金属材料教（学）案非金属材料基础知识.doc

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。生铁的分类生铁:碳的质量分数ωc大于2%的铁碳合金称为生铁(1)按用途分:①炼钢生铁:指平炉、转炉炼钢用生铁,其含Si量较低,%,含硫较高,%。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%②铸造生铁:又称翻砂铁,一般含Si量较高,%,含硫量较低,%。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:①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②特种生铁::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。: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ωc超过2%(%-%)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。按断口颜色分:①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。②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。③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。按化学成份:①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。②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。按生产方式和组织性能分:①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***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。②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。③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:①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。②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。③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:①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。②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。③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(Si≯%)(Si≯%)%按化学成份分:①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。≦5%>5%~10%>10%②碳素钢:ωc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ωc≦%的铁碳合金低碳钢ωc≦%的钢中碳钢ωc>%-%的钢高碳钢ωc>%的钢按用途分:①