中国钢号表示方法 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：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。产品名称、用途、冶炼和
25、浇注方法等，一般采用汉语拼音的缩写字母表示。钢中主要化学元素含量（%）采用阿拉伯数字表示。本讲稿第四十三页，共七十页中国钢号表示方法的分类说明中国钢号表示方法的分类说明1）碳素结构钢）碳素结构钢由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）为235MPa 的碳素结构钢。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Q2
26、35-AF 表示A级沸腾钢。专门用途的碳素钢，例如桥梁钢、船用钢等，基本上采用碳素结构钢的表示方法，但在钢号最后附加表示用途的字母。本讲稿第四十四页，共七十页中国钢号表示方法中国钢号表示方法2）优质碳素结构钢）优质碳素结构钢钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.45%的钢，钢号为“45”，它不是顺序号，所以不能读成45 号钢。锰含量较高的优质碳素结构钢，应将锰元素标出，例如50Mn。沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出，例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢，其钢号为10b。本讲稿第四十五页，共七十页中国钢号表示方法中国钢号表示
27、方法3）碳素工具钢）碳素工具钢钢号冠以“T”，以免与其他钢类相混。钢号中的数字表示碳含量，以平均碳含量的千分之几表示。例如“T8”表示平均碳含量为0.8%。锰含量较高者，在钢号最后标出“Mn”，例如“T8Mn”。高级优质碳素工具钢的磷、硫含量，比一般优质碳素工具钢低，在钢号最后加注字母“A”，以示区别，例如“T8MnA”。本讲稿第四十六页，共七十页中国钢号表示方法中国钢号表示方法4）易切削钢）易切削钢钢号冠以“Y”，以区别于优质碳素结构钢。字母“Y”后的数字表示碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.3%的易切削钢，其钢号为“Y30”。锰含量较高者，亦在钢号后标出“Mn”，例如
28、“Y40Mn”。本讲稿第四十七页，共七十页中国钢号表示方法中国钢号表示方法5）合金结构钢）合金结构钢钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，如40Cr。钢中主要合金元素，除个别微合金元素外，一般以百分之几表示。当平均合金含量1.5%时，钢号中一般只标出元素符号，而不标明含量，但在特殊情况下易致混淆者，在元素符号后亦可标以数字“1”，例如钢号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”，前者铬含量为0.40.6%，后者为0.91.2%，其余成分全部相同。当合金元素平均含量1.5%、2.5%、3.5%时，在元素符号后面应标明含量，可相应表示为2、3、4 等。例如18Cr2Ni4W
29、A。钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素，均属微合金元素，虽然含量很低，仍应在钢号中标出。例如20MnVB 钢中。钒为0.070.12%，硼为0.0010.005%。高级优质钢应在钢号最后加“A”，以区别于一般优质钢。本讲稿第四十八页，共七十页中国钢号表示方法中国钢号表示方法6）弹簧钢）弹簧钢弹簧钢是用生20 产各种板簧和螺旋弹簧或类似零件（如轧辊等）。弹簧是一种能产生大量弹性变形的结构零件，通过弹簧的弹性变形，可以吸收冲击能量、缓和冲击和震动的作用，因此对弹簧钢的要求必须有高的强度，特别是高的屈服强度和疲劳强度；要不易脱碳，有良好的表面质量，具有一定的淬透性和良好的工艺性能。
30、有的弹簧还要求耐热、耐腐蚀等。因此弹簧钢含碳较高，弹簧钢有合金和非合金。弹簧钢按化学成分可分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类，其钢号表示方法，前者基本上与优质碳素结构钢相同，后者基本上与合金结钢相同。弹簧钢牌号,根据GB1222-84查找本讲稿第四十九页，共七十页中国钢号表示方法中国钢号表示方法7）滚动轴承钢）滚动轴承钢滚动轴承钢也叫轴承钢。主要用来制造滚动轴承内外套圈、滚珠、滚粒、保持架等，但在量具、冷作模具、低合金刀具、柴油机高压油泵件等方面也有广泛应用。轴承钢种类较多有较多高碳铬、渗碳、不锈、高温、无磁轴承钢。钢号冠以字母“G”，表示滚动轴承钢类。高碳铬轴承钢钢号的碳含量不标出，铬含量以千分
31、之几表示例如GCr15。渗碳轴承钢的钢号表示方法，基本上和合金结构钢相同。本讲稿第五十页，共七十页中国钢号表示方法中国钢号表示方法7）合金工具钢和高速工具钢）合金工具钢和高速工具钢合金工具钢12钢号的平均碳含量1.0%时，不标出碳含量；当平均碳含量1.0%时，以千分之几表示。例如Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr2W8V。高速工具钢13的钢号一般不标出碳含量，只标出各种合金元素平均含量的百分之几。例如钨系高速钢的钢号表示为“W18Cr4V”。钢号冠以字母“C”者，表示其碳含量高于未冠“C”的通用钢号。钢中合金元素含量的表示方法，基本上与合金结构钢相同。但对铬含量较低的合金工具钢钢号，其铬
32、含量以千分之几表示，并在表示含量的数字前加“0”，以便把它和一般元素含量按百分之几表示的方法区别开来。例如Cr06。本讲稿第五十一页，共七十页中国钢号表示方法中国钢号表示方法9）不锈钢和耐热钢）不锈钢和耐热钢钢号中碳含量以千分之几表示。例如“2Cr13”钢的平均碳含量为0.2%；若钢中含碳量0.03%或0.08%者，钢号前分别冠以“00”及“0”表示之，例如00Cr17Ni14Mo2、0Cr18Ni9 等。对钢中主要合金元素以百分之几表示，而钛、铌、锆、氮 等则按上述合金结构钢对微合金元素的表示方法标出。本讲稿第五十二页，共七十页不锈钢知识不锈钢知识在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高
33、合金钢，不锈钢是具有美观的表面和耐腐蚀性能好，不必经过镀色等表面处理，而发挥不锈钢所固有的表面性能，使用于多方面的钢铁的一种，通常称为不锈钢。代表性能的有13 铬钢，18-铬镍钢等高合金钢。从金相学角度分析，因为不锈钢含有铬而使表面形成很薄的铬膜，这个膜隔离开与钢内侵入的氧气起耐腐蚀的作用。为了保持不锈钢所固有的耐腐蚀性，钢必须含有12%以上的铬。本讲稿第五十三页，共七十页本讲稿第五十四页，共七十页铬18 镍9 不锈钢（奥氏体）牌号对照表中国美国英国西德日本苏联0Cr18Ni9304、304L58E4301、430627、288421Cr18Ni930258A430039、4011Cr18Ni
34、9Ti（Nb）321（347）58B（F）4541（4550）29、TCr25Ni20310、314 42Cr18Mn8Ni5202本讲稿第五十五页，共七十页有色金属概述有色金属概述1.有色金属分类有色金属分类（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）有色合金按合金系统分：重有色金属合金、轻有色金属合金、贵金属合金、稀有金属合金等；按合金用途则可分：变形（压力加工用合金）、铸造合金、轴承合金、印刷合金、硬质合金、焊料、中间合金、金属粉未等。（3）有色材按化学成份分类：铜和铜合金材、铝和铝合金材、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
35、、带、箔、管、棒、线、型等品种。本讲稿第五十六页，共七十页有色金属产品牌号表示方法有色金属产品牌号表示方法2.有色金属产品牌号表示方法有色金属产品牌号表示方法（1）命名原则有色金属及合金产品牌号的命名，规定以汉语拼音字母或国际元素符号作为主题词代号，表示其所属大类，如用L 或AL 表示铝，T 或Cu 表示铜。主题词以后，用成份数字顺序结合产品类别来表示。即主题词之后的代号可以表示产品的状态、特征或主要成份。如：LF 为防（F）锈的铝（L）合金；LD 为锻（D）造用的铝（L）合金；LY 为硬（Y）的铝（L）合金，这三种合金的主题词是铝合金（L）。又如：QSn 为青（Q）铜中主要的添加元素为锡（S
36、n）的一类；QAL9-4 为青（Q）铜中含有铝（AL），成分中添加元素铝为9%，其他添加元素为4%，这两种合金的主题词是青铜（Q）。因此，产品代号是由标准（GB340-78）规定的主题词汉语拼音字母、化学元素符号及阿拉伯数字相结合的方法来表示。本讲稿第五十七页，共七十页名称化学元素符号汉语拼音代号名称化学元素符号铜CuT锌Zn铝ALL铅Pb镁MgM锡Sn镍NiN锑Sb钛TiT金Au黄铜H银Ag青铜Q镉Cd白铜B铍Be常用有色金属和合金元素的名称及代号常用有色金属和合金元素的名称及代号本讲稿第五十八页，共七十页名称采用代号名称采用代号防锈铝LF镁合金（变形加工用）MB锻铝LD焊料合金HI硬铝LY
37、阳极镍NY超硬铝LC电池锌板XD特殊铝LT印刷合金I硬钎焊铝LQ印刷锌板XI无氧铜TU稀土Xt金属粉末F钨钴硬质合金YG喷铝粉FLR钨钛钴硬质合金YT专用有色金属合金名称及其代号专用有色金属合金名称及其代号本讲稿第五十九页，共七十页有色金属和合金产品的牌号表示方法举例有色金属和合金产品的牌号表示方法举例合金加工产品本讲稿第六十页，共七十页有色金属和合金产品的牌号表示方法举例有色金属和合金产品的牌号表示方法举例合金加工产品本讲稿第六十一页，共七十页铜及铜合金铜及铜合金纯铜纯铜纯铜是玫瑰红色金属，表面形成氧化铜膜后呈紫色，故工业纯铜常称紫铜或电解铜。密度为89g/cm3，熔点1083C。纯铜导电性
38、很好，大量用于制造电线、电缆、电刷等；导热性好，常用来制造须防磁性干扰的磁学仪器、仪表，如罗盘、航空仪表等；塑性极好，易于热压和冷压力加工，可制成管、棒、线、条、带、板、箔等铜材。纯铜产品有冶炼品及加工品两种。本讲稿第六十二页，共七十页铜合金铜合金1）黄铜）黄铜黄铜是铜与锌的合金。最简单的黄铜是铜锌二元合金，称为简单黄铜或普通黄铜。改变黄铜中锌的含量可以得到不同机械性能的黄铜。黄铜中锌的含量越高，其强度也较高，塑性稍低。工业中采用的黄铜含锌量不超过45%，含锌量再高将会产生脆性，使合金性能变坏。为了改善黄铜的某种性能，在一元黄铜的基础上加入其它合金元素的黄铜称为特殊黄铜。常用的合金元素有硅、铝
39、、锡、铅、锰、铁与镍等。在黄铜中加铝能提高黄铜的屈服强度和抗腐蚀性，稍降低塑性。含铝小于4%的黄铜具有良好的加工、铸造等综合性能。在黄铜中加1%的锡能显著改善黄铜的抗海水和海洋大气腐蚀的能力，因此称为“海军黄铜”。锡还能改善黄铜的切削加工性能。黄铜加铅的主要目的是改善切削加工性和提高耐磨性，铅对黄铜的强度影响不大。锰黄铜具有良好的机械性能、热稳定性和抗蚀性；在锰黄铜中加铝，还可以改善它的性能，得到表面光洁的铸件本讲稿第六十三页，共七十页铜合金铜合金2）青铜）青铜青铜是历史上应用最早的一种合金，原指铜锡合金，因颜色呈青灰色，故称青铜。为了改善合金的工艺性能和机械性能，大部分青铜内还加入其它合金元
40、素，如铅、锌、磷等。由于锡是一种稀缺元素，所以工业上还使用许多不含锡的无锡青铜，它们不仅价格便宜，还具有所需要的特种性能。无锡青铜主要有铝青铜、铍青铜、锰青铜、硅青铜等。此外还有成份较为复杂的三元或四元青铜。现在除黄铜和白铜（铜镍合金）以外的铜合金均称为青铜。锡青铜有较高的机械性能，较好的耐蚀性、减摩性和好的铸造性能；对过热和气体的敏感性小，焊接性能好，无铁磁性，收缩系数小。锡青铜在大气、海水、淡水和蒸汽中的抗蚀性都比黄铜高。铝青铜有比锡青铜高的机械性能和耐磨、耐蚀、耐寒、耐热、无铁磁性，有良好的流动性，无偏析倾向，可得到致密的铸件。在铝青铜中加入铁、镍和锰等元素，可进一步改善合金的各种性能。
41、本讲稿第六十四页，共七十页铝及铝合金铝及铝合金铝是一种轻金属，密度小（2.79/Cm3），具有良好的强度和塑性，铝合金具有较好的强度，超硬铝合金的强度可达600Mpa，普通硬铝合金的抗拉强度也达200450Mpa，它的比钢度远高于钢，因此在机械制造中得到广泛的运用。铝的导电性仅次于银和铜，居第三位，用于制造各种导线。铝具有良好的导热性，可用作各种散热材料。铝还具有良好的抗腐蚀性能和较好的塑性，适合于各种压力加工。铝合金按加工方法可以分为变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能，只能通过冷加工变形来实现强化
42、，它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能，它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能，物理性能和抗腐蚀性能。铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金、铝铜合金、铝镁合金和铝锌合金。本讲稿第六十五页，共七十页.压力加工铝合金压力加工铝合金铝合金压力加工产品分为防锈（LF）、硬质（LY）、锻造（LD）、超硬（LC）、包覆（LB）、特殊（LT）及钎焊（LQ）等七类。常用铝合金材料的状态为退火（M焖火）、硬化（Y）、热轧（R）等三种。压力加工铝合金的产品代号。本讲稿第六十六页，共七十页铝合金加
43、工产品代号类 别 代号防锈铝合金 LF2 LF6 LF1 LF21 LF43硬铝合金LY1 LY2LY11 LY17锻铝合金LD2 LD5 LD8LD9 LD10超硬铝合金 LC4 LC9包覆铝合金 LB1特殊铝合金 LT1 LT17钎焊铝合金 LQ1本讲稿第六十七页，共七十页铸造铝合金铸造铝合金铸造铝合金铸造铝合金铸造铝合金（ZL）按成分中铝以外的主要元素硅、铜、镁、锌分为四类，代号编码分别为100、200、300、400。本讲稿第六十八页，共七十页铸造铝合金的代号组别 代号铝硅合金(100 系列)ZL101 ZL102 ZL103ZL104 ZL105 ZL106ZL107 ZL108 ZL109ZL110 ZL111铝铜合金(200 系列)ZL201 ZL202 ZL203铝镁合金(300 系列)ZL301 ZL302铝锌合金(400 系列)ZL401 ZL402本讲稿第六十九页，共七十页高强度铝合金高强度铝合金类别 代号美国牌号压力加工铝合金LY1220242124LY162219LC47075铸造铝合金ZL702SAE354.0ZL204K0-1(210.0)ZL-S305X-250ZL-5012Arcast67高强度铝合金指其抗拉强度大于480MPa 的铝合金，主要是压力加工铝合金中硬铝合金类、超硬铝合金类和铸造合金类。高强度铝合金的品种本讲稿第七十页，共七十页