常用工程材料的性能和特點(diǎn)

　　(一)金屬材料

　　1、黑色金屬

　　含碳量小于2.11%(重量)的合金稱為鋼，合碳量大于2.11%(重量)的合金稱為生鐵。

　　(1)鋼及其合金的分類。

　　鋼的力學(xué)性能決定于鋼的成分和金相組織。鋼中碳的含量對(duì)鋼的性質(zhì)有決定性影響。

　　在工程中更通用的分類為：

　　l)按化學(xué)成分分類?？煞譃樘妓劁?、低合金鋼和合金鋼。

　　2)按主要質(zhì)量等級(jí)分類：

　?、倨胀ㄌ妓劁?、優(yōu)質(zhì)碳素鋼和特殊質(zhì)量碳素鋼;

　?、谄胀ǖ秃辖痄摗?yōu)質(zhì)低合金鋼和特殊質(zhì)量低合金鋼;

　?、燮胀ê辖痄?、優(yōu)質(zhì)合金鋼和特殊質(zhì)量合金鋼。

　　(2)鋼牌號(hào)的表示方法。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼鐵產(chǎn)品牌號(hào)表示方法》規(guī)定，我國(guó)鋼鐵產(chǎn)品牌號(hào)采用漢語(yǔ)拼音字母、化學(xué)符號(hào)和阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的表示方法，即：

　　l)牌號(hào)中化學(xué)元素采用國(guó)際化學(xué)元素表示。

　　2)產(chǎn)品名稱、用途、特性和工藝方法等，通常采用代表該產(chǎn)品漢字的漢語(yǔ)拼音的縮寫字母表示。

　　3)鋼鐵產(chǎn)品中的主要化學(xué)元素含量(%)采用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。

　　合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)按下列規(guī)則編制。數(shù)字表示含碳量的平均值。合金結(jié)構(gòu)鋼和彈簧鋼用二位數(shù)宇表示平均含碳量的萬(wàn)分之幾，不銹耐酸鋼和耐熱鋼含碳量用千分?jǐn)?shù)表示。平均含碳量<0.1%(用“0”表示;平均含碳量<0.03%，用“00” 表示=。合金工具鋼平均含碳量>1.00%時(shí)，不標(biāo)合碳量，否則用千分?jǐn)?shù)表示。高速工具鋼和滾珠軸承鋼不標(biāo)含碳量，滾珠軸承鋼標(biāo)注用途符號(hào)“C”。平均合金含量<1.5%者，在牌號(hào)中只標(biāo)出元素符號(hào)，不注其含量。

　　例：在鋼的分類中,優(yōu)質(zhì)鋼是按照( )來(lái)分類的。

　　A.化學(xué)成分

　　B.用途

　　C.冶煉質(zhì)量

　　D.冶煉方法

　　答案:C

　　(3)工程中常用鋼及其合金的性能和特點(diǎn)。

　　l)碳素結(jié)構(gòu)鋼

　　碳素結(jié)構(gòu)鋼生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，有良好工藝性能(如焊接性能、壓力加工性能等)、必要的韌性、良好的塑性以及價(jià)廉和易于大量供應(yīng)，通常在熱軋后使用。在橋梁、建筑、船舶上獲得了極廣泛的應(yīng)用。某些不太重要、要求韌性不高的機(jī)械零件也廣泛選用。

　　2)低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼比碳素結(jié)構(gòu)鋼具有較高的韌性，同時(shí)有良好的焊接性能、冷熱壓力加工性能和耐蝕性，部分鋼種還具有較低的脆性轉(zhuǎn)變溫度。

　　3)合金結(jié)構(gòu)鋼。合金結(jié)構(gòu)鋼廣泛用于制造各種要求韌性高的重要機(jī)械零件和構(gòu)件。形狀復(fù)雜或截面尺寸較大或要求韌性高的淬火零件，一般為合金結(jié)構(gòu)鋼。

　　4)不銹耐酸鋼。它在化工、石油、食品機(jī)械和國(guó)防工業(yè)中廣泛應(yīng)用。

　　按不銹鋼使用狀態(tài)的金相組織，可分為鐵素體、馬氏體、奧氏體、鐵素體加奧氏體和沉淀硬化型不銹鋼五類。現(xiàn)將各類不銹鋼的特點(diǎn)簡(jiǎn)述如下：

　?、勹F素體型不銹鋼。鉻是鐵素體型不銹鋼中的主要合金元素。高鉻鋼有良好的抗高溫氧化能力，在氧化性酸溶液，如硝酸溶液中，有良好的耐蝕性，故其在硝酸和氮肥工業(yè)中廣泛使用。高鉻鐵素體不銹鋼的缺點(diǎn)是鋼的缺口敏感性和脆性轉(zhuǎn)變溫度較高，鋼在加熱后對(duì)晶間腐蝕也較為敏感。

　　例：( )是鐵素體型不銹鋼中的主要合金元素。

　　A 鉻 B 鎳 C 錳 D 硅

　　答案：A

　　②馬氏體型不銹鋼。鉻是鋼中的主要合金元素。通常用在弱腐蝕性介質(zhì)，如海水、淡水和水蒸汽等中，使用溫度小于或等于580℃、通常作為受力較大的零件和工具的制作材料，由于此鋼焊接性能不好，故一般不用作焊接件。

　?、蹔W氏體型不銹鋼。鋼中主要合金元素為鉻和鎳。這類鋼具有高的韌性、低的脆性轉(zhuǎn)變溫度、良好的耐蝕性和高溫強(qiáng)度、較好的抗氧化性以及良好的壓力加工和焊接性能。

　?、荑F素體―奧氏體型不銹鋼。

　?、莩恋碛不筒讳P鋼。這類鋼主要用于制造要求高強(qiáng)度和耐蝕的容器、結(jié)構(gòu)件零件，也可用作高溫零件，如汽輪機(jī)零件。

　　5)鑄鋼。鑄鋼具有較好的強(qiáng)度、塑性和韌性，可以鑄成各種形狀、尺寸和質(zhì)量的鑄鋼件。

　　(4)鑄鐵的分類和牌號(hào)表示方法。大部分機(jī)械設(shè)備的箱體、殼體、機(jī)座、支架和受力不大的零件多用鑄鐵制造。某些承受沖擊不大的重要零件，如小型柴油機(jī)的曲軸，多用球墨鑄鐵制造。其原因是鑄鐵價(jià)廉，切削性能和鑄造性能優(yōu)良，有利于節(jié)約材料，減少機(jī)械加工工時(shí)，且有必要的強(qiáng)度和某些優(yōu)良性能，如高的耐磨性、吸震性和低的缺口敏感性等。

　　1)鑄鐵的分類。

　　按照石墨的形狀特征，鑄鐵可分為灰口鑄鐵(石墨成片狀)、球墨鑄鐵(石墨成球狀)和可鍛鑄鐵(石墨成團(tuán)絮狀)三大類。

　　按照鑄鐵成分中是否含有合金元素，可分為一般鑄鐵和合金鑄鐵兩大類。一般鑄鐵可分為普通鑄鐵和變質(zhì)(孕育)鑄鐵。

　　2)鑄鐵牌號(hào)的表示方法：

　?、儆酶鞣N鑄鐵相應(yīng)漢語(yǔ)拼音字母的第一個(gè)大寫字母作為鑄鐵的代號(hào)，當(dāng)兩種鑄鐵名稱的代號(hào)字母相同時(shí)，可在大寫字母后加小寫字母表示。

　?、谠谂铺?hào)中一般不標(biāo)注常規(guī)元素C.Si、Mn、S和P的符號(hào)，但當(dāng)它們有特殊作用時(shí)才標(biāo)注其元素符號(hào)和含量。

　?、叟铺?hào)中代號(hào)后面的一組數(shù)字表示抗拉強(qiáng)度值(如灰口鑄鐵HT100)，有兩組數(shù)字時(shí)，第一組數(shù)字表示抗拉強(qiáng)度值，第二組數(shù)字表示伸長(zhǎng)率值(如球墨鑄鐵QT400-18)，兩組數(shù)字之間用“-” 隔開。

　　3)工程中常用鑄鐵的性能和特點(diǎn)：

　　①灰口鑄鐵?；w可以是鐵素體，珠光體或鐵素體加珠光體，相當(dāng)于鋼的組織。

　?、谇蚰T鐵。球墨鑄鐵綜合機(jī)械性能接近于鋼。

　　可用球墨鑄鐵來(lái)代替鋼制造某些重要零件，如曲軸、連桿和凸輪軸等。

　?、廴淠T鐵。蠕墨鑄鐵的強(qiáng)度接近于球墨鑄鐵，并具有一定的韌性和較高的耐磨性;同時(shí)又有灰口鑄鐵良好的鑄造性能和導(dǎo)熱性。

　　蠕墨鑄鐵在生產(chǎn)中主要用于生產(chǎn)汽缸蓋、汽缸套、鋼錠模和液壓閥等鑄件。

　?、芸慑戣T鐵?？慑戣T鐵可以部分代替碳鋼。

　?、菽湍ヨT鐵。耐磨鑄鐵是在磨粒磨損條件下工作的鑄鐵，應(yīng)具有高而均勻的硬度。

　　⑥耐熱鑄鐵。耐熱鑄鐵是在高溫下工作的鑄件，如爐底板、換熱器、鉗鍋、熱處理爐內(nèi)的運(yùn)輸鏈條等。

　?、吣臀g鑄鐵。耐蝕鑄鐵是主要用于化工部件，如閥門、管道、泵、容器等。

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