常见金属种类、性能、用途讲述.doc

金属冶炼基础知识 编者：陈军 四川鸿舰重机公司铸造分公司 钢铁工业的发展带动了国家一系列其它产业的迅速崛起，目前我国钢铁产业面临着产能严重过剩，能源消耗大等系列问题。因此今后我国钢铁冶炼方向最终还要以低成本、低碳冶炼为主，由于原燃料价格、市场需求萎缩、同质化竞争激烈等诸多不利因素叠加，导致成本因素在钢企之间的竞争逐渐白热化，钢铁企业通过精心操作和精细化管理等手段降低生产成本。 金属冶炼基础知识 合金的定义：一种金属为基础，加入其他金属或非金属，经过熔炼或烧结制成的具有金属特性的材料（导电性、延展性、光泽、导热性）。 常用的是：钢和铁、铜合金、铝合金等。 金属材料的主要性能 1）强度：塑性变形、断裂的能力。 衡量指标：屈服强度、抗拉强度。 （1） 屈服点：发生屈服现象时的应力。公式：σs＝Fs/Ao （MPa） Fs－材料发生屈服现象时的力。 So－材料的原始横截面面积。 条件屈服强度规定：σr0.2＝F0.2/Ao (无明显的屈服现象的材料) 应用：汽缸盖和汽缸体之间的密封性（螺栓联接）超过螺栓材料本身的屈服强度。 （2）抗拉强度：最大应力值。公式：σb＝Fb/Ao Fb－最大的载荷。 So－材料的原始截面面积。 应用：汽缸的密封、钢绳吊重物、机车的牵引等。 σs/σb 屈强比：越小，可靠性越高；越大，可靠性越低。 2）塑性：发生塑性变形，不破坏的能力。衡量指标：伸长率、断面收缩率。 （1）伸长率：公式：δ＝（L1－L0）/L0 ×100％ L1－拉断后的长度。 L0－原来的试样长度。 注意：长、短试样测出的δ值不相等（比较大小，要同样的试样）。 L0＝5d0 δ5 L0＝10d0 δ10＝δ δ55% －塑性材料、δ55％－脆性材料。 45：δ5≈18.7% δ1δ5 （2）断面收缩率：公式：Ψ＝（A0－A1）/A0×100％ S0－原截面面积。 S1－断口处断面面积。 Ψ5 Ψ10 Ψ值越大，塑性越好。 3） 硬度 硬度：抵抗更硬物体压入的能力。衡量：布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度等。 1.布氏硬度：HB 试验：GB84。一定直径的钢球HBS（硬质合金HBW），规定的载荷及时间后。 HB＝F/S (N/mm2) 650 举例：钢球直径：10mm，载荷：30KN（F＝30D2），时间：规定10（s）。 材料：压痕直径：d0＝3.92mm 查表： HBS＝239 （1）应用范围：铸铁、有色金属、非金属材料。 （2）优缺点： 精确、方便、材料限制、非成品检验和薄片。 2.洛氏硬度：HR、（HRA、HRB、HRC） 试验：GB83。一定锥形的金刚石（淬火钢球），在规定载荷和时间后，测出的压痕深度差即硬度的大小（表盘表示）。 HRA、HRB、HRC。一般通常习惯用HRC（无单位）。 （1）应用范围：钢及合金钢。 （2）优缺点：测成品、薄的工件，无材料限制，但不精确。 3.维氏硬度： 试验：GB83。一定锥形的金刚石，在规定的载荷、时间后。 HV＝F/S （1）应用范围：测薄片和镀层。 （2）优缺点：数值精确，但操作麻烦。 4.肖氏硬度HS、锉氏硬度、显微硬度HM 总结：数值越大，硬度越高。但相互之间不能比较，必须查表为同单位才行。 4）韧性 概念：动载荷、“梅氏”试样（金属夏比试验）。 冲击韧度： 定义：抵抗冲击载荷而不破坏的能力。 衡量指标：αk＝Ak/A （J/cm2） αk－一次性冲击试验的标准。 多次冲击：Ak↓→σs、 σb。 Ak↑→Ψ、δ αk和温度有关：温度越低，αk越小。（低温易冲断）脆性临界转变温度。 5） 疲劳强度 概念：交变载荷、疲劳现象 试验：疲劳实验法。 衡量指标：疲劳强度σ-1 钢：107、有色金属：108。σmax=σ-1 二、金属材料的物理、化学及工艺性能 金属的性能：物理性能、化学性能。 1、物理性能： 1.比重：单位体积内物体的重量。 密度：单位体积内物体的质量。 铁：7.8克/厘米3、铜：8.9克/厘米3、铝：2.7克/厘米3、钛：4.51克/厘米3 γ5g/cm3→轻金属、γ5g/cm3→重金属。 应用：飞机制造业、子弹头、检验材料、炼铁、炼钢、铅球等。 2.熔点：固体→液体的温度点。 凝固点：液体→固体的温度点。 铁：1538℃、铜：1083℃、铝：660℃、钛：1660℃。 应用：耐高温材料（飞机、导弹、航天）、防火安全阀、熔断器（保险丝）等。 3.热涨性：一般而言，金属材料具有热胀冷缩的性能。 材料不同，热胀冷缩的大小也不同。 应用：电线的形态、桥梁的架设、钢轨的铺设