金属材料基本知识

第一章 金属材料基本知识

1.钢厂供应的20钢，力学性能按国家标准应不低于以下指标：MPa b 410=σ，MPa s 245=σ，δ5＝25%，ψ=55%。现购回Φ=10mm 的20钢若干，经拉伸试验检测，得以下数据：kN F b 20.35=，kN F s 90.20=。问这批20钢是否合格？

解： %55%64%10010610%100444%100%25%30%10010510565%10041018.448410

352004100020.352451.266410

209004

100090.202

2

22022000522002200>=?-=?-=??=>=???-=??=>=?=?==>=?=?==D D D S S l l MPa MPa D N S F MPa MPa D N S F k b s s s πππψδππσππσ

所以这批钢材合格。

2.常用的硬度测试方法有哪些？不同测试方法测得的硬度值之间是否有定性或定量特点？

答：常用的硬度测试方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。因为硬度是材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，它反映的是材料的工程量而不是物理量，所以不同测试方法的硬度值之间有定性特点。

3.HB 与HRB 有什么区别？

答：HB 是表示采用布氏硬度试验，而HRB 则表示采用洛氏硬度试验。不同的硬度试验方法，试验方法（压头、试验力、测量对象）

不同，符号、表示方法和应用范围都不相同。

4.塑性好的材料和塑性差的材料，在超负荷造成断裂破坏时，有什么不同特点？

5.什么是疲劳破坏？其主要原因是什么？

6.材料科学中经常提到的“组织”和“结构”指什么？

7.材料的性能取决于什么？可否说“化学组成决定性能”？

8.晶体的金属晶格类型有哪几种？

答：晶体的金属晶格类型有：体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格等三种。

9.晶体有哪些特点？为什么实际晶体往往不能全部反映基特点？

10.金属的实际晶体结构有何特点？

11.铜和铬的晶胞各实际含有的原子数为多少？

12.固态合金组元相互作用不同可形成哪些相结构？

答：固态合金组元相互作用不同可形成：固溶体和金属化合物等相结构。

13.什么叫固溶强化？

答：溶质的原子溶入溶剂后，使晶格发生畸变，因而固溶体的强度、硬度提高。这种通过溶入溶质原子形成固溶体而强化的手段，称固溶强化。

14.什么是金属的结晶过程？有哪些环节和条件？

答：金属原子的聚集状态由无规则的液态，转变为规则排列的固态晶体的过程，称为金属的结晶过程。

金属结晶有晶核形成和晶核的长大两个环节。

过冷度是金属结晶过程自发进行的必要条件。

15.结晶过程一般用什么手段控制晶粒大小？

答：结晶过程控制晶粒大小，一般用增加过冷度、变质处理和振动等手段。

16.细晶强化有什么特点？

17.铸锭组织中的柱状晶粒区力学性能不理想，但为什么有的工件有意要求柱状晶粒组织？

18.什么叫合金相图？有什么应用意义？

19.关于常用的铁碳合金相图，以下廉说法哪种正确？

（1）铁—碳两组元组成的全部合金相图；

（2）是实用意义的Fe-Fe3C这一部分相图；

（3）Fe和Fe3C、Fe3C和Fe系列铁碳合金相图。

20.什么叫同素异晶转变？试以纯铁为例作说明。

21.铁碳合金中有哪些基本组织？哪些是基本相组织？分析T12钢ωC＝1.2％冷却时的基本组织转变。

22.默绘Fe-Fe3C相图（简化），说明图中特性点、线的含义，并填写各相区域组织组成物。

Fe—Fe3 C相图中特性点的含义

Fe—Fe3 C相图中特性线的含义

23.试以珠光体和莱氏体的形成为例说明共析转变和共晶转变。

24.铁碳合金根据碳含量和室温组织不同，分为哪三类？其含碳量和组织各有什么不同？

答：铁碳合金根据碳含量和室温组织不同，分为：工业纯铁、钢和白口铸铁等三类。

工业纯铁的含碳量小于等于0.0218％，室温组织为F；

钢的含碳量0.0218％<ωc < 2.11%，室温组织分别为：F+P，P，P+Fe3 C；

白口铸铁的含碳量2.11％<ωc < 6.69%，室温组织分别为：P+Fe3 C+L d，L d，L d+Fe3 C

25.为什么锻造和热轧时，一般钢材均加热到1000℃～1250℃范

围？

26.为什么形状复杂的冲压件和铆钉等冷塑性变形加工的工件多用低碳钢，而工、模具用高碳钢？

27.铁碳合金一般随碳含量的增加而强度、硬度提高，为什么ωC>2.11％后的性能降低，成为难于切削和压力加工的脆性材料——白口铁？

28.简述金属腐蚀的分类和腐蚀原因。

29.影响金属腐蚀的原因有哪些？

30.哪些因素可能形成船舶的腐蚀？地下和水下管道、闸门主要形成何类腐蚀？

31.简述金属腐蚀的防护途径，并各举例说明。

32.盛硫酸的不锈钢容器可采用阳极保护防腐蚀，若是盛放盐酸，是否还可采用阳极保护？

第二章钢的热处理

1.简述热处理的定义及其作用。

2.热处理中的相变温度A1，Ac1，Ar1各表示什么意义？

答：热处理中的相变温度A1表示共析转变温度；

Ac1表示实际生产时，加热不可能无限缓慢，因而其组织转变的温度也就相应比A1高；

Ar1表示实际生产时，冷却不可能无限缓慢，因而其组织转变的温度也就相应比A1低。

3.什么叫过冷奥氏体？过冷奥氏体等温转变曲线为什么又称C曲

线？C曲线的“鼻尖”有什么意义？

答：冷却至A1以下而尚不及转变的奥氏体，处于不稳定的过冷状态，这种不稳定的过冷状态奥氏体称为“过冷奥氏体”。

过冷奥氏体等温转变曲线，因其形状似英文字母C，故又称C曲线。

C曲线的“鼻尖”部位，过冷奥氏体等温转变的孕育期最短，转变速度最快，也即在此温度时，过冷奥氏体最不稳定。

4.简述共析钢过冷奥氏体在A1～Ms温度之间，不同温度等温转变的产物及性能。

答：共析钢过冷奥氏体在A1～Ms温度之间等温转变产物组织和性能为：

（1）珠光体型转变——高温转变（A1~ 550 ℃）

A1 ~ 650 珠光体< 25HRC

650℃~ 600℃细珠光体（索氏体S）25HRC~30HRC

600℃~ 550 ℃极细珠光体（托氏体T）35HRC~40HRC

（2）贝氏体型转变——中温转变（550 ℃~ Ms ）

550℃~350℃平行条状铁素体上分布细微渗碳体40HRC~45HRC

350℃~Ms 针状铁素体分布极细小碳化物50HRC~55 HRC

5.什么是马氏体？是否所有马氏体的性能（特别是硬度）都相同？为什么？

6.正火与退火有什么区别？什么情况下正火可以代替退火？

答：正火与退火的区别在于：正火的冷却速度比退火稍快，组织较细，强度硬度稍有提高。

对于性能要求不高的普通结构钢工件和形状复杂、大型工件的淬火易变形开裂，可用正火代替退火。

7.什么是淬火？对淬火的冷却速度有什么要求？

8.淬火后的组织有什么特点？不同温度的回火组织是什么，有何性能特点？

9.什么是“调质处理”？

答：淬火后再进行高温回火的复合热处理工艺，称为“调质处理”。

10.为什么工件淬火后会产生变形或开裂？如何防止淬火变形和开裂？

11.淬硬性、淬透性有什么区别？影响淬透性的因素是什么？

答：淬硬性是钢在理想条件下淬火硬化所能达到的最高硬度。

淬透性是指在规定条件下，决定钢淬硬深度和硬度分布的特性。

影响淬透性的主要因素是：化学成分，奥氏体化的温度的保温时间等。

12.通常说的“低碳钢淬火也没用”是什么意思，能否作出科学解释？

13.为什么过共析钢的正火温度和淬火温度不同？

14.理想的淬火介质冷却特点是什么？常用的淬火介质的冷却特点又如何？

15.为什么齿轮、凸轮轴、活塞销等承受冲击和交变载荷的机械零件要进行表面热处理？

16.感应加热表面淬火的原因是什么？一般讲，频率高加热深度应该大还是小？为什么？

17.碳氮共渗的共渗层与单独渗碳层或渗氮层比较有何特点？

18.两个20钢的形状、尺寸相同的工件，一个进行高频感应淬火，一个进行渗碳淬火。试用最简单的方法进行区别。

19.形状复杂、变形量大的低碳钢薄壁工件，常要进行多次冲压才能完成成形，在每次冲压后通常要进行什么热处理？为什么？

思考题：

回火与再结晶退火、去应力退火有什么区别？

答：1.热处理的目的不同：

回火的目的是稳定组织，消除内应力，调整硬度和提高塑性、韧性；

再结晶退火、去应力退火的目的是消除残余应力，减小变形，稳定尺寸。

2.热处理的材料不同：

回火的材料是已经淬火后的钢材；

再结晶退火、去应力退火的材料是一般的钢材。

3.加热温度不同：

回火的加热温度，根据冷却后要求的组织不同，加热温度在150℃～650℃之间；

再结晶退火、去应力退火的加热温度一般为500℃～650℃.

4.冷却方式不同：

回火的冷却方式没有具体要求，只是冷却到室温；

再结晶退火、去应力退火的冷却方式是缓冷。

5.热处理后的组织不同：

回火后依回火的温度不同，得到的组织是回火索氏体、回火托氏体和回火马氏体；

再结晶退火、去应力退火后的组织是平衡组织。

整体热处理的淬火与表面淬火的工件未淬透有什么区别？

整体热处理的淬火是将工件加热到A C3（亚共析钢）或A C1（共析钢和过共析钢）以上温度，保温后快速冷却。由于冷却时，工件的内外冷却速度不同，表面的冷却速度快而心部的冷却速度低。当冷却速度小于临界冷却速度时，与转变曲线相交，不能获得马氏体组织，因此工件不能淬透；

表面淬火是通过快速加热，使钢件表面层奥氏体化，然后迅速冷却。由于是快速加热，工件的心部没有达到组织转变的加热温度，也就是不能获得奥氏体组织，所以冷却后不能得到马氏体组织，因此工

件不能淬透。

第三章碳钢

1.碳钢中的常存元素有哪些？在钢中起什么作用？

答：碳钢中的常存元素有铁、碳、硅、锰、硫和磷等。

铁和碳是碳钢的主要组成元素。

（1）硅和锰——有益元素

作用：锰作为脱氧剂，与硫形成MnS，固溶强化；硅作为脱氧剂，固溶强化；

（2）硫和磷——有害元素

危害：硫与铁形成低熔点的FeS，使钢产生热脆；磷使钢产生冷脆。

2.Q195、Q235B、Q255B、08F、45、65、ZG25、ZG200-400表示什么含义？

答：Q195表示最低屈服点为195MPa、质量D级的碳素结构钢；

Q235B表示最低屈服点为235MPa、质量B级的碳素结构钢；

Q255B表示最低屈服点为255MPa、质量B级的碳素结构钢；

08F表示平均含碳量为0.08％、脱氧程度为沸腾的优质碳素结构钢；

45表示平均含碳量为0.45％的优质碳素结构钢；

65表示平均含碳量为0.65％的优质碳素结构钢；

ZG25表示平均含碳量为0.25％的铸钢；

ZG200-400表示最低屈服强度为200MPa、最低抗拉强度为400MPa的铸钢；

3.现有08F、45、65三种优质碳素结构钢，欲制造仪表板、汽车弹簧、变速箱传动轴等，如何选材？

4.ZG25、ZG200-400表示什么意义？

5.合金钢中常加入的合金元素有哪些？主要起什么作用？

6.为什么合金钢的淬透性比碳钢高？

7.请写出下列合金钢的碳含量、合金元素含量和主要用途及热处理要求：40Cr、20CrMnTi、60Si2Mn、GCr19、Cr12MoV、9SiCr、6-5-4-2。

8.现有2Cr13、1Cr17Mo、2Cr18Ni9三种不锈钢，分别用于制造抗磁化工仪表、食品机械加热釜和汽轮机叶片，如何选材？

9.医疗器械常用的18-8不锈钢属什么类型不锈钢？举出两种常用的确良8-8不锈钢钢号并指出其含碳量和合金元素含量。

10.什么叫“水韧处理”，主要用于何种合金钢？

11.白口铸铁、灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁，在组织上有什么不同特点？

12.解释HT-250、KTZ400-05、QT500-5、RuT420的意义。

答：HT-250表示最低抗拉强度为250MPa的灰口铸铁；

KTZ400-05表示最低抗拉强度为400MPa、最低断后伸长率为5％的珠光体基体可锻铸铁；

QT500-5表示最低抗拉强度为500MPa、最低断后伸长率为5％的球墨铸铁；

RuT420表示最低抗拉强度为420MPa的蠕墨铸铁；

13.球墨铸铁中加入孕育剂起什么作用？

14.为什么电解铜又称紫铜？T1和T3相比，哪种工业纯铜的纯度高？

15.H68、HPb61-1表示什么合金？主要合金含量是多少？

答：H68是黄铜，表示含铜量约68％，余量为锌的普通黄铜；

HPb61-1表示特殊黄铜，表示平均含铜量为61％，含铅量约1％，平均含锌量为38％的铅黄铜。

16.QSn4-3、ZCuAl10Fe3、QBe、ZCuPb30表示什么合金？主要合金元素含量是多少？有何性能特点？

答：QSn4-3表示平均含锡量为4％，其他元素（锌）含量约为3％，余量为铜的锡青铜；

ZCuAl10Fe3表示平均含锡量为10％，铁含量约为3％，余量为铜的铸造铝青铜；

QBe表示含铍量小于1.5％，余量为铜的铍青铜；

ZCuPb30表示平均含铅为30％，余量为铜的铸造铅青铜。

17.现有工业纯铝L1、L4和高纯铝LG1、LG4各两种，试分别比较其纯度高低。

18.常说的“硅铝明”是什么合金？有何性能特点和主要用途？

19.形变铝合金包括哪几类？航空发动机活塞、飞机大梁、飞机蒙

皮应选哪类铝合金？

20.对滑动轴承合金材料有什么性能要求？常用滑动轴承材料有哪两类组织？

21.常用的滑动轴承合金有哪些？高速大型机床主轴轴承和高速柴油机轴承选用哪些轴承合金？为什么？

22.什么叫粉末冶金和粉末冶金材料？

23.粉末冶金的特点有哪些？

24.硬质合金有哪些性能特点？常用硬质合金有哪几类？

25.为什么硬质合金轴承材料有“自动润滑作用”？

补充题：

ZL401、LF21、ZChSnSb12-4、ZChPbSb16-16-2、YG6X、YG11C、YT14各表示什么合金？主要合金元素含量是多少？

答：ZL401表示顺序号为01的铝锌系铸造铝合金；

LF21表示顺序号为21的防锈铝合金；

ZChSnSb12-4表示含锑量约为12％、含铜量约为4％、余量为锡的锡基铸造轴承合金；

ZChPbSb16-16-2表示含锑量约为16％、含锡量约为16％、含铜量约为2％、余量为铅的铅基铸造轴承合金；

YG6X表示含钴量约为6％，余量为碳化钨的细颗粒钨钴类硬质合金；

YG11C表示含钴量约为11％，余量为碳化钨的粗颗粒钨钴类硬质合金；

YT14表示含碳化钛量约为14％，余量为碳化钨和钴的钨钛钴类硬质合金；

第五章铸造

1.铸造生产的特点是什么？

答：铸造生产具有能够生产形状复杂的毛坯，特别是内腔形状复杂的毛坯；适应性广可节省金属材料和机械加工的工作量；生产成本较低的优点。但铸造生产存在着工序复杂，铸件容易产生缺陷，废品率较高，铸件的力学性能低于锻件，劳动条件较差等问题。

2.简述砂型铸造的生产过程。

答：砂型铸造的生产过程是：制造模样、芯盒，配制型砂、芯砂，造型和造芯，烘干、合箱，熔炼金属、浇注，落砂，清理与检验等。

3.型砂、芯砂应具有哪些性能？

答：型砂、芯砂应具有的性能：

（1）强度；（2）透气性；（3）可塑性；（4）耐火性；（5）退让性。

4.为什么对芯砂的要求高于型砂？有哪些粘结剂可配制芯砂？答：型芯在浇注时，四周被液态金属包围，故要求芯砂性能要比型砂高。

常用的粘结剂有陶土、膨润土、油类、合脂、树脂和水玻璃等。

5.模样的形状、尺寸与铸件是否一样？为什么？制造模样时，在零件图样

上加了哪些参数？

答：模样的形状与铸件相似，其尺寸要大于铸件。

因为金属在冷却时必须收缩，模样应具有足够的强度和刚度，以及与铸件相适应的表面粗糙度和尺寸精度。

制造模样时，在零件图样上加了：、金属收缩量、加工余量、起模斜度和铸造圆角等参数？

6.手工造型方法有哪几种？

答：手工造型常用的方法有：

（1）整模造型；（2）分模造型；（3）挖砂造型；

（4）活块造型；（5）刮板造型；（6）组芯造型；（7）地坑造型。

7.机器造型的实质是什么？紧砂与起模有哪些方式？

答：机器造型的实质是用机器代替了手工紧砂和起模。

（1）紧砂方法有：压式、震击式、震压、抛砂和射压式紧实法；

（2）起模方法有：顶箱起模、漏模起模和翻转起模。

8.浇注系统有哪几部分组成？其主要作用是什么？

答：浇注系统有外浇口、直浇道、横浇道和内浇道等部分组成。其作用

（1）外浇口——承受金属液，挡渣；

（2）直浇道——产生充填压力；

（3）横浇道——分配金属液和挡渣；

（4）内浇道——控制金属液的速度。

9.冒口的作用是什么？其设置的原则是什么？

答：冒口的作用是补缩、排气和除渣。

冒口设置于铸件的顶部或“热节”处。

10.何为铸造工艺图？砂型铸造工艺图包括哪些主要内容？

答：铸造图是用规定的工艺符号或文字绘在零件图样上，或另绘工艺图样，表示铸型分型面、浇冒口系统、浇注位置、型芯结构尺寸、控制凝固措施（冷铁、保温衬板）等的图样。

11.如何铸造一个空心的圆球？

12. 何为浇注位置？

答：浇注时，铸件在铸型中所处的位置。

13.何为分型面？

答：制造铸型时，为便于取出模样，将铸型做成几部分，其结合面称为分型面。

14.在你的学习、实习和生活环境中，举出几个砂型铸造的零件，找出其分型面和内浇道、冒口的位置。

15.区别下列名词（术语）的概念。

铸件与零件、模样与型腔、芯头与芯座、分型面与分模面、起模斜度与拔模斜度、浇注位置与浇道位置、型砂与砂型、出气口与冒口、砂眼与渣眼、气孔与出气孔、浇不足与冷隔。

用铸造方法获得的产品称铸件；

模样用来形成砂型的型腔；

芯头是形成铸型的内部轮廓，芯座是支承芯头的部分；

分型面是铸型的结合面，分模面是模样的结合面；

起模斜度是平行于起模方向的斜度；

浇注位置是指铸件在铸型中的位置，浇道位置是指铸件在铸型中的位置；

型砂是形成铸型的材料，砂型是用型砂制成的铸型；

出气口是铸型中用于排气，冒口具有补缩、排气和除渣作用；

砂眼是型砂的性能不好造成的缺陷；

气孔是铸件的缺陷，出气孔是铸型中设置的部分；

浇不足是由于合金的流动性不好造成的铸件缺陷

16.合金的铸造性能有哪些？其影响因素是什么？

答：合金的铸造性能有：合金的流动性、收缩和偏析等。

其影响的因素是合金的成分、浇注温度和铸型的结构特征。

17.为什么铸铁的收缩率比铸钢小？铸铁和铸钢的收缩都分三个阶段吗？为什么？

18.熔炼合金时，有哪几种熔炼炉？其规格是什么？

19.何谓冲天炉？其大致结构如何？

20.冲天炉的炉料有哪些？其作用是什么？

21.自来水管接头是KTH100-10，铸造后为麻（斑）口铁，试分析造成的原因，并提出解决的方法。

22.何谓铸造应力？产生的主要原因是什么？

23.现铸造铸钢ZG200-400轨道，试分析其铸造应力及变形方向。

24.生产灰铸铁件，是否其壁厚愈大，强度愈高？为什么？

25.检验铸件质量的方法有哪些？检验的内容是什么？

26.铸件有哪些常见缺陷？它们产生的主要原因是什么？

答：铸件的常见缺陷有：错箱、偏芯、变形、浇不足、缩孔、气孔、砂眼、夹杂物、冷隔、裂纹和粘砂等。

27.什么是熔模铸造？试简述其工艺过程。它有哪些优越性？

28.金属型铸造的主要特点是什么？其应用如何？

29.压力铸造与金属型铸造的主要区别是什么？压力铸造适用于何种金属？何种产品？

30.试举出生产、生活设施中用离心铸造的产品或零件。

31.下列铸件大批量生产时，宜采用何种铸造方法？车床床身，电子打火煤气炉喷火头，煤气罐安全阀，缝纫机头、污水管、气缸套，名人纪念铜像。

第六章锻压

1.何为塑性加工？其特点是什么？它有哪些加工方法？

答：利用金属的塑性，使其改变形状、尺寸和改善性能，获得型材、棒材、板材、线材或锻压件的加工方法，称塑性加工。

塑性加工具有：金属的性能得到提高生产效率高；节约金属；生产范围广的优点。但设备费用较高，形状简单。

塑性加工的主要生产方法有锻造、冲压、轧制、挤压和拉拔。

2.举例说明适于锻压加工的金属及零件（或毛坯）。

3.钢经过锻造后为什么能改善其力学性能？

答：因为钢经过锻造后，晶粒细化，并使原始铸态的缺陷（微裂纹、气孔、缩松等）压合，从而改善了金属的力学性能。

4.何谓塑性变形？其机理是什么？

5.何为加工硬化（形变强化）？其利、弊各是什么？

答：金属在塑性变形过程中，随着变形程度的增加，其强度、硬度提高，而塑性、韧度降低，这种现象称为加工硬化。

加工硬化的利是可以通过加工硬化，使金属得到强化，尤其是对热处理不能强化的金属，更为重要；

加工硬化的弊是加工硬化导致金属变形抗力增加，使金属的加工困难。

6.在室温下，可否对低碳钢和紫铜连续进行塑性加工？为什么？

7.何为再结晶？其晶格类型是否发生变化？

答：将加工硬化的金属或合金，加热到一定的温度，破碎的、被拉长或压扁的晶粒，按结晶规律重新结晶，生成新的晶粒，金属的硬化组织完全消除，称为再结晶。

8.何谓冷变形加工？何谓热变形加工？

答：在再结晶温度以下，对金属进行塑性变形加工，称为冷变形加工；

在再结晶温度以上，对金属进行塑性变形加工，称为热变形加工。

金属材料的基本知识

金属材料的基本知识 1、有关材料力学（机械）性能名词 1.1极限强度：材料抵抗外力破坏作用的最大能力，叫做极限强度；分：抗拉强度，抗压强度，抗弯强度，抗剪强度，单位是兆帕。 1.2屈服点，屈服强度，单位是兆帕。 1.3弹性极限：材料在受到外力到某一极限时，若除去此外力，则变形即恢复原状，材料抵抗这一外力的能力。 1.4延伸率：材料受拉力作用断裂时，伸长的长度与原有长度的比值。 1.5断面收缩率：材料受拉力作用断裂时，断面缩小的面积与原有断面面积的比值。 1.6硬度：材料抵抗硬的物体压入表面的能力。一般是用一定负荷把一定直径的淬硬钢球压材料表面，保持规定时间后卸除载荷，测量材料表面的压痕，按公式用压痕面积除以负荷所得的商。依据测量方法的不同，有布氏硬度HB，洛氏硬度HR，表面洛氏硬度，维氏硬度HV。 2、金属材料分类 2.1 按组分分：纯金属和合金， 2.2 按实用分：黑色金属（铁和铁合金），有色金属（指铜，锡，锰，铅，铝等） 3、钢铁 3.1钢的定义：是指碳含量低于2％的一种铁碳合金，当然，其中还含有一定量的硅、锰、磷、硫等元素。 铁的定义：是指碳含量高于2％的一种铁碳合金。含碳量小于0.04％为工业纯铁。 3.2 钢的分类 3.2.1按化学成分分：碳素钢（除铁外，含有少量的硅、锰、硫、磷）；合金钢（钢中加入了一些如铬，镍、钼、钨、钒等元素） 3.2.2按含碳量分：低碳钢（含碳量＜0.25%）；中碳钢（含碳量0.25~0.6%）；高碳钢（含碳量＞0.6%）。

3.2.3 按质量分：主要是控制钢中含硫、含磷量； 普通钢（S不超过0.050％，P不超过0.045％）， 优质钢（S不超过0.035％，P不超过0.035％）， 高级优质钢（S不超过0.025％，P不超过0.030％）， 特级质量钢（S不超过0.015％，P不超过0.025％）。 3.2.4 按用途分：结构钢（建筑、机器零件）， 工具钢（工具、模具、量具）， 特殊用途（如不锈钢、耐酸钢、耐热钢、磁钢等）， 专业用钢（如汽车用钢，化工用钢，锅炉用钢，电工用钢，焊条用钢等）。 3.2.5 按冶炼方法分：转炉钢（同时分为底吹转炉钢，侧吹转炉钢，顶吹转炉钢），平炉钢，电炉钢。 3.2.6 按浇铸前脱氧程度分：镇静钢（脱氧完全，钢锭组织结构紧密），沸腾钢（脱氧不完全的钢），半镇静钢。 3.2.7 综合分类：

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

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 ε；屈服点σS；抗拉强度σb；断裂强度σk。 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

(完整版)金属材料常识简介

金属材料常识简介 一、钢： 1. 钢与铁的区别主要在含碳量上，一般含碳量在 2.11%以下的铁碳合金称为钢； 一般含碳量在2.11%以上的铁碳合金称为铁。 2. 钢的分类：按照化学成分分为碳素钢、中低合金钢、高合金钢。按冶炼工艺分为平炉钢、转炉钢、电炉钢、感应炉钢、电渣炉钢等。按脱氧程度分为镇静钢（脱氧完全的钢）、半镇静钢（脱氧较完全的钢）、沸腾钢（脱氧不完全的钢） 按用途分为结构钢、工具钢、特殊性能钢。结构钢用于制造工程结构和机械零件。工程结构用钢一般属于低碳钢范围内，在轧制或正火状态下使用，很少进行热处理，适用于焊接。机械零件用钢大多需要进行热处理。 二、碳素钢 1碳素钢分类按碳的质量分数又可分为低碳钢（V 0.25%）;中碳钢（= 0.25% ?0.60%）;高碳钢（＞0.60%）。 按钢的冶金质量和钢中有害杂质元素硫、磷的质量分数分普通质量钢;优质钢;高级优质钢。 普通质量钢又分为只保证化学成分不保证机械性能的和只保证机械性能不保证化学成分的两种。 2 、钢的编号 （1）普通碳素结构钢碳素结构钢牌号表示方法由代表屈服点屈字的汉语 拼音字母、屈服极限数值、质量等级符号及脱氧方法符号四个部分按顺序组成。 牌号中Q表示“屈” ;A、B、C、D表示质量等级，它反映了碳素钢结构中 有害杂质（S、P）质量分数的多少，（C、D）级硫、磷质量分数最低、质量好， 可作重要焊接结构件。例如Q235AF,即表示屈服点为235N/mm2、A等级质量 的沸腾钢。D级质量最好，A级最差。 普通碳素结构钢的硫、磷含量较多，但由于冶炼容易，工艺性好，价格便宜，在力学性能上一般能满足普通机械零件及工程结构件的要求，因此用量很大，约占钢材总量的70％。

五金料基础知识

五金料基础知识 一、五金原料知识： （一）、概念： 1、金属材料（metal materials ）： 以金属(包括合金与纯金属)为基础的材料。可分为钢铁材料和有色金属材料两大类。 2、种类： 3、性能： 热加工条件下表现出来的性能。 由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。 ②所谓使用性能： 是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它包括力学性能、物理性能、化学性能等。 常用的力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。 （二）、金属材料特质： 1、疲劳 许多机械零件和工程构件，是承受交变载荷工作的。在交变载荷的作用下，虽然应力水平低于材料的屈服极限，但经过长时间的应力反复循环作用以后，也会发生突然脆性断裂，这种现象叫做金属材料的疲劳。 金属材料疲劳断裂的特点是： ⑴载荷应力是交变的； ⑵载荷的作用时间较长； ⑶断裂是瞬时发生的；

麻点剥落或表面压碎剥落，从而造成机件失效破坏。 2、塑性 形而不破坏。一般把延伸率大于百分之五的金属材料称为塑性材料（如低碳钢等），而把延伸率小于百分之五的金属材料称为脆性材料（如灰口铸铁等）。塑性好的材料，它能在较大的宏观范围内产生塑性变形，并在塑性变形的同时使金属材料因塑性变形而强化，从而提高材料的强度，保证了零件的安全使用。此外，塑性好的材料可以顺利地进行某些成型工艺加工，如冲压、冷弯、冷拔、校直等。因此，选择金属材料作机械零件时，必须满足一定的塑性指标。 3、耐久性 常导致突然破断。混凝土中的高强度钢筋（钢丝）可能发生这种破坏。 4、硬度

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

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

金属材料基本知识

金属材料基本知识 1 钢铁材料及其生产 在人们生活中所用的、遇到的材料分为金属材料和非金属材料。 金属材料是现代工业、农业、国防以及科学技术各个领域应用最广泛的工程材料。这不仅是由于其来源丰富、生产工艺简单、成熟，而且还具有优良的性能。 金属材料又有钢铁（黑色金属）和有色金属等，如碳钢、合金钢、有色金属、铸铁及其合金等。钢与生铁由于碳含量不同，性能和用途也不同。 生铁的含碳量一般有2.5-4.5%，按其用途分为炼钢生铁（含碳4%左右，是炼钢的主要原料）和铸造生铁（铸铁）。最终炼出来的钢碳含量一般都小于1.3%，除少数直接铸成各种形状的铸件外，绝大多数先铸成钢锭，再经轧制或锻压成各种钢件和锻件，然后供进一步加工使用。 其中应用最为广泛的是碳钢和合金钢。如将钢按用途来划分，有结构钢（建筑及工程用钢或结构用钢，如锅炉中的钢结构等）、工具钢（各种量具、刃具、模具钢等）和特殊性能钢（耐热钢、不锈耐酸钢及电工用钢）；按质量来划分则有普通钢、优质钢和高级优质钢三类；按冶炼方法、钢液脱氧程度和铸锭工艺的不同来划分则有沸腾钢、镇静钢（脱氧完全的钢，化学成分和力学性能均匀、焊接性能和抗腐蚀性好，一般用来做较重要的部件；受压元件用钢即是）和半镇静钢三类；此外还有其余种类的如按金相组织分类方法。 电站锅炉所耗用的金属材料数量大、品种规格多，除少量有色金属和铸铁外，绝大多数为钢材。其中有钢管、钢板、棒材、工字钢、槽钢、角钢以及铸锻件等。一部分钢材为普通钢，用来制作锅炉的普通结构件，性能要求并不高(主要是一些普通钢结构，是从国家标准中所引用的一些钢号)。另一部分则用来制作高温、高压（或承受高应力）条件下或处于腐蚀性介质中长期工作的元件。这些锅炉钢是综合性能要求很高的材料。 从20世纪50年代起，我国冶金部门、锅炉制造行业和电力部门的科研、生产单位在锅炉钢合金化、冶金生产、焊接和热处理工艺、性能测试、寿命分析诸方面开展了大量的应用研究，形成了我国独特的锅炉用钢体系，有利地保证了火电设备向大容量、高参数的不断发展。从80年代以来，随着我国锅炉制造业与国外的不断交流，也引进了不少国外的优质锅炉钢种进入我国的标准体系。 1.1钢铁的冶炼 1.1.1铁的冶炼 炼铁的主要设备是高炉，高炉炼铁的原料主要是铁矿石、焦炭和熔剂（如石灰石等）。铁的冶炼过程，实质就是将铁矿石中的氧化铁还原成铁的过程。高炉中焦炭本身的碳及其燃烧反应的产物一氧化碳都对氧化铁起还原作用。 1.1.2钢的冶炼 钢与生铁的最主要区别就是碳含量不同，将生铁进行精炼以大幅度降低碳量（和各种杂质）就得到符合要求的钢。精炼所依托的原理主要含有脱碳反应（FeO+C=Fe+CO）、硅锰的氧化反应（2Fe0+Si=2Fe+ SiO2，Fe0+Mn=Fe+MnO）、去磷硫过程（去磷反应2Fe2P+5FeO=P2O5+9Fe，P2O5+4CaO=4 CaO.P2O5,去硫反应FeS+CaO=CaS+FeO）、脱氧反应（沉淀脱氧：将含有Si、Mn、Al等元素的脱氧剂直接加入钢液中，使在钢中的FeO还原，生成不溶于钢液的氧化物，然后

(完整版)金属材料知识大全

金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。（注：金 属氧化物（如氧化铝）不属于金属材料） 1.意义 人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后 出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。 2.种类 金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。 （1）黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90%以上的工业纯铁，含碳2%～4%的铸铁，含碳小于 2%的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。 （2）有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬 度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。 （3）特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及 金属基复合材料等。 3.性能 一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制 造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工 艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、 切削加工性等。 所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它 包括力学性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能的好坏，决定了它 的使用范围与使用寿命。在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和 非常强烈腐蚀性介质中使用的，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷 的作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为力学性能（过去也称为 机械性能）。金属材料的力学性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载 荷性质不同（例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等），对金属材料要求 的力学性能也将不同。常用的力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、 多次冲击抗力和疲劳极限等。 金属材料特质

压力管道金属材料基本知识

金属材料基本知识（一） 金属材料的性能首先取决于它的元素组成，其次它也将受微观组织、加工方法、热处理方式等因素的影响，而工程选材主要是依据材料的性能而进行的。作为材料工程师，有必要对影响材料性能的有关基本知识有所了解，并能够对材料的加工方法、热处理、检查试验等提出适宜的要求，从而能够选用到既可靠又经济的材料。有关金属材料的基本知识将分两部分来介绍。本节作为第一部分将介绍金属材料的微观结构、基本性能、常见元素对金属材料性能的影响以及金属材料的分类及牌号标识等内容，而与制造有关的金属材料基本知识将在第九章中介绍。 一、金属的微观结构 金属是石油化工生产装臵中最主要的应用材料，有人比喻说：“石油化工生产装臵是用钢铁垒起来的”。此话一点都不过分。那么什么是金属呢？它与非金属相比，具有以下四个明显的特征：金属的固体是晶体；金属具有良好的导电、导热性；金属具有特有的颜色和光泽；金属具有塑性。同时具有上述四种特征的材料才是金属，只具有上述一种或两种特性的材料不一定是金属。 （一）钝金属的微观结构 钝金属在工程上用的很少，大多数用的是其合金材料。为了便于理解，还是首先从钝金属说起。上面已经提到，固体的金属都是晶体，而晶体的最大特点就是其原子按一定的规律整齐排列着。不妨用假想的几何联线将原子的中心线连起来，形成一个空间几何格子，并称之为晶格，见图3-1所示。构成晶格的最小单元叫做晶胞，晶胞 各边的尺寸（x，y，z）叫做晶格常 数。根据晶格常数及原子的配臵位臵 不同，可将晶胞分成以下常见的三种 型式：即体心立方晶胞、面心立方晶 胞和密排六方晶胞，见图3-2所示。 其中，体心立方晶胞为x=y=z的正方 体，每个节点和体心内各臵一个原子。 配属于该晶胞的原子数为（1/8）x8+1=2 个。属于此类晶格结构的金属有α-铁图3－1 金属的晶格 （α-Fe）、铬（Cr）、钼（Mo）、钨（W）、 钒（V）等；面心立方晶 胞也为x=y=z的正方体， 但它除每个节点各有一 个原子外，其六个面上 还各臵一个原子。配属 于该晶胞的原子数为 (1/8)x8+(1/2)×6=4个。 属于此类晶格结构的金 属有铝（Al）、铜（Cu）、（a）体心立方晶胞（b）面心立方晶胞（c）密排六方晶胞 镍（Ni）、铅（Pb）、r-铁图3－2 晶胞结构 （r-Fe）、银（Ag）等；密 排六方晶胞的y/x≈1.633，其配属该晶胞的原子数为（1/4）x12+（1/2）x2+3=6个。属于此类晶格结构的金属有铍（Be）、镁（Mg）、锌（Zn）、镉（Cd）等。不同晶格型式的金属，其机械性能是不同的。我们知道，金属的强度表现为金属原子间的金属健结合。也就是说，金属原子（实为离子）周围的自由电子穿梭于各原子之间，它不再为某个原子所拥有，而是为相邻的所有原子共有，各原子正是靠这些自由电子将它

电厂金属材料基础知识

金属材料的基础知识 一、金属材料的分类方法：金属材料分为两大类：即黑色金属与有色金属 1、黑色金属元素：铁、锰、铬 2、有色金属元素：除上述三种元素外，其余称为有色金属元素。 通常将以铁、锰、铬为基的合金称为黑色金属，以铁为基的合金称为钢，以其余金属元素为基的合金称为有色金属。 二、金属材料的表示方法。 钢的编号方法：根据国标GB/T221-2000《钢铁产品牌号表示方法》的规定，一般采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。世界各国的钢号表示方法不一致，主要因为习惯上各自采用本国的国家标准，某部门标准或协会团体标准中的钢号表示方法，这给技术交流等带来很大的不便。 有色金属的编号方法：有色金属及其合金编号方法与钢的编号方法大致相同，都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表示。因为铝合金与钛合金分类方法相对简单，放在铝合金和钛合金的材料牌号中一般不出现化学元素符号。 三、合金元素在钢中的作用 铝

金属材料知识大全

金属材料知识大全-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

概述 金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。（注：金属氧化物（如氧化铝）不属于金属材料） 1.意义 人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。 2.种类 金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。 （1）黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90%以上的工业纯铁，含碳2%～4%的铸铁，含碳小于 2%的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。 （2）有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。 （3）特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。 3.性能 一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。 所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它包括力学性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能的好坏，决定了它的使用范围与使用寿命。在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和非常强烈腐蚀性介质中使用的，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷的作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为力学性能（过去也称为机械性能）。金属材料的力学性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载荷性质不同（例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等），对金属材料要求的力学性能也将不同。常用的力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。 金属材料特质 1.疲劳 许多机械零件和工程构件，是承受交变载荷工作的。在交变载荷的作用下，虽然应力水平低于材料的屈服极限，但经过长时间的应力反复循环作用以后，也会发生突然脆性断裂，这种现象叫做金属材料的疲劳。金属材料疲劳断裂的特点是： （1）载荷应力是交变的； （2）载荷的作用时间较长； （3）断裂是瞬时发生的；

金属材料名称常用基础术语

金属材料名称常用基础术语 1．基础术语： 黑色金属：铁和铁的合金均称为黑色金属。如钢、生铁、铁合金、铸铁等。 纯铁：纯度很高的铁，化学纯铁含碳量几乎为零，工业纯铁含碳量<0.05%。纯铁是很软的，一般不应用到实际中。 铁碳合金：以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。如钢和生铁。 生铁：把铁矿石放到高炉中冶炼而成的，含碳量2％～4.3％（也有资料称3.5%—5.5%、2.11%-6.67%）的铁碳合金称为生铁。生铁质硬而脆，缺乏韧性，几乎没有塑性变形能力，因此不能通过锻造、轧制、拉拔等方法加工成形，主要用来炼钢和制造铸件，如白口铁、灰口铁和球墨铸铁。也有习惯上把炼钢生铁叫做生铁，把铸造生铁简称为铸铁。 白口铁：碳以Fe3C形态分布的生铁称为白口铁，其断口呈银白色，质硬而脆，不能进行机械加工，是炼钢的原料，故又称炼钢生铁。 灰口铁：碳以片状石墨形态分布的生铁称为灰口铁，其断口呈银灰色，由于石墨质软并有润滑作用，因而这种生铁具有良好的易切削、耐磨和铸造性能等优点。但是，由于有片状石墨的存在，降低了它的抗拉强度，使它不能锻轧，只能用于制造各种铸件，如铸造机床床座、铁管等。因此，通常把这种生铁叫做铸造生铁。 球墨铸铁：碳以球状石墨分布则称球墨铸铁，其机械性能、加工性能接近于钢。 钢：含碳量在0.04%-2.3%之间（也有资料称0.03%-1.2%）的铁碳合金称为钢。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。 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、铝等。第2章：钢的分类基础知识 1．按品质进行分类 ①普通钢：P≤0.045% S≤0.050%（如普通碳素结构钢Q195、Q235等） ②优质钢：P≤0.035% S≤0.035%（如优质碳素结构钢20号、45号钢等） ③高级优质钢：P≤0.035% S≤0.030%（比优质钢更优质，一般在钢号后加A以示区别，如08A等） 2．按化学成份进行分类 1）碳素钢： ①低碳钢：C≤0.25% ②中碳钢：C≤0.25~0.60% ③高碳钢：C≥0.60% 2）合金钢： ①低合金钢（合金元素总含量≤5%）； ②中合金钢（合金元素总含量＞5~10%）； ③高合金钢（合金元素总含量＞10%）。 3．按成形方法分类： ①锻钢 ②铸钢 ③热轧钢 ④冷拉钢。 4．按金相组织分类 1）退火状态的： ①亚共析钢（铁素体+珠光体）； ②共析钢（珠光体）；

第二章 金属材料力学性能基本知识及钢材的脆化

金属材料力学性能基本知识 及钢材的脆化 金属材料是现代工业、农业、国防以及科学技术各个领域应用最广泛的工程材料，这不仅是由于其来源丰富，生产工艺简单、成熟，而且还因为它具有优良的性能。 通常所指的金属材料性能包括以下两个方面： 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)，化学性能(耐蚀性、热稳定性等)。使用性能决定了材料的应用范围，使用安全可靠性和使用寿命。 2 工艺性能即材料在被制成机械零件、设备、结构件的过程中适应各种冷、热加工的性能，例如锻造，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、生成效率、产品质量有重要影响。 1．1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，当外力达到或超过某一限度时，材料就会发生变形以至断裂。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。锅炉压力容器材料的力学性能指标主要有强度、硬度、塑性、韧性等这些性能指标可以通过力学性能试验测定。 1．1．1 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。把一定尺寸和形状的金属试样(图1～2)装夹在试验机上，然后对试样逐渐施加拉伸载荷，直至把试样拉断为止。根据试样在拉伸过程中承受的载荷和产生的变形量之间的关系，可绘出该金属的拉伸曲线(图1—3)。在拉伸曲线上可以得到该材料强度性能的一些数据。图1—3所示的曲线，其纵坐标是载荷P(也可换算为应力d)，横坐标是伸长量AL(也可换算为应变e)。所以曲线称为P—AL曲线或一一s曲线。图中曲线A是低碳钢的拉伸曲线，分析曲线A，可以将拉伸过程分为四个阶段：

锅炉常用金属材料基础知识)

锅炉知识-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，称为变形。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。 2、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。

3、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。 4、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。 5、什么叫应力集中？ 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。

金属材料的基本知识

第一篇金属材料的基本知识 第一章金属材料的主要性能 1 力学性能又称机械性能，金属材料在里的作用下所表现出来的性能 2零件的受力情况：静载荷动载荷交变载荷 3力学性能指标：强度塑性强度冲击韧度疲劳强度 第二章铁碳合金 1过冷：理论结晶温度与实际结晶温度差的现象 2过冷度：理论结晶温度与实际结晶之差 3细化铸态金属粒的主要途径：提高冷却速度，以增加外来晶核采用热处理或塑性加工方法，使固态金属晶粒细化 4金属晶体结构的主要差别：晶格类型晶格常数不同 5铁碳合金组织分为：固溶体金属化合物机械混合物 6纯铁的晶格：体心立方面心立方 7合金：两种或者两种以上金属元素，金属与非金属融合在一起，构成具有金属特性的物质 8元：组成金属的元素成为组元 第三章钢的热处理 1热处理：普通:退火回火淬火正火 表面：表面淬火化学热处理（渗氮渗碳） 2热处理过程：Ar-650°珠光体粗片层珠光体 650-600 索氏体细片层珠光体 600-550 托氏体极细片状珠光体 550-Ms 贝氏体中温区 3加热，保温实现奥氏体化，进行冷却 第二篇铸造 1铸造：将液态金属浇筑到铸型中待其冷却凝固，以获得一定尺寸，形状和性能的毛坯或零件的成形方法 2铸造的特点：可形成形状复杂，有复杂内腔的毛坯试用范围广可直接利用成本低的废机件来切削，费用低3充型：液态合金填充铸型的过程 4充型能力：液态合金充满铸型行腔，获得形状准确，轮廓清晰的铸件能力 5影响充型能力的主要因素:合金的流动性浇注条件铸型填充条件 6铸件断面的三个区域：固相区凝固区液相区 7铸件的实际收缩率与其化学成分浇注温度铸件结构铸型条件有关 8液态合金的流动性的衡量标准：螺旋形式样 9凝固方式：逐层凝固糊状凝固中间凝固 10内应力产生的原因：固态收缩收到阻碍 11内应力分为：热应力机械应力 12冷裂：在低温下形成的裂纹在应力集中拉伸处易产生 13特点：裂纹细小呈连续直线状缝内略微氧化 14热烈：在高温下形成的裂纹 15特点：缝隙宽形状曲折缝内氧化 16石墨形状不同可使铸件获得不同的性能 17优点：优良的减震性耐磨性好缺口敏感性好铸造性能优良切削加工性好 18孕育处理：粗大的石墨片严重的割裂金属基体，使铸铁强度降低，向铁液中加入孕育剂（硅75%的铁轨合剂） 19原理：铁液中均匀悬浮着外来弥散质点，增加石墨结晶核心，使石墨化作用提高，处理后，铸铁石墨细小，分布均匀得到珠光体基体，强度硬度提高 20铜铝合金的熔化特点：金属料不与燃料直接接触，以减少金属的损耗，保证金属纯洁 21以焦炭为原料的坩埚炉或电阻炉来融化 22熔点低，用细沙来造型，凝固收缩率比灰铸铁高，需要安置冒口使其顺序凝固，以便补缩 23手工造型特点：操作灵活大小铸件都可以 24机器造型特点：极大的提高劳动的生产率改善劳动条件铸件尺寸精确表面光滑加工余量小 25机器造芯特点：射沙将填沙和紧沙一起完成 26浇注位置选择原则：重要加工面朝下上表面易产生砂眼，气孔组织不如下表面细致 大平面朝下上表面热辐射强，型砂急剧热膨胀和因强度下降拱起或开裂致上表面开裂 面积大的薄壁部分置于下部或使其垂直或倾斜防止薄壁处洗不到或冷隔缺陷 圆周件应立铸，便于补缩原部分放于铸型上方，顺序凝固 27分型面：应使其平直，数量少避免不必要的型芯和活块，简化造型工艺使其铸件全部或部分位于下箱