DOC《第1章 金属材料基本知识》

第1章 金属材料基本知识 1.

1 金属材料名词解释 1.1.1 黑色金属材料 (1)生铁 生铁是指碳含量大于2%的铁碳合金.工业生铁一般含碳量不超过4.5%.按其成分、性能及用途的不 同,生铁分为三类. 1)炼钢生铁――一般硅含量较低(不大于1.75%),含硫量则较高(不大于0.07%),它是平炉、转炉炼钢的主要原料,在生铁产量中占80%~ 90%.炼钢生铁硬而脆,断口为白色,所以也称为白口铁. 2)铸造生铁――一般含硅量较高(达3.75%),含硫量稍低(不大于0.06%),由于熔低、流动性好,用来铸造各种生铁铸件,也叫铸铁.它在生铁产量中约占10%.铸造生铁中的碳以石墨形式存在,断口为灰色,所以也叫灰口铁. 3)合金生铁――用含有共生金属如铜、钒、镍等的铁矿石炼成的生铁就是合金生铁,如含钒生铁.合金 生铁不同于有意识地加入一些合金元素配制成的合金铸铁.加进合金铸铁中的镍、铬、锰、钒、钛等元素,是为了便于热处理时改善组织从而改进强度、耐磨性能等力学性能. (2)可锻铸铁 可锻铸铁是由炼钢生铁在900~ 1000℃的高温下经过2~9天的长时间退火而形成的一种铸铁.可锻铸 铁又根据金相组织的不同,分为黑心可锻铸铁、珠光体可锻铸铁和白心可锻铸铁. (3)工业纯铁 工业纯铁是指含碳量低于0.04%的铁碳合金,含铁约99.9 010,而杂质总含量约为0.1%.工业纯铁可在电炉、平炉或氧气转炉中冶炼.它主要用于磁性材料. (4)铁合金 铁合金是铁与一定量其他金属元素的合金.铁合金是炼钢的原料之一.在炼钢时作钢的脱氧剂和合金 元素添加剂,用以改善钢的性能. 由于生产铁合金比生产纯金属工艺过程简单、经济,如在金属铬中每吨铬的价格要比碳素铬铁中每吨铬 的价格高五倍,而铁元素对炼钢无害;

铁合金又往往比纯金属有熔点低和比重大(指比重小的金属如钛、硼等)、易于加入钢中等优点,因此钢中的合金元素多以铁合金状态加入. 按所含元素的不同,铁合金又分为以下几种,它们的用量最大. 硅铁:按含硅量不同分为工业硅,含硅95%、75%、45%等的硅铁,还有含硅12%的贫硅铁、硅铝合金、硅钙合金等硅质合金. 锰铁:按含碳量分为碳素锰铁(含C 7%),中碳锰铁(含C 1.5%~1.0%),低碳锰铁(含C 0.5%),金属 锰、硅锰合金. 铬铁:按含碳量分为碳素铬铁(含C 8%一4%),中碳铬铁(含4%~0.5%),低碳铬铁(含C 0.5%~ 0.15%),微碳铬铁(含C 0.06%),超微碳铬铁(C 0.6%). 按磷、硫含量可以把碳素钢分为普通碳素钢(含磷、硫较高),优质碳素钢(含磷、硫较低)和高级优质钢 (含磷、硫更低). 一般碳钢中含碳量越高则硬度越高,强度也越高,但塑性降低. c9)碳素结构钢 碳素结构钢也叫优质碳素结构钢,含碳量小于0.8%.除几个含碳很低的钢号可以熔炼沸腾钢外,其余 都是镇静钢. 碳素结构钢按含锰量的不同可以分为正常含锰量(0,25%一0.8 qo)和较高含锰量(0.70%~1.20%)两组,后者具有较好的力学性能和加工性能. 按碳含量可以把碳素结构钢分为三类: 低碳钢:主要用于冷加工和焊接结构,在制造受磨损零件时可以进行表面渗碳. 中碳钢:主要用于强度要求较高的构件,根据要求的强度不同进行淬火和回火处理. 高碳钢:主要用来制造弹簧和受磨损构件. 碳素结构钢广泛用于建造厂房、桥梁、锅炉、船舶等. (10)碳素工具钢 碳素工具钢是基本上不含合金元素的高碳钢,含碳量在0.65%~1.35 010范围内,碳素工具钢的生产成本低,原料来源易取得,加工性良好,热处理后,可以得到高硬度和高耐磨性,所以是被广泛采用的钢种,用来制造各种刃具、模具、量具. 但这类钢的红硬性差,即当工作温度大于250℃时,钢的硬度和耐磨性就会急剧下降而失去工作能力. 另外,碳素工具钢如制成较大的零件则不易淬硬,而且容易产生变形和裂纹. (11)合金钢 在钢中除含有铁、碳和少量不可避免的硅、锰、磷、硫元素以外,还含有一定量的合金元素,钢中的合金元素有硅、锰、钼、镍、铬、钒、钛、铌、硼、铝、稀土等其中的一种或几种,这种钢叫合金钢. 各国的合金钢系统,随各自的资源情况、生产和使用条件的不同而不同,国外以往曾发展镍、铬钢系统, 我国则发展以硅、锰、矾、钛、铌、硼、稀土为主的合金钢系统. 合金钢在钢的总产量中约占百分之十几,一般是在电炉中冶炼的. 按用途可以把合金钢分为8大类.它们是:合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、不锈耐酸钢、耐热不起皮钢、电工用硅钢. (12)普通低合金钢 普通低合金钢是一种含有少量合金元素(多数情况下总量不超过3%)的普通合金钢.这种钢的强度比 较高,综合性能比较好,并具有耐腐蚀、耐磨、耐低温以及较好的加工性能、焊接性能等. 在大量节约稀缺合金元素(如镍、铬)的条件下,通常It普通低合金钢可顶1.2~ 1.3t碳素钢使用,使用寿命和使用范围更是远远超过碳素钢.普通低合金钢可以用一般冶炼方法在平炉、转炉中冶炼,成本也和碳素钢接近. (13)合金结构钢 合金结构钢含碳量比碳素结构钢低一些,一般在0.15%~0.50%的范围内.除含碳外,还含有一种或几 种合金元素,如硅、锰、矾、钛、硼及镍、铬、钼等. 合金结构钢易于淬硬和不易变形或开裂,便于通过热处理改善钢的性能. 合金结构钢广泛用于制造汽车、拖拉机、船舶、汽轮机、重型机床的各种传动件和紧固件.低碳合金结构钢一般进行渗碳处理,中碳合金结构钢一般进行调质处理. (14)合金工具钢 合金工具钢是含有多种合金元素,如硅、铬、钨、铝、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,适于用来制造尺寸大、形状复杂的刃具、模具和量具. 用途不同,合金工具钢的含碳量也不同.大多数合金工具钢的含碳量为0.5%~ 1.5%.热变形模具用 钢含碳量较低,在0.3%~0.6%范围内;