第二篇 机械制造基础..doc
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第二篇 机械制造基础
第 5 章 金属材料及热处理概论
一、金属及合金的主要性能
1、金属材料分为黑色金属和有色金属两类。黑色金属包括铸铁和钢。碳的质量分数超过2%的铁碳合金称为铸铁;碳的质量分数小于2%的铁碳合金称为钢。钢铁以外的金属材料称为有色金属材料或非铁金属材料。钢铁是金属材料的主体。
2、金属材料的物理性能包括:密度及熔点、导热性、热膨胀性。
3、金属材料的化学性能一般包括耐蚀性、抗养化性和化学稳定性。
4、金属及合金的机械性能即金属材料的力学性能。力学性能包括强度、塑性、硬度、冲击韧性及疲劳强度等。强度是材料最重要、最基本的力学性能指标之一。常用的塑性指标有断后伸长率和断面收缩率。评定材料韧性的力学性能指标是冲击韧度和断裂韧度。工程上一般用金属夏比冲击试验来测定金属材料的冲击韧度值。
5、常用测定金属材料硬度的方法有布氏硬度试验和洛氏硬度试验。布氏硬度用HB表示。硬度机压头为淬火负于时用HBS表示,适用于石硬度较低(HB450)的材料;硬度机压头为硬质合金钢球时用HBW表示,适用于硬度较高(450≤HB≤650)的材料。洛氏硬度可分为HRA、HRB、HRC三种。
6、金属及合金的工艺性能:铸造性、切削加工性、焊接性、可锻性、冲压性、顶锻性、冷弯性、热处理工艺性。衡量铸造性的指标有流动性、收缩性和偏析趋势。低碳钢具有良好的焊接性。
7、合金元素对钢性能的影响:强化铁素体、形成合金碳化物、细化晶粒、提高钢的淬透性、提高钢的回火稳定性。
二、常用金属材料和非金属材料
1、含碳量在0.02%~2.11%的铁碳合金称为碳钢,又称碳素钢。
2、碳钢中还含有硅、锰、磷、硫4种杂质。其中硅、锰是有益的杂质,磷、硫是有害杂质。
3、碳钢的分类:
(1)按钢中的含碳量分类:低碳钢(含碳量≤0.25%)、中碳钢(含碳量在0.25%~0.60%)、高碳钢(含碳量>0.60%)
(2)按钢的质量分类:普通碳素钢(钢中硫的含量≤0.050%,磷的含量≤0.045%)、优质碳素钢(钢中硫的含量≤0.040%)、高级碳素钢(钢中硫的含量≤0.030%,磷的含量≤0.035%)。
(3)按钢的用途分类:碳素结构钢、碳素工具钢。
(4)按冶炼方法和设备的不同分类,平炉钢和转炉钢。
(5)按钢液的脱氧程度的不同分类:沸腾钢、镇静钢和半镇静钢。
4、写出下列牌号数字及字母的含义,170HBS10/30000/30、500HBW5/7500、Q235-AF、45、16Mn、10F、T8、T12A、Q390A、HT300、QT400-15、KTH300-06、ZAl99.5、T4、H70
(1)170HBS10/30000/30:表示直径为10mm的淬火钢球压头在30000N试验力作用下保持30s,测得的布氏硬度值为170。
说明:标注布氏硬度时,符号HBS或HBW之前为硬度值,符号后面用数值按顺序依次表示球体直径、试验力和试验保持时间(10~15s不标注),并用斜线分别隔开。
(2)500HBW5/7500:表示用直径5mm的硬质合金球在7500N试验力作用下保持10~15s,测得的布氏硬度值为500。
(3)Q235-AF:屈服点为235Mpa的A级沸腾钢。
说明:碳素结构钢的牌号由代表屈服点的汉语拼音字母Q、屈服点数值、质量等级符号和脱氧方法符号四个部分按顺序组成。质量等级符号用字母A、B、C、D表示,其中A级的硫磷含量最高,D级的硫磷含量最低。脱氧方法符号用F、b、Z、TZ表示,F是沸腾钢,b是半镇静钢,Z是镇静钢,TZ是特殊镇静钢。Z和TZ符号在钢号组成表示方法中都予以省略。
碳素结构钢按屈服点高低分为Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五个不同强度级别的牌号。
(4)45:平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。
(5)16Mn:平均含碳量为0.16%的优质碳素结构钢,含锰量钢。
(6)10F:平均含碳量为0.10%的优质碳素结构钢,沸腾钢。
说明:优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示,这两位数字表示该钢的平均含碳量的万分数。较高含锰量钢在牌号后面标出元素符号Mn。
(7)T8:平均含碳量为0.08%的优质碳素工具钢。
(8)T12A:平均含碳量为1.2%的高级优质碳素工具钢。
说明:碳素工具钢简称工具钢,碳素工具钢的牌号以T及后面的阿拉伯数字表示,其数字表示钢中平均含碳量的千分数。若为高级优质碳素工具钢,则在牌号后面标以A
(9)HT300:最低抗拉强度为300Mpa的灰铸铁。
说明:灰铸铁的牌号由HT及后面的数字表示。数字表示的是最低抗拉强度。
(10)QT400-15:QT表示球墨铸铁,400表示最低抗拉强度为400Mpa,15表示最低延伸率为15%。
说明:球墨铸铁的牌号由QT,字母后有两组数字,前面一组数字表示该铸铁的最低抗拉
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