金属材料基础知识培训

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,1,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,金属材料基础知识,一.概述：,1.在机械、工程等工业领域中，采用的金属材料种类及品种繁多，其分类如下：,2.金属材料性能：,为更合理使用金属材料，充分发挥其作用，必须掌握各种金属材料制成的零、构件在正常工作情况下应具备的性能（使用性能）及其在冷热加工过程中材料应具备的性能（工艺性能）。,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。,2.1 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,s,：,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,的应力值，单位用牛顿/毫米2（N/mm2）表示。,抗拉强度,b,：,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：,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（）：,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）。,2.2 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。,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（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：金属材料锻压加工中能承受塑性变形而不破裂的能力。,2.3,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。,二.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。,1.,铁及其分类,：,生铁：,生铁是含碳量大于2（2.11%）的铁碳合金，工业生铁含碳量一般,在2.5%4.0%，并含Si、Mn、S、P 等元素，是用铁矿石经高炉冶炼的,产品。生铁生铁按含硅（Si）量划分铁号，按含锰（Mn）量分组，按含,磷（P）量分级，按含硫（S）量分类。,1）炼钢生铁：,炼钢生铁含硅量不大于1.7%，碳以Fe3C 状存在。故硬而脆，断口呈白色。主要用作炼钢原料和可锻铸铁原料，炼钢生铁见下表所示。,2）铸造用生铁,铸造生铁硅含量为1.253.6%。碳多以石墨状态存在。断口呈灰色。软、易切削加工。主要用来生产各种铸铁件原料如床身、箱体等。,铸造生铁见下表所示：,3）球墨铸造用生铁,球墨铸造用生铁也是一种铸造生铁，只是低硫低磷。低硫使碳充分在铁中石墨化。低磷提高生铁的机械性能；主要用于生产性能（机械性能）较好的球墨铸铁件。球墨生铁见下表所示：,1.2,铸铁:,铸铁是含碳大于2.11%的铁碳合金，它是将铸造生铁（部分炼钢生,铁）在炉中重新熔化，并加进铁合金、废钢、回炉铁调整成分而得,到。与生铁区别是铸铁是二次加工，大都加工成铸铁件。铸铁件具有,优良的铸造性可制成复杂零件，一般有良好的切削加工性。另外具有,耐磨性和消震性良好，价格低等特点。,1）铸铁牌号的表示方法：,各种铸铁代号，由表示该铸铁特征的汉语拼音字母的第一个大写正体,字母组成。当两种铸铁名称的代号字母相同时，可在该大写正体字母,后加小写正体字母来区别。同一名称铸铁，需要细分时，取其细分特,点的汉语拼音第一个大写正体字母，排列在后面。见下表：,牌号中代号后面的一组数字，表示抗拉强度值；有两组数字时，第一,组表示抗拉强度值，第二组表示延伸率值。两组数字中间用“一”隔,开。,合金元素用国际元素符号表示，含量大于或等于1%时，用整数表,示：小于1 %时一般不标注。常规元素（C、Si、Mn、S、p）一般不,标注，有特殊作用时，才标注其元素符号及含量。,2）白口铸铁,白口铸铁中的碳全部以渗透碳体（Fe3C）形式存在，因断口呈亮白,色。故称白口铸铁，由于有大量硬而脆的Fe3C，白口铸铁硬度高、脆,性大、很难加工。因此，在工业应用方面很少直接使用，只用于少数要,求耐磨而不受冲击的制件，如拔丝模、球磨机铁球等。大多用作炼钢和,可锻铸铁的坯料。,3）灰口铸铁,铸铁中的碳大部或全部以自由状态片状石墨存在。断口呈灰色。它具,有良好铸造性能、切削加工性好，减磨性，耐磨性好、加上它熔化配料,简单，成本低、广泛用于制造结构复杂铸件和耐磨件。,由于灰口铸铁内存在片状石墨，而石墨是一种密度小，强度低、硬度,低、塑性和韧性趋于零的组分。它的存在如同在钢的基体上存在大量小,缺口，即减少承载面积，又增加裂纹源，所以灰口铸铁强度低、韧性,差，不能进行压力加工。为改善其性能，在浇注前在铁水中加入一下量,的硅铁，硅钙等孕育剂，使珠光体基体细化，石墨变细小而均匀分布，,经过这种孕育处理的铸铁。称为孕育铸铁。灰口铸铁的牌号、性能组织,及用途见下表：,4）可锻铸铁,可锻铸铁是用碳、硅含量较低的铁碳合金铸成白口铸铁坯件，再经过,长时间高温退火处理，使渗碳体分解出团絮状石墨而成，即可锻铁是一,种经过石墨化处理的白口铸铁。,可锻铸铁按热处理后显微组织不同分两类；一类是黑心可锻铸铁和珠,光可锻铸铁。黑心可锻铸铁组织主要是铁素体（F）基本+团絮状石墨；,珠光体可锻铸铁组织主要是珠光体（P）基体+团絮状石墨。另一类是白,心可锻铸铁，白心可锻铸铁组织决定于断面尺寸，小断面的以铁素体为,基体，大断面的表面区域为铁素体、心部为珠光体和退火碳。可锻铸铁,牌号、性能（根据GB9440-88）见下两表：,黑心可锻铸铁主要用于制造汽车、拖拉机零件及机床附件、如轮壳、弹簧支座、阀门等。珠光体可锻铸铁则用于制造曲轴、连杆、轮轴、活塞环等。,5）球墨铸铁：,在铁水（球墨生铁）浇注前加一定量的球化剂（常用的有硅铁、镁等）使铸铁中石墨球化。由于碳（石墨）以球状存在于铸铁基体中，改善其对基体的割裂作用，球墨铸铁的抗拉强度、屈服强度、塑性、冲击韧性大大提高。并具有耐磨、减震、工艺性能好、成本低等优点，现已广泛替代可锻铸铁及部分铸钢、锻钢件、如曲轴、连杆、轧辊、汽车后桥等。根据GB1348-88 球墨铸铁牌号分为单铸和附铸试块两类；单铸试块分八个牌号见下表：,注： 牌号后面的字母A 系表示该牌号在附铸试块上测定的机械性能， 以区别上表的单试块测定的性能。,除上述介绍几种常用铸铁外，还有抗磨白口铸铁、冷硬铸铁，耐热铸铁等。铸造生铁通过锻化、变质、球化等方法可以改变其内部结构，改善并提高其机械性能，因此，铸造生铁又可分为白口铸铁、灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和特种铸铁等品种。,2.,钢及其分类：,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。钢的分类方法多种多样，其主要方法有如下七种：,2.1 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（P0.045%，S0.055%）,(2)优质钢（P、S 均0.035%）,(3)高级优质钢（P0.035%，S0.030%）,2.2 按化学成份分类,(1)碳素钢：,a.低碳钢（C0.25%）；,b.中碳钢（C0.250.60%）；,c.高碳钢（C0.60%）。,(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510%）,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：,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：,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。,2.5 按金相组织分类：,2.6 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。,(2)优质钢（包括高级优质钢）,a.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；(f)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。,3.,中国钢号表示方法:,钢号表示方法概述:,钢的牌号简称钢号，是对每一种具体钢产品所取的名称，是人们了,解钢的一种共同语言。中国的钢号表示方法，根据国家标准钢铁产品,牌号表示方法（GB221-79）中规定，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。即：,钢号中化学元素采用国际化学符号表示，例如Si、Mn、Cr等。混,合稀土元素用“RE”（或“Xt”）表示。,产品名称、用途、冶炼和浇注方法等，一般采用汉语拼音的缩写字母,表示，见表。,钢中主要化学元素含量（%）采用阿拉伯数字表示。,3.2 钢号表示方法的分类说明,3.2.1 碳素结构钢:,由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以,“Q”，代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，单位是,Mpa。例如：Q235 表示屈服点（ss）235MPa 的碳素结构钢。,必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级,符号分别为A、B、C、D。脱氧方法符号：F 表示沸腾钢；b 表示半镇,静钢：Z 表示镇静钢；TZ 表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即Z 和,TZ 都可不标。例如Q235-AF 表示A级沸腾钢。,专门用途的碳素钢，例如桥梁钢、船用钢等，基本上采用碳素结构钢的表示方法，但在钢号最后附加表示用途的字母。,3.2.2 优质碳素结构钢,钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.45%的钢，钢号为“45”，它不是顺序号，所以不能读成45 号钢。,锰含量较高的优质碳素结构钢，应将锰元素标出，例如50Mn。,沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出，例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢，其钢号为10b。,3.2.3 碳素工具钢,钢号冠以“T”，以免与其他钢类相混。,钢号中的数字表示碳含量，以平均碳含量的千分之几表示。例如,“T8”表示平均碳含量为0.8%。,锰含量较高者，在钢号最后标出“Mn”，例如“T8Mn”。,高级优质碳素工具钢的磷、硫含量，比一般优质碳素工具钢低，在,钢号最后加注字母“A”，以示区别，例如“T8MnA”。,碳素工具钢用途广泛。其中T7、（T7A）、T8、（T8A）钢因韧性较,好，主要用作承受震动与冲击载荷的工具，如凿子、打铁用模、各种锤,子、木工工具等；T9（T9A）由于含碳量较高，故硬度、耐磨性较高、,韧性较差，有一定韧性用作不受剧烈震动冲击的工具。如冲模、冲头、,木工切削工具、凿岩凿子等到；T10、（T10A）、T11、（T11A）韧性,尚可，耐磨、较硬、应用较广、制作要求较高且不受突然和剧烈冲愚味,震动而需要一定韧性及具有锋利刀口的各种工具，如车刀、刨刀、钻,头、板牙、铣刀、刀锯锯条及简单量具；T12（T12A）、T13（T13A）,钢则用于制造不受震动，要求极高硬度的工具，如钻头、丝锥、锉刀、,刮刀等。,3.2.4 易切削钢,钢号冠以“Y”，以区别于优质碳素结构钢。,字母“Y”后的数字表示碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例,如平均碳含量为0.3%的易切削钢，其钢号为“Y30”。,锰含量较高者，亦在钢号后标出“Mn”，例如“Y40Mn”。,3.2.5 合金结构钢,钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，如40Cr。,钢中主要合金元素，除个别微合金元素外，一般以百分之几表示。当平均合金含量1.5%时，钢号中一般只标出元素符号，而不标明含量，但在特殊情况下易致混淆者，在元素符号后亦可标以数字“1”，例如钢号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”，前者铬含量为0.40.6%，后者为0.91.2%，其余成分全部相同。当合金元素平均含量1.5%、2.5%、3.5%时，在元素符号后面应标明含量，,可相应表示为2、3、4 等。例如18Cr2Ni4WA。,钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素，均属微合金,元素，虽然含量很低，仍应在钢号中标出。例如20MnVB 钢中。钒为,0.070.12%，硼为0.0010.005%。,高级优质钢应在钢号最后加“A”，以区别于一般优质钢。,专门用途的合金结构钢10，钢号冠以（或后缀）代表该钢种用途,的符号。例如铆螺专用的30CrMnSi 钢，钢号表示为ML30CrMnSi。,3.2.6 低合金高强度钢,钢号的表示方法，基本上和合金结构钢相同。,低合金钢是指在钢中加入少量合金元素，由于合金元素的强化作用，低,合金结构钢的屈服点比普通碳素钢高25150%，加之大多低碳，而具有,良好的塑性韧性和焊接性能，有的还具有耐腐蚀、耐低温等特性，因,此，低合金钢是一类很有发展前途的钢，在钢的生产中比例越来越大。,低合金钢按质量和用途分为普通质量低合金钢、优质低合金钢、特殊质,量低合金钢。,对专业用低合金高强度钢，应在钢号最后标明。例如16Mn 钢，,用于桥梁的专用钢种为“16Mnq”，汽车大梁的专用钢种为,“16MnL”，压力容器的专用钢种为“16MnR”。,3.2.7 弹簧钢,弹簧钢是用生产各种板簧和螺旋弹簧或类似零件（如轧辊等）。,弹簧是一种能产生大量弹性变形的结构零件，通过弹簧的弹性变形，可,以吸收冲击能量、缓和冲击和震动的作用，因此对弹簧钢的要求必须有,高的强度，特别是高的屈服强度和疲劳强度；要不易脱碳，有良好的表,面质量，具有一定的淬透性和良好的工艺性能。有的弹簧还要求耐热、,耐腐蚀等。因此弹簧钢含碳较高，弹簧钢有合金和非合金。,弹簧钢按化学成分可分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类，其钢号表示,方法，前者基本上与优质碳素结构钢相同，后者基本上与合金结钢相同。,3.2.8 滚动轴承钢 :,滚动轴承钢也叫轴承钢。主要用来制造滚动轴承内外套圈、滚珠、滚粒、保持架等，但在量具、冷作模具、低合金刀具、柴油机高压油泵件等方面也有广泛应用。轴承钢种类较多有较多高碳铬、渗碳、不锈、高温、无磁轴承钢。,钢号冠以字母“G”，表示滚动轴承钢类。,高碳铬轴承钢钢号的碳含量不标出，铬含量以千分之几表示例如GCr15。渗碳轴承钢的钢号表示方法，基本上和合金结构钢相同。,3.2.9 合金工具钢和高速工具钢 :,合金工具钢12钢号的平均碳含量1.0%时，不标出碳含量；当平,均碳含量1.0%时，以千分之几表示。例如Cr12、CrWMn、,9SiCr、3Cr2W8V。,高速工具钢13的钢号一般不标出碳含量，只标出各种合金元素平均含量的百分之几。例如钨系高速钢的钢号表示为“W18Cr4V”。钢号冠以字母“C”者，表示其碳含量高于未冠“C”的通用钢号。,钢中合金元素含量的表示方法，基本上与合金结构钢相同。但对铬含量较低的合金工具钢钢号，其铬含量以千分之几表示，并在表示含量的数字前加“0”，以便把它和一般元素含量按百分之几表示的方法区别开来。例如Cr06。,3.2.10 不锈钢和耐热钢,钢号中碳含量以千分之几表示。例如“2Cr13”钢的平均碳含量为,0.2%；若钢中含碳量0.03%或0.08%者，钢号前分别冠以“00”及,“0”表示之，例如00Cr17Ni14Mo2、0Cr18Ni9 等。,对钢中主要合金元素以百分之几表示，而钛、铌、锆、氮 等,则按上述合金结构钢对微合金元素的表示方法标出。,焊条钢,它的钢号前冠以字母“H”，以区别于其他钢类。例如不锈钢焊丝为,“H2Cr13”，可以区别于不锈钢“2Cr13”。,1. 概述：,有色金属分类：,（1）,有色纯金属,：,分为重金属、轻金属、贵金属、半金属和稀有金属五类。,（2）,有色合金,：,按合金系统分：重有色金属合金、轻有色金属合金、贵金属合金、,稀有金属合金等；,按合金用途则可分：变形（压力加工用合金）、铸造合金、轴承合,金、印刷合金、硬质合金、焊料、中间合金、金属粉未等。,（3）,有色材,按化学成份分类：铜和铜合金材、铝和铝合金材、铅和铅合金材、,镍和镍合金材、钛和钛合金材。按形状分类时，可分为：板、条、带、,箔、管、棒、线、型等品种。,三、有色金属材料（非黑色金属）,1.2 有色金属产品牌号表示方法：,（1）命名原则：,有色金属及合金产品牌号的命名，规定以汉语拼音字母或国际元素,符号作为主题词代号，表示其所属大类，如用L 或AL 表示铝，T 或Cu,表示铜。主题词以后，用成份数字顺序结合产品类别来表示。即主题词,之后的代号可以表示产品的状态、特征或主要成份。,如：,LF 为防（F）锈的铝（L）合金；,LD 为锻（D）造用的铝（L）合金；,LY 为硬（Y）的铝（L）合金，这三种合金的主题词是铝合金（L）。,又如：,QSn 为青（Q）铜中主要的添加元素为锡（Sn）的一类；,QAL9-4 为青（Q）铜中含有铝（AL），成分中添加元素铝为9%，其他添加元素为4%，这两种合金的主题词是青铜（Q）。,产品代号是由标准（GB340-78）规定的主题词汉语拼音字母、化学,元素符号及阿拉伯数字相结合的方法来表示。,（2）牌号表示方法举例有色金属和合金产品的牌号表示方法举例,2. 铜及铜合金：,2.1 纯铜：,纯铜是玫瑰红色金属，表面形成氧化铜膜后呈紫色，故工业纯铜常称,紫铜或电解铜。密度为89g/cm3，熔点1083C。纯铜导电性很好，,大量用于制造电线、电缆、电刷等；导热性好，常用来制造须防磁性干,扰的磁学仪器、仪表，如罗盘、航空仪表等；塑性极好，易于热压和冷,压力加工，可制成管、棒、线、条、带、板、箔等铜材。纯铜产品有冶,炼品及加工品两种。,2.2 铜合金：,2.2.1 黄铜,黄铜是铜与锌的合金。最简单的黄铜是铜锌二元合金，称为简单,黄铜或普通黄铜。改变黄铜中锌的含量可以得到不同机械性能的黄铜。,黄铜中锌的含量越高，其强度也较高，塑性稍低。工业中采用的黄铜含,锌量不超过45%，含锌量再高将会产生脆性，使合金性能变坏。,为了改善黄铜的某种性能，在一元黄铜的基础上加入其它合金元素的,黄铜称为特殊黄铜。常用的合金元素有硅、铝、锡、铅、锰、铁与镍,等。在黄铜中加铝能提高黄铜的屈服强度和抗腐蚀性，稍降低塑性。含,铝小于4%的黄铜具有良好的加工、铸造等综合性能。在黄铜中加1%的,锡能显著改善黄铜的抗海水和海洋大气腐蚀的能力，因此称为“海军黄,铜”。锡还能改善黄铜的切削加工性能。黄铜加铅的主要目的是改善切,削加工性和提高耐磨性，铅对黄铜的强度影响不大。锰黄铜具有良好的,机械性能、热稳定性和抗蚀性；在锰黄铜中加铝，还可以改善它的性,能，得到表面光洁的铸件。,黄铜可分为铸造和压力加工两类产品。,常,用,加,工,黄,铜,2.2.2 青铜：,青铜是历史上应用最早的一种合金，原指铜锡合金，因颜色呈青灰,色，故称青铜。为了改善合金的工艺性能和机械性能，大部分青铜内还,加入其它合金元素，如铅、锌、磷等。由于锡是一种稀缺元素，所以工,业上还使用许多不含锡的无锡青铜，它们不仅价格便宜，还具有所需要,的特种性能。无锡青铜主要有铝青铜、铍青铜、锰青铜、硅青铜等。此,外还有成份较为复杂的三元或四元青铜。现在除黄铜和白铜（铜镍合,金）以外的铜合金均称为青铜。,锡青铜有较高的机械性能，较好的耐蚀性、减摩性和好的铸造性能；,对过热和气体的敏感性小，焊接性能好，无铁磁性，收缩系数小。锡青,铜在大气、海水、淡水和蒸汽中的抗蚀性都比黄铜高。,铝青铜有比锡青铜高的机械性能和耐磨、耐蚀、耐寒、耐热、无铁磁,性，有良好的流动性，无偏析倾向，可得到致密的铸件。在铝青铜中加,入铁、镍和锰等元素，可进一步改善合金的各种性能。,青铜也分为压力加工和铸造产品两大类。,2.2.3 白铜,以镍为主要添加元素的铜基合,金呈银白色，称为白铜。铜镍二,元合金称普通白铜，加锰、铁、,锌和铝等元素的铜镍合金称为复,杂白铜，纯铜加镍能显著提高强,度、耐蚀性、电阻和热电性。工,业用白铜根据性能特点和用途不,同分为结构用白铜和电工用白铜,两种，分别满足各种耐蚀和特殊,的电、热性能。白铜多经压力加,工成白铜材，常用加工白铜的组,别、牌号。,3.,铝及铝合金,3.0 概述：,铝是一种轻金属，密度小（），具有良好的强度和塑性，,铝合金具有较好的强度，超硬铝合金的强度可达600Mpa，普通硬铝合,金的抗拉强度也达200450Mpa，它的比钢度远高于钢，因此在机械制,造中得到广泛的运用。铝的导电性仅次于银和铜，居第三位，用于制造,各种导线。铝具有良好的导热性，可用作各种散热材料。铝还具有良好,的抗腐蚀性能和较好的塑性，适合于各种压力加工。,铝合金按加工方法可以分为变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金又,分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强,化型不能通过热处理来提高机械性能，只能通过冷加工变形来实现强,化，它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处,理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能，它,可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。,铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能，物理性能和抗腐蚀性,能。铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金、铝铜合金、铝镁合金和铝,锌合金。,纯铝产品:,纯铝分冶炼品和压力加工品两类，前者以化学成份Al 表示，后者用,汉语拼音LG（铝、工业用的）表示。,3.2 压力加工铝合金：,铝合金压力加工产品分,为防锈（LF）、硬质,（LY）、锻造（LD）、超,硬（LC）、包覆（LB）、,特殊（LT）及钎焊（LQ）,等七类。常用铝合金材料,的状态为退火（M焖,火）、硬化（Y）、热轧,（R）等三种。压力加工铝,合金的产品代号。,3.3 铸造铝合金,铸造铝合金（ZL）按成分中铝以外的主要元素硅、铜、镁、锌分为四,类，代号编码分别为100、200、300、400。,3.4 高强度铝合金：,高强度铝合金指其抗拉强度大于480MPa 的铝合金，主要是压力加,工铝合金中硬铝合金类、超硬铝合金类和铸造合金类。,金属材料的化学性能最主要的是指它的耐腐蚀性。材料抵抗周围介质,对腐蚀破坏的能力称为材料的耐腐蚀性能。耐蚀性不是材料固有不变的,特性，它随材料的工作条件而改变。,四、黑色金属及其合金耐蚀性,1. 碳钢和普通铸铁的耐蚀性,1.1 耐蚀性能,在淡水、大气、土壤、海水等中性介质中都不耐蚀；,在各类干燥气体和有机溶剂等介质中耐蚀性良好；,在低浓度碱溶液14及浓硫酸、浓氢氟酸等介质中，碳钢和普通铸铁表面能生成稳定的膜，因而是耐蚀的。,1.2 影响耐蚀性的因素,介质组成；铁碳合金的成分和组织；钢铁热处理条件差异。,2. 耐蚀合金铸铁,在铸铁中加入某些合金元素可以大大提高它在一些介质中的耐蚀性。,如添加硅、铬、铝等元素，可使铸铁表面形成连续、致密、牢固的表面膜；添加镍能获得耐碱性介质腐蚀性能优良的奥氏体铸铁；加稀土元素、镁，能使石墨球化，从而大大改善高硅铸铁的力学性能和工艺性能。,3. 耐蚀低合金钢,耐蚀低合金钢通常是指在碳钢中加入合金元素的总量低于3%左右的,合金。加入的合金元素种类、含量不同，所起的作用不同。,根据在不同介质中的耐腐蚀性能，可将耐蚀低合金钢分为如下几种：,（1）耐大气腐蚀钢种；,（2）耐海水腐蚀钢种；,（3）耐硫化氢腐蚀钢种。,4. 不锈钢的耐蚀性,不锈钢是铬、镍含量较高的合金钢。通常把耐大气腐蚀的合金钢称为,不锈钢，把在酸中及其它强腐蚀性介质中耐腐蚀的合金钢称为耐酸钢。,一般把上述不锈钢与耐酸钢统称为不锈耐酸钢或简称为不锈钢。,铬13 不锈钢,本钢种含铬1214，约为不锈钢必需含铬的最低量（Cr12,）。它可经热处理硬化，产生带磁性的马氏体结构，所以通称马氏体,不锈钢。低碳品种有铁素体不锈钢。,它的耐蚀性和其它不锈钢类似。能够耐大气、水、硝酸、碱、盐、有,机酸、有机化合物及其它氧化性环境的腐蚀；不耐非氧化性酸（硫酸、,盐酸等）的腐蚀。在含有卤素离子的溶液中可产生孔蚀和应力腐蚀破,裂。由于它不含镍，铬含量也较低，所以一般耐蚀性都低于铬17 铁素体,和铬18 镍9 奥氏体不锈钢。,它的强度和硬度高，韧性较低，常用于同时需要耐蚀性、强度和硬度,的部件，如阀门部件、球轴承等。一般不用作槽、管等化工设备。,4.2 铬17 不锈钢,铬17 不锈钢含铬1727，晶粒结构主要是带磁性的铁素体，所以,通称铁素体不锈钢。它不能经热处理硬化，但可通过冷加工硬化。,它的耐蚀性和其它不锈钢类似，耐大气性能优良，耐硝酸和其它氧化,性环境，也耐碱、盐、水、有机酸及其它有机化合物的腐蚀。不耐非氧,化性酸（硫酸、盐酸等）的腐蚀。其耐蚀性优于马氏体不锈钢，低于奥,氏体不锈钢，但在耐应力腐蚀破裂方面优于奥氏体不锈钢。,主要用于耐大气腐蚀的如汽车和建筑业的各类部件、家庭用具等，也,可用于硝酸工业的设备（如贮罐）。但因其焊接、加工性能远低于铬18,镍9 钢，故在化工方面的应用受到了限制。,本钢种有含钛、不含钛和低碳等几个品种，其耐蚀性基本相似，低碳,含钛的钢对晶间腐蚀有较强的抵抗力。,4.3 铬18 镍9 不锈钢,铬18 镍9 不锈钢（奥氏体）是含铬11以上或同时含镍的钢种的通称。它在,常温氧化性环境（如大气、水、强氧化性酸等）中容易钝化，使表面产生一层,以氧化铬（Cr2O3）为主，保护性很强的薄膜，其腐蚀率极低，因此得“不锈,钢”之名。但当温度增高或环境的氧化能力减小时，将由钝态变为活态，腐蚀,显著增大。各类不锈钢对有机酸、有机化合物、碱、中性溶液和多种气体都有,良好耐蚀性。在非氧化性酸（硫酸、盐酸等）中腐蚀严重。不锈钢设备的腐蚀,常常为局部腐蚀，当处于钝态和活态边缘，在含有卤素离子的盐溶液中，可能,产生孔蚀。在含有对应力腐蚀敏感离子（如Cl、OH等）的溶液中，受应力,的部分（如焊缝附近）则可能产生危险的应力腐蚀破裂。焊缝两侧的敏化区还,易产生晶间腐蚀。,铬镍钢的耐蚀性和机械性能都超过单纯铬钢。镍的加入促进奥氏体结构的生,成，可得到更好的机械性能，特别是使韧性提高，同时又增大了钝化范围，使,它更容易钝化。铬18 镍9 钢是不锈钢中用途最广的品种。它没有磁性，不能不,能经热处理硬化，但和铁素体不锈钢一样，可经冷加工硬化。,加入少量钛或铌的品种对晶间腐蚀的抗力较高，也称“稳定钢”。铬、镍含,量越高，耐蚀性和耐热性也越高，如铬25 镍20 钢就具有耐高温氧化的特点。此,外，还生产了以锰代镍的节镍或无镍钢（铬锰氮钢）。所有以上品种耐蚀性基,本相同，唯有含钼24%的铬镍钼钢对非氧化性酸、卤化物等介质的耐蚀性较,好，不易产生孔蚀，因差别较多，所以另列表。,4.4 铬18 镍12 钼（钛）不锈钢：,本钢种和一般铬镍不锈钢相似，氮由于加入了24%的钼，所,以在许多方面比铬镍不锈钢更为优越，特别是在非氧化性酸和热的有机酸、氯化物中的耐蚀性要比铬镍不锈钢好得多，抗孔蚀的能力也越好。,含钛或铌的钢对晶间腐蚀有较强的抗力。含钼的铬锰氮（镍）钢耐蚀性与钢种基本类似，因此，可作本钢种的代用品。,铬26 钼1 微碳铁素体不锈钢（E-Brite 26-1）耐蚀性与本钢种类似，与其它无镍铁素体钢同样具有耐孔蚀和应力腐蚀破裂的优点，且因碳、氮的含量低，所以也耐晶间腐蚀。可作本钢种的节镍代用品。,4.5 铬20 镍2230 不锈钢20 号合金：,铬20 镍2230 不锈钢不锈钢国外商品名为Durime 20（铸材），,Carpehter 20（锻材），Worthite。牌号见下表：,本类合金因铬、镍含量较高，所以耐蚀性比普通不锈钢更高。可,用于处理硫酸、硝酸、磷酸、混酸、亚硫酸、有机酸、碱、盐溶液、,硫化氢等。在某些浓度下，还可用于高温。但不耐浓或热的盐酸、湿,的氟、氯、溴、碘、王水等的腐蚀。因为价格较贵，一般由于腐蚀严,重的环境以及高温、高速下磨蚀严重的部件，如阀、泵等。不同牌号,的钢种由于合金成份略有差异，在个别环境中耐蚀性可能有差别，使,用时要注意。,五、 有色金属及其合金耐蚀性：,1. 铜及其合金：,铜及其合金具有高的导电性、导热性、塑性、冷韧性，并且在许多介质中具有高的耐蚀性能。,纯铜,也称紫铜。铜在一般大气、工业大气、海洋性大气中、比较稳定；在碱中、在弱的和中等浓度的非氧化性酸中也相当稳定，若溶液中有氧或氧化剂存在，腐蚀将更加严重。铜不耐硫化物（如H2S）腐蚀。铜具有高的导电性、导热性、塑性和良好的加工性能，另外，铜具有良好的冷韧性。但铜的强度低，铸造性能不好，且在某些介质中的耐蚀性不高，很少用作结构材料。,1.2 铜合金（,常用的铜合金有黄铜和青铜）,1）黄铜,铜与锌组成的合金称为黄铜。为改善其性能，常加入锡、铝、硅、镍、锰、铅、铁等元素，这样形成的合金称为特殊黄铜。,特点：机械性能与含锌量有着极为密切的关系；铸造性能很好；抗蚀性较好；含锌量大于20%的黄铜经冷加工后，在潮湿的大气、海水、高温高压水、蒸汽及一切含氨的环境中都可引起应力腐蚀断裂。黄铜在中性溶液、海水和在退火后酸洗溶液中易发生脱锌腐蚀，可在黄铜中加入0.02%的砷防止其发生。,2）青铜,凡是铜合金中的主加元素不是锌而是锡、铝、硅等其它元素者，通称,为青铜。常用的青铜有锡青铜、铝青铜和硅青铜等。,特点：锡青铜铸造性能较黄铜差，抗腐蚀性比纯铜和黄铜更好，但对,酸类的抗蚀性较差。铝青铜的机械性能也比黄铜和锡青铜高，而且在大,气、海水、碳酸及大多数有机酸中具有比黄铜和锡青铜更高的耐蚀性。,硅青铜具有比锡青铜高的机械性能和较低的价格，而且铸造性能和冷、,热压力加工性能都很好。,2. 铝及其合金：,2.1 铝,特点：铝的密度小，比重为，约为铜的1/3；导电性、导热性、塑,性、冷韧性都好，但强度低，经冷变形后强度可提高；能承受各种压力,加工。铝是电极电位很负的元素，铝在强氧化性介质以及在氧化性酸,（如硝酸）中也是稳定的。卤素离子对铝的氧化膜有破坏作用，所以铝,在氢氟酸、盐酸、海水和其它含卤素离子的溶液中是不耐蚀的。,应用：广泛用于制造反应器、热交换器、冷却器、泵、阀、槽车、管,件等。,2.2 铝合金,纯铝的强度较低，若在铝中加入一些元素，如铜、镁、锌、锰、硅等,形成铝合金，其性能将会有很大的改善。,3. 钛及其合金,3.1 纯钛,特点：是很活泼的元素。有很好的钝化性能，钝化膜很稳定，在许多,环境中表现出很好的耐蚀性。有“耐海水腐蚀之王”之称。高温下，钛,的化学活性很高，能与卤素、氧、氮、碳、硫等元素发生剧烈反应。钛,一般不发生孔蚀；除在几种个别介质（如发烟硝酸、甲醇溶液）中，也,不发生晶间腐蚀；钛的应力腐蚀破裂敏感性小，具有抗腐蚀疲劳的性,能，耐缝隙腐蚀性能良好。,3.2 钛合金,特点：钛合金的机械性能与耐蚀性都比纯钛有明显提高。工业上使用,的都是钛合金。钛合金的主要腐蚀形态是氢脆和应力腐蚀破裂。,4. 镍及其合金,4.1 镍,特点：在各种温度、任何浓度的碱溶液和各种熔碱中，镍具有特别高,的耐蚀性。但镍在含硫气体、浓氨水和强烈充气氨溶液、含氧酸和盐酸,等介质中，耐蚀性很差。镍具有高强度、高塑性和冷韧的特性，能压延,成很薄的板和拉成细丝。镍很稀贵，在水处理工程和化工上主要用于制,造碱性介质设备，以及铁离子在反应过程中会发生催化影响而不能采用,不锈钢的那些过程设备。,4.2 镍合金,Ni-Cu 合金中的蒙乃尔合金具有很好的力学性能和机械性能，易于压,力加工和切削加工，耐蚀性好。主要用于在高温荷载下工作的耐蚀零件,和设备。Ni-Mo 合金中的哈氏合金（0Cr16Ni57Mo16Fe6W4）能耐室,温下所有浓度的盐酸和氢氟酸。Ni-Cr 合金中的因考尔合金,（0Cr15Ni57Fe），在高温下具有很好的力学性能和很高的抗氧化能,力，是能抗热浓MgCl2 腐蚀的少数几种材料之一。,END！,