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第二节 制冷空调设备常用金属材料

第二节 制冷空调设备常用金属材料
第二节 制冷空调设备常用金属材料

第二节制冷空调设备常用金属材料

制冷空调中常用的金属材料有:黑色金属,有色金属及其合金。

黑色金属:铁和以铁为基础的合金。

铸铁:(≥2.11%C)铁碳合金。

铁合金:铁与任何一种金属或非金属的合金。

一、工业用钢

工业用钢按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。

碳素钢是指含碳量低于2.11%的铁碳合金。

合金钢是指为了提高钢的性能,在碳钢基础上有意加入一定量合金元素所获得的铁基合金。

一、钢的分类及编号

1.钢的分类

①按化学成分

碳素钢(低碳钢≤0.25%C、中碳钢≤0.25~0.6%C、高碳钢 >0.6%C)

合金钢(低合金钢合金元素总量 <5%、中合金钢合金元素总量 5~10%、高合金钢合金元素总量 >10%)

②按质量钢的质量是以磷、硫的含量来划分的。分为普通质量钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢。

钢类碳素钢合金钢

P S P S

普通质量钢≤0.045 ≤0.045 ≤0.045 ≤0.045 优质钢≤0.035 ≤0.035 ≤0.035 ≤0.035

高级优质钢≤0.030 ≤0.030 ≤0.025 ≤0.025

特技优质钢≤0.025 ≤0.020 ≤0.025 ≤0.015

③按金相组织分

按退火组织分(亚共析钢、共析钢、过共析钢)

按正火组织分(珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢、莱氏体钢)

④按用途分

2.钢的编号

我国钢材的编号(牌号)是采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法。根据牌号可以看出钢的类别,含碳量,合金元素及其含量,冶炼质量以及应具备的性能和用途。

牌号中的元素用汉字或化学元素表示;采用汉语拼音字母或汉字表示钢产品的名称、用途、特性和工艺方法时,一般从代表钢产品名称的汉字的汉语拼音中选取第一个字母。

1)碳素结构钢和低合金高强度钢

Q+最低屈服强度值+质量等级符号+脱氧方法符号

Q表示“屈服强度”;屈服强度值单位是MPa;

质量等级符号为A、B、C、D、E。由A到E,其P、S含量依次下降,质量提高。

脱氧方法符号:沸腾钢—F;镇静钢—Z;半镇静钢—b;特殊镇静钢—TZ。

如碳素结构钢牌号表示为Q235AF、Q235BZ。

低合金高强度结构钢都是镇静钢或特殊镇静钢,其牌号中没有表示脱氧方法的符号。如

Q345C。

根据需要,低合金高强度结构钢的牌号也可以采用两位阿拉伯数字(表示平均含碳量的万分之几)和化学元素符号,按顺序表示,如16Mn。

*说明:一般情况下,屈服强度值小300MPa时为碳素结构钢,大于300MPa时为低合金高强度钢。

2)优质碳素结构钢和碳素工具钢

⑴优质碳素结构钢:牌号为两位数字。这两位数字表示钢平均含碳量的万分之几

如45—其平均含碳量为万分之四十五(即0.45%C)

⑵碳素工具钢:牌号为T+数字

“T”表示“碳素工具钢”

数字表示钢平均含碳量的千分之几

如T8—其平均含碳量为千分之八(0.8%C)

* 说明:

①优质碳素结构钢含Mn量为0.7~1.2%时,在含碳量数字后加元素符号“Mn”,如40Mn。

②对于优质碳素结构钢的沸腾钢和半镇静钢,在钢号后分别加字母F和b,如08F、10b。

③碳素工具钢都是优质以上质量的

④高级优质钢在钢号后加字母A,如20A、T8A。

3)合金钢

牌号为碳含量+合金元素1+1元素的百分含量数字+合金元素2+2元素的百分含量数字+……

⑴合金元素及其含量标注

当合金元素的平均含量小于1.50%时,只标元素符号,不标含量。如20CrMnTi

当合金元素的平均含量为1.50~2.49%、2.50~ 3.49%、3.50~4.49%、4.50~5.49%、……时,在相应的合金元素符号后标2、3、4、5 ……等数字。如20CrNi3。

* 说明:

①合金工具钢含铬量小于1%时,含铬量以千分之一为单位标出,并在含铬量前加数字“0”,如Cr06。

②滚动轴承钢含铬量也以千分之一为单位标出,并在牌号头部加字母“G”,如GCr15

③高级优质合金钢在牌号后加字母A,如60Si2MnA。

④特级优质合金钢在牌号后加字母E,如30CrMnSiE。

⑵碳含量标注

①合金结构钢

含碳量以万分之一为单位标出(两位数字)。如40Cr、60Si2Mn

②工具钢和特殊性能钢

含碳量以千分之一为单位标出(一位数字)。如8MnSi、4Cr13

* 说明

①低合金工具钢含碳量大于1.00%时,不标含碳量,如CrWMn (1.0%C)

②高速钢不标含碳量,如W18Cr4V (含0.75%C)

③滚动轴承钢不标含碳量,如GCr15 (1.0%C)

④高锰钢不标含碳量,如ZGMn13 (0.75~1.45%C)

⑤珠光体耐热钢含碳量标注同结构钢,如15CrMo

⑥铸钢在牌号前加“ZG”, 余同结构钢, 如ZG20Cr13

⑦不锈钢和耐热钢

当含碳量为0.1% - 0.03%时,以“0”表示,如“0Cr18Ni9”(含碳量上限为0.08%)

当含碳量为0.03%-0.01%时(超低碳),以“03”表示,如“03Cr19Ni10”(含碳量上限为0.03%)当含碳量≤0. 01%时(极低碳),以“01”表示,如“01Cr19Ni11”(含碳量上限为0.01%)

*注: 旧牌号:≤0.08%C时, 标“0”;≤0.03%C时, 标“00”

三、结构钢

(一)碳素结构钢

可焊性、塑性好。

用途:常以热轧型材使用,约占钢材总量的70%。用于建筑结构,适合焊接、铆接、栓等。(二)低合金高强度结构钢

1、性能要求:

⑴高强度及足够韧性。

⑵良好的焊接性能、耐蚀性及低的冷脆转变温度。

2、成分特点:低碳(≤0.2%C)、主加Mn

①Mn: 强化铁素体, 增加珠光体的量, 降低脆转温度。

②V、Ti、Nb: 起细化晶粒和弥散强化作用,提高低温冲击韧度,屈服点,强度。

③Cu、P可提高耐蚀性。

3、热处理:热轧空冷后使用

4、使用状态下组织:F+P

5、用途:Q345钢(16Mn)综合性能好,用于船舶、桥梁、车辆等大型钢结构。

Q390钢含V、Ti、Nb,强度高,用于中等压力的压力容器。

Q460钢含Mo、B,正火组织为B,强度高,用于石化中温高压容器。

(三)渗碳钢——制造渗碳零件的钢种

1、性能要求:

⑴表硬里韧⑵良好淬透性和渗碳能力。

2、成分特点:低碳(0.1~0.25%C), 加Cr、Mn、Ni、B等元素

①Cr、Mn、Ni、B:提高淬透性

②Cr、Mn、Ni :强化铁素体

③W、Mo、Ti、V :细化晶粒

3、常用钢号及用途

低淬透性钢:20、20Cr。用于受力小的耐磨件,如柴油机的活塞销、凸轮轴等。

中淬透性钢:20CrMnTi。用于中等载荷的耐磨件,如变速箱齿轮。

高淬透性钢:18Cr2Ni4WA。用于大载荷的耐磨件,如柴油机曲轴。

(四)调质钢——调质后使用的钢种。

1、成分特点

中碳(0.3~0.5%C),合金元素作用为:

①提高淬透性:Mn、Si、Cr、Ni、B

②强化铁素体:Mn、Si、Cr、Ni

③细化晶粒:Ti、V

④防止第二类回火脆性:W、Mo

3、性能:良好的综合力学性能。

4、常用钢号及用途

常用钢号为45、40Cr、40CrNi。用于制造较小的齿轮、轴、螺栓等零件。

制造大截面重载荷零件,如曲轴等用高淬透性的40CrNiM等。

(五)弹簧钢——制造弹簧或类似性能零件的钢种。

1、性能要求(弹簧是储存能量或缓和冲击的零件)

高的σs、σs/σb、σ-1;足够的韧性

2、成分特点:中高碳

碳素弹簧钢为0.6~0.9%C;合金弹簧钢为0.45~0.7%C

常用钢号为65Mn、60Si2Mn

合金元素作用:

①提高淬透性、强化铁素体:Mn、Si、Cr

②提高 Si

③细化晶粒:V

(六)滚动轴承钢——制造轴承套和滚动体专用钢种

1、性能要求(轴承承受接触应力、交变载荷和摩擦)

高而均匀的硬度、耐磨性、、接触疲劳强度和足够的韧性。

2、成分特点:高碳(0.95~1.10%C),主加Cr

①Cr、Mn、Si:提高淬透性

②Cr 还提高耐磨性和耐蚀性

当>1.65%Cr时,因A’增加而使硬度和稳定性下降

3、常用钢号及用途

应用最广的是GCr15,大量用于大中型轴承;大型轴承用GCr15SiMn。这类钢还可用于制造模具、量具等。

(七)耐磨钢

是指在冲击载荷作用下发生冲击硬化的高锰钢。牌号为ZGMn13。

水韧处理后,韧性高,硬度低(HB180~200)。使用时必须伴随着压力和冲击作用。在压力及冲击作用下,表面奥氏体迅速加工硬化,形成马氏体并析出碳化物,使表面硬度提高到HB500~550,获得高耐磨性。而心部仍为奥氏体组织,具有高耐冲击能力。高锰钢广泛用于既要求耐磨又要求耐冲击的零件。如拖拉机的履带板、球磨机的衬板、破碎机的牙板、挖掘机的铲齿和铁路的道岔等。

四、工具钢

按用途分为刃具钢、模具钢和量具钢

五、特殊性能钢

特殊性能钢是指具有特殊物理、化学性能的钢。本节只介绍不锈钢和耐热钢。

一、不锈钢

在腐蚀介质中具有耐蚀性能的钢。

㈠金属的腐蚀

化学腐蚀:金属在非电解质中的腐蚀。电化学腐蚀:金属在电解质溶液中的腐蚀,是有电流参与作用的腐蚀。不同组织、成分、应力区域之间都可构成微电池。

防止电化学腐蚀的措施:

①获得均匀的单相组织。

②提高合金的电极电位。

③使表面形成致密的钝化膜。

㈡不锈钢中合金元素的作用

1、低碳:碳高,则降低耐蚀性。

2、Cr:是提高耐蚀性的主要元素

3、Ni:获得单相奥氏体组织。Mo:耐有机酸腐蚀。

4、Ti、Nb:防止奥氏体不锈钢晶间腐蚀。

㈢常用不锈钢

1、马氏体不锈钢(0.08%C ~0.45%C)

主要为Cr13型;钢号为1Cr13~4Cr13。随含碳量提高,强度、硬度提高,耐蚀性下降。㈢常用不锈钢

1、马氏体不锈钢(0.08%C ~0.45%C)

主要为Cr13型;钢号为1Cr13~4Cr13。随含碳量提高,强度、硬度提高,耐蚀性下降。性能:耐大气、蒸汽腐蚀及良好的综合力学性能。

用途:用于要求塑韧性较高的耐蚀件,如汽轮机叶片等。

⑵ 4Cr13

性能:强度、硬度较高

用途:用于要求耐蚀、耐磨件,医疗器械、量具等。

2、铁素体不锈钢(≤0.012%C)

典型钢号如0Cr13、1Cr17等。

性能特点:耐酸蚀,抗氧化能力强,塑性好

用途:广泛用于硝酸和氮肥工业的耐蚀件。

3、奥氏体不锈钢(≤0.08%或≤0.12%)

⑴性能特点:具有良好的耐蚀性,冷热加工性及可焊性。高的塑韧性,无磁性。

常用钢种为1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti。

用途:广泛用于化工设备及管道。

应力腐蚀:奥氏体不锈钢易发生应力腐蚀。即在特定合金-环境体系中,应力与腐蚀共同作用引起的破坏。奥氏体不锈钢易在含Clˉ的介质中发生应力腐蚀,裂纹为树枝状。

二、耐热钢

㈠性能要求

1、高的抗氧化性:指钢在高温下对氧化作用的抗力。

2、高的热强性:热强性是指金属在高温下的强度。

㈡成分特点

低中碳

Cr、Si:提高抗氧化性

Mo:提高热强性(T再)

V、Ti:弥散强化

Ni:获得单相A组织

㈢常用耐热钢

1、珠光体耐热钢

常用15CrMo、12Cr1MoV,

用途:600℃以下的锅炉零件,压力容器,热交换器等。

2、马氏体耐热钢

常用1Cr13、 1Cr11MoV、4Cr9Si2。

用途:1Cr13、1Cr11MoV用于550℃以下汽轮机叶片。

4Cr9Si2是汽车阀门用钢。

3、奥氏体耐热钢

常用1Cr18Ni9Ti。

用途:主要用于过热器管道等。

二、铸铁

一、铸铁是含碳量大于2.11%并含有较多硅、锰、硫、磷等元素的多元铁基合金。

铸铁具有许多优良的性能及生产简便、成本低廉等优点,因而是应用最广泛的材料

之一。

二、铸铁的特点及分类

工业上使用的铸铁主要是灰口铸铁。

1、铸铁的组织特点

钢的基体+G(石墨)

基体组织有三种,即铁素体、珠光体和铁素体加珠光体。

2、铸铁的性能特点

⑴力学性能低。由于石墨相当于钢基体中的裂纹或空洞,破坏了基体的连续性,且易导致应力集中。

⑵耐磨性能好。由于石墨本身有润滑作用。

⑶消振性能好。由于石墨可以吸收振动能量。

⑷铸造性能好。由于铸铁硅含量高,成分接近于共晶。

⑸切削性能好。由于石墨使车屑容易脆断,不粘刀。

3、铸铁的分类与牌号表示方法

常用铸铁

(一)灰铸铁

灰铸铁是指石墨呈片状分布的灰口铸铁。其产量约占铸铁总产量的80%以上。

1、组织:灰铸铁的组织是由液态铁水缓慢冷却时通过石墨化过程形成的,其基体组织有铁素体、珠光体和铁素体加珠光体三种。

2、性能:优良的铸造,切削,耐磨,消振性能,表面缺陷及缺口不具有敏感性。

3、用途:制造承受压力和震动的零件,如机床床身、各种箱体、壳体、泵体、缸体。(二)可锻铸铁

石墨呈团絮状的灰口铸铁,是由白口铸经石墨化退火获得的。

性能:强度为碳钢的40~70%,接近于铸钢。

名为可锻,实不可锻

用途:用于制造形状复杂且承受振动载荷的薄壁小型件,如汽车、拖拉机的前后轮壳、管接头、低压阀门等

(三)球墨铸铁

石墨呈球形的灰口铸铁。由液态铁水经石墨化得到。

用途:承受震动、载荷大的零件,如曲轴、传动齿轮等

(四)蠕墨铸铁

蠕墨铸铁是20世纪60年代发展起来的一种新型铸铁。蠕墨铸铁是液态铁水经蠕化处理和孕育处理得到的。常用蠕化剂有稀土硅铁镁合金、稀土硅铁合金、稀土硅铁钙合金等。

蠕墨铸铁的强度、塑性和抗疲劳性能优于灰铸铁,其力学性能介于灰铸铁与球墨铸铁之间。常用于制造承受热循环载荷的零件和结构复杂、强度要求高的铸件。如钢锭模、玻璃模具、柴油机汽缸、汽缸盖、排气阀、液压阀的阀体、耐压泵的泵体等。

三、有色金属及其合金

在工业生产中,通常把铁及其合金称为黑色金属,把其他非铁金属及其合金称为有色金属。有色金属的产量和用量不如黑色金属多,但由于其具有许多优良的特性,如特殊的电、磁、

热性能,耐蚀性能及高的比强度(强度与密度之比)等,已成为现代工业中不可缺少的金属材料。

一、铝及铝合金

(一)铝及铝合金的性能特点

纯铝具有银白色金属光泽,密度小(2.72 ),熔点低(660.4℃),导电、导热性能优良。抗大气腐蚀性能好,易于加工成形。具有面心立方晶格,无同素异构转变,无磁性。

铝合金既具有高强度又保持纯铝的优良特性。

铝合金常加入的元素主要有Cu、Mn、Si、Mg、Zn等,此外还有Cr、Ni、Ti、Zr 等辅加元素。

(二)铝合金的分类

铝合金一般具有有限固溶型共晶相图。可将铝合金分为变形铝合和铸造铝合金两大类。

1.变形铝合金

变形铝及铝合金牌号表示方法

根据国家标准GB/T 16474-96规定,变形铝及铝合金可直接引用国际四位数字体系牌号或采用国标规定的四位字符牌号。

GB 3190-82中的旧牌号仍可继续使用,表示方法为:

防锈铝合金:LF + 序号硬铝合金:LY + 序号

超硬铝合金:LC + 序号锻铝合金:LD + 序号

2.常用变形铝合金

①防锈铝合金

主要是Al-Mn和Al-Mg系合金。

Mn和Mg的主要作用是提高抗蚀能力和塑性,并起固溶强化作用。防锈铝合金锻造退火后组织为单相固溶体,抗蚀性、焊接性能好,易于变形加工,但切削性能差。不能进行热处理强化,常利用加工硬化提高其强度。常用的Al-Mn系合金有 LF21( 3A21 ),其抗蚀性和强度高于纯铝,用于制造油罐、油箱、管道、铆钉等需要弯曲、冲压加工的零件。常用的Al-Mg系合金有 LF5( 5A05 ),其密度比纯铝小,强度比Al-Mn合金高,在航空工业中得到广泛应用,如制造管道、容器、铆钉及承受中等载荷的零件。

②硬铝合金

主要是Al-Cu-Mg系合金,并含少量Mn。可进行时效强化,也可进行变形强化。强度、硬度高,加工性能好,耐蚀性低于防锈铝。

常用硬铝合金如LY11 (2A11)、 LY12 (2A12)等,用于制造冲压件、模锻件和铆接件,如螺旋桨、梁、铆钉等。

③超硬铝合金

属Al-Zn-Mg-Cu系合金,并含有少量Cr和Mn。时效强化效果超过硬铝合金。热态塑性好,但耐蚀性差。

常用合金有 LC4 (7A04 )、LC9 (7A09 )等,主要用于工作温度较低、受力较大的结构件,如飞机的大梁、起落架等。

④锻造铝合金

Al-Cu-Mg-Si系合金可锻性好,力学性能高,用于形状复杂的锻件和模锻件,如喷气发动机压气机叶轮、导风轮等。

Al-Cu-Mg-Fe-Ni系耐热锻铝合金常用牌号有LD7( 2A70 )、LD8 ( 2A80 )、LD9 ( 2A90 )等。用于制造150~225℃下工作的零件,如压气机叶片、超音速飞机蒙皮等。(二)铸造铝合金包括:

Al-Si系:代号为ZL1+两位数字顺序号

Al-Cu系:代号为ZL2+两位数字顺序号

Al-Mg系:代号为ZL3+两位数字顺序号

Al-Zn系:代号为ZL4+两位数字顺序号

1.Al-Si系铸造铝合金 ZL102(ZAlSi12)是含12%Si的铝硅二元合金,称为简单硅铝明。

2.Al-Cu系铸造铝合金

这类合金的耐热性好,强度较高;但密度大,铸造性能、耐蚀性能差,强度低于Al-Si系合金。常用代号有ZL201(ZAlCu5Mn)、ZL203(ZAlCu4)等。

主要用于制造在较高温度下工作的高强零件,如内燃机汽缸头、汽车活塞等。

3.Al-Mg系铸造铝合金

这类合金的耐蚀性好,强度高,密度小;但铸造性能差,耐热性低。常用代号为

ZL301(ZAlMg10)、ZL303(ZAlMg5Si1)等。

主要用于制造外形简单、承受冲击载荷、在腐蚀性介质下工作的零件,如舰船配件、氨用泵体等。

4.Al-Zn系铸造铝合金

这类合金的铸造性能好,强度较高,可自然时效强化;但密度大,耐蚀性较差。

常用代号为ZL401(ZAlZn11Si7)、ZL402(ZAlZn6Mg)等。

主要用于制造形状复杂受力较小的汽车、飞机、仪器零件。

二、铜及铜合金

(一)铜及铜合金的性能特点

1.纯铜呈紫红色,故又称紫铜,具有面心立方晶格,无同素异构转变,无磁性。纯铜具有优良的导电性和导热性,在大气、淡水和冷凝水中有良好的耐蚀性。塑性好。容易进行压力加工,可制成各种线材,管材,棒材及板材。经过冷塑变形后,强度硬度提高,塑性韧性下降,在低温下可保持较高的塑性和冲击韧性。

2铜的种类及牌号:分四种,及一号铜,二号铜,三号铜和四号铜。工业重铜的代号为T 及序号表示,T1,T2,T3.T4,序号越大,重度越低,导电导热性越差。

3铜的用途:深冷设备和高压设备的垫片;也可用于深度冷冻分离气体的装置中,如蒸发器,冷凝器,及制冷管路等。

铜合金常加元素为Zn、Sn、Al、Mn、Ni、Fe、Be、Ti、Zr、Cr等,既提高了强度,又保持了纯铜特性。

铜合金分为黄铜、青铜、白铜三大类。

(二)黄铜

以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。

黄铜按化学成分可分为普通黄铜和特殊黄铜。

按工艺可分为加工黄铜和铸造黄铜。

1、普通黄铜

铜与锌的二元合金称为普通黄铜。

加工普通黄铜的牌号为:H(黄)+ 表示铜平均百分含量的数字,如H68。

单相黄铜塑性好。

常用牌号有H80、H70、H 68。适于制造冷变形零件,如弹壳、冷凝器管等。

两相黄铜热塑性好,强度高。

常用牌号有H59、H62。适于制造受力件,如垫圈、弹簧、导管、散热器等。

2、特殊黄铜

在普通黄铜的基础上加入Al、Fe、Si、Mn、Pb、 Sn、Ni等元素形成特殊黄铜。

加工特殊黄铜的牌号为:

H(黄)+主加元素符号(Zn除外)+铜平均百分含量+主加元素平均百分含量,如HPb59-1。特殊黄铜强度、耐蚀性比普通黄铜好,铸造性能改善。

主要用于船舶及化工零件,如冷凝管、齿轮、螺旋桨、轴承、衬套及阀体等。

(三)青铜

除黄铜和白铜外的其他铜合金统称为青铜。

加工青铜的牌号为:Q +主加元素符号及其平均百分含量+其他元素平均百分含量

如QSn4-3(含4%Sn、3%Zn )。

常用青铜有锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜、铅青铜等。

1.锡青铜

是以锡为主加元素的铜合金,锡含量一般为3~14%。

锡青铜铸造流动性差,铸件密度低,易渗漏,但体积收缩率在有色金属中最小。锡青铜具有良好的耐蚀性,在大气、海水及无机盐溶液中的耐蚀性比纯铜和黄铜好,但在硫酸、盐酸和氨水中的耐蚀性较差。

常用牌号有QSn4-3、QSn6.5-0.4、ZCuSn10Pb1等。

主要用于耐蚀承载件,如弹簧、轴承、齿轮轴、蜗轮、垫圈等。

2.铝青铜

以铝为主加元素的铜合金,铝含量为5~11%。

强度、硬度、耐磨性、耐热性及耐蚀性高于黄铜和锡青铜,铸造性能好,但焊接性能差。常用牌号有QAl5、QAl7、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2等。

主要用于制造船舶、飞机及仪器中的高强、耐磨、耐蚀件,如齿轮、轴承、蜗轮、轴套、螺旋桨等。

3.铍青铜以铍为主加元素的铜合金,铍含量为1.7~2.5%。

具有高的强度、弹性极限、耐磨性、耐蚀性,良好的导电性、导热性、冷热加工及铸造性能,但价格较贵。

常用牌号有QBe2、QBe1.7、QBe1.9等。

用于重要的弹性件、耐磨件,如精密弹簧、膜片,高速、高压轴承及防爆工具、航海罗盘等重要机件。

(四)白铜

以镍为主要合金元素的铜合金称白铜。分普通白铜和特殊白铜。

中外金属材料对照表

常用国内外钢材牌号对照表 中国 美国 日本 德国 英国 法国 前苏联 国际标准化组织 GB AST JIS DIN 、DINEN BS 、BSEN NF 、NFEN ΓOCT ISO 630 品 名 牌号 牌号 牌号 牌号 牌号 牌号 牌号 Q195 Cr.B Cr.C SS330 SPHC SPHD S185 040 A10 S185 S185 CT1K П CTlC П CTl ПC Q215A Cr.C Cr.58 SS 330 SPHC 040 A12 CT2K П—2 CT2C П—2 CT2ПC —2 Q235A Cr.D SS400 SM400A 080A15 CT3K П—2 CT3C П—2 CT3ПC —2 E235B Q235B Cr.D SS400 SM400A S235JR S235JRGl S235JRG2 S235JR S235JRGl S235JRG2 S235JR S235JRGl S235JRG2 CT3K П—3 CT3C П—3 CT3ПC —3 E235B Q255A SS400 SM400A CT4K П—2 CT4C П—2 CT4ПC —2 普 通 碳 素 结 构 钢 Q275 SS490 CT5C П—2 CT5ПC —2 E275A

中国 美国 日本 德国 英国 法国 前苏联 国际标准化组织 GB AST JIS DIN 、DINEN BS 、BSEN NF 、NFEN ΓOCT IS0 630 品 名 牌号 牌号 牌号 牌号 牌号 牌号 牌号 08F 1008 1010 SPHD SPHE 040A10 80K П 10 1010 S10C S12C CKl0 040A12 XCl0 10 C101 15 1015 S15C S17C CKl5 Fe360B 08M15 XCl2 Fe306B 15 C15E4 20 1020 S20C S22C C22 IC22 C22 20 25 1025 S25C S28C C25 IC25 C25 25 C25E4 40 1040 S40C S43C C40 IC40 080M40 C40 40 C40E4 45 1045 S45C S48C C45 IC45 080A47 C45 45 C45E4 50 1050 S50C S53C C50 IC50 080M50 C50 50 C50E4 优 质 碳 素 结 构 钢 15Mn 1019 080A15 15r

金属材料学基础试题及答案

金属材料的基本知识综合测试 一、判断题(正确的填√,错误的填×) 1、导热性好的金属散热也好,可用来制造散热器等零件。() 2、一般,金属材料导热性比非金属材料差。() 3、精密测量工具要选用膨胀系数较大的金属材料来制造。() 4、易熔金属广泛用于火箭、导弹、飞机等。() 5、铁磁性材料可用于变压器、测量仪表等。() 6、δ、ψ值越大,表示材料的塑性越好。() 7、维氏硬度测试手续较繁,不宜用于成批生产的常规检验。() 8、布氏硬度不能测试很硬的工件。() 9、布氏硬度与洛氏硬度实验条件不同,两种硬度没有换算关系。() 10、布氏硬度试验常用于成品件和较薄工件的硬度。 11、在F、D一定时,布氏硬度值仅与压痕直径的大小有关,直径愈小,硬度值愈大。() 12、材料硬度越高,耐磨性越好,抵抗局部变形的能力也越强。() 13、疲劳强度是考虑交变载荷作用下材料表现出来的性能。() 14、20钢比T12钢的含碳量高。() 15、金属材料的工艺性能有铸造性、锻压性,焊接性、热处理性能、切削加工性能、硬度、强度等。() 16、金属材料愈硬愈好切削加工。() 17、含碳量大于%的钢为高碳钢,合金元素总含量大于10%的钢为高合金钢。() 18、T10钢的平均含碳量比60Si2Mn的高。() 19、一般来说低碳钢的锻压性最好,中碳钢次之,高碳钢最差。() 20、布氏硬度的代号为HV,而洛氏硬度的代号为HR。() 21、疲劳强度是考虑交变载荷作用下材料表现出来的性能。() 22、某工人加工时,测量金属工件合格,交检验员后发现尺寸变动,其原因可能是金属材料有弹性变形。() 二、选择题 1、下列性能不属于金属材料物理性能的是()。 A、熔点 B、热膨胀性 C、耐腐蚀性 D、磁性 2、下列材料导电性最好的是()。 A、铜 B、铝 C、铁烙合金 D、银 3、下列材料导热性最好的是()。 A、银 B、塑料 C、铜 D、铝 4、铸造性能最好的是()。

金属材料机械性能代号

名称代号单位意义 比例极限σp Mpa材料在受力拉伸过程中,应力与应变保持正比关系的最大应变值屈服点σs Mpa材料在受力过程中,开始产生显著塑性变形的最小应力值 屈服强度σ0.2Mpa 材料在受力过程中,所产生的塑性变形达到测定长度的0.2%时的应力值 抗拉强度σb Mpa材料在拉伸过程中,从开始到散裂时所达到的最大应力值 抗压强度σbc Mpa材料在拉伸过程中,从开始到断裂期间内所达到的最大应力值 抗弯强度σbb Mpa 在与轴线(材料)相垂直的力作用下,材料呈现弯曲直至破坏时所到达的最大应力值 延伸率δ%材料在拉断后,其测定部分的塑性伸长与原来测定部分长度的百分比 断面收缩率ψ%材料在拉断后,其断裂处横截面积的缩减量与原来的横截面积的百分比 扭转比例极限J p Mpa材料在扭转过程中的规定比例极限值 扭转屈服强度J0.3Mpa 材料在扭转过程中,所产生的部分残余剪应变量达到测定量的0.3%时的计算剪应力 扭转强度Jb Mpa材料在扭转过程中,达到断裂时的最大扭矩计算而得的最大剪应力 σ-1光滑试样承受对称弯曲应力时,在重复或交变情况下,于规定周期 次数内不发生断裂所承受的最大应力 J-1光滑试样承受对称扭转应力时,在重复或交变情况下,于规定周期 次数内不发生断裂所承受的最大应力 HB硬度表示材料抵抗物体压入其表面的能力 HRC HRB HRA用于硬度极高的材料(如硬质合金钢) HV锥式硬度 HS当工件最终表面不允许留下任何痕迹(如钢球或金刚石压痕)时, 如如轧辊辊身和辊径处,采用HS 冲击韧性A k 试样在一次摆锤冲击弯曲试验中冲折时所消耗的功除以试样断裂处原横截面积所得的商 金属材料机械性能代号 Mpa 疲劳极限 HB>450或试样过小,改用洛式硬度(HR)。分别用HRA、HRB 、HRC三种标度表示:标度C用于硬度很高的材料(如:淬火 钢);标度B用于硬度较低的材料(如:退火钢、铸铁) 硬度Mpa

金属材料力学性能最常用的几项指标

金属材料力学性能最常用的几项指标 硬度是评定金属材料力学性能最常用的指标之一。 对于金属材料的硬度,至今在国内外还没有一个包括所有试验方法的统一而明确的定义。就已经标准化的、被国内外普通采用的金属硬度试验方法而言,金属材料硬度的定义是:材料抵抗另一较硬材料压入的能力。硬度检测是评价金属力学性能最迅速、最经济、最简单的一种试验方法。硬度检测的主要目的就是测定材料的适用性,或材料为使用目的所进行的特殊硬化或软化处理的效果。对于被检测材料而言,硬度是代表着在一定压头和试验力作用下所反映出的弹性、塑性、强度、韧性及磨损抗力等多种物理量的综合性能。由于通过硬度试验可以反映金属材料在不同的化学成分、组织结构和热处理工艺条件下性能的差异,因此硬度试验广泛应用于金属性能的检验、监督热处理工艺质量和新材料的研制。金属硬度检测主要有两类试验方法。一类是静态试验方法,这类方法试验力的施加是缓慢而无冲击的。硬度的测定主要决定于压痕的深度、压痕投影面积或压痕凹印面积的大小。静态试验方法包括布氏、洛氏、维氏、努氏、韦氏、巴氏等。其中布、洛、维三种测试方法是最长用的,它们是金属硬度检测的主要测试方法。而洛氏硬度试验又是应用最多的,它被广泛用于产品的检测,据统计,目前应用中的硬度计70%是洛氏硬度计。另一类试验方法是动态试验法,这类方法试验力的施加是动态的和冲击性的。这里包括肖氏和里氏硬度试验法。动态试验法主要用于大型的及不可移动工件的硬度检测。 1.布氏硬度计原理 对直径为D的硬质合金压头施加规定的试验力,使压头压入试样表面,经规定的保持时间后,除去试验力,测量试样表面的压痕直径d,布氏硬度用试验

金属材料牌号对照【详尽版】

金属材料代号和牌号大全 内容来源网络,由深圳机械展收集整理! 更多相关金属材料及金属加工设备展示,就在深圳机械展! 钢种 中国GB 日本JIS 美国ASTM 德国 牌号牌号标准号钢号钢号材料号标准号 碳素钢板Q235-F SS41 G3101 A36 USt37-2 1.0112 DIN17100 Q235 SS41 G3101 A283-C RSt37-2 1.0114 DIN17100 Q255A SS50 G3101 A283-D (RSt42-2) 1.0134 DIN17100 (A3R) SPV24 G3115 A285-C 20g SB42 G3103 A515.Cr60 HⅡ 1.0425 DIN17155 (15g) SB35 G3103 A515.Cr55 HⅠ 1.0345 DIN17155 (25g) SB46 G3103 A515.Cr65 HⅢ 1.0435 DIN17155 25 SM41A G3103 DIN17100 低合金钢板16Mn SM50-B.C G3106 St52-3 1.0841 DIN17155 16MnR SM41B G3106 A299/A537-Ⅰ.Ⅱ 17Mn4 19Mn5 1.0841 1.8045 16MngC SPV36 G3115 St52-3 15MnVR SPV36 (WELTEN50) G3115 A225Gr.A.B WStE39 1.8930 15MnVgC (A633-GR.B) 15MnVNTR (K-TEN62M) A302-GR.B 18MnMoNbR A533-Gr.A.I 耐热钢板16Mo SB46M G3103 A204-Gr A.B 15 Mo3 1.5414 DIN17155 12CrMo SCMV1 G4109 A387-Gr.2 15CrMo SCMV2 G4109 A387-Gr.12 13 CrMo44 1.7335 DIN17155 12Cr2Mo1 SVMV4 G4109 A387-Gr.22 10 Mo910 1.7362 DIN17155

金属材料力学性能

金属材料力学性能 Prepared on 24 November 2020

常见的金属材料力学性能一. 金属材料相关概念 任何机械零件或工具,在使用过程中,往往要受到各种形式的外力作用。这就要求金属材料必须具有一种承受机械载荷而不超过许可变形或不被破坏的能力;这种能力就是金属材料的力学性能。诸如金属材料的强度、刚度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡量金属材料在外力下表现出来的力学性能的指标。 强度 强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。一般用单位面 积所承受的作用力表示,符号为σ,单位为MPa。 工程中常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。屈服强度是指金属材料在外力作用下,产生屈服现象时的应力,或开始出现塑性变形时的最低应力值,用σs表示。抗拉强度是指金属材料在拉力作用下,被拉断前所承受的最大应力值,用σb表示。 对于大多数机械零件,工作时不允许产生塑性变形,所以屈服强度是零件强度设计的依据;对于因断裂而失效的零件,则用抗拉强度作为其设计的依据。 刚度 刚度是指金属材料在外力载荷作用下抵抗弹性变形的能力。对于机械零件要求较高的尺寸稳定性时,需要考虑刚度指标。 硬度 硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能力。

几种常用金属材料力学性能一览表 注:1.上表中材料的强度数值仅供参考,在不同的热处理工艺及环境下其对应的强度值不同。 二.材料的失效与许用应力 通常将材料的强度极限与屈服极限统称为材料的极限应力,用σu 表示。对于脆性材料强度极限为其唯一强度指标;对于塑性材料,其屈服应力小于强度极限,通常以屈服应力作为极限应力。 为了机械零件使用的安全性,对于机械构件要有足够的强度储备。因此,实际是使用的最大应力值必须小于材料的极限应力。最大使用应力称为许用应力,用[σ]表示。许用应力与极限应力的关系如下: [σ]= σu n , σu ={ σs σb 式中,n 为大于1的因数,称为安全因数。对于塑性材料n 为,σu=σ s ;对于脆性材料n 为,σu=σb 。 强度条件 σmax =(F A )max ≤[σ] 式中,F ,机械零件所承受的最大载荷作用力,单位N ;

机械加工常用金属材料及特性

简介:1. 45——优质碳素结构钢,是最常用中碳调质钢。主要特征: 最常用中碳调质钢,综合力学性能良好,淬透性低,水淬时易生裂纹。小型件宜采用调质处理,大型件宜采用正火处理。应用举例 1. 45——优质碳素结构钢,是最常用中碳调质钢。 主要特征: 最常用中碳调质钢,综合力学性能良好,淬透性低,水淬时易生裂纹。小型件宜采用调质处理,大型件宜采用正火处理。应用举例: 主要用于制造强度高的运动件,如透平机叶轮、压缩机活塞。轴、齿轮、齿条、蜗杆等。焊接件注意焊前预热,焊后消除应力退火。 2. Q235A(A3钢)——最常用的碳素结构钢。 主要特征: 具有高的塑性、韧性和焊接性能、冷冲压性能,以及一定的强度、好的冷弯性能。应用举例: 广泛用于一般要求的零件和焊接结构。如受力不大的拉杆、连杆、销、轴、螺钉、螺母、套圈、支架、机座、建筑结构、桥梁等。 3. 40Cr——使用最广泛的钢种之一,属合金结构钢。 主要特征: 经调质处理后,具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度及低的缺口敏感性,淬透性良好,油冷时可得到较高的疲劳强度,水冷时复杂形状的零件易产生裂纹,冷弯塑性中等,回火或调质后切削加工性好,但焊接性不好,易产生裂纹,焊前应预热到100~150℃,一般在调质状态下使用,还可以进行碳氮共渗和高频表面淬火处理。 应用举例:调质处理后用于制造中速、中载的零件,如机床齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶针套等,调质并高频表面淬火后用于制造表面高硬度、耐磨的零件,如齿轮、轴、主轴、曲轴、心轴、套筒、销子、连杆、螺钉螺母、进气阀等,经淬火及中温回火后用于制造重载、中速冲击的零件,如油泵转子、滑块、齿轮、主轴、套环等,经淬火及低温回火后用于制造重载、低冲击、耐磨的零件,如蜗杆、主轴、轴、套环等,碳氮共渗处即后制造尺寸较大、低温冲击韧度较高的传动零件,如轴、齿轮等。 4. HT150——灰铸铁。应用举例:齿轮箱体,机床床身,箱体,液压缸,泵体,阀体,飞轮,气缸盖,带轮,轴承盖等 5. 35——各种标准件、紧固件的常用材料 主要特征: 强度适当,塑性较好,冷塑性高,焊接性尚可。冷态下可局部镦粗和拉丝。淬透性低,正火或调质后使用应用举例: 适于制造小截面零件,可承受较大载荷的零件:如曲轴、杠杆、连杆、钩环等,各种标准件、紧固件 6. 65Mn——常用的弹簧钢。应用举例:小尺寸各种扁、圆弹簧、座垫弹簧、弹簧发条,也可制做弹簧环、气门簧、离合器簧片、刹车弹簧、冷卷螺旋弹簧,卡簧等。 7. 0Cr18Ni9——最常用的不锈钢(美国钢号304,日本钢号SUS304)特性和应用: 作为不锈耐热钢使用最广泛,如食品用设备,一般化工设备,原于能工业用设备 8. Cr12——常用的冷作模具钢(美国钢号D3,日本钢号SKD1) 特性和应用: Cr12钢是一种应用广泛的冷作模具钢,属高碳高铬类型的莱氏体钢。该钢具有较好的淬透性和良好的耐磨性;由于Cr12钢碳含量高达2.3%,所以冲击韧度较差、易脆裂,而且容易形成不均匀的共晶碳化物;Cr12钢由于具有良好的耐磨性,多用于制造受冲击负荷较小的要求高耐磨的冷冲模、冲头、下料模、冷镦模、冷挤压模的冲头和凹模、钻套、量规、拉丝模、压印模、搓丝板、拉深模以及粉末冶金用冷压模等

金属材料基础知识

金属材料及处理工艺基础知识 一、金属材料分类: 金属材料的分类有多种方式,有按照密度分的,价格分的…常用的是分类是把金属材料分成黑色金属和有色金属两大类。 1.黑色金属:通常指铁,锰、铬及它们的合金。常用的黑色材料为钢铁。其又分为三类:纯铁,钢,铸铁。 纯铁:其主要由Fe组成的,含C量在0.0218%以下,工业中很少用; 钢:含C量在0.0218%-2.3%之间的铁碳合金(不加其他元素的称碳素钢,加入其他合金元素的称合金钢)。其又可以按照成分分类(碳素钢,合金钢),用途分类(轴承钢,不锈钢,工具钢,模具钢,弹簧钢,渗碳用钢,耐磨钢,耐热钢…),品质分类(普通钢,优质钢,高级优质钢),成形方式分类(锻钢,铸钢,热轧钢,冷拉钢),形式分类(板材,棒材,管材,异形钢等)等等。 铸铁:含C量在2.3%-6.69%之间的铁碳合金成为铸铁。按石墨的形态其又可以分为灰铸铁,球墨铸铁,蠕墨铸铁等,石墨的不同形态和基体的配合而具有不同的性能。 2.有色金属:又称非铁金属,指除黑色金属外的金属和合金,如铜、锡、铅、锌、铝、镍锰以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等。 二、金属材料的使用性能及指标 金属材料常用的性能指标有力学性能和物理性能。 1.力学性能:金属材料在外力作用下表现出来的各种特性,如弹性、塑性、韧性、强度、硬度等。 强度:金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。屈服强度、抗拉强度是极为重要的强度指标,是金属材料选用的重要依据。强度的大小用应力来表示,即用单位面积所能承受的载荷(外力)来表示,常用单位为MPa。 屈服强度:金属试样在拉力试验过程中,载荷不再增加,而试样仍继续发生变形的现象,称为“屈服”。产生屈服现象时的应力,即开始产生塑性变形时的应力,称为屈服点,用符号σs表示,单位为MPa。一般的,材料达到屈服强度,就开始伴随着永久的塑性变形,因此其是非常重要的指标。 抗拉强度:金属试样在拉力试验时,拉断前所能承受的最大应力,用符号σb表示,单位为MPa。 塑性:金属材料在外力作用下产生永久变形(去掉外力后不能恢复原状的变形),但不会被破坏的能力。 弹性:金属材料在外力作用下抵抗塑性变形的能力(去掉外力后能恢复原状的变形)。 伸长率:金属在拉力试验时,试样拉断后,其标距部分所增加的长度与原始

常用金属材料参考手册

Q/NVC 惠州雷士光电科技有限公司企业标准 (技术手册) Q/NVC XXX-2011 常用材料参考手册 --------金属材料 2011年10月1日发布2011年12月1日实施 惠州雷士光电科技有限公司发布

目录 1 范围 2 规范性引用文件 3 术语 4 常用碳素结构钢材 5 弹簧钢 6 镀锌钢板及钢带 7 常用不锈钢 8 铝合金板材 9 压铸铝合金 10 铜合金

常用金属材料参考手册 1 范围 本手册列举了常用钢材、不锈钢材、铝合金、铜合金的标记、性能参数及一般用途。为设计工程师、品检工程师提供依据。 2 规范性引用文件 2.1 GB/T 699《优质碳素结构钢》 2.2 GB/T 700《碳素结构钢》 2.3 GB/T 2518《连续热镀锌钢板及钢带》 2.4 ASTM A666《退火或冷加工奥氏体不锈钢薄板、钢带、厚板和扁钢》2.5 GB/T 16475《变形铝及铝合金状态代号》 2.6 GB/T 1222 《弹簧钢》 3 术语 3.1 抗拉强度(tensile strength):是金属由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡的临界值,也是金属在静拉伸条件下的最大承载能力。对于塑性材料,它表征材料最大均匀塑性变形的抗力,拉伸试样在承受最大拉应力之前,变形是均匀一致上的,但超出之后,金属开始出现缩颈现象,即产生集中变形;对于没有(或很小)均匀塑性变形的脆性材料,它反映了材料的断裂抗力。符号为RM,单位为MPA。 3.2 伸长率(elongation):指金属材料受外力(拉力)作用断裂时,试棒伸长的长度与原来长度的百分比,伸长率按试棒长度的不同分为:短试棒求得的伸长率,代号为δ5,试棒的标距等于5倍直径长试棒求得的伸长率,代号为δ10,试棒的标距等于10倍直径,其中标距为用来测定试样应变或长度变化的试样部分原始长度。 4 常用碳素结构钢材 4.1 标记: 我司常用碳素结构钢建议采用国家标准牌号,具体参考:GB/T699及GB/T700,也可根据日本牌号(宝钢)如下: 厚度 牌号,如Q235、08AL、SPHC、SPHD、SPCC等 名称 4.2 碳素结构钢热轧薄钢板,参考GB/T700

金属材料机械性能检测

金属材料机械性能检测 抗拉强度(tensile strength) 试样拉断前承受的最大标称拉应力。 抗拉强度是金属由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡的临界值,也是金属在静拉伸条件下的最大承载能力。对于塑性材料,它表征材料最大均匀塑性变形的抗力,拉伸试样在承受最大拉应力之前,变形是均匀一致的,但超出之后,金属开始出现缩颈现象,即产生集中变形;对于没有(或很小)均匀塑性变形的脆性材料,它反映了材料的断裂抗力。符号为RM,单位为MPA。 试样在拉伸过程中,材料经过屈服阶段后进入强化阶段后随着横向截面尺寸明显缩小在拉断时所承受的最大力(Fb),除以试样原横截面积(So)所得的应力(σ),称为抗拉强度或者强度极限(σb),单位为N/mm2(MPa)。它表示金属材料在拉力作用下抵抗破坏的最大能力。计算公式为: σ=Fb/So 式中:Fb--试样拉断时所承受的最大力,N(牛顿);So--试样原始横截面积,mm2。 抗拉强度(Rm)指材料在拉断前承受最大应力值。 当钢材屈服到一定程度后,由于内部晶粒重新排列,其抵抗变形能力又重新提高,此时变形虽然发展很快,但却只能随着应力的提高而提高,直至应力达最大值。此后,钢材抵抗变形的能力明显降低,并在最薄弱处发生较大的塑性变形,此处试件截面迅速缩小,出现颈缩现象,直至断裂破坏。钢材受拉断裂前的最大应力值称为强度极限或抗拉强度。 单位:kn/mm2(单位面积承受的公斤力) 抗拉强度:Tensile strength. 抗拉强度=Eh,其中E为杨氏模量,h为材料厚度 目前国内测量抗拉强度比较普遍的方法是采用万能材料试验机等来进行材料抗拉/压强度的测定! 屈服强度(yield strength) 屈服强度:是金属材料发生屈服现象时的屈服极限,亦即抵抗微量塑性变形的应力。对于无明显屈服的金属材料,规定以产生0.2%残余变形的应力值为其屈服极限,称为条件屈服极限或屈服强度。大于此极限的外力作用,将会使零件永久失效,无法恢复。如低碳钢的屈服极限为207MPa,当大于此极限的外力作用之下,零件将会产生永久变形,小于这个的,零件还会恢复原来的样子。 yield strength,又称为屈服极限,常用符号δs,是材料屈服的临界应力值。

金属材料基础知识汇总

《金属材料基础知识》 第一部分金属材料及热处理基本知识 一,材料性能:通常所指的金属材料性能包括两个方面: 1,使用性能即为了保证机械零件、设备、结构件等能够正常工作,材料所应具备的性能,主要有力学性能(强度、硬度、刚度、塑性、韧性等),物理性能(密度、熔点、导热性、热膨胀性等)。使用性能决定了材料的应用范围,使用安全可靠性和寿命。 2,工艺性能即材料被制造成为零件、设备、结构件的过程中适应的各种冷、热加工的性能,如铸造、焊接、热处理、压力加工、切削加工等方面的性能。 工艺性能对制造成本、生产效率、产品质量有重要影响。 二,材料力学基本知识 金属材料在加工和使用过程中都要承受不同形式外力的作用,当达到或超过某一限度时,材料就会发生变形以至于断裂。材料在外力作用下所表现的一些性能称为材料的力学性能。 承压类特种设备材料的力学性能指标主要有强度、硬度、塑性、韧性等。这些指标可以通过力学性能试验测定。 1,强度金属的强度是指金属抵抗永久变形和断裂的能力。材料强度指标可以通过拉伸试验测出。抗拉强度σb和屈服强度σs是评价材料强度性能的两个主要指标。一般金属材料构件都是在弹性状态下工作的。是不允许发生塑性变形,所以机械设计中一般采用屈服强度σs作为强度指标,并加安全系数。2,塑性材料在载荷作用下断裂前发生不可逆永久变形的能力。评定材料塑性的指标通常用伸长率和断面收缩率。 伸长率δ=[(L1—L0)/L0]100% L0---试件原来的长度L1---试件拉断后的长度 断面收缩率φ=[(A1—A0)/A0]100% A0----试件原来的截面积A1---试件拉断后颈缩处的截面积 断面收缩率不受试件标距长度的影响,因此能够更可靠的反映材料的塑性。 对必须承受 强烈变形的材料,塑性优良的材料冷压成型的性能好。 3,硬度金属的硬度是材料抵抗局部塑性变形或表面损伤的能力。硬度与强度有一定的关系,一般情况下,硬度较高的材料其强度也较高,所以可以通过测试硬度来估算材料强度。另外,硬度较高的材料耐磨性也较好。 工程中常用的硬度测试方法有以下四种 (1)布氏硬度HB (2)洛氏硬度HRc(3)维氏硬度HV (4)里氏硬度HL 4,冲击韧性指材料在外加冲击载荷作用下断裂时消耗的能量大小的特性。 材料的冲击韧性通常是在摆锤式冲击试验机是测定的,摆锤冲断试样所作的功称为冲击吸收功。以Ak表示,Sn为断口处的截面积,则冲击韧性ak=Ak/Sn。 在承压类特种设备材料的冲击试验中应用较多。 三金属学与热处理的基本知识 1,金属的晶体结构--物质是由原子构成的。根据原子在物质内部的排列方式不同,可将物质分为晶体和非晶体两大类。凡内部原子呈现规则排列的物质称为晶体,凡内部原子呈现不规则排列的物质称为非晶体,所有固态金属都是晶体。 晶体内部原子的排列方式称为晶体结构。常见的晶体结构有:

金属材料化学元素及机械性能

GG25 HT250 C Si Mn P S (參考) % Hardness HB 30 - ≥250 - 180-225 GG20 HT200 C Si Mn P S (參考) ~~~1≤≤ 0,2%. N/mm2 Tensile-Str. N/mm2 Elongation A5 % Hardness HB 30 - ≥200 - - ASTM A126B C Si Mn P S Cr Ni Mo - - - ≤≤- - - 0,2%. N/mm2 Tensile-Str. N/mm2 Elongation A5 % Hardness HB 30 - ≥214 - - GGG40 EN-GJS-400-15 EN-JS1030 GB/T 1348 QT400-15 C Si Mn P S (參考) ~~3 ≤≤≤ 0,2%. N/mm2 Tensile-Str. N/mm2 Elongation A5 % Hardness HB 30≥250 ≥400 ≥15 130~180 EN-GJS-400-18 EN-JS1025 GB/T 1348 QT400-18 C Si Mn P S (參考) ~~≤≤≤ 0,2%. N/mm2 Tensile-Str. N/mm2 Elongation A5 % Hardness HB 30≥250 ≥400 ≥18 130~180 ASTM A536 65-45-12C Si Mn P S (參考) % Hardness HB 30≥310 ≥448 ≥12 -

ASTM A536 60-40-18 C Si Mn P S (參考) ~~≤≤≤ 0,2%. N/mm2 Tensile-Str. N/mm2 Elongation A5 % Hardness HB 30 ≥275 ≥414 ≥18 - ASTM A395 65-45-15 C Si Mn P S Cr Ni Mo ≥3≤-≤----0,2%. N/mm2 Tensile-Str. N/mm2 Elongation A5 % Hardness HB 30≥310 ≥450 ≥15 156~201 65Mn GB/T 711 C Si Mn P S Cr Ni Cu ~~~≤≤≤≤≤ 0,2%. N/mm2 Tensile-Str. N/mm2 Elongation A5 % Hardness HB 30 ≥430 ≥735 ≥9 ≤229 Q235A C Si Mn P S Cr Ni Mo ~≤~≤≤- 0,2%. N/mm2 Tensile-Str. N/mm2 Elongation A5 % Reduc. Area % ≥235 375~500 26 - 閥門常用材料標準

国内外金属材料牌号对照表

国内外金属材料牌号对照表 国内外常用灰铸铁牌号对照 序号国别铸 1 中国— HT350 HT300 HT250 HT200 HT150 HT100 2 日本— FC350 FC300 FC250 FC200 FC150 FC100 3 美国 NO.60 NO.50 NO.45 NO.35 NO.30 NO.20 — 4 前苏联CЧ40 CЧ3 5 CЧ30 CЧ25 CЧ20 CЧ15 CЧ10 5 德国 GG40 GG35 GG30 GG25 GG20 GG15 — 6 意大利— G35 G30 G25 G20 G15 G10 7 法国 FGL400 FGL350 FGL300 FGL250 FGL200 FGL150 — 8 英国— 350 300 250 200 150 100 9 波兰 Z140 Z135 Z130 Z125 Z120 Z115 — 10 印度 FG400 FG350 FG300 FG260 FG200 FG150 — 11 罗马尼亚 FC400 FC350 FC300 FC250 FC200 FC150 — 12 西班牙— FG35 FG30 FG25 FG20 FG15 — 13 比利时 FGG40 FGG35 FGG30 FGG25 FGG20 FGG15 FGG10 14 澳大利亚 T400 T350 T300 T260 T220 T150 — 15 瑞典 O140 O135 O130 O125 O120 O115 O110 16 匈牙利 OV40 OV35 OV30 OV25 OV20 OV15 — 17 保加利亚— Vch35 Vch30 Vch25 Vch20 Vch15 — 国际标准18 — 350 300 250 200 150 100 (ISO) 泛美标准19 FG400 FG350 FG300 FG250 FG200 FG150 FG100 (COPANT) 20 中国台湾—— FC300 FC250 FC200 FC150 FC100 21 荷兰— GG35 GG30 GG25 GG20 GG15 — 22 卢森堡 FGG40 FGG35 FGG30 FGG25 FGG20 FGG15 — 23 奥地利— GG35 GG30 GG25 GG20 GG15 — 国内外常用球墨铸铁牌号对照

金属材料性能及国家标准

金属材料性能 为更合理使用金属材料,充分发挥其作用,必须掌握各种金属材料制成的零、构件在正常工作情况下应具备的性能(使用性能)及其在冷热加工过程中材料应具备的性能(工艺性能)。 ???? 材料的使用性能包括物理性能(如比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等)、化学性能(耐用腐蚀性、抗氧化性),力学性能也叫机械性能。 ???? 材料的工艺性能指材料适应冷、热加工方法的能力。 ???? (一)、机械性能 ???? 机械性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的特性。 ??? 1 、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。 ??? 2 、屈服点(бs ):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。 ??? 3 、抗拉强度(бb )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。 ??? 4 、延伸率(δ):材料在拉伸断裂后,总伸长与原始标距长度的百分比。 ?? 5、断面收缩率(Ψ)材料在拉伸断裂后、断面最大缩小面积与原断面积百分比。??? 6 、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 ) ??? 7 、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/cm 2 ) . (二)、工艺性能 ???? 指材料承受各种加工、处理的能力的那些性能。 8 、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。 9 、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。 10 、顶气段性能:指金属材料能承授予顶锻而不破裂的性能。 11 、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α(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。 12 、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。 13 、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。 (三)、化学性能 ???? 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。 14 、耐腐蚀性:指金属材料抵抗各种介质侵蚀的能力。 15 、抗氧化性:指金属材料在高温下,抵抗产生氧化皮能力。 >> 返回 金属材料的检验

第四章 金属材料和热处理基本知识(答案)

第四章金属材料的基础知识和热处理的基本知识 第一部分:学习内容 1、钢的分类:|(1)-碳钢:含碳量低于2%的铁碳合金;-合金钢:在钢中特意加入一种或几种其它合金元素组成的钢;-生铁:含碳量高于2%的铁碳合金.,可通过铸造方法制造零件,所以又称铸铁. (2)按化学成分分类: 碳钢-低碳钢:含碳量小于0.25%;-中碳钢:含碳量为0.25~0.55%;-高碳钢:含碳量大于0.55%. 合金钢-低合金钢:合金元素总含量小于3.5%;-中合金钢:合金元素总含量3.5~10%;-高合金钢:合金元素总含量大于10%; 2、洛氏硬度与布氏硬度值近似关系: HRC≈1/10HB 3、热处理及其常用工艺方法 热处理的定义-利用钢在固态下的组织转变,通过加热和冷却获得不同组织结构,从而得到所需性能的工艺方法统称热处理. 常用热处理工艺方法:退火-将钢加热到一定温度,保温一段时间,然后随炉一起缓慢冷却下来,以期得到接近平衡状态组织的一种热处理方法. 4、完全退火:AC3以上30~50℃,用于消除钢的某些组织缺陷和应力,改善切削加工性能; 等温退火:加热到AC3,以上30~50℃,较快的冷却到略低于Ar1的温度,并在此温度下等温到奥氏体全部分解为止,然后出炉空冷.适用于亚共析钢、共析钢,尤其广泛用于合金钢的退火。优点是周期短,组织和硬度均匀。 5、正火-正火和退火加热方法相似,只是冷却速度比退火稍快(空冷),得到的是细片状珠光体(索氏体),强度、硬度比退火的高,与退火相比,工艺周期短,设备利用率高。主要用于低碳钢获得满意的机械性能和切削性能、过共析工具钢消除网状渗碳体、中碳钢代替退火或作为淬火前的预先热处理。 6、淬火-将钢加热到AC1以上30~50℃(共析钢、过共析钢)或AC3以上30~50℃(亚共析钢),保温一段时间,然后快冷得到高硬度的马氏体组织的工艺方法。用以提高工件的耐磨性。 7、回火-将淬火后的工件加热到A1以下某一温度,保温一段时间,然后以一定的方式冷却(炉冷、空冷、油冷、水冷等) -目的:1)降低淬火工件的脆性,消除内应力(热应力和组织应力),使淬火组织趋于稳定,同时也使工件尺寸趋于稳定;2)获得所需的硬度和综合机械性能。 8、焊后消除应力热处理(PWHT、ISR):目的是消除应力、降低硬度、改善组织、稳定尺寸,避免制造和使用过程产生裂纹; 9、试述T8A的含义:含碳量为8‰的高级优质碳素工具钢。 10、怎样区别无螺纹的黑铁管与直径相似的无缝钢管? 答:无缝钢管是用优质碳钢、普通低合金钢、高强耐热钢、不锈钢等制成。不镀锌的瓦斯管习惯上称为黑铁管,从管子内壁有无焊缝和管子直径来判断。 11、何谓钢的热处理? 答:所谓钢的热处理就是在规定范围内将钢加热到预定的温度,并在这个温度保持一定的时间,然后以预定的速度和方法冷下来的一种生产工艺。 12、试述T7的含义。 答:T7的含义为:含碳量为7‰的碳素工具钢。 13,退火:将钢加热到一定的温度,保温一段时间,随后由炉中缓慢冷却的一种热处理工序。其作用是:消除内应力,提高强度和韧性,降低硬度,改善切削加工性。应用:高碳钢

金属材料力学性能代 含义

金属材料力学性能代号含义 名称代号单位含义 抗拉强度σb MPa 或 N/mm^2材料试样受拉力时,在拉断前所承受的最大应力.抗压强度σbc MPa 或 N/mm^2材料试样受压力时,在压坏前所承受的最大应力.抗弯强度σbb MPa 或 N/mm^2材料试样受弯曲力时,在破坏前所承受的最大应力.抗剪强度τMPa 或 N/mm^2材料试样受剪力时,在剪断前所承受的最大剪应力. 抗扭强度τb MPa 或 N/mm^2材料试样受扭转力时,在扭断前所承受的最大剪应力 屈服点σs MPa 或 N/mm^2材料试样在拉伸过程中,负荷不增加或开始有所降低而变形继续发生的现象称为屈服. 屈服时的最小应力称为屈服点和屈服极限. 屈服强度σ0.2MPa 或 N/mm^2材料试样在拉伸过程中, 负荷不增加或开始有所降低而变形继续发生的现象称为屈服. 对某些屈服现象不明显的金属材料, 测定屈服点比较困难,为便于测量,通常按其产生永久变形量等于试样原长0.2%时的应力称为屈服度或条件屈服强度. 弹性极限σcσc 材料能保持弹性变形的最大应力. 真实弹性极限难以测定, 实际规定按永久变形为原长的0.005%时的应力值表示. 比例极限σp MPa 或 N/mm^2在弹性变形阶段, 材料所承受的和应变能保持正比的最大应力,称比例极限. σp与σc两数值很接近,一般常互相通用. 弹性模量E MPa 或 N/mm^2在比例极限的范围内, 应力与应变成正比时的比例常数,衡量材料刚度的指标. E=σ/ε ε——试样纵向线应变. 切变模量G MPa 或 N/mm^2在比例极限的范围内, 应力与应变成正比时的比例常数,衡量材料刚度的指标. G=τ/γ γ——试样切应变. 泊松比μ在弹性范围内, 试样横向线应变与纵向线应变的比值. μ=|ε/ε'| ε'= -με, ε'——试样横向线应变.

金属材料基本知识

金属材料基本知识 1、什么是变形?变形有几种形式? 构件在外力作用下,发生尺寸和形状改变的现象。变形的基本形式:有弹性变形、永久变形(塑性变形)和断裂变形三种。构件在外力作用下发生变形,外力去除后能恢复原来形状和尺寸,材料的这一特性称为弹性。这种在外力去除后能消失的变形称为弹性变形。若外力去除后,只能部分的恢复原状,还残留一部分不能消失的变形,材料的这一特性称为塑性。外力去除后不能消失而永远残留的变形,称为塑性变形或残余变形,也称永久变形。工程上,一般要求构件在正常工作时,只能发生少量弹性变形,而不能出现永久变形。但对材料进行某种加工(如弯曲、压延、锻打)时,则希望它产生永久变形。 3、什么是强度?什么是刚度?什么是韧性? 材料或构件承受外力时,抵抗塑性变形或破坏的能力称强度。钢材在较大外力作用下可能不被破坏,木材在较小外力作用下而可能会断裂,我们说钢材的强度比木材高。材料或构件承受外力时抵抗变形的能力称为刚度。刚度不仅与材料种类有关,还与构件的结构形式、尺寸等有关。比如管式空气预热器管箱与钢管省煤器组件相比,前者抗变形能力要比后者好,我们称前者的刚度强(好),后者的刚度弱(差)。刚度好的构件,在外力作用下的稳定性也好。材料抵抗冲击载荷的能力称为韧性或冲击韧性,即材料承受冲击载荷时迅速产生塑性变形的性能。锅炉承压部件所使用的材料应具有较好的韧性。 4、什么是塑性材料?什么是脆性材料? 在外力作用下,虽然产生较显著变形而不被破坏的材料,称为塑性材料。在外力作用下,发生微小变形即被破坏的材料,称为脆性材料。材料的塑性和韧性的重要性并不亚于强度。塑性和韧性差的材料,工艺性能往往很差,难以满足各种加工及安装的要求,运行中还可能发生突然的脆性破坏。这种破坏往往滑事故前兆,其危险性也就更大。脆性材料抵抗冲击载荷的能力更差。 5、什么是应力、应变和弹性模量? 材料或构件在单位截面上所承受的垂直作用力称为应力。外力为拉力时,所产生的应力为拉应力;外力为压缩力时,产生的应力为压应力。在外力作用下,单位长度材料的伸长量或缩短量,称为应变量。在一定的应力范围(弹性形变)内,材料的应力与应变量成正比,它们的比例常数称为弹性模量或弹性系数。对于一定的材料,弹性模量是常数,弹性模量越大,在一定应力下,产生的弹性变形量越小。弹性模量随温度升高而降低。转动机械的轴与叶轮,要求在转动过程中产生较小的变形,就需要选用弹性模量较大的材料。 6、什么叫应力集中? 应力集中:由于构件截面尺寸突然变化而引起应力局部增大的现象,称为应力集中。在等截面构件中,应力是均匀分布的。若构件上有孔、沟槽、凸肩、阶梯等,使截面尺寸发生突然变化时,在截面发生变化的部位,应力不再是均匀分布,在附近小范围内,应力将局部增大。应力集中的程度,可用应力集中系数来表示。应力集中系数的大小,只与构件形状和尺寸有关,与材料无关。工程上常用典型构件的应力集中系数,已通过试验确定。应力集中处的局部应力值,有时可能很大,会影响部件使用奉命,是部件损坏的重要原因之一。为防止和减小这种不利影响,应尽可能避免截面尺寸发生突然变化,构件的外形轮廓应平缓光滑,必要的孔、槽最好配置在低应力区。另外,金属材料内部或焊缝有气孔、夹渣、裂纹以及“焊不透”、“咬边”等缺陷,也会引起应力集中。 7、什么是强度极限(抗拉强度)与屈服极限? 强度极限与屈服极限是通过试验确定的。在拉伸试验过程中,应力达到某一数值后,虽然不再增加甚至略有下降,试件的应变还在继续增加,并产生明显的塑性变形,好像材料暂

金属材料性能知识大汇总(超全)

金属材料性能知识大汇总 1、关于拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线的问题 低碳钢的应力-应变曲线 a、拉伸过程的变形:弹性变形,屈服变形,加工硬化(均匀塑性变形),不均 匀集中塑性变形。 b、相关公式:工程应力σ=F/A0;工程应变ε=ΔL/L0;比例极限σP;弹性极限σ ;屈服点σS;抗拉强度σb;断裂强度σk。 ε 真应变e=ln(L/L0)=ln(1+ε) ;真应力s=σ(1+ε)= σ*eε指数e为真应变。 c、相关理论:真应变总是小于工程应变,且变形量越大,二者差距越大;真应力大于工程应力。弹性变形阶段,真应力—真应变曲线和应力—应变曲线基本

吻合;塑性变形阶段两者出线显著差异。 2、关于弹性变形的问题 a、相关概念 弹性:表征材料弹性变形的能力 刚度:表征材料弹性变形的抗力 弹性模量:反映弹性变形应力和应变关系的常数,E=σ/ε;工程上也称刚度,表征材料对弹性变形的抗力。 弹性比功:称弹性比能或应变比能,是材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力,评价材料弹性的好坏。 包申格效应:金属材料经预先加载产生少量塑性变形,再同向加载,规定残余伸长应力增加;反向加载,规定残余伸长应力降低的现象。 滞弹性:(弹性后效)是指材料在快速加载或卸载后,随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。 弹性滞后环:非理想弹性的情况下,由于应力和应变不同步,使加载线与卸载线不重合而形成一封闭回线。 金属材料在交变载荷作用下吸收不可逆变形功的能力,称为金属的循环韧性,也

叫内耗 b、相关理论: 弹性变形都是可逆的。 理想弹性变形具有单值性、可逆性,瞬时性。但由于实际金属为多晶体并存在各种缺陷,弹性变形时,并不是完整的。 弹性变形本质是构成材料的原子或离子或分子自平衡位置产生可逆变形的反映单晶体和多晶体金属的弹性模量,主要取决于金属原子本性和晶体类型。 包申格效应;滞弹性;伪弹性;粘弹性。 包申格效应消除方法:预先大塑性变形,回复或再结晶温度下退火。循环韧性表示材料的消震能力。 3、关于塑形变形的问题 a、相关概念 滑移:滑移系越多,塑性越好;滑移系不是唯一因素(晶格阻力等因素);滑移面——受温度、成分和变形的影响;滑移方向——比较稳定 孪生:fcc、bcc、hcp都能以孪生产生塑性变形;一般在低温、高速条件下发生;变形量小,调整滑移面的方向

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