金属材料知识 几个概念 金属：具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。金属内部原子具有规律性排列的固体（即晶体）。   合金：由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物质。  相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。 固溶体：是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。 固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。 化合物：合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。 机械混合物：由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两面种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。 金属材料性能 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（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。 金属的机械性能 机械性能（力学性能）：机械性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的特性。  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。 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。 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。 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。 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。 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） 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/cm2）. 材料的工艺性能 工艺性能：指材料承受各种加工、处理的能力的那些性能。   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。 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。 顶气段性能：指金属材料能承授予顶锻而不破裂的性能。 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。 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。 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。 材料的化学性能 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。 耐腐蚀性：指金属材料抵抗各种介质侵蚀的能力。 抗氧化性：指金属材料在高温下，抵抗产生氧化皮能力。  什么是黑色金属 黑色金属：如生铁、铁合金、铸铁、钢、合金钢等。钢和生铁都是以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。  习惯上把碳含量＞2.11%的归类于铁，碳含量＜2.11%的归类于钢。 当铁中含C 在0.03%~1.2%范围时则为钢，含C1.2%~2.5%的铁缺乏实用性，一般不进行工业 生产。  钢是用生铁（炼钢生铁）或生铁加一部分废钢炼成的钢中含碳量低于2.11%，并使其杂质（主要指S、P）含量降低到规定标准。 钢是含碳量在0.04%~2.3%之间的铁碳合金。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。   钢的分类 钢的分类方法多种多样，其主要方法有如下七种： 1.按品质分类  2.按化学成份分类  3.按成形方法分类 4.按用途分类 5.按金相组织分类 6.综合分类 7.按冶炼方法分类  按品质分类 按照钢中硫（S）和磷（P）的含量可分为普通钢、优质钢和高级优质钢。 (1)普通钢（P≤0.045%，S≤0.055%） (2)优质钢（P、S 均≤0.035%） (3)高级优质钢（P≤0.035%，S≤0.030%）  按化学成份分类 (1)碳素钢： a.低碳钢（C≤0.25%）； b.中碳钢（C≤0.25~0.60%）； c.高碳钢（C≤0.60%）。 (2)合金钢： a.低合金钢（合金元素总含量≤5%） b.中合金钢（合金元素总含量＞5~10%） c.高合金钢（合金元素总含量＞10%）。  按成形方法分类 (1)锻钢； (2)铸钢； (3)热轧钢； (4)冷拉钢。  按用途分类 (1)建筑及工程用钢 a.普通碳素结构钢；b.低合金结构钢；c.钢筋钢。 (2)结构钢 a.机械制造用钢：(a)调质结构钢；(b)表面硬化结构钢：包括渗碳钢、渗氨钢、表面淬火用钢；(c)易切结构钢；(d)冷塑性成形用钢：包括冷冲压用钢、冷镦用钢。     b.弹簧钢 c.轴承钢 (3)工具钢     a.碳素工具钢；b.合金工具钢；c.高速工具钢。 (4)特殊性能钢 a.不锈耐酸钢；b.耐热钢包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢；c.电热合金钢；d.耐磨钢；e.低温用钢；f.电工用钢。 (5)专业用钢  如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等。 按金相组织分类 (1)正火状态      a.珠光体钢；b.贝氏体钢；c.马氏体钢；d.奥氏体钢。 (2)退火状态：      a.亚共析钢（铁素体+珠光体）；b.共析钢（珠光体）;c.过共析钢（珠光体+渗碳体）;d.莱氏体钢（珠光体+渗体）。 综合分类 (1)普通钢    a.碳素结构钢：Q195；Q215(A、B)；Q235(A、B、C)；Q255(A、B)；Q275。    b.低合金结构钢       c.特定用途的普通结构钢 (2)优质钢（包括高级优质钢）     结构钢：(a)优质碳素结构钢；(b)合金结构钢；(c)弹簧钢；(d)易切钢；(e)轴承钢；     特定用途优质结构钢。 b.工具钢：(a)碳素工具钢；(b)合金工具钢；(c)高速工具钢。 c.特殊性能钢：(a)不锈耐酸钢；(b)耐热钢；(c)电热合金钢；(d)电工用钢；(e)高锰耐磨钢。  按冶炼方法分类 (1)按炉种分 a.平炉钢：(a)酸性平炉钢；(b)碱性平炉钢。 b.转炉钢：(a)酸性转炉钢；(b)碱性转炉钢。或(a)底吹转炉钢；(b)侧吹转炉钢；(c)顶吹转炉钢。 c.电炉钢：(a)电弧炉钢；(b)电渣炉钢；(c)感应炉钢；(d)真空自耗炉钢；(e)电子束炉钢。 (2)按脱氧程度和浇注制度分 a.沸腾钢； b.半镇静钢； c.镇静钢； d.特殊镇静钢。  有关钢的热处理的名词： 退火：将钢加热到一定温度并保温一段时间，然后使它慢慢冷却，称为退火。钢的退火是将钢加热到发生相变或部分相变的温度，经过保温后缓慢冷却的热处理方法。退火的目的，是为了消除组织缺陷，改善组织使成分均匀化以及细化晶粒，提高钢的力学性能，减少残余应力；同时可降低硬度，提高塑性和韧性，改善切削加工性能。所以退火既为了消除和改善前道工序遗留的组织缺陷和内应力，又为后续工序作好准备，故退火是属于半成品热处理，又称预先热处
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