金属材料及非金属材料基础知识

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,金属材料及非金属材料基础知识,一、钢铁材料分类,钢铁材料又称黑色金属材料，钢铁是指钢和铁的统称，都是以铁和碳为主要元素组成的合金。,1,、生铁的分类,生铁：碳的质量分数,c,大于,2%,的铁碳合金称为生铁,（,1,）按用途分：,炼钢生铁：指平炉、转炉炼钢用生铁，其含,Si,量较低，,si,不大于,1.75%,，含硫较高，,s,不大于,0.07%,。炼钢生铁硬而脆，断口成白色，所以也叫白口铁。占生铁产量的,80%-90%,铸造生铁,:,又称翻砂铁，一般含,Si,量较高，,si,达3.75%,，含硫量较低，,s,不大于,0.06%,。断口呈灰色又称灰口铁。 它占生铁产量的,10%,（2,）按化学成份分：,普通生铁：普通生铁是指不含其它合金元素的生铁，如炼钢生铁、铸造生铁,特种生铁：,a.,天然合金生铁： 天然合金生铁是指含有共生金属，如铜、钒、镍等的铁矿石或精矿石，用还原剂还原而炼成的一种生铁，它含有一定量的合金元素，可用来炼钢或铸造。,b.,铁合金：是在炼铁中特意加入其它成份，炼成含有多种合金元素的特种生铁，如硅铁、锰铁、铬铁、钼铁等等。,2,、铸铁的分类,碳的质量分数,c,超过,2%,（一般为,2.5%-3.5%,）的铁碳合金称为铸铁，是用铸造生铁经冲天炉等设备重熔，用于浇铸机器零件。,（,1,）按断口颜色分：,灰铸铁：铸铁中碳大部或全部以自由状态的片状石墨形式存在，断口是暗灰色，故称灰铸铁，有一定力学性能和良好的被切削加工性。,白口铸铁：组织中完全没有或几乎没有石墨的一种铁碳合金，其中碳完全以渗碳体形式存在。,麻口铸铁：介于白口铸铁与灰口铸铁之间的一种铸铁，断口呈灰白相间的麻点，故称麻口铸铁，性能不好，极少应用。,（,2,）按化学成份：,普通铸铁：指不含任何合金元素的铸铁。如常用的灰铸铁，可锻铸铁等。,特殊铸铁：在普通铸铁中有意加入一些合金元素，借以提高铸铁某些特殊性而配制的一种高级铸铁，如各种耐热、耐腐蚀、耐磨铸铁。,（,3,）按生产方式和组织性能分：,孕育铸铁：又称变质铸铁，在灰铸铁基础上，采用“变质处理”即是在铁水中加入少量的变质剂（硅铁或硅钙合金）造成人工晶核，获得细晶的珠光体和细片状石墨组织的一种高级铸铁。这种铸铁强度塑性和韧性比一般灰铸铁好，主要用来制造力学性能要求较高而截面尺寸变化大的大型铸件。,可锻铸铁：是一种由一定成份的白口铸铁经石墨化退火后而成，其中碳大部或全部成团絮状石墨的形式存在。比灰铸铁具有较高的韧性，故又称韧性铸铁，此种铸铁并不可以锻造，多用来制造承受冲击载荷的铸件。,球墨铸铁：球墨铸铁又称球铁。它是通过在浇铸前往铁水中加入一定量的球化剂（如纯镁或其合金）和墨化剂（硅铁或硅铝合金）以促进碳呈球状石墨结晶而获得的。由于石墨呈球状，应力大为减轻，它主要可减小金属基体的有效截面积，因而它的力学性能比普通灰铸铁高得多，也比可锻铸铁好。还具备比灰铸铁好的焊接性和接受热处理的性能；和钢相比，除塑性、韧性稍低外，其他性能均接近，是一种同时兼有钢和铸铁优点的优良材料。因此，在机械工程上获得广泛应用。,3,、 钢的分类,（,1,）按冶炼方法分：,平炉钢：指用平炉炼钢法所炼制出的钢（有停建平炉的趋势）,主要有普通碳钢、低合金钢、优质碳素钢。,转炉钢：指用转炉炼钢法所炼制的钢。分底吹、侧吹、顶吹和空 气吹炼、纯氧吹炼等转炉钢。顶吹转炉钢具有生产速度快、质量高、成本低、投资少、基建快一系列优点，是当代炼钢的主要方法，转炉钢的主要品种是普碳钢，也生产优质碳素钢和合金钢。,电炉钢：指用电炉炼钢法所炼出的钢，可分为电弧钢、感应电炉钢、真空感应电炉钢、电渣炉钢。主要品种：优质钢和合金钢。,（,2,）按脱氧程度和浇注分：,沸腾钢：这是脱氧不完全的钢，在浇注时钢锭模里产生沸腾。其特点是效率高、成本低、表面质量及深冲性能好，但成份偏析大，质量不均匀，耐腐蚀性和机械强度差，这类钢大量用来轧制普通碳素钢、钢板型钢。,镇静钢：它是脱氧完全的钢，在浇注时钢液镇静，没有沸腾现象，其特点是成份偏析少，质量均匀，收得率低（缩孔多）成本比较高，一般合金钢和优质碳素钢都是镇静钢。,半镇钢：它是脱氧程度介于沸腾钢与镇静钢之间的钢，浇注时沸腾现象较弱，生产较难，其特点是成份偏析少，质量较可以，在钢的比重不大。,注：（,i）,脱氧方法表示符号：,F、b、Z、TZ,（ii）F-,沸腾钢 、,b-,半镇静钢 、,Z-,镇静钢 、,TZ-,特殊镇静钢,（,Si0.07%） (Si0.17%),Si,下限值,0.12%,(3),按化学成份分：,合金钢：在碳素钢基础上，为了改善钢的性能，在冶炼时，特意加入一些合金元素（如铬、镍、硅、锰、钛、硼等）而炼成的钢。,a.,低合金钢 合金元素总量,5%,b.,中合金钢 合金元素总量,5%10%,c.,高合金钢 合金元素总量,10%,碳素钢：,c,低于,2%,，并含有少量锰、硅、硫、磷、氧等杂质的铁、碳合金。,工业纯铁,c0.04%,的铁碳合金,低碳钢,c0.25%,的钢,中碳钢,c0.25%-0.60%,的钢,高碳钢,c0.60%,的钢,(4),按用途分：,建筑及工程用结构钢,（,i）.,建筑及工程用结构钢,a、,普通碳素结构钢,b、,低合金钢,（,ii）.,机械制造用结构钢,a,优质碳素结构钢,b,合金结构钢,c,易切削钢：在钢中加一些使钢变脆的元素，使钢切削时切屑易脆 断成碎屑，从而有利提高切削速度和提高刀具寿命。变脆主要元素是硫，钢中的硫和锰以硫化锰形态存在。硫化锰很脆并有润滑性能，有利于提高加工表面质量，如,Y12、Y40Mn2,d,弹簧钢,e,滚动轴承钢,工具钢,（,i）,按化学成份分,a,碳素工具钢,b,合金工具钢,c,高速钢,（,ii）,按用途分,a,刃具钢（或刀具钢）,b,模具钢,c,量具钢,特殊钢：指用特殊方法生产具有特殊物理、化学性能或力学性能的 钢。如：,（,i）.,不锈耐酸钢（,ii）,耐热不起皮钢 （,iii）,高电阻合金钢 （,iv）,低温用钢 （,v）,耐磨钢 （,vi）,磷钢 （,vii）,抗磁钢 （,viii）,超高强度钢（指,b1400MPa,的钢）,专业用钢：指工业部门用钢,（,i）,汽车用钢（,ii）,农机用钢 （,iii）,航空用钢 （,iv）,化工用钢 （,v）,锅炉用钢等等,(5),按品质分,（,i）,普通钢：这类钢含杂质较多，主要用作建筑结构既要求不太高的机械零件，,如普通碳素钢、低合金结构钢,(,cp,均限在,0.07%内),（,ii）,优质钢：杂质少、质量好，其中硫与磷含量,s、p,限制在,0.04%,内，主要有优质碳素结构钢、合金结构钢、弹簧钢、轴承钢等,（,iii）,高级优质钢：含杂质极少，其中硫与磷含量,sp,限制在,0.03%,内，主要机械零件和工具，在钢号后加,A,或文字。,（,6,）按制造加工形式分,（,i）,铸钢：,c,一般在,0.15-0.60%,的钢，制造一些复杂难于锻造或切削加工成型又要求较高强度和塑性的零件。,（,ii）,锻钢：指用锻造方法而生产出来的各种锻材和零件，锻钢件的质量一般比铸钢件高，能承受大的冲击力，塑性、韧性和其它力学性能都比铸钢件高。,（,iii）,热轧钢：热轧用来生产型钢、钢管、钢板，也用来轧制线材。,（,iv）,冷轧钢：表面光洁、尺寸精确、力学性能好。,（,v）,冷拔钢：指用冷拔方法生产出的各种冷拔钢材，其特点是精度高，表面质量好，主要生产冷拔钢丝、圆钢、六角钢、钢管。,二、钢铁产品名称、用途、特性,1,、常用钢铁产品命名的符号,元素名称,化学元素符号,元素名称,化学元素符号,铁,Fe,钙,Ca,锰,Mn,锡,Sn,铬,Cr,铅,Pb,镍,Ni,碳,C,铜,Cu,硅,Si,钒,V,硫,S,钛,Ti,磷,P,铝,Al,氮,N,镁,Mg,氧,O,氢,H,2,、钢铁产品的名称、用途、特性和工艺方法表示符号,名称,汉字,汉语拼音,采用符号,字体,位置,炼钢用生铁,炼,LIAN,L,大字,牌号头,铸造用生铁,铸,ZHU,Z,大字,牌号头,球墨铸铁用生铁,球,QIU,Q,大字,牌号头,耐磨生铁,耐磨,NAIMO,TL,大字,牌号头,碳素结构钢,屈,QU,Q,大字,低合金高强度钢,屈,QU,Q,大字,易切削钢,易,YI,Y,大字,牌号头,电工用热轧硅钢,电热,DIANRE,DR,大字,电工用冷轧无取向硅钢,无,WU,W,大字,牌号头,电工用冷轧取向硅钢,取,QU,Q,大字,牌号头,电磁铁,电铁,DIANTIE,DT,大字,牌号头,碳素工具钢,碳,TAN,T,大字,牌号头,塑料模具钢,塑模,SUMO,SM,大字,滚珠轴承钢,滚,GUN,G,大字,铆螺钢,铆螺,MAOLUO,ML,大字,3,、常用钢铁产品的牌号表示方法,（,1,）碳素结构钢,GB/T700-1988,（i）,常用牌号,Q235Bb,Q195AF,Q255A,Q275,（ii）,牌号符号意义,Q 235 B b,F-,沸腾钢,b-,半镇静钢,Z-,镇静钢,脱氧方法：,TZ-,特殊镇静钢,质量等级,A、B、C、D,屈服点（强度）值,MPa,钢材屈服强度“屈”字的拼音首位字母,（2,）优质碳素结构钢,GB/T699-1999,（i）,常用牌号：,08、10、15、20、25、30、35、45、20,A、40Mn、50、55,等,优质无符号,质量等级：,A-,高级优质,脱氧方法：同碳素结构,锰元素，锰含量较高,Mn0.70%-1.00%,含碳量：以平均万分之几表示,（,ii）,牌号符号意义,50,Mn,F A,优质无符号,质量等级：,A-,高级优质,脱氧方法：同碳素结构,锰元素，锰含量较高,Mn0.70%-1.00%,含碳量：以平均万分之几表示,优质碳素结构钢的硫、磷含量（质量分数）,组别,P,S,(,%,),优质钢,0.035,0.035,高级优质钢,0.030,0.030,特级优质钢,0.025,0.020,(3),低合金高强度钢,GB/T1591-1994,（i）,牌号：,Q295 Q390B Q345A Q420C Q460 09MnV 16Mn 15MnTi,等,（,ii）,牌号符号意义：,Q 390 A,质量等级,A、B、C、D、E,屈服点（强度）值（,MPa,）,钢材屈服强度“强”字的拼音首位字母,(4),电工用热轧硅钢薄钢板,GB5212-1985,DR510-50,DR1750G35,DR 1750 G - 35,厚度值的,100,倍,G-,表示频率为,400,Hz,时在强磁场下检测的钢板,无符号,-,表示频率为,50,Hz,时在强磁场下检验的钢板,铁损值的,100,倍,代表电工用热轧硅钢薄钢板,(5),滚动轴承钢,GB/T5216-1985,（i）,牌号：,GCr9、GCr15SiMn,等,（,ii）,牌号符号意义：,G,Cr15,SiMn,化学元素符号，以百分之几表示,含,Cr,量，以千分之几表示,代表滚动轴承,三、金属材料基本性能,1,、金属材料主要性能,物理性能：,a、,密度,b、,热性能（熔点,C,导热率,膨胀系数,）c、,电阻性能（电阻率,e,导电率,k,电阻温度系数,p）d、,磁性能指标（导磁率,磁感应强度,B,磁场强度,H,铁损,e,减磨耐磨性能（摩擦系数,相对摩擦系数,）,力学性能：弹性指标（弹性模量,E（,MPa,）,切变弹性量,G）,强度（强度极限,抗拉强度,b,抗弯强度,w,或,Y,抗剪切强度,抗扭强度,b）,屈服极限,s,屈服强度,0.2,化学性能：,a、,耐腐蚀性,(,i),化学腐蚀：指抵抗周围介质（大气、水蒸气、有害气体、酸碱盐 等）腐蚀作用的能力,(,ii),电化学腐蚀：金属与酸、碱、盐等电解液时发生作用而引起的腐蚀,(,iii),点腐蚀,(,iv),腐蚀速度,(,v),腐蚀率等,b、,抗氧化性：指在室温或高温下抵氧化的能力，金属的氧化过程实际上是属于化学腐蚀的一种形式。,c、,化学稳定性：指金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性的总称。,2,、金属材料的工艺性能,铸造性（流动性、收缩率、偏析倾向）,锻造性：指金属材料在锻造过程承受塑性变形能力。,焊接性：用焊接方法将金属材料焊合在一起的性能。低碳钢好、中,碳钢中等、高碳钢和高合金钢、铸铁、铝合金焊接性差。,加工性：指金属在切削时的难易程度。,热处理工艺性：是指金属或合金在固态范围内通过加热、保温和冷,却方法以改变金属或合金内部组织所需工艺。工艺性指淬,硬性、淬透性（指钢在淬火时能够得到的淬硬层深度）、,淬火变形及开裂趋势、表面氧化及脱碳趋势、回火稳定,性、回火脆性、时效趋势等。,金属材料工艺性能试验,i,顶锻试验：锻短至原长,1/3或1/2,，检查是否有裂纹。,ii,冷弯试验：将材料试件围绕具有一定直径圆柱弯到一定角度，或弯,到两端面接触，查弯曲处塑性变形有无裂纹。,iii,杯突试验：规定的钢球或球形冲头顶压在压模内的试样，直至试样,产生第一个裂纹为止，压入深度称为杯突深度。,iv,金属管液压试验：用以检查金属管的质量和耐液压强度，查有无漏,水，浸湿和永久变形。,铁,-,碳平衡图（略）,3,、金属材料力学性能指标名称、符号、单位的说明,（,1,）弹性,弹性是指金属在外力作用下产生变形，当外力取消后又恢复到原来的形状和大小的一种特性。,弹性模量,E= （,Mpa,） -,应力,-,应变,在工程技术上是衡量材料刚度的指标，弹性模量俞大，刚度也俞大即在一定应力作用下，发生的弹性变形愈小。任何机器零件，在使用过程中，大都处于弹性状态，对于要求弹性变形小的零件，必须选用弹性模量大的材料。（弹性模量，即应力与应变成正比例关系时这个比例系数称弹性模量）,切变模量,G= （,Mpa,） ,切应力,相应扭转滑移,（2,）强度,强度指金属在外力作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。,P,P,名称,符号,计量单位,计算公式,含义,强度极限,Mpa,P,最大载荷（,N,）,指金属受外力作用，在断裂前单位面积上所能承受的最大载荷,抗拉强度,Mpa,最大拉力（,N,）,指外力是拉力时的强度极限，它是衡量金属材料强度的主要性能指标,抗压强度,Mpa,Py,最大压力（,N,）,指外力是压力时的强度极限，压缩试验主要用于低塑性材料，如铸铁，木材，塑料等,.,屈服极限,（或屈服点）,Mpa,Ps,屈服载荷（,N,）,金属受载荷时，当载荷不再增加，但金属本身的变形继续增加，这种现象叫屈服。产生屈服现象时的应力叫屈服极限或屈服点。,屈服强度,Mpa,试样产生永久变形为,0.2%,时的载荷（,N,）,金属发生屈服现象时，为便于测量通常按其产生永久残余变形量等于试样原长,0.2%,的应力作为条件屈服强度或称条件屈服极限。,蠕变强度,Mpa,金属在高温条件下，即使所受应力小于屈服点，也会随时间的增加而缓慢地产生永久变形，称为蠕变。,抗剪强度,Mpa,Pz,/F,Pz,-,最大剪切应力（,N）,F-,试样横截面积（,mm,）,指外力是剪切力时的强度极限,（3,）硬度,指金属抵抗硬的物体压入其表面的能力。,（,4,）塑性,指金属材料在外力作用下，产生永久变形不至破裂的能力。,伸长率,断面收缩率,（,5,）韧性,指金属材料在冲击力（动力载荷）的作用下而不破坏的能力。,（,6,）疲劳,指金属材料在极限强度下，长期承受交变负荷（即大小方向反复变化的载荷）的作用下不发生显著塑性变形的情况下而突然断裂的现象。,四、衡量金属材料物理性能指标，名称，符号，计量单位以及计算公式,见,word,文档,五、常用标准代号,1,、国外标准,标准代号,标准名称,ISO,国际（标准化组织）标准,IDO,联合国工业发展组织标准,EN,欧洲共同体标准,ANSI,美国国家标准,SAE,美国汽车工程师协会标准,BS,英国标准,DN,德国标准,IS,印度标准,JIS,日本工业标准,KS,韩国工业标准,NF,法国标准,2,、我国国家标准和行业标准,标准代号,标准名称,GB,国家标准（强制性标准）,GB/T,国家推荐性标准,GBn,国家内部标准,GBJ,国家工程建设标准,GJB,国家军用标准,CB,船舶行业标准,DL,电力行业标准,EJ,核工业行业标准,HB,航空行业标准,HG,化工行业标准,JB,机械行业标准,MH,民用航空行业标准,QB,轻工业标准,QC,汽车行业标准,QJ,航天行业标准,SJ,电子行业标准,WJ,兵器工业标准,YS,有色冶金行业标准,YB,黑色冶金行业标准,六、合金钢：在钢中除含有铁、碳和少量不可避免的硅、锰、硫、磷元素以外，还含有一定量的合金元素，钢中的合金元素有硅、锰、镍、铬、矾、硼、铝、稀土等其中一种或几种，这种钢叫合金钢。,1,、低合金高强度钢,GB/T1591-1994,Q295、Q345、Q390、Q420、Q460,建筑结构、工业厂房、低压锅炉、低中压化工容器,Q345、Q390,船舶、压力容器、石油储罐、起重运输（综合力学性能好、焊接性好）,Q420,强度高，特别是正火或正火回火后有较高综合力学性能 大型船舶、电站设备、高压锅炉、矿山设备,Q460,强度最高，在正火、正火加回火或淬火加回火状态有很高的综合力学性能，全部用铝脱氧，质量分,C、D、E,级，可保证钢的良好韧性，备用钢种，用于各种大型工程结构及要求强度高、载荷大的轻型结构。,2,、合金结构钢,GB/T3077-1999,合金结构钢含碳量分子数,c,比碳素结构钢低一些，一般在,0.15%-0.50%,的范围内，除含碳外，还含有一种或多种合金元素，如硅、锰、钒、钛、硼及镍、铬、钼等。,20,Mn2-50Mn2,40B50B,15Cr 15CrA 40Cr 45Cr 50Cr 15CrMo35CrMo,45CrMnTi 20CrTi,还有弹簧钢、优质结构钢、冷拉钢材等,3,、工具钢,GB/T1298-1986,碳素工具钢,T7、T8T13A,合金工具钢,GB/T1299-2000,合金工具钢是含多种合金元素，如,硅、铬、钨、钼、钒等的中、高碳钢，合金工具钢容易淬硬、不易,产生变形和裂纹，适于制造尺寸大、形状复杂的刀具、模具和量,具。,9,SiCr 9Cr2 Cr12MoV,等，高耐磨性，切削不剧烈。板牙、钻头、,绞刀、拉刀、冲模、锻模。,高速工具钢,GB/T9943-1988 W18CrV,等，广泛用于制造加工中等,强度的各种刀具、车刀、铣刀、拉刀、齿轮刀具等高硬度高速切削,刀具、滚刀、车刀。,七、常用钢板、圆钢、钢带、钢丝标记示例,1,、钢板 标记示例,1,选用,Q235，,厚度,1,mm，B,级精度冷轧薄钢板表示,为：,钢板,标记示例,2,选用,10,号钢，厚度,2.5，,B,级精度，表面质量为,级，拉延级别为,P,级的冷轧薄钢板表示为：,钢板,标记示例,3,选用,08,AL,钢，厚度为,1.0，,B,级精度，表面质量为,级，拉延级别为,ZF,的钢板表示为：,钢板,2,、冷拉圆钢标记示例，选用,45,号钢，尺寸公差为,12,级，直径为,18,mm,的冷拉圆钢表示为：,冷拉圆钢 （,GB/T3077-94,为热轧圆钢）,3,、钢管标记示例，选用,10,号钢，外径为,38,mm，,壁厚为,3.5,mm，,外径,为高精度、 壁厚为普通精度的冷拔钢管表示为：,钢管拔,10-35,高,3.5-,GB/T8162-1989,4、,钢带标记示例，选用,45,钢，普通精度等级,组，切边、退火的厚度,1,mm，,宽度,50,mm,钢带,标记示例：,45-,P-Q-T-150-GB/T3522-1983,选用,08,钢，普通精度,组，不磨光、切边、软，厚度,0.8,mm，,宽,70,mm,的低碳钢带,标记示例： 钢带,08-,P-BM-Q-R-0.870-GB/T3526-1983,5、,钢丝标记示例，选用,10,号钢，软态，直径允许偏差,11,级，直径为,10,mm,的冷拉碳素结构钢丝表示为,钢丝,八、有色金属 由一种有色金属作为基体，加入另一种（或几种）金属或非金属组所组成的既具基体金属通性，又具有某种特定性能的物质，称为有色金属合金。,1,、铜及铜合金,普通黄铜：铜、锌二元合金称普通黄铜，如,H62，,含铜,62%,，含锌,38%,如,H68，,含铜,68%,，含锌,32%,青铜：是铜合金的一种，铜锡合金叫青铜，在青铜前面附上加入元,素的名称，例如锡青铜、锰青铜等，广泛地用作各种压力加工制,品。,硅青铜：,QSi3-1：,广泛用作各种压力加工制品和异形铸件。,白铜：是铜合金的一种，是以镍为主要加入元素的铜合金，白铜有,良好的力学性能和耐蚀性能，广泛应用在精密机械，化工机械及电,工，医疗卫生等领域。,如,BMn3-12,铜及铜合金分类代号,T-,纯铜（,TU1、T2-M），TK-,真空铜，,H-,黄铜，,Q-,青铜，,B-,白铜，,TU-,无氧铜,2,、铸造铝合金,GB/T1173-1995,合金牌号 合金代号 合金状态 抗拉强度,b HB,ZALSi12Cu2M1 ZL108 J T6 255MPa 90,ZALSi7Cu4 ZL107 J T6 275MPa 100,ZALSi9Cu2Mg ZL111 J. B. T6 315MPa 100,铸造方法,S-,砂型铸造,J-,金属型铸造,R-,熔模型铸造,K-,壳型铸造,B-,变,质处理,合金状态代号,F-,铸态,T5-,固溶处理加不完全人工时效,T1-,人工时效,T6-,固溶处理加完全人工时效,T2-,退火,T7-,固溶处理加稳定处理,T4-,固溶处理加自然时效,T8-,固溶处理加软化处理,3,、压铸铝合金,GB/T15115-1994,生产率高，铸件的精度高和合金的强度、硬度高，是少、无切削。,合金牌号 代号 抗拉强度,N/mm,布氏硬度,HB,YZAlSi10Mg YL104 220 70,YZAlSi12Cu2 YL108 240 90,YZAlSi9Cu4 YL112 240 85,4,、镁合金,镁合金以镁为基体的合金称为超轻合金。镁合金目前在工业（如航空、仪表、无线电、汽车工业）上应用越来越多。镁合金之所以获得广泛应用是因它有如下优点：,密度很小，比铝轻,1/3,，其强度比（抗拉强度与密度之比）较铝,合金高。,疲劳极限高。,能比铝合金承受较大的冲击载荷。,在煤油、汽油、矿物油和碱类中耐腐蚀性较高。,有良好的切削加工性。,缺点：,铸造性较铝合金差。,对应力集中比较敏感。,屈服点的和弹性系数小。,在熔化时需加入特殊的防护剂，需要特种的混合型砂来制作砂,型。,九、钢的热处理名词概述,1,、热处理：就是使处于固态状态的合金通过加热与冷却（按一定规范）以改变金属的物理及机械性质的一种过程，而性质的改变是由结构组织的变化产生的。,2,、淬火：多将钢件加热至一定温度，然后急速冷却，淬火可使钢增加硬度，但同时又使钢变脆。淬火钢的含碳量不应低于,0.35%,，碳钢的淬火温度,760,C-880C，,按钢种而定达到淬火温度后，要保温使零件烧透，一般烧透时间等于加热时间的,1/4-1/5,。,3,、回火：是将淬火的零件加热至一定温度，然后以任意的速度冷却，回火可消除淬火钢的脆性，增加韧性，结构钢的回火温度通常为,550,C-680C，,而工具钢则为,200,C -350C。,4、,正火：是将钢件加热至高温，适当烧透，然后在空气中较快地加以冷却。,正火过程应用于：,a、,改进钢的构造（获得细致的晶体）以便进行以后的淬火。,b、,消除毛坯的内应力以减低其在后续淬火时发生变形的危险。,c、,作为最终热处理工序是用以改善钢的机械性能。,5,、退火：是将钢件加热，并烧透一段时间，然后徐徐冷却，退火过程的时间取决于钢的种类和退火零件的尺寸大小。退火应用于：,a、,改进硬钢在切削时的加工性。,b、,减小金属晶体大小以改善钢的机械性能。,c、,消除钢在冷拉、拉伸和辊扎时的脆性，并增加其韧性。,d、,消除钢的内应力并减小淬火后形成裂口的趋势，退火是用以除去钢件在炽热下机械变形后的内应力，因此必须在锻碾以后精加工前进行。,6,、调质：淬火后高温回火叫调质，目的使钢件获得高的韧性和足够的强度，使其零件具有良好的综合机械性能。,7,、氮化：是使钢的表面层含有饱和的氮，从而使零件表面获得高的表面硬度。氮化与渗碳及氰化不同之处，即氮化后，不需进行热处理。,8,、氮化过程：如果在含氮的介质中将钢件加热，在钢的表面就会形成氮化物，不用将钢淬火就能使表面硬化。硬化层的硬度可达,HV1000,以上。但是，为此必须使用含有,Al、Cr、Mo、Ti、V,等元素与氮有较高的亲和力，并且能形成硬的化合物的钢材。（加热温度,500,C -550C、570C（1-3,小时）,9,、软氮化：钢件中不含,Al、Cr、Mo、Ti、V,等元素与氮亲和力不强的碳钢也能进行氮化处理，但不能得到上述那样高的硬度，这就是所谓的软氮化。,氮化的优缺点：这种方法优于渗碳的地方，就是不必进行淬火，因此，尺寸变化很小，氮化层不仅很硬，而且耐热和耐腐蚀性方面也非常好。它的缺点，就是不能得到像渗碳那样深的硬化层，而且硬化层本身的韧性较低。因此，对于必须抵抗疲劳磨损的滚动接触面等是不适宜的。,10,、感应加热表面淬火：表面淬火是在不变更表面化学成分的情况下，使零件获得坚硬及耐磨的表面。常用的方法是用火焰加热或高频电流、工频电流加热，随即在加热的表面喷水淬火。,（1,）高频,10000-500000,HZ,淬深,HB700，,测量表面淬火层、渗碳层、硬质合金等很硬的材料。,B,级（,1.5875,mm）,测试范围,60-110,HRB，,相当于,HB99-225,测量有色金属、退火和正火钢等较软金属,C,级（,120,度圆锥）测试范围,20-70,HRC，,相当于,HB230-700，,测量调质钢、淬火钢等较硬金属。,3,、表面洛氏硬度：（,N,级，,T,级）,HRN（120,度圆锥）,15,N 58-92（,相当于,HRC18.5-65）,30N 40-81（,相当于,HRC19.5-65）,45N 19-71（,相当于,HRC20-65）,适用钢材表面渗碳、渗氮等处理表面层硬度，以及薄小试件的硬度的测试。,HRT（1.5875,球）,15,T：80-91T（,相当于,HRB60-100） 30T：56-81T（,相当于,HRB60-100） 45T：30-71T（,相当于,HRB60-100）,测量表面处理的较软零件的氧化、磷化等金属件。,4,、维氏硬度（,130,度圆锥）（,GB/T4340）,HV,测量,20-1000,HV,特点：压痕面积除载荷之商，,HV=P/F,适于测量零件表面硬化层，化学处理后的表面层及很薄零件的硬度，测定的硬度值比洛氏和布氏精确（,HV500HRC48）,厚0.3-0.5,mm,金属材料，镀层,0.03-0.05,mm,用136,金刚石四方角锥体压头,5,、肖氏硬度（,2.5,g,钢球）（,GB/T4340）,HS,以254,mm,高度落下，撞击金属后，球又回跳到某高度,h，,此高度为肖氏硬度值。（,140,格）,测量范围,30-90,HS（,相当于,HRC20-66），,适于测量大型机件，如轧辊和钢结构件等的硬度、误差较大，特别是对弹性较大的金属材料，硬度可能偏高。,6,、硬度值换算表,见,word,文档,十三、金属涂镀层和化学处理层有关术语,1,、镀锌,D,D,电镀,Zn,锌,8-12,镀锌层厚度,DC,彩锌,DB,白锌,2,、镀铬,A,装饰铬：属于多层电镀，它不是直接镀在基体上，而是镀在具有抗腐蚀性多层镍镀层上，镀铬层很薄，一般在,1,。,（,1,）多层镍铬镀层主要有如下几种：,a.,暗镍,/,半光镍,/,光亮镍,/,装饰铬,b.,半亮镍,/,高硫镍,/,光亮镍,/,装饰铬,c.,半光镍,/,光亮镍,/,应力镍,/,微裂纹铬,d.,半亮镍,/,高硫镍,/,光亮镍,/,镍封,/,微孔铬,（,2,）三镍铬，四镍铬镀层要求,底层 半光亮镍,12-14,二层 高硫镍,1,微孔铬,1,左右 镀层总厚度,0.25-0.28,三层 光亮镍,8-12,四层 镍 封,1,（3,）铜,镍,铬 应做中性盐雾试验，,NSS,试验,16,h，,不允许有异常。,双,镍,铬,三层镀镍铬 应做铜加速醋酸盐雾试验,CASS,试验,24,h，,保持等级,8,级以上。,四层镀镍铬,（,4,）镀镍、镀铬件镀后去氢规定（需要去氢的零件）,a、,抗张强度（,N/mm）1000,且1150，,HRC32-37，,工件直径,应在,190-220,C,温度下处理的最少时间,2,h,b、,抗张强度,1150且1400,HRC37-44，,工作直径,12或12-25,，应,在,190-220,C,温度下处理的最少时间为,4,h,c、,电镀后去氢处理应在,16,小时内进行。,（,5,）镀锌件镀后去氢规定（需要去氢的零件）,按抗张强度,Rm.max,的来衡量,a、,当1050,Rm.man1450 HRC32-45,在温度,190-220,C,应保温,2,h,b、,当1450,Rm.max1800 HRC45-51,在温度,190-220,C,应保温,2.5,h,c、,当18002500,Km,时，令,=2500,Km,-,平均故障里程,4000,Km,时，令,=4000,Km,二、发动机可靠性评定指标及计算公式,(1),可靠性单项评定指标,（,a）,平均首次故障时间,式中,n ,子样数,n ,发生故障的样机数,- 第,i,个子样的首次故障时间,h,t ,试验截止时间,h,（b）,平均故障间隔时间,式中,r ,受检样发生故障的总数,当,r=0,时，按,r=1,计,（,c）,当量故障率,-,受检样机发生第,j,类故障数,- 第,j,类故障的当量系数，其值为：,致命故障,=120,严重故障,=30,一般故障,=5,轻微故障,=1,(2),可靠性综合指标,用单项指标加权评分的方法评定发动机可靠性水平计算公式：,式中,Q-,发动机可靠性评定分数,-,平均首次故障时间,h,-,平均故障间隔时间 当,20,h,时，令,=20,h,当,25,h，,令,=25,h,(3),可靠性质量水平分等规定,等级 可靠性水平分,优等品,100,一等品,85,Q100,合格品,70,Q85,不合格品,Q70,3、QC/T518-99,汽车用螺纹紧固件扭矩范围,4、,QC/T2776-99,汽车零件热处理规范,5、,QC/T625-99,汽车用涂镀层和化学处理层,6、,QC/T502-99,汽车感应淬火零件金相检验,7、,QC/T29073.1-99,汽车专用紧固件质量分等连杆螺栓、连杆螺母,8、,QC/T29073.2-99,汽车专用紧固件质量分等主轴承螺栓、缸盖螺栓,9、,QC/T29073.3-99,汽车专用紧固件质量分等车轮螺栓、车轮螺母,10、,QC/T584-99,汽车底盘产品质量检验评定方法,11、,Q151B,非金属嵌件锁紧螺母,