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1、材料学基础第六章 常用金属材料Staple Metal Material问题一：常用的金属材料有哪些？问题二：它们各有什么特点和用途？材料学基础一、钢的分类钢钢的的种种类类繁繁多多，为为了了便便于于生生产产、使使用用和和研研究究，可可以以按按照照化化学学成成分分、冶冶金质量和用途对钢进行分类。金质量和用途对钢进行分类。6.1 工业用钢Industrial Steels材料学基础二、钢的编号 1.普通碳素结构钢：主要用作工程结构，如桥梁、建筑等普通碳素结构钢：主要用作工程结构，如桥梁、建筑等用用“符号数字符号数字”表示表示例：例：Q 2 3 52.优质碳素结构钢优质碳素结构钢用两位数字表示用两位
2、数字表示例：例：4 5 0 8屈服点的汉语拼音字头屈服点的汉语拼音字头表示该钢的屈服强度值不低于表示该钢的屈服强度值不低于235MPa表示含碳量的万分之几，即该钢的平均含碳量为表示含碳量的万分之几，即该钢的平均含碳量为0.08%表示含碳量的万分之几，即该钢的平均含碳量为表示含碳量的万分之几，即该钢的平均含碳量为0.45%材料学基础3.合金结构钢合金结构钢用用“二位数字元素符号数字二位数字元素符号数字”表示表示例：例：3 6 Mn 2 Si表示含碳量的万分之几，即该钢的平均含碳量为表示含碳量的万分之几，即该钢的平均含碳量为0.36%表示该钢含有锰元素，其平均含量为表示该钢含有锰元素，其平均含量为
3、2%表示该钢含有硅元素，其含量小于表示该钢含有硅元素，其含量小于1.5%材料学基础优质碳素结构钢和合金结构钢一般称为机器用钢，分为：优质碳素结构钢和合金结构钢一般称为机器用钢，分为：渗碳钢：特点：渗碳钢：特点：20开头，如开头，如20钢、钢、20CrMnTi等，等，用途：齿轮用途：齿轮 主要热处理工艺：渗碳淬火低温回火主要热处理工艺：渗碳淬火低温回火 调质钢：特点：调质钢：特点：40、45开头，如开头，如45钢、钢、40Cr等，等，用途：主轴、连杆用途：主轴、连杆 主要热处理工艺：淬火高温回火（调质）主要热处理工艺：淬火高温回火（调质）弹簧钢：特点：弹簧钢：特点：60、65开头，如开头，如60
4、Si2Mn、65Mn等等 用途：弹簧用途：弹簧 主要热处理工艺：淬火中温回火主要热处理工艺：淬火中温回火材料学基础4.滚动轴承钢滚动轴承钢5.特点：特点：GCr数字（数字（）元素数字（）元素数字（）6.用途：滚动轴承用途：滚动轴承7.常用热处理工艺：淬火低温回火常用热处理工艺：淬火低温回火8.例：例：G Cr15表示该钢含有铬元素，其平均含量为表示该钢含有铬元素，其平均含量为1.5%1.5%“滚动轴承钢滚动轴承钢”的汉语拼音字头的汉语拼音字头材料学基础5.碳素工具钢碳素工具钢 用用“T数字数字”表示表示 例：例：T 1 2 A表示该钢为高级优质钢表示该钢为高级优质钢“碳素工具钢碳素工具钢”的汉
5、语拼音字头的汉语拼音字头表示含碳量的千分之几，即该钢的平均含碳量为表示含碳量的千分之几，即该钢的平均含碳量为1.2%6.低合金工具钢低合金工具钢 用用“一位数字（或没有数字）元素数字一位数字（或没有数字）元素数字”表示表示 例：例：9 Mn2 V 表示含碳量的千分之几表示含碳量的千分之几表示该钢含有锰元素，其平均含量为表示该钢含有锰元素，其平均含量为2%表示该钢含有钒元素，其含量小于表示该钢含有钒元素，其含量小于1.5%碳素工具钢与低合金工具钢常用作低速切削刃具，如手用锯碳素工具钢与低合金工具钢常用作低速切削刃具，如手用锯条、锉刀等。条、锉刀等。常用热处理工艺：淬火低温回火常用热处理工艺：淬火
6、低温回火材料学基础7.高速工具钢高速工具钢 用用“元素符号数字元素符号数字”表示，不标出含碳量。表示，不标出含碳量。例：例：W18 Cr4 V 高速工具钢主要用于高速切削刃具，如车刀、铣刀等。高速工具钢主要用于高速切削刃具，如车刀、铣刀等。主要热处理工艺：淬火主要热处理工艺：淬火560三次回火。三次回火。表示该钢含有铬元素，其平均含量为表示该钢含有铬元素，其平均含量为1.5%表示该钢含有钨元素，其平均含量为表示该钢含有钨元素，其平均含量为18%表示该钢含有钛元素，其含量小于表示该钢含有钛元素，其含量小于1.5%材料学基础8.不锈钢不锈钢 用用“数字元素符号数字数字元素符号数字”表示表示 例：例
7、：1 Cr18 Ni9 Ti表示含碳量的万分之几表示含碳量的万分之几表示该钢含有镍元素，其平均含量为表示该钢含有镍元素，其平均含量为9%表示该钢含有钛元素，其含量小于表示该钢含有钛元素，其含量小于1.5%表示该钢含有铬元素，其平均含量为表示该钢含有铬元素，其平均含量为18%材料学基础6.2 铸铁Cast Iron问题一：什么是铸铁？问题二：铸铁有哪些特点？材料学基础 铸铸铸铸铁铁铁铁是是是是FeFe、C C元元元元素素素素为为为为主主主主的的的的铁铁铁铁基基基基材材材材料料料料，它它它它含含含含碳碳碳碳量量量量很很很很高高高高（碳碳碳碳含含含含量量量量大大大大于于于于2.112.11），达达达
8、达到到到到亚亚亚亚共共共共晶晶晶晶、共共共共晶晶晶晶或或或或过过过过共共共共晶晶晶晶成成成成分分分分，而而而而且且且且铸铸铸铸铁铁铁铁成成成成型型型型制制制制成成成成零零零零件件件件毛毛毛毛坯坯坯坯只只只只能能能能用用用用铸铸铸铸造造造造方方方方法法法法，不不不不能能能能用用用用锻锻锻锻造造造造或轧制方法。或轧制方法。或轧制方法。或轧制方法。铸铸铸铸铁铁铁铁中中中中碳碳碳碳元元元元素素素素按按按按主主主主要要要要存存存存在在在在方方方方式式式式不不不不同同同同可可可可分分分分为为为为两两两两大大大大类类类类：一一一一是是是是白白白白口口口口铸铸铸铸铸铸铸铸铁铁铁铁（断断断断口口口口呈呈呈呈现现
9、现现白白白白色色色色），碳碳碳碳的的的的主主主主要要要要存存存存在在在在形形形形式式式式是是是是化化化化合合合合物物物物，如如如如渗渗渗渗碳碳碳碳体体体体，没没没没有有有有石石石石墨墨墨墨；另另另另一一一一是是是是灰灰灰灰口口口口铸铸铸铸铁铁铁铁（断断断断口口口口呈呈呈呈现现现现黑黑黑黑灰灰灰灰色色色色），碳碳碳碳的的的的主主主主要要要要存存存存在在在在形形形形式式式式是是是是碳碳碳碳的的的的单单单单质质质质，即即即即游游游游离离离离状状状状态态态态石石石石墨墨墨墨。介介介介于于于于白白白白口口口口铸铸铸铸铁铁铁铁与与与与灰灰灰灰口口口口铸铸铸铸铁铁铁铁之之之之间间间间为为为为麻麻麻麻口口口口
10、铸铸铸铸铁铁铁铁，其其其其中中中中的的的的碳碳碳碳既有游离石墨又有渗碳体。既有游离石墨又有渗碳体。既有游离石墨又有渗碳体。既有游离石墨又有渗碳体。材料学基础一、铸铁的石墨化过程铸铁液冷却过程中，碳除了溶解于铁素体外均以石墨形成析出。石墨形成（或石墨化）分为如下两个阶段：第一阶段：包括自低于液相线以下温度冷却自液体中析出石墨。其次阶段：略低于共析温度线以下，共析成分奥氏体转变为由铁素体与石墨组成的共析组织。材料学基础名名 称称石石 墨墨 化化 程程 度度显显 微微 组组 织织第第 一一 阶阶 段段第第 二二 阶阶 段段灰口铸铁灰口铸铁完全石墨化完全石墨化完全石墨化完全石墨化铁素体石墨铁素体石墨完
11、全石墨化完全石墨化部分石墨化部分石墨化铁素体珠光体石墨铁素体珠光体石墨完全石墨化完全石墨化未石墨化未石墨化珠光体石墨珠光体石墨麻口铸铁麻口铸铁部分石墨化部分石墨化未石墨化未石墨化莱氏体珠光体石墨莱氏体珠光体石墨白口铸铁白口铸铁未石墨化未石墨化未石墨化未石墨化莱氏体珠光体渗碳体莱氏体珠光体渗碳体材料学基础二、常用铸铁 1.灰口铸铁灰口铸铁 牌号：牌号：HT数字（最低屈服强度）数字（最低屈服强度）25铁素体基灰口铸铁的显微组织铁素体基灰口铸铁的显微组织材料学基础 2.球墨铸铁球墨铸铁牌号：牌号：QT数字数字数字（屈服强度数字（屈服强度总延长率）。总延长率）。（a）（b）球墨铸铁的显微组织球墨铸铁的
12、显微组织（a）珠光体）珠光体+铁素体基球墨铸铁；铁素体基球墨铸铁；（b）铁素体基球墨铸铁）铁素体基球墨铸铁5050材料学基础6.3 有色金属Nonferrous Metal 问题一：有色金属有哪些种类？问题二：有色金属有什么特点？材料学基础 在工业生产中，通常把钢铁材料称为黑色金属，而把在工业生产中，通常把钢铁材料称为黑色金属，而把其它的金属材料称为有色金属。其它的金属材料称为有色金属。与钢铁等黑色金属材料相比，有色金属具有很多优良与钢铁等黑色金属材料相比，有色金属具有很多优良的特性，是现代工业中不行缺少的材料，在国民经济中占的特性，是现代工业中不行缺少的材料，在国民经济中占有特别重要的地位。
13、有特别重要的地位。材料学基础一、铝合金 依据铝合金的成分、组织和工艺特点，可以将其分为铸造铝合金与变形铝合金两大类。变形铝合金是将铝合金铸锭通过压力加工（轧制、挤压、模锻等）制成半成品或模锻件，所以要求有良好的塑性变形实力。铸造铝合金则是将熔融的合金干脆浇铸成形态困难的甚至是薄壁的成型件，所以要求合金具有良好的铸造流淌性。材料学基础变形铝合金变形铝合金不能热处理强不能热处理强化的铝合金化的铝合金铸造铝合金铸造铝合金能热处理强能热处理强化的铝合金化的铝合金温温度度 Al F B，%铝合金分类示意图铝合金分类示意图+L+DL材料学基础 1.1.变形铝合金变形铝合金 变形铝合金包括防锈铝合金、硬铝合
14、金、超硬铝合金及变形铝合金包括防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金及锻铝合金。锻铝合金。防锈铝合金防锈铝合金 防锈铝合金中主要合金元素是防锈铝合金中主要合金元素是MnMn和和MgMg。其牌号用。其牌号用“LF”“LF”和跟在后面的依次号表示。和跟在后面的依次号表示。硬铝合金硬铝合金 硬铝合金为硬铝合金为Al-Cu-MgAl-Cu-Mg系合金，还含有少量的系合金，还含有少量的MnMn。其牌。其牌号用号用“LY”“LY”和依次号表示。和依次号表示。超硬铝合金超硬铝合金 超硬铝合金为超硬铝合金为Al-Mg-Zn-CuAl-Mg-Zn-Cu系合金，并含有少量的系合金，并含有少量的CrCr和和MnMn。牌号
15、用。牌号用“LC”“LC”和依次号表示。和依次号表示。锻铝合金锻铝合金 锻铝合金为锻铝合金为Al-Mg-Si-CuAl-Mg-Si-Cu系和系和Al-Cu-Mg-Ni-FeAl-Cu-Mg-Ni-Fe系合金。系合金。其牌号用其牌号用“LD”“LD”表示。表示。材料学基础2.铸造铝合金铸造铝合金 铸造铝合金依据主要合金元素的不同，可分为四类：铸造铝合金依据主要合金元素的不同，可分为四类：Al-Si铸造铝合金铸造铝合金 以以Si为主要强化相，如为主要强化相，如ZL101、ZL105等；等；Al-Cu铸造铝合金铸造铝合金 如如ZL201、ZL203等等 Al-Mg铸造铝合金，铸造铝合金，如如ZL30
16、1、ZL302等；等；Al-Zn铸造铝合金铸造铝合金 如如ZL401、ZL402等。等。材料学基础二、镁合金密度小密度小比强度高比强度高比刚度高比刚度高减振降噪减振降噪电磁屏蔽电磁屏蔽简洁回收简洁回收可可开开采采年年限限镁是地球上储量丰富的金属元素，是21世纪资源与环境可持续发展的最具潜力的金属材料，已成为世界各国关注的焦点。镁：镁：2121世纪的绿色工程材料世纪的绿色工程材料材料学基础三、铜合金 1.青铜青铜 以锡为主要合金化元素。以锡为主要合金化元素。2.黄铜黄铜 以锌为主要合金化元素。以锌为主要合金化元素。材料学基础四、滑动轴承合金 滑动轴承合金是指用于制造滑动轴承轴瓦及内衬的材料。滑动
17、轴承合金是指用于制造滑动轴承轴瓦及内衬的材料。锡基轴承合金（锡基巴氏合金）锡基轴承合金（锡基巴氏合金）锡基轴承合金是一种软基体硬质点类型的轴承合金。它是锡基轴承合金是一种软基体硬质点类型的轴承合金。它是以以锡、锑为基础，并加入少量其它元素的合金。锡、锑为基础，并加入少量其它元素的合金。铅基轴承合金（铅基巴氏合金）铅基轴承合金（铅基巴氏合金）铅基轴承合金是以铅基轴承合金是以Pb-SbPb-Sb为基的合金，但二元为基的合金，但二元Pb-SbPb-Sb合金合金有比重偏析，同时锑颗粒太硬，基体又太软，性能并不好，通有比重偏析，同时锑颗粒太硬，基体又太软，性能并不好，通常还要加入其它合金元素，如常还要加入其它合金元素，如SnSn、CuCu、CdCd、AsAs等。等。材料学基础