金屬材料知識

2021-03-04 09:36:03 字數 3167 閱讀 8079

一. 金屬材料分類

1. 黑色金屬鋼鐵

2. 有色金屬通常指銅、鋁、鉛、鈦

二. 鋼鐵材料牌號表示方法

三. 金屬材料力學效能代號及含義

四. 鋼材的規格種類及用途

1. 鋼板

a. 按軋制方法分為:熱軋、冷軋

b. 按效能及用途可分為:

1 碳素結構鋼和低合金結構鋼冷軋薄鋼板及鋼帶,一般厚度不大於4mm。

2 碳素結構鋼和低合金結構鋼熱軋薄鋼板及鋼帶,厚度不大於4mm。

3 碳素結構鋼和低合金結構鋼熱軋厚鋼板和鋼帶,4-200mm鋼板及小於25mm鋼帶。

4 優質碳素結構鋼熱軋薄鋼板和鋼帶,厚度不大於4mm。

5 優質碳素結構鋼冷軋薄鋼板和鋼帶,厚度不大於4mm。

6 合金結構鋼薄鋼板,厚度不大於4mm的熱軋或冷軋。

7 鍋爐用鋼板

8 壓力容器用鋼板

9 不鏽鋼冷軋或熱軋鋼板

10 耐熱鋼板

11 花紋鋼板

2.型鋼

1 熱軋扁鋼,厚度3-60,寬度10-150。

2 碳素結構鋼和低合金熱軋圓鋼、方鋼、六角鋼

3 熱軋角鋼,分為等邊及不等邊,寬度20-200。

4 熱軋槽鋼,寬度50-300。

5 熱軋工字鋼,高度100-560。

6 熱軋t型鋼,寬度100-300。

7 冷彎空心型鋼。

3.鋼管

a.直縫電焊鋼管(gb/t 13793—1992)

a. 以熱軋或冷軋鋼帶,經焊接或焊後冷加工方法製造。鋼管以不熱處理狀態交貨。

b. 規格:直徑5.0—121,壁厚0.5—3.5。

c. 力學效能

b。無縫鋼管(gb/t 8162—1999)

a. 以熱軋或冷拔(軋)管加工,有熱軋或熱處理狀態交貨。

b. 規格:直徑6.0—245,壁厚0.25—24。

c. 力學效能

4.鋼絲

材料可有多種材料加工而成,

a. 普通結構鋼絲:q195、q215、q235主要制釘及建築用。

b. 優質碳素結構鋼絲:08f、10f、15、20、25、35、40、45、50,冷拉狀態交貨,可後熱處理,

c. 碳素彈簧鋼絲:65、70、75、85,一般淬火—回火狀態交貨,可後熱處理。

d. 合金結構鋼絲:15cr、38cr、40cr、20crni3等等。交貨狀態有冷拉—l,退火—t,可熱處理。

e. 不銹鋼絲:0cr18ni9-r、1cr18ni9ti-q、0cr19ni9-l。字尾rql表示

軟拉(r)—鋼絲進行光亮熱處理和熱處理後酸洗或類似的處理。

輕拉(q)—鋼絲熱處理後進行小變形程度的拉拔。

冷拉(l)—鋼絲熱處理後進行常規拉拔。

f. 電阻電熱合金絲:cr15ni60、cr20ni80 、cr30ni70、1cr13al4,熱處理後軟態交貨。

五. 鋼鐵材料的熱處理

熱處理是為了達到材料的使用目的,發揮材料各種元素的作用,調整材料的強韌性,以及加工工藝的需要。

1. 熱處理工藝分類:

a. 淬火—加熱至相變到奧氏體組織後快速冷卻得到馬氏體組織,目的為了提高硬度。

b. 回火—低溫回火,目的是去除應力;中溫回火及高溫回火是為了調整材料的強韌性。通常在一定溫度下保溫一段時間後已一定的速度冷卻。

c. 退火—降低材料硬度,便於加工及成形,有完全退火和不完全退火之分。加熱保溫後慢速冷卻。

d. 正火—提高材料硬度,加熱後空冷。

e. 調質—達到需要的強韌性或加工工藝的需要。先淬火後回火,是兩個工藝的合併。

f. 滲碳—提高材料的表面硬度。通常使含碳量在0.3%以下的材料在表面1mm左右深度提高到1%左右。

g. 氮化—提高材料的表面硬度,或耐腐蝕性。通常使含碳量在0.4%左右的材料在表面0。2mm左右深度形成氮化層,表面硬度可達到hrc70以上。

2. 按種類有:

a. 常規熱處理—如淬火、回火、退火、正火、調質。

b. 化學熱處理—如滲碳、氮化、碳氮共滲、硼化、滲金屬、表面陶瓷。

c. 真空熱處理—使用真空裝置的熱處理,優點是無氧化及脫碳,熱處理變形小。

3. 使用裝置有:

a. 箱式爐—使用電熱絲或碳棒加熱,電熱絲爐使用溫度可在低於950度以下使用,功率一般在3-200kw,用途廣泛,可用於淬火、回火、退火,使用成本低。

b. 鹽浴爐—用硝鹽加熱,有高、中、低溫爐,可高溫加熱到1300度,用於淬火、回火、退火。加熱速度快,氧化脫碳小,利於防止晶粒粗大,可大批量多品種生產。

c. 燃氣爐—使用煤氣或其它氣體加熱(如乙炔氣等),可用於大型零件在爐內加熱正火、退火或鍛造,及區域性加熱用。

d. 井式爐—使用電熱絲加熱,用於淬火、回火、退火、滲碳、氮化。

e. 真空爐—使用電熱絲加熱,用於淬火、回火、退火,

f. 箱式多用爐—使用電熱絲加熱,用於淬火、回火、退火、滲碳、氮化,可進行大批量多品種生產。

g. 網帶爐—爐內加移動網帶可連續加熱處理,適用於小零件大批量淬火、回火、滲碳、氮化,生產效率高。

h. 高頻爐—使用特製的工頻、中頻、高頻加熱圈加熱零件表面淬火,用於軸、齒輪類零件淬火。

4. 冷卻介質及方法

a. 水—冷卻速度快,用於碳鋼及低合金鋼的淬火及有些回火的冷卻。

b. 鹽水—冷卻速度最為快,用於碳鋼及低合金鋼的淬火冷卻

c. 油—一般用20號機油,中合金鋼以上的淬火冷卻。

d. 硝鹽—用於回火及合金鋼的等溫淬火。

e. 空氣—冷卻速度慢,用於正火及一些高淬透性材料的淬火。

5. 熱處理原理簡述

無論使用何種裝置,都是為了加熱,超過一定的溫度,使金屬材料達到同素異構轉變及需要的晶粒大小和分布,然後以一定的速度冷卻,得到需要的晶體組織。

鋼鐵金屬金相組織通常有:

鐵素體——主要由鐵元素組成,硬度低;

滲碳體——鐵與碳的化合物,特別硬脆;

珠光體——鐵素體和滲碳體各50%的混合物,由0.8%c和99.2%fe元素組成;

奧氏體——一般是加熱後轉變成的組織;

馬氏體——淬火後得到的組織,硬而脆;

屈氏體——淬火後得到的組織,較軟;

貝氏體——等溫淬火後得到的組織,韌性好;

熱處理淬火的加熱溫度一般低碳鋼加熱到a3線以上50度,含碳量超過0.8%碳素鋼的材料加熱到780度左右,合金鋼需查手冊。加熱後的保溫時間視材料厚度決定,冷卻介質根據材料定,也可能先後用兩種介質冷卻。

除低碳鋼,一般材料淬火後硬度應達到hrc60以上。

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