第二章金属材料分解.ppt

第二章 金属材料 第一节钢材的冶炼与分类 第二节钢材的技术性质 第三节钢材的组织、化学成分及其对钢材性能 的影响 第四节钢材的冷加工与时效处理 第五节钢材的热处理与焊接 第六节建筑钢材的技术标准及选用 第七节钢材的锈蚀与防止 第八节建筑装饰用钢材制品 第九节铝和铝合金 本章作业：2-5、2-6、2-9、2-14 概述 金属材料的通常分类 第一节 钢材的冶炼与分类（1） 按照炼钢炉的种类，炼钢方法可分为： 1. 空气转炉炼钢法 一般炼制普通碳素钢。 2 .氧气转炉炼钢法 炼制优质碳素钢和合金钢。 3 .平炉炼钢法 用来炼制优质碳素钢、合金钢或有特殊要求的专用钢。 4.电炉炼钢法 第一节 钢材的冶炼与分类（2） 1.按冶炼方法分 2.按质量分 按S和P元素含量，分为普通质量钢、优质钢和特殊质量钢。 第一节 钢材的冶炼与分类（3） 3.按化学成分分 4.按用途分 分为建筑钢、结构钢、工具钢、特殊性能钢（如不锈钢、耐酸钢、耐碱钢、磁钢等。 2007年4月18日7时45分，辽宁省铁岭市清河特殊钢有限责任公司一条新建生产线发生钢包脱落事件，造成32人死亡；6人受伤，其中2人伤势较重。 钢包犹如一个巨大的球形锅，直径约2米，容量为30吨。钢水温度1500度。 第二节 钢材的技术性质（1） 钢 理论上，凡是把含碳量小于2%，含杂质比较少的铁碳合金称为钢。 含碳量超过2%，称为生铁；含碳量小于0.08%，称为工业纯铁。 钢的特点 具有强度高，塑性好，具有良好的韧性；工艺性能良好，易于加工；但是，钢材易锈蚀、耐火性差。 第二节 钢材的技术性质（2） 一、抗拉性能 二、冲击韧性 三、耐疲劳性 四、硬度 五、冷弯性能 一、抗拉性能（1） 1.低碳钢的拉伸性能 （1）拉伸试验过程 一、抗拉性能（2） （2）拉伸过程的参数 强度指标 屈服强度： 抗拉强度： 塑性指标 伸长率： 一、抗拉性能（3） 2.硬钢（高碳钢）的拉伸性能 硬钢强度高，塑性差，拉伸过程无明显屈服阶段，无法直接测定屈服强度。用条件屈服强度σ0.2来代替屈服强度。 条件屈服点σ0.2 ：使硬钢产生0.2%塑性变形时的应力。见左图。 二、冲击韧性 定义及指标 指钢材抵抗冲击荷载而不被破坏的能力。其大小用冲击韧性值αk表示。αk 越大，则冲击韧性越好。 αk是以试件冲击破坏时缺口处单位面积上所消耗的功（J/cm2）。 影响因素 硫、磷含量高，存在化学偏析，含非金属夹杂物，焊接形成裂纹，温度降低等，均会降低冲击韧性。 对于承受冲击荷载和振动荷载部位的钢材，必须考虑冲击韧性。 三、耐疲劳性 疲劳性——钢材在交变荷载的反复作用下，往往在应力远小于其抗拉强度时就发生破坏。 疲劳极限——即疲劳破坏的危险应力，指疲劳试验时试件在交变应力作用下，于规定的周期基数内不发生断裂所能承受的最大应力。 四、硬度 钢材的硬度是指其表面抵抗硬物压入产生局部变形的能力。 测定方法：布氏（常用，代号HB）、洛氏、维氏。 五、冷弯性能 指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。 冷弯试验的指标：弯心直径d与试件厚度（直径）a的比值d/a；弯曲角度（90°或180°）；试样弯曲外表面无肉眼可见裂纹则冷弯合格。 通过冷弯试验，更有助于暴露钢材的某些内在缺陷，它能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。 第三节 钢材的组织、化学成分及其对钢材性能的影响 一、钢材的组织及其对钢材性能的影响 二、钢材的化学成分及其对钢材性能的影响 一、钢材的组织及其对钢材性能的影响 （一）钢材的晶体结构 钢材是铁-碳合金晶体，各原子以金属键相互结合=》钢材具有很高的强度和良好的塑性。 主要缺陷：点缺陷、线缺陷、面缺陷。 （二）钢材的基本组织 （1）铁素体：塑、韧性好，强、硬度很低； （2）奥氏体：塑性好，强、硬度不高； （3）渗碳体：塑性差，性硬脆，抗拉强度低； （4）珠光体：铁素体与渗碳体的机械混合物，塑韧性好， 强度较高。 *建筑钢材含碳量均在0.8%以下，基本组织由铁素体和珠光体组成。 二、钢材的化学成分及其对钢材性能的影响（1） 碳 当钢中含碳量在0.8%以下时，随着含碳量的增加，钢的强度和硬度提高，塑性和韧性下降；当含碳量大于1.0%时，随着含碳量增加，钢的强度反而下降；钢中含碳量增加，还会使钢的焊接性能变差，含碳量大于0.3%的钢，可焊性显著下降，冷脆性和时效敏感性增大，并使钢耐大气锈蚀能力下降。一般工程用碳素钢均为低碳钢，含碳量小于0.25%，工程用低合金钢含碳小于0.52%。 二、钢材的