試談金屬材料分類.doc

金屬材料分類普通鋼板： 熱板、熱卷、冷板、冷卷、酸洗板、酸洗卷、熱連軋鋼板、碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋厚鋼板、碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)熱軋薄鋼板、碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)冷軋薄鋼板、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋薄鋼板、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋薄弱鋼板、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼冷軋薄弱鋼板、合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋厚鋼板、合金結(jié)構(gòu)鋼薄鋼板、高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼熱處理和控軋鋼板. 專用鋼板： 彈簧鋼熱軋薄鋼板、碳素工具鋼熱軋鋼板、高速工具鋼鋼板、耐熱鋼板、銅鋼復(fù)合鋼板、厚度方向性能鋼板、花紋鋼板、深沖壓用冷軋薄鋼板、汽車制造用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)熱軋鋼板、汽車大梁用熱軋鋼板、犁壁用熱軋三層鋼板、鍋爐用鋼板、鍋爐用碳素鋼和低合金鋼板、壓力容器用碳素鋼和低合金鋼厚鋼板、低溫壓力容器用低合金鋼鋼板、低溫壓力容器用低合金厚鋼板、焊接氣瓶用鋼板、壓縮機(jī)閥片用熱軋薄鋼板、塑料模具用熱軋厚鋼板、日用搪瓷用冷軋薄鋼板、200L油桶用熱軋?zhí)妓亟Y(jié)構(gòu)鋼薄鋼板、200L油桶用冷軋薄鋼板和熱鍍鋅薄鋼板、多層壓力容器用低合金鋼板、焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼板、高耐候結(jié)構(gòu)鋼板、船體用結(jié)構(gòu)鋼板、電磁純鐵熱軋厚板、冷彎波形鋼板、壓焊鋼格柵板、建筑用壓型鋼板、電工用熱軋硅鋼薄鋼板、冷軋電工鋼帶、電磁純鐵冷軋薄板、鈦鋼復(fù)合板、鎳-鋼復(fù)合鋼板. 鋼帶（帶鋼）： 熱軋鋼帶、冷軋鋼帶、熱連軋鋼帶、碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋鋼帶、碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)熱軋和冷軋鋼帶、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋寬鋼帶、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋鋼帶、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼冷軋鋼帶、高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼熱處理和控軋鋼帶、深沖壓用冷軋鋼帶、汽車制造用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)熱軋鋼帶、犁壁用熱軋寬鋼帶、日用搪瓷用冷軋鋼帶、晶粒取向硅鋼（片）薄鋼帶、碳素結(jié)構(gòu)鋼冷軋鋼帶；碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋鋼帶；優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋鋼帶；優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼冷軋鋼帶；低碳鋼冷軋鋼帶；熱處理彈簧鋼帶；彈簧鋼、工具鋼冷軋鋼帶；壓力容器用熱軋鋼帶；自行車鏈條用冷軋鋼帶；自行車用熱軋?zhí)妓劁摵偷秃辖痄搶拵Ъ颁摪?；自行車用冷軋?zhí)妓貙掍搸Ш弯摪澹蛔孕熊囉脽彳堜搸?；自行車用冷軋鋼帶；手表用碳素工具鋼冷軋鋼帶；刮臉刀片用冷軋鋼帶；工業(yè)鏈條用冷軋鋼帶；鋸條用冷軋鋼帶；機(jī)器鋸條用高速工具鋼熱軋鋼帶；鎧裝電纜用冷軋鋼帶；鎧裝電纜用鋼帶；燈頭用冷軋鋼帶；金屬軟管用碳素鋼冷軋鋼帶；包裝用鋼帶、焊接鋼管用鋼帶. 普通型鋼： 工字鋼、槽鋼、角鋼（角鐵）、圓鋼和方鋼、扁鋼、六角鋼和八角鋼、L型鋼、H型鋼和T型鋼、異型鋼. 專用型鋼： 結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、軸承鋼、重軌及重軌配件、輕軌、起重機(jī)鋼軌、電梯導(dǎo)軌、球扁鋼、礦用工字鋼、農(nóng)用復(fù)合鋼、銀亮鋼、鋼樁鋼、支撐鋼、中空鋼、模具鋼、氣瓶料、工業(yè)純鐵、成品釬鋼、標(biāo)準(zhǔn)件用鋼、履帶板用型鋼、拖拉機(jī)大梁用槽鋼、船用錨鏈圓鋼、齒輪鋼、電工鋼、合金圓鋼、輪網(wǎng)鋼、復(fù)合扁鋼、冷彎型鋼、冷拉型鋼、U形C形Z形型鋼、耐熱耐候耐腐蝕鋼.線材： 螺紋鋼、鍍鋅線、普線、高線、鐵線、彈簧鋼絲、盤圓（條）、焊線、優(yōu)線、硬線、普碳圓鋼、冷拉帶肋鋼筋、冷拉扭鋼筋、直條、鐵絲、冷拔絲. 不銹鋼： 不銹型材、不銹線材、不銹鋼板、不銹卷板、不銹鋼管、不銹無縫管、不銹焊管、不銹帶鋼、不銹鋼絲、不銹鋼絲繩、不銹鋼坯、不銹鋼金屬制品、不銹直條、不銹彎頭、不銹薄壁鋼管、不銹鋼復(fù)合鋼板、不銹鋼棒、不銹鋼熱軋鋼帶、不銹鋼和耐熱鋼冷軋鋼帶、彈簧用不銹鋼冷軋鋼帶、磁頭用不銹鋼冷軋鋼帶、彩色顯像管彈簧用不銹鋼冷軋鋼帶、手表用不銹鋼冷軋鋼帶； 無縫鋼管： 普通無縫鋼管、方形管、矩形管、結(jié)構(gòu)用無縫鋼管、輸送流體用無縫管、冷拔或冷軋精密無縫管、冷拔無縫異型鋼管、汽車半軸套管用無縫管、船舶用碳鋼和碳錳鋼無縫鋼管、柴油機(jī)用高壓無縫管、低中壓鍋爐用無縫管、液壓和氣動缸筒用精密內(nèi)徑無縫管、高壓鍋爐用無縫管、化肥設(shè)備用高壓無縫管、石油裂化用無縫管、金剛石巖芯鉆探用無縫管、液壓支柱用熱軋無縫管；-1.普通質(zhì)量碳素結(jié)構(gòu)鋼C% 0.06一0.38%C(Me)3% C% 0.1%一0.2%,以Mn0.8一1.8%為主加元素2.低合金結(jié)構(gòu)鋼 加入V,N后,得V的N化物,細(xì)化晶粒,又有彌散析出強(qiáng)化作用F+P組織=500MPa,而低C貝氏體=500MPa方法加入Cr,Mo,Mn,B.阻礙A轉(zhuǎn)變,使珠光體區(qū)的C曲線右移的同時而貝氏體區(qū)不變,有利于空冷得到貝氏體.在熱軋與空冷狀態(tài)下使用,不需要熱處理,改善焊接性,可正火.機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼3.調(diào)質(zhì)鋼0.3一0.5%大的軸件0.4%,連桿60mm 40CrNi,40CrMnMo工具鋼:高硬度與高耐磨性1.性能的要求 對高速切削的刃具還要有紅硬性冷模具:冷變形時變形抗力大,還有一定的韌性熱模具:表面反復(fù)加熱與冷卻要有高的韌性與耐熱疲勞性能2.工具鋼的化學(xué)成分C% 0.6%一1.35%常以碳化物形成元素Cr,Mo,W,V為主加元素,有時也加些Mn和Si,其目的主要是減少工具鋼在熱處理時的變形,并增加淬透性與回火穩(wěn)定性(與結(jié)構(gòu)鋼相區(qū)別,結(jié)構(gòu)鋼的C%較低,如調(diào)質(zhì)鋼C%小于0.5%,并以Cr,Ni,Mn,Si,B為主加元素,起提高淬透性的作用,而碳化物形成元素只起細(xì)化晶粒的作用)3.工具鋼的熱處理工具鋼C%較高,為了使碳化物顆粒細(xì)小且均勻分布,起到耐磨作用,因而用球化退火為預(yù)備熱處理,也有利于切削加工,并對最終熱處理十分有利最終熱處理:淬火加冷處理加回火,冷處理為了減小殘余A的量,淬火溫下組織為A十殘余碳化物,有利于提高鋼的耐磨性刃具鋼碳素工具鋼,低合金刃具鋼,高速鋼1.碳素工具鋼C% 0.65%一1.35% T7,T8等優(yōu)點:硬度相當(dāng)高,在切削熱不大時有較好的耐磨性,缺點:淬透性低10一12mm刃具僅表面淬硬2.低合金刃具鋼加入Cr,Mn,Si,W,V在碳素鋼的基礎(chǔ)上C%0.75%一1.5%,C(Me)%1%,有時高達(dá)2%,以碳化物形成元素,Cr,W,Mo,V主加元素.Cr12,C(Me)較高而使鑄態(tài)為菜氏體Cr12,Cr12MoV高碳高鉻鋼.Cr12熱處理方法1.低溫淬火980一1030度十低溫回火,晶粒細(xì)心,強(qiáng)度與韌性好,變形小,此法為一次碳化法2.1100一1150度十高溫回火2一3次,此方法為二次碳化法,有較好的紅硬性與耐磨性.熱模具鋼C% 0.3一0.6%,加入Cr,Mn,Si,Mo,W,V,以提高鋼的淬透性,回火穩(wěn)定性,耐磨性,并抑制第二類回火脆性,Cr,W,Si提高抗疲勞強(qiáng)度,Mo可細(xì)化晶粒,減小回火脆性耐熱傾向.5CrMnMo或5CrNiMo 淬火(830一860)十高溫回火(500一600)取上限得回火S,取下限得回火T.4.量具C% 0.9%一1.5%,Cr,W,Mn提高淬透性得高硬度 可用淬火十低溫回火組織穩(wěn)定性1.降低淬火加熱溫度,以減小應(yīng)力及殘余A2.保證硬度的條件下,又可用上限回火溫度并有足夠的回火時間3.采用時效處理,如淬火后,在120一150度等溫時效幾小時或幾十個小時4.在淬火后在一70度經(jīng)過2一3小時冷處理,使殘余A徹底轉(zhuǎn)變,得穩(wěn)定的組織與尺寸.特殊性能鋼不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、超高強(qiáng)度鋼、磁鋼等五種鋼特殊性能鋼不誘鋼:總稱不誘耐酸鋼能抗大氣腐蝕與弱介質(zhì)腐蝕的鋼為不銹鋼能抗強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的鋼為耐酸鋼化學(xué)腐蝕是在大氣中或非電解質(zhì)中發(fā)生氧化的過程特點是金屬與周圍的介質(zhì)直接進(jìn)行化學(xué)作用而不產(chǎn)生電流,腐蝕的產(chǎn)物沉淀在金屬表面.電化學(xué)腐蝕是金屬與酸堿鹽等電解質(zhì)溶液間接發(fā)生作用而引起的腐蝕,有電流產(chǎn)生.電化學(xué)腐蝕可能產(chǎn)生的條件1.不同種金屬構(gòu)成微原電池的兩極,其中低電位為陽極.2.在同中金屬中,如鋼中的F與Fe3C兩相,F的電位低,兩者之間存在電解質(zhì)時,F成為陽極而被腐蝕.3.金屬中存在化學(xué)成分與組織不均,以及物理狀態(tài)不均,如基體與第二相,基體與夾雜物,晶界與晶內(nèi),不同取向的晶粒,化學(xué)成分與組織的偏析,內(nèi)應(yīng)力大小不同的區(qū)域,均可引起電位差防止金屬腐蝕的方法:1.形成鈍化膜,如Cr2O3就是一種穩(wěn)定致密的氧化膜2.獲得單相組織,如F,A單相組織,如合金元素Ni,Mn,N可得單相鐵素體組織.3.提高固溶體的電位Cr含量在12.5%時達(dá)n/8的第一值,因而一般鋼中的Cr含量在13%以上.A不銹鋼中加入適當(dāng)?shù)腘i與Nb,防止晶間的腐蝕.不銹鋼的熱處理1.M不銹鋼,Cr%12%一一18% C% 0.1%一一1%含C量低的韌性與耐蝕性好,淬透性差,不可用于焊接為改善切削加工性,應(yīng)在軋制深拉的過程中進(jìn)行退火退火應(yīng)為880一900度保溫1一3小時2.F不銹鋼,Cr% 13%一一30% C%0.15%加入Mo,Ti,Nb提高抗蝕性能,耐酸性好,抗氧化介質(zhì)的能力強(qiáng),可用高溫抗氧化材料.加入1.6%一2.0%的Mn后,可提高抗非氧化介質(zhì)如醋酸的腐蝕.F不銹鋼的脆性大,韌性低,主要有以下三種原因引起1.晶粒粗大2.475度脆性,析出高Cr(80%Cr,20%Fe)化合物,同時產(chǎn)生共格應(yīng)力3.相脆性,在550一820度加熱時從F中析出沿晶界分布的相,同時伴隨體積的變化,使鋼變脆,可通過880一980度加熱,使相溶入F中后再快冷消除3.A不銹鋼鋼在450一850時出現(xiàn)晶界腐蝕,因為沿晶界處析出Cr23C6,使Cr%下降到12.5%以下.1.降低含碳量如0Cr18Ni9 2.加入強(qiáng)碳化物形成元素,使之優(yōu)先與C形成碳化物,而防止Cr與C反應(yīng)得碳化物耐熱鋼抗氧化性與熱強(qiáng)性的總稱金屬材料1.高溫下塑性形變時伴著加工硬化2.在發(fā)生再結(jié)晶的過程中伴隨軟化,形變是通過位錯的攀移造成的.耐熱鋼按其組織可分為F型,P型,M型,A型P型的耐熱鋼為抗氧化性,加入Cr,Si,Al等合金,形成致密的氧化保護(hù)膜,便鋼不再繼續(xù)氧化,但Si,Al加入使鋼變脆,因此耐熱鋼以Cr為主加元素,Si,Al為輔助元素.堤高鋼的熱穩(wěn)選定性:1.加入Cr,Mo或W等,以提高再結(jié)晶溫度,以提高熱強(qiáng)性.2.采用面心立方鋼,原子密度大,活動空間小,再結(jié)晶溫度高,如加入Ni,Mn,N擴(kuò)大A區(qū)3.晶粒粗大,晶界少,可防止一般的高溫時沿晶界破壞4鋼中加入合金元素形成彌散強(qiáng)化,如Ni3Al耐磨鋼典型為高錳鋼ZGMn13 C% 1一1.4%,Mn使Ms降到0%以下,高錳鋼為奧氏體鋼耐磨鋼在工作中受強(qiáng)沖擊,壓縮等時會發(fā)生形變而產(chǎn)生加工硬化 ,并由于形變而誘發(fā)馬氏體相變,表面有高的耐磨性,又由于其心部是奧氏體組織,因而抗沖擊力很強(qiáng),當(dāng)表面磨損后,又有新的馬氏體表層因加工硬化而代替.高錳鋼在鑄態(tài),鍛造,熱機(jī)狀態(tài),均有碳化物沿A晶界析出,使鋼的耐磨性下降,應(yīng)當(dāng)進(jìn)行水韌處理.方法:把鋼加熱到臨界溫度以上1000一1100,使碳化物全部溶入A中,然后在水中激冷,以得到均勻的A組織,其HRG180一120韌性高,水韌處理的溫度不應(yīng)過高,否則會使A晶粒長大,降低力學(xué)性能.鑄鐵的分類解析1.由碳的存在形式和斷口狀態(tài)灰口鑄鐵:大部分或全部以游離態(tài)的石墨存在于鑄鐵中,斷口為暗灰色.白口鑄鐵:少量碳溶于F中,其余全部以Fe3C的形式存在于鑄鐵中,斷口為銀白色,此白口鑄鐵組織中有共晶萊氏體,質(zhì)硬而脆,白口鑄鐵很少用于機(jī)械零件.麻口鑄鐵:一部分C以石墨的形式存在,另一部分以Fe3C形式存在,斷口夾雜白亮與喑灰色夾雜按石墨的形態(tài)灰口鑄鐵:石墨為片狀可鍛鑄鐵:石墨為團(tuán)絮狀球墨鑄鐵:石墨為球狀蠕墨鑄鐵:石墨為蠕蟲狀石墨同層原子間距0.142nm,層與層之間0.34nm合金元素對石墨化的影響Si 1%的Si使相應(yīng)的共晶點的含C量下降0.3%碳當(dāng)量:若鑄鐵中實際含C量為3.2%,含Si量為1.8%,則碳當(dāng)量=3.2%+0.3x1.8%=3.8%磷在鑄鐵中主要形成磷共晶,石墨強(qiáng)烈阻礙石墨化的元素,含0.01%的硫就抵消0.15%Si的石墨化作用,Mn本身阻礙石墨化,它使Fe3C更穩(wěn)定.在鑄鐵中含S時,Mn優(yōu)先與硫形成MnS,減弱硫?qū)κ淖璧K作用促進(jìn)石墨化Al C Si Ti Ni Cu P Co Zr減弱 Nb阻礙W Mn Mo S Cr V Te Mg Ce B增強(qiáng)距Nb越遠(yuǎn),元素作用越強(qiáng)烈Si與Fe原子結(jié)合力較強(qiáng),溶于鐵水與F,不僅使共晶成分共析成分的C%降低,共晶與共析的溫度提高,有利于石墨的析出.冷卻溫度對石墨化的影響厚壁處為灰口鑄鐵,薄壁處為白口鐵,緩慢冷卻有利于石墨化充分進(jìn)行,易得灰口鑄鐵,冷速過快,不利于石墨化.石墨化的二階段1.一次石墨,共晶石墨,二次石墨.2.共析轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙A段石墨化是一個原子擴(kuò)散的過程,石墨化溫度越高,C原子越易擴(kuò)散,故容易完全第二階段溫度低冷速稍大,第二階段只能部分進(jìn)行,再大些,第二階段的石墨化使完全不能進(jìn)行.二階段的石墨化充分進(jìn)行,得到的組織為F基體+石墨,部分進(jìn)行得(F+P)基體+分布的石墨,二階段的石墨化不進(jìn)行,則得P+石墨.若冷速過快,第一階段石墨化部分進(jìn)行,可得麻口鑄鐵.常用鑄鐵HT250 表灰鑄鐵的最低抗拉強(qiáng)度為250MPa 灰鑄鐵的化學(xué)成分范圍2.5一4.0% 1.0一1.3% Si 0.905一1.3w%Mn=0.3%P,=0.15%S低溫共析得F,F+P,P鑄鐵的抗拉強(qiáng)度與塑性低于鋼:1.石墨本身的強(qiáng)度與塑性幾乎為0石墨可看成金屬基體中的孔與裂縫,可將鑄鐵看成是有大量裂紋的鋼,石墨的存在相當(dāng)于減小了有效承載面積.2.石墨割斷了金屬基體的連續(xù)性,石墨本身可看成裂紋,外力作用下造成應(yīng)力集中.灰鑄鐵的硬度和抗壓強(qiáng)度與鋼差不多,是抗拉力的3一5倍,在壓力載荷下,石墨產(chǎn)生的裂紋是閉合的.石墨軟,對振動有削減作用,鑄鐵的消振性能遠(yuǎn)大于鋼,灰鑄鐵的減振效果最好,在干磨擦的情況下,石墨本身是潤滑劑,起減摩作用.在有潤滑的情況下,石墨脫落,小空隙可吸附和儲存潤滑油,使工件表面保持良好的潤滑條件.P基體的HT,強(qiáng)度與硬度耐磨性優(yōu)于F基體的HT,孕育鑄鐵HT300,HT350是力學(xué)性能中的佼佼者,在孕育鑄鐵澆注前,在鐵水中加入硅鐵,硅鈣粉等孕育劑,得細(xì)片狀石墨灰鑄鐵.灰鑄鐵的熱處理用來消除內(nèi)應(yīng)力,穩(wěn)定尺寸,消除白口組織以改善切削加工性.鑄鐵表面及底面較薄部位由冷卻速度大,易出現(xiàn)白口組織