1、常用工程材料基本知識培訓(xùn),黑色金屬,有色金屬,生鐵 鑄鐵鋼,工程材料,金 屬,非金屬,高分子材料,復(fù)合材料,鋁及鋁合金 銅及銅合金 鈦合金 鎂合金,玻璃 水泥 陶瓷,塑料 橡膠 合成纖維,聚合物基復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料,工程材料的分類,第一部分 金屬材料 第二部分 工程塑料 第三部分 橡膠,內(nèi)容提綱,第一部分 金屬材料,第一章 黑色金屬分類,鋼鐵材料又稱黑色金屬材料，鋼鐵是指鋼和鐵的統(tǒng)稱，都是以鐵和碳為主要元素組成的合金。,生鐵,鑄鐵,鋼,一、 黑色金屬分類,第一部分 金屬材料,1.生鐵的分類 生鐵：碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)c大于2%的鐵碳合金稱為生鐵。,（1）按用途分： 煉鋼生鐵：指平爐、轉(zhuǎn)爐煉鋼用生鐵

2、，其含Si量較低，si不大于1.75%，含硫較高，s不大于0.07%。煉鋼生鐵硬而脆，斷口成白色，所以也叫白口鐵。占生鐵產(chǎn)量的80%-90% 鑄造生鐵:又稱翻砂鐵，一般含Si量較高，si達(dá)3.75%，含硫量較低，s不大于0.06%。斷口呈灰色又稱灰口鐵。 它占生鐵產(chǎn)量的10% （2）按化學(xué)成份分： 普通生鐵：普通生鐵是指不含其它合金元素的生鐵，如煉鋼生鐵、鑄造生鐵 特種生鐵： a.天然合金生鐵： 天然合金生鐵是指含有共生金屬，如銅、釩、鎳等的鐵礦石或精礦石，用還原劑還原而煉成的一種生鐵，它含有一定量的合金元素，可用來煉鋼或鑄造。 b.鐵合金：是在煉鐵中特意加入其它成份，煉成含有多種合金元素的特

3、種生鐵，如硅鐵、錳鐵、鉻鐵、鉬鐵等等。,第一部分 金屬材料,2、鑄鐵的分類 碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)c超過2%（一般為2.5%-3.5%）的鐵碳合金稱為鑄鐵。 按斷口顏色分： 灰鑄鐵：鑄鐵中碳大部或全部以自由狀態(tài)的片狀石墨形式存在，斷口是暗灰色，故稱灰鑄鐵，有一定力學(xué)性能和良好的被切削加工性。 白口鑄鐵：組織中完全沒有或幾乎沒有石墨的一種鐵碳合金，其中碳完全以滲碳體形式存在。 麻口鑄鐵：介于白口鑄鐵與灰口鑄鐵之間的一種鑄鐵，斷口呈灰白相間的麻點(diǎn)，故稱麻口鑄鐵，性能不好，極少應(yīng)用。 按化學(xué)成份： 普通鑄鐵：指不含任何合金元素的鑄鐵。如常用的灰鑄鐵，可鍛鑄鐵等。 特殊鑄鐵：在普通鑄鐵中有意加入一些合金元素，借

4、以提高鑄鐵某些特殊性而配制的一種高級鑄鐵，如各種耐熱、耐腐蝕、耐磨鑄鐵。,第一部分 金屬材料,按生產(chǎn)方式和組織性能分： 孕育鑄鐵：又稱變質(zhì)鑄鐵，在灰鑄鐵基礎(chǔ)上，采用“變質(zhì)處理”即是在鐵水中加入少量的變質(zhì)劑（硅鐵或硅鈣合金）造成人工晶核，獲得細(xì)晶的珠光體和細(xì)片狀石墨組織的一種高級鑄鐵。這種鑄鐵強(qiáng)度塑性和韌性比一般灰鑄鐵好，主要用來制造力學(xué)性能要求較高而截面尺寸變化大的大型鑄件。 可鍛鑄鐵：是一種由一定成份的白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火后而成，其中碳大部或全部成團(tuán)絮狀石墨的形式存在。比灰鑄鐵具有較高的韌性，故又稱韌性鑄鐵，此種鑄鐵并不可以鍛造，多用來制造承受沖擊載荷的鑄件。 球墨鑄鐵：球墨鑄鐵又稱球鐵。它

5、是通過在澆鑄前往鐵水中加入一定量的球化劑（如純鎂或其合金）和墨化劑（硅鐵或硅鋁合金）以促進(jìn)碳呈球狀石墨結(jié)晶而獲得的。在機(jī)械工程上獲得廣泛應(yīng)用。,第一部分 金屬材料,3、 鋼的分類 （1）按冶煉方法分： 平爐鋼：主要有普通碳鋼、低合金鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼。 轉(zhuǎn)爐鋼：轉(zhuǎn)爐鋼的主要品種是普碳鋼，也生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)碳素鋼和合金鋼。 電爐鋼：主要品種：優(yōu)質(zhì)鋼和合金鋼。 （2）按脫氧程度和澆注分： 沸騰鋼：這是脫氧不完全的鋼，在澆注時鋼錠模里產(chǎn)生沸騰。這類鋼大量用來軋制普通碳素鋼、鋼板型鋼。 鎮(zhèn)靜鋼：它是脫氧完全的鋼，在澆注時鋼液鎮(zhèn)靜，沒有沸騰現(xiàn)象，一般合金鋼和優(yōu)質(zhì)碳素鋼都是鎮(zhèn)靜鋼。 半鎮(zhèn)鋼：它是脫氧程度介于沸騰鋼與鎮(zhèn)

6、靜鋼之間的鋼，在鋼生產(chǎn)中的的比重不大。 注：（i）脫氧方法表示符號：F、b、Z、TZ （ii）F-沸騰鋼 、 b-半鎮(zhèn)靜鋼 、 Z-鎮(zhèn)靜鋼 、TZ-特殊鎮(zhèn)靜鋼 （Si0.07%） (Si0.17%) Si下限值0.12%,第一部分 金屬材料,按化學(xué)成份分： 合金鋼：在碳素鋼基礎(chǔ)上，為了改善鋼的性能，在冶煉時，特意加入一些合金元素（如鉻、鎳、硅、錳、鈦、硼等）而煉成的鋼。 a.低合金鋼 合金元素總量5% b.中合金鋼 合金元素總量5%10% c.高合金鋼 合金元素總量10% 碳素鋼：c低于2% ，并含有少量錳、硅、硫、磷、氧等雜質(zhì)的鐵、碳合金。 工業(yè)純鐵 c0.04%的鐵碳合金 低碳鋼 c0.2

7、5%的鋼 中碳鋼 c0.25%-0.60%的鋼 高碳鋼 c0.60%的鋼,第一部分 金屬材料,按用途分： 建筑及工程用結(jié)構(gòu)鋼 （i）.建筑及工程用結(jié)構(gòu)鋼 ： a、普通碳素結(jié)構(gòu)鋼； b、低合金鋼 （ii）.機(jī)械制造用結(jié)構(gòu)鋼：a、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼；b、合金結(jié)構(gòu)鋼； c、易切削鋼； d、彈簧鋼 ；e、滾動軸承鋼 工具鋼 （i）按化學(xué)成份分：a、碳素工具鋼； b、合金工具鋼 ；c、高速鋼 （ii）按用途分： a、刃具鋼（或刀具鋼） b模具鋼 c量具鋼 特殊鋼：指用特殊方法生產(chǎn)具有特殊物理、化學(xué)性能或力學(xué)性能的鋼。如： （i）不銹耐酸鋼 （ii） 耐熱不起皮鋼 （iii）高電阻合金鋼 （iv）低溫用鋼 （

8、v）耐磨鋼 （vi）磷鋼 （vii）抗磁鋼 （viii）超高強(qiáng)度鋼（指b1400MPa的鋼） 專業(yè)用鋼：指工業(yè)部門用鋼： （i）汽車用鋼 （ii） 農(nóng)機(jī)用鋼 （iii）航空用 鋼 （iv）化工用鋼 （v）鍋爐用鋼等等,第一部分 金屬材料,按品質(zhì)分 （i）普通鋼：這類鋼含雜質(zhì)較多，主要用作建筑結(jié)構(gòu)既要求不太高的機(jī)械零件， 如普通碳素鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼(cp均限在0.07%內(nèi)) （ii）優(yōu)質(zhì)鋼：雜質(zhì)少、質(zhì)量好，其中硫與磷含量s、p限制在0.04%內(nèi)，主要有優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、軸承鋼等 （iii）高級優(yōu)質(zhì)鋼：含雜質(zhì)極少，其中硫與磷含量sp限制在0.03%內(nèi)，主要機(jī)械零件和工具，在鋼號后

9、加A或文字。 按制造加工形式分 （i）鑄鋼：c一般在0.15-0.60%的鋼，制造一些復(fù)雜難于鍛造或切削加工成型又要求較高強(qiáng)度和塑性的零件。 （ii）鍛鋼：指用鍛造方法而生產(chǎn)出來的各種鍛材和零件，鍛鋼件的質(zhì)量一般比鑄鋼件高，能承受大的沖擊力，塑性、韌性和其它力學(xué)性能都比鑄鋼件高。 （iii）熱軋鋼：熱軋用來生產(chǎn)型鋼、鋼管、鋼板，也用來軋制線材。 （iv）冷軋鋼：表面光潔、尺寸精確、力學(xué)性能好。 （v）冷拔鋼：指用冷拔方法生產(chǎn)出的各種冷拔鋼材，其特點(diǎn)是精度高，表面質(zhì)量好，主要生產(chǎn)冷拔鋼絲、圓鋼、六角鋼、鋼管。,第一部分 金屬材料,二、鋼鐵產(chǎn)品名稱、用途、特性,1、常用鋼鐵產(chǎn)品所涉及到的化學(xué)元素及

10、符號,第一部分 金屬材料,2、鋼鐵產(chǎn)品的名稱、用途、特性和工藝方法表示符號,第一部分 金屬材料,3、常用鋼鐵產(chǎn)品的牌號表示方法 （1）碳素結(jié)構(gòu)鋼 GB/T700-1988 （i）常用牌號： Q235Bb Q195AF Q255A Q275 （ii）牌號符號意義,Q 235 B b,脫氧方法： b-半鎮(zhèn)靜鋼,質(zhì)量等級A、B、C、D,屈服點(diǎn)（強(qiáng)度）值MPa,鋼材屈服強(qiáng)度“屈”字的拼音首位字母,50 Mn F A,優(yōu)質(zhì)無符號 質(zhì)量等級：A-高級優(yōu)質(zhì) 脫氧方法：同碳素結(jié)構(gòu) 錳元素，錳含量較高M(jìn)n0.70%-1.00% 含碳量：以平均萬分之幾表示,（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 GB/T699-1999 （i）常

11、用牌號：08、10、15、20、25、30、35、45、20A、40Mn、50、55等 （ii）牌號符號意義,第一部分 金屬材料,Q 390 A,質(zhì)量等級A、B、C、D、E 屈服點(diǎn)（強(qiáng)度）值（MPa） 鋼材屈服強(qiáng)度“強(qiáng)”字的拼音首位字母,(3) 低合金高強(qiáng)度鋼 GB/T1591-1994 （i）牌號： Q295 Q390B Q345A Q420C Q460 09MnV 16Mn 15MnTi等 （ii）牌號符號意義：,DR 1750 G 35,厚度值的100倍 G-表示頻率為400Hz時在強(qiáng)磁場下檢測的鋼板 無符號-表示頻率為50Hz時在強(qiáng)磁場下檢驗的 鋼板鐵損值的100倍 代表電工用熱軋硅鋼

12、薄鋼板,電工用熱軋硅鋼薄鋼板 GB5212-1985 DR510-50 DR1750G35,化學(xué)元素符號，以百分之幾表示 含Cr量，以千分之幾表示 代表滾動軸承,滾動軸承鋼 GB/T5216-1985 GCr9、GCr15SiMn等,GCr15 SiMn,第一部分 金屬材料,三、金屬材料基本性能 1、金屬材料主要性能 物理性能：a、密度b、熱性能（熔點(diǎn)C導(dǎo)熱率膨脹系數(shù)）c、電阻性能（電阻率e、導(dǎo)電率k、電阻溫度系數(shù)p）d、磁性能指標(biāo)（導(dǎo)磁率、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、磁場強(qiáng)度H、鐵損e、減磨耐磨性能（摩擦系數(shù)相對摩擦系數(shù)）。 力學(xué)性能：彈性指標(biāo)（彈性模量E（MPa）、切變彈性量G）、強(qiáng)度（強(qiáng)度極限、抗拉強(qiáng)

13、度b、抗彎強(qiáng)度w或Y、抗剪切強(qiáng)度、抗扭強(qiáng)度b）屈服極限s、屈服強(qiáng)度0.2。,第一部分 金屬材料,化學(xué)性能： a、耐腐蝕性 (i)化學(xué)腐蝕：指抵抗周圍介質(zhì)（大氣、水蒸氣、有害氣體、酸堿鹽等）腐蝕作用的能力 (ii)電化學(xué)腐蝕：金屬與酸、堿、鹽等電解液時發(fā)生作用而引起的腐蝕 (iii)點(diǎn)腐蝕 (iv)腐蝕速度 (v)腐蝕率等 b、抗氧化性：指在室溫或高溫下抵氧化的能力，金屬的氧化過程實際上是屬于化學(xué)腐蝕的一種形式。 c、化學(xué)穩(wěn)定性：指金屬材料的耐腐蝕性和抗氧化性的總稱。,第一部分 金屬材料,2、金屬材料的工藝性能 鑄造性（流動性、收縮率、偏析傾向） 鍛造性：指金屬材料在鍛造過程承受塑性變形能力。

14、焊接性：用焊接方法將金屬材料焊合在一起的性能。低碳鋼好、中碳鋼中等、高碳鋼和高合金鋼、鑄鐵、鋁合金焊接性差。 加工性：指金屬在切削時的難易程度。 熱處理工藝性：是指金屬或合金在固態(tài)范圍內(nèi)通過加熱、保溫和冷卻方法以改變金屬或合金內(nèi)部組織所需工藝。工藝性指淬硬性、淬透性（指鋼在淬火時能夠得到的淬硬層深度）、淬火變形及開裂趨勢、表面氧化及脫碳趨勢、回火穩(wěn)定性、回火脆性、時效趨勢等。 金屬材料工藝性能試驗 i頂鍛試驗：鍛短至原長1/3或1/2，檢查是否有裂紋。 ii冷彎試驗：將材料試件圍繞具有一定直徑圓柱彎到一定角度，或彎到兩端面接觸，查彎曲處塑性變形有無裂紋。 iii杯突試驗：規(guī)定的鋼球或球形沖頭頂

15、壓在壓模內(nèi)的試樣，直至試樣產(chǎn)生第一個裂紋為止，壓入深度稱為杯突深度。 iv金屬管液壓試驗：用以檢查金屬管的質(zhì)量和耐液壓強(qiáng)度，查有無漏水，浸濕和永久變形。 鐵-碳平衡圖（略）,第一部分 金屬材料,3、金屬材料力學(xué)性能指標(biāo)名稱、符號、單位的說明 （1）彈性彈性是指金屬在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力取消后又恢復(fù)到原來的形狀和大小的一種特性。 彈性模量 E=/（Mpa） -應(yīng)力 -應(yīng)變 切變模量 G= b/ （Mpa） b切應(yīng)力 相應(yīng)扭轉(zhuǎn)滑移 （2）強(qiáng)度強(qiáng)度指金屬在外力作用下，抵抗塑性變形和斷裂的能力。(續(xù)見下頁表格) （3）硬度指金屬抵抗硬的物體壓入其表面的能力。 （4）塑性指金屬材料在外力作用下，產(chǎn)

16、生永久變形不至破裂的能力。 伸長率 斷面收縮率 （5）韌性指金屬材料在沖擊力（動力載荷）的作用下而不破壞的能力。 （6）疲勞指金屬材料在極限強(qiáng)度下，長期承受交變負(fù)荷（即大小方向反復(fù)變化的載荷）的作用下不發(fā)生顯著塑性變形的情況下而突然斷裂的現(xiàn)象。,第一部分 金屬材料,第一部分 金屬材料,四、衡量金屬材料物理性能指標(biāo),第一部分 金屬材料,五、常用標(biāo)準(zhǔn)代號,1、國外標(biāo)準(zhǔn),2、我國國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),第一部分 金屬材料,六、合金鋼 合金鋼：在鋼中除含有鐵、碳和少量不可避免的硅、錳、硫、磷元素以外，還含有一定量的合金元素，鋼中的合金元素有硅、錳、鎳、鉻、礬、硼、鋁、稀土等其中一種或幾種，這種鋼叫合金鋼。

17、,1、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（GB/T699-1999） 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼是含碳小于0.8%的碳素鋼，這種鋼中所含的硫、磷及非金屬夾雜物比碳素結(jié)構(gòu)鋼少，機(jī)械性能較為優(yōu)良。此類鋼是依靠調(diào)整含碳（C）量來改善鋼的力學(xué)性能，因此，根據(jù)含碳量的高低，此類鋼又可分為： 低碳鋼-含碳量一般小于0.25%，如10、20鋼等； 中碳鋼-含碳量一般在0.250.60%之間，如35、45鋼等； 高碳鋼-含碳量一般大于0.60%。此類鋼一般不用于制造鋼管。 實際上，他們之間的含碳量并沒有明顯的界限。 此類鋼產(chǎn)量較大，用途較廣，一般多軋（鍛）制成圓、方、扁等型材、板材和無縫鋼管。主要用于制造一般結(jié)構(gòu)及機(jī)械結(jié)構(gòu)零、部件以及建筑結(jié)

18、構(gòu)件和輸送流體用管道。根據(jù)使用要求，有時需熱處理（正火或調(diào)質(zhì)）后使用。,第一部分 金屬材料,2、低合金高強(qiáng)度鋼GB/T1591-1994 Q295、Q345、Q390、Q420、Q460（按順序強(qiáng)度增大） 主要用于建筑結(jié)構(gòu)、工業(yè)廠房、低壓鍋爐、低中壓化工容器等 3、合金結(jié)構(gòu)鋼 GB/T3077-1999 合金結(jié)構(gòu)鋼含碳量分子數(shù)c比碳素結(jié)構(gòu)鋼低一些，一般在0.15%-0.50%的范圍內(nèi)，除含碳外，還含有一種或多種合金元素，如硅、錳、釩、鈦、硼及鎳、鉻、鉬等。 20Mn2-50Mn2 40B50B 15Cr 15CrA 40Cr 45Cr 50Cr 15CrMo35CrMo 45CrMnTi 20

19、CrTi 還有彈簧鋼、優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼、冷拉鋼材等,第一部分 金屬材料,4、工具鋼 GB/T1298-1986 碳素工具鋼 T7、T8T13A 合金工具鋼 GB/T1299-2000 合金工具鋼是含多種合金元素，如硅、鉻、鎢、鉬、釩等的中、高碳鋼，合金工具鋼容易淬硬、不易產(chǎn)生變形和裂紋，適于制造尺寸大、形狀復(fù)雜的刀具、模具和量具。 9SiCr 9Cr2 Cr12MoV等，高耐磨性，切削不劇烈。板牙、鉆頭、絞刀、拉刀、沖模、鍛模。 高速工具鋼 GB/T9943-1988 W18CrV等，廣泛用于制造加工中等強(qiáng)度的各種刀具、車刀、銑刀、拉刀、齒輪刀具等高硬度高速切削刀具、滾刀、車刀。,第一部分 金屬材料

20、,七、常用鋼板、圓鋼、鋼帶、鋼絲標(biāo)記示例,標(biāo)記示例2 選用10號鋼，厚度2.5，B級精度，表面質(zhì)量為級，拉延級別為P級的冷軋薄鋼板表示為： 鋼板,標(biāo)記示例3 選用08AL鋼，厚度為1.0，B級精度，表面質(zhì)量為級，拉延級別為ZF的鋼板表示為： 鋼板,2、冷拉圓鋼 標(biāo)記示例，選用45號鋼，尺寸公差為12級，直徑為18mm的冷拉圓鋼表示為： 冷拉圓鋼,（GB/T3077-94為熱軋圓鋼）,1、鋼板 標(biāo)記示例1 選用Q235，厚度1mm，B級精度冷軋薄鋼板表示為： 鋼板,第一部分 金屬材料,3、鋼管 標(biāo)記示例，選用10號鋼，外徑為38mm，壁厚為3.5mm，外徑為高精度、壁厚為普通精度的冷拔鋼管表示為

21、： 鋼管拔10-35高3.5-GB/T8162-1989 4、鋼帶 標(biāo)記示例，選用45鋼，普通精度等級組，切邊、退火的厚度1mm，寬度50mm鋼帶 標(biāo)記示例： 45-P-Q-T-150-GB/T3522-1983 選用08鋼，普通精度組，不磨光、切邊、軟，厚度0.8mm，寬70mm的低碳鋼帶 標(biāo)記示例： 鋼帶08-P-BM-Q-R-0.870-GB/T3526-1983 5、鋼絲 標(biāo)記示例，選用10號鋼，軟態(tài)，直徑允許偏差11級，直徑為10mm的冷拉碳素結(jié)構(gòu)鋼絲表示為 ： 鋼絲,第一部分 金屬材料,第二章 有色金屬,一、有色金屬 的概念,有色金屬 ：我們通常把鐵、錳、鉻及其合金稱為黑色金屬，把

22、其他金屬及其合金稱為有色金屬。有色金屬及其合金具有鋼鐵材料所沒有的許多特殊的機(jī)械、物理和化學(xué)性能，是現(xiàn)代工業(yè)中不可缺少的金屬材料。它們的種類很多，本章僅簡單介紹較常用的幾種，如鋁、銅、鈦、鎂等。,常用有色金屬和合金元素的名稱及代號,第一部分 金屬材料,二、銅及銅合金 1、純銅Cu 特性：原子量 63.54，密度8.9，熔點(diǎn)1083,電阻率0.01673 ，線性膨脹數(shù)17.610-6/，導(dǎo)熱率0-100 399W/mk。軟態(tài) 280MPA，延伸率40%。 用途：各種導(dǎo)線、電纜、導(dǎo)電牌、電器開關(guān)等導(dǎo)電器材和各種冷凝管、散熱管、熱交換器、真空電弧爐的結(jié)晶器等。導(dǎo)電器材用量占銅材總量一半以上。 所有雜

23、質(zhì)和加入元素，不同程度降低銅的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能。固溶于銅的元素(除Ag、Cd外)對銅的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性降低較多，而呈第二相析出的元素則對銅的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性降低較少。,第一部分 金屬材料,2、工業(yè)純銅的牌號 純銅含銅 99.90-99.99%，加工銅國家標(biāo)準(zhǔn)有9個牌號：3個純銅牌號、3個無氧銅牌號、2個磷脫氧銅牌號、1個銀銅牌號；高純銅純度可達(dá) 99.99%99.9999% ，又稱為4N、5N、6N銅。 工業(yè)純銅的牌號用字母T加上序號表示，如T1，T2，T3等，數(shù)字增加表示純度降低。 無氧銅用 “T”和“U”加上序號表示，如TUl、TU2。 用磷和錳脫氧的無氧銅，在TU后面加脫氧劑化學(xué)元素符號表示，如T

24、UP、TUMn。,第一部分 金屬材料,3、銅合金 銅合金：黃銅、青銅、白銅。 黃銅：銅、鋅二元合金稱普通黃銅，如H62，含銅62%，含鋅38% ；還可加入少量鉛、錫、鋁、錳等，組成多元合金。第三組元為鉛的稱鉛黃銅，為鋁的稱鋁黃銅。 黃銅性能（導(dǎo)電、導(dǎo)熱性等）隨Zn等金屬含量的增加而下降，而機(jī)械性能(抗拉強(qiáng)度、硬度、耐磨、鑄造等)則隨上升，所以黃銅在工業(yè)上的應(yīng)用，主要根據(jù)其性能來選擇。,黃銅的成分和機(jī)械性能,二元黃銅,第一部分 金屬材料,三元黃銅,第一部分 金屬材料,青銅：是銅合金的一種，銅錫合金叫青銅，在青銅前面附上加入元素的名稱，青銅按主添元素（如Sn、Al、Be等）分別命名為錫青銅、鋁青銅

25、、鈹青銅等。是最古老的銅合金。用于鼎、鐘、武器、銅鏡等。耐蝕、耐磨、彈性好和鑄件體積收縮率小等。 錫青銅：用作高強(qiáng)、彈性材料。用作耐磨材料。鑄件體積收縮小、耐蝕，用來制作藝術(shù)鑄件。 鋁青銅：含鋁或鐵、鎳、錳等其它元素的合金銅。同時添加鎳和鐵，能獲得更佳的性能。 含鎳和鐵的鋁青銅作為高強(qiáng)度合金在航空工業(yè)中廣泛用來制造閥座和導(dǎo)向套筒，也在其它機(jī)器制造部門中用來制造齒輪和其它重要用途的零件。 鈹青銅：鈹青銅即含1.52.5Be的銅合金。鈹青銅用作高級彈性元件(如彈簧、膜片，手表的游絲)，特殊要求的耐磨元件，高速，高壓下工作的軸承、襯套、齒輪等。,第一部分 金屬材料,白銅：是銅合金的一種，是以鎳為主要

26、加入元素的銅合金。其耐蝕性、耐熱性、耐寒性好，中等強(qiáng)度，高塑性，能冷、熱壓加工，還有很好的電學(xué)性能，用作結(jié)構(gòu)材料外、高電阻和熱電偶合金。按用途分為結(jié)構(gòu)白銅和電工白銅。 結(jié)構(gòu)白銅：具有很好的耐蝕性，優(yōu)良的機(jī)械性能和壓力加工性能，焊接性好，用于造船、電力、化工及石油等部門中制造冷凝管、蒸發(fā)器、熱交換器和各種高強(qiáng)耐蝕件等。還分為鐵白銅、鋅白銅、鋁白銅。 電工白銅：應(yīng)用最廣泛的電工白銅是康銅、錳銅和考銅,第一部分 金屬材料,三、鋁及鋁合金 1、純鋁Al 特性：原子序數(shù)為13，原子量為26.98，面心立方結(jié)構(gòu)，熔點(diǎn)660，密度2.702 ，晶格常數(shù)4.05，原子直徑2.86 ，標(biāo)準(zhǔn)電極電位1.67V 用

27、途：高純鋁主要用于科研、化學(xué)工業(yè)、電子工業(yè)以及其它一些特殊用途。日常生活用品用1050A(L3)制造。大部分純鋁用于熔制鋁合金，有些純度不高的鋁有時也用來加工成各種半成品。,第一部分 金屬材料,2、純鋁Al的牌號,高純鋁： 99.999工業(yè)高純鋁： 99.9599.996工業(yè)純鋁： 99.0099.85,高純鋁牌號 Al含量% Si Fe Cu Pb Zn Ga Ti Cd Ag In 總量Al-05 99.999 2.8 2.8 2.8 0.5 1.0 0.5 1.0 0.2 0.2 0.2 10.0 (ppm) Al-055 99.9995 Si+Fe+Cu+Zn+Ti+Ga 5.0(pp

28、m),工業(yè)高純鋁 牌 號 Al含量% Fe Si Cu Zn Ti 其它雜質(zhì)每種 總和Al99.996 99.996 0.0010 0.0010 0.0015 0.001 0.001 0.001 0.004 Al99.993 99.993 0.0015 0.0013 0.0030 0.001 0.001 0.001 0.007Al99.99 99.99 0.0030 0.0030 0.0050 0.002 0.002 0.001 0.04Al99.95 99.95 0.02 0.02 0.01 0.005 0.002 0.005 0.05,工業(yè)純鋁 牌號 Al含量% Fe Si Cu Ga M

29、g 其它每種 總和Al99.85 99.85 0.12 0.08 0.005 0.030 0.030 0.015 0.15Al99.80 99.80 0.15 0.10 0.01 0.03 0.03 0.02 0.20Al99.70 99.70 0.20 0.13 0.01 0.03 0.03 0.03 0.30Al99.60 99.60 0.25 0.18 0.01 0.03 0.03 0.03 0.40Al99.50 99.50 0.30 0.25 0.02 0.03 0.05 0.03 0.50Al99.00 99.00 0.50 0.45 0.02 0.05 0.05 0.05 1.0

30、0,第一部分 金屬材料,3、鋁合金 純鋁中加入適量其它元素如Si、Cu、Mg、Zn等即為鋁合金 鋁合金的牌號、分類與應(yīng)用,按鋁合金所處相圖的位置分類：形變鋁合金、鑄造鋁合金,形變鋁合金：相圖中D點(diǎn)以左的部分。該類鋁合金加熱至固溶線FD以上時能形成單相固溶體，塑性好，適用于壓力加工成形。,第一部分 金屬材料,鑄造鋁合金：相圖中D點(diǎn)以右的部分，有共晶鋁合金、亞共晶鋁合金和過共晶鋁合金之分。這類是我們常涉及到的材料。,第一部分 金屬材料,典型鑄造鋁硅合金的成分、性能和應(yīng)用,第一部分 金屬材料,典型鑄造鋁銅合金的成分、性能和應(yīng)用,第一部分 金屬材料,四、鋅及鋅合金 1、純鋅Zn 性能：鋅 Zn 65。

31、鋅是重要的有色金屬原材料，目前，鋅在有色金屬的消費(fèi)中僅次于銅和鋁，鋅金屬具有良好的壓延性、耐磨性和抗腐性，能與多種金屬制成物理與化學(xué)性能更加優(yōu)良的合金。 用途： 鍍鋅，用作防腐蝕的鍍層(如鍍鋅板)，廣泛用于汽車、建筑、船舶、輕工等行業(yè)，約占鋅用量的46%。 制造銅合金材(如黃銅)，用于汽車制造和機(jī)械行業(yè)，約占15%。 鑄造鋅合金，主要為壓鑄件，用于汽車、輕工等行業(yè)，約占15%。 鋅具有良好的抗電磁場性能。鋅板是一種非常有效的屏蔽材料， 氧化鋅廣泛用于橡膠(21380,115,0.54%)、涂料、搪瓷、醫(yī)藥、印刷、纖維等工業(yè)，約占11%。 用于制造干電池，以鋅餅、鋅板形式，約占13%。,第一部分

32、 金屬材料,四、鋅及鋅合金 2、鋅合金 特性：以鋅為基體加入鋁、銅、鎂等其他元素而構(gòu)成的有色合金。鋅合金比重大，常溫下呈藍(lán)白色，有光澤，質(zhì)硬脆。鋅合金的熔點(diǎn)約為380，澆鑄溫度為440460之間，鑄造性能好，可以壓鑄形狀復(fù)雜、薄壁的精密件，鑄件表面光滑。 牌號及應(yīng)用：,第一部分 金屬材料,鋅合金的主要用途,第一部分 金屬材料,鑄造鋅合金力學(xué)性能,第一部分 金屬材料,五、鎂及鎂合金 1、純鎂Mg 性能：原子量24.3 ，銀白色，密度1.74克/厘米3，熔點(diǎn)648.9，沸點(diǎn)1090。電離能7.65電子伏特。具有延展性，無磁性，且有良好的熱消散性。熱導(dǎo)率: 156 W/(mK)。 用途： 生產(chǎn)鋁合金

33、：鋁合金中的添加元素。壓鑄鎂合金鑄件：鎂消費(fèi)中，壓鑄占35%以上。煉鋼脫硫：用于煉鋼脫硫，占總量的15.70%。 金屬還原劑：如稀土合金、鈦等。 鎂犧牲陽極保護(hù)陰極：防腐性能好、不需外加直流電源、安裝后自動運(yùn)行、不需維護(hù)、占地面積少、工程費(fèi)用低、與外界環(huán)境不發(fā)生任何干擾。,第一部分 金屬材料,五、鎂及鎂合金 2、鎂合金 純鎂中加入Al、Zn、Mn、Zr及稀土等元素，制成鎂合金。Mg-Mn系、Mg-Al-Zn 系、Mg-Zn-Zr系 和Mg-RE-Zr系等合金系。分為變形鎂合金和鑄造鎂合金。 用途： 變形鎂合金：主要用于在航空、航天工業(yè)中，制作飛機(jī)及宇航器結(jié)構(gòu)件。 鑄造鎂合金：主要用于制造飛機(jī)、

34、導(dǎo)彈、發(fā)動機(jī)中承受較高載荷的結(jié)構(gòu)件或殼體。及制造250以下工作的高氣密零件。,第一部分 金屬材料,五、鈦及鈦合金 1、純鈦Ti 性能：原子量為47.9，密度為4.5。鈦的彈性模量低，只有鐵的一半。熔點(diǎn)1668，導(dǎo)電性較差（僅為銅的3.1%），導(dǎo)熱系數(shù)（鐵的六分之一）和線脹系數(shù)（與玻璃的相近）均較低。 鈦無磁性，在強(qiáng)磁場下也不會磁化，用鈦制人造骨和關(guān)節(jié)植入人體內(nèi)不會受雷雨天氣的影響。鈦?zhàn)枘嵝缘?，適宜做共振材料。 用途： 工業(yè)純鈦可制成板、管、棒、線、帶材等半成品。 工業(yè)純鈦可作為重要的耐蝕結(jié)構(gòu)材料，用于化工設(shè)備、濱海發(fā)電裝置、海水淡化裝置和艦艇零部件。 制造鈦合金。,第一部分 金屬材料,五、鈦及

35、鈦合金 2、鈦合金 鈦合金中常用的合金元素有鋁、錫、鋯、釩、鉬、鉻、鐵、硅、銅、稀土。 常用牌號TA5、TA7等：主要用于制造500以下工作的零件，如飛機(jī)壓氣機(jī)葉片、導(dǎo)彈的燃料罐、超音速飛機(jī)的蝸輪機(jī)匣及飛船上的高壓低溫容器等。 型鈦合金：TB2、TB3、TB4，這類合金強(qiáng)度高，但冶煉工藝復(fù)雜，難于焊接,應(yīng)用受到限制。主要用于350以下工作的結(jié)構(gòu)件和緊固件,如飛機(jī)壓氣機(jī)葉片、軸、彈簧、輪盤等。 +型鈦合金主要用于制造400以下工作的飛機(jī)壓氣機(jī)葉片、火箭發(fā)動機(jī)外殼、火箭和導(dǎo)彈的液氫燃料箱部件及艦船耐壓殼體等. 高溫鈦合金：可在400以上長期工作的鈦合金。主要用于航空發(fā)動機(jī)的壓氣機(jī)盤和葉片等，用它代

36、替部分鋼，可使發(fā)動機(jī)減重，提高推重比。,第二部分 塑料,一、概念,塑料(廣義定義)：,塑料(狹義定義)：,指具有塑性行為的材料。,是指以合成樹脂(或在加工過程中 用單體直接聚合)為主要成分，以填料、增塑劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、抗氧劑、色料等添加劑為輔助成分，在加工過程中能流動成型的材料。,塑料是一種以高分子有機(jī)物質(zhì)為主要成分的材料，在制造以及加工過程中，借助熔融態(tài)流動(flow)來造型， 加工完成呈現(xiàn)固態(tài)形狀。,第二部分 塑料,一、概念,1、它是合成有機(jī)高分子化合物 ； 2、種類繁多，由不同的單體聚合而形成不同種類的塑料； 3、它以多種型態(tài)存在，例如：液體、固體、膠體溶液等； 4、具有不同的性質(zhì)；

37、 5、可以用不同的加工方法成型 ； 6、產(chǎn)品呈現(xiàn)多樣化，用途廣泛。,第二部分 塑料,二、塑料的性能塑性、彈性、剛性,塑性：材料在某種給定載荷下，產(chǎn)生永久變形，撤去外力后 不能恢復(fù)原狀的性質(zhì)的材料特性；,彈性：物體在外力作用下發(fā)生形變，當(dāng)外力撤消后能恢復(fù)原 來大小和形狀的性質(zhì)。,剛性：兩個物體相碰撞不會發(fā)生變形，因此兩個剛體就不會占據(jù)同一個空間。微粒、原子就是這樣的物質(zhì)。,彈性變形：可以恢復(fù)的那部分變形 塑性變形：不可恢復(fù)的那部分變形 在一個具體的變形中，一定有彈性變形，可能會有塑性變形。,第二部分 塑料,三、塑料的成分,塑料的主要成分是合成樹脂。,何為樹脂？樹脂這一名詞最初是由動植物分泌出的脂

38、質(zhì)而得名，如松香、蟲膠等。 目前樹脂是指尚未和各種添加劑混合的高聚物。,樹脂,樹脂約占塑料總重量的40%100%。,有些塑料基本上是由合成樹脂所組成，不含或 少含添加劑，如有機(jī)玻璃(PMMA)、聚苯乙烯(PS)等。,第二部分 塑料,塑料的基本性能主要取決于樹脂的本性，但是添加劑也起著十分重要的作用(強(qiáng)化或改性)。,所謂塑料，其實它是合成樹脂中的一種，形狀跟天然樹脂中的松樹脂相似，但它是經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)合成得到的具有可塑性的材料，而被稱之為塑料。,通常所用的塑料并不是一種純物質(zhì)，它的主要成分是合成樹脂。,除了上述助劑外，塑料中還可加入阻燃劑、發(fā)泡劑、抗靜電劑等，以滿足不同的使用要求。,它是由合成樹脂

39、、填料、增塑劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、抗氧劑、色料等添加劑組成的。,第二部分 塑料,四、塑料分類,第二部分 塑料,3、常用的熱塑性塑料： 聚烯烴：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚異戊二烯. 聚鹵代烯烴：聚氯乙烯、聚四氟乙烯. 聚甲醛、聚碳酸酯、聚酰胺、聚丙烯晴、聚丙烯酸酯類. 聚砜、聚苯醚、氯化聚醚.。,熱塑性塑料,1、定義：在加熱時變軟以至流動，冷卻后變硬，這種過程是 可逆的，可以反復(fù)進(jìn)行。,2、原理：熱塑性塑料中樹脂分子鏈都是線型或帶支鏈的結(jié) 構(gòu)，分子鏈之間無化學(xué)鍵產(chǎn)生，加熱時軟化流 動。冷卻變硬的過程是物理變化。,第二部分 塑料,第二部分 塑料,1、定義：第一次加熱時可以軟化流動，加熱到一定溫度，

40、產(chǎn) 生化學(xué)反應(yīng)一交鏈固化而變硬，這種變化是不可逆的。 正是借助這種特性進(jìn)行成型加工，利用第一次加熱時的 塑化流動，在壓力下充滿型腔，進(jìn)而固化成為確定形狀和尺 寸的制品。這種材料稱為熱固性塑料。,、熱固性塑料,2、固化原理：熱固性塑料的樹脂固化前是線型或帶支鏈的， 固化后分子鏈之間形成化學(xué)鍵，成為三度的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不僅 不能再熔觸，在溶劑中也不能溶解。,3、常用的熱固性塑料：酚醛樹脂、三聚氰胺甲醛、環(huán)氧、不 飽和聚酯、有機(jī)硅等塑料，都是熱固性塑料。,4、主要用途：主要用于隔熱、耐磨、絕緣、耐高壓電等在 惡劣環(huán)境中使用的塑料，大部分是熱固性塑料，最常用的是 炒鍋鍋把手和高低壓電器的殼體及絕緣件。,第二部分 塑料,第二部分 塑料,五、塑料添加劑,對塑料添加劑的主要要求是： 高效：在塑料加工和應(yīng)用中能有效地發(fā)揮其應(yīng)有的功能。添加劑的選用應(yīng)依據(jù)配混料的綜合性能要求； 相容性：能與合成樹脂較好地相容； 持久性：在塑料加工和應(yīng)用過程中不揮發(fā)、不滲出、不遷移、不溶出； 化學(xué)穩(wěn)定性：在塑料加工和應(yīng)用過程中不分解，不與合成樹脂及其他組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)； 無毒：對人體無任何毒性作用； 價格低廉。 塑料添加劑：填料、增塑劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、抗氧劑、色料等； 塑料中還可加入阻燃劑、發(fā)泡劑、抗靜電劑.，以滿足不同的使用要求。,第二部分 塑料,塑料添加劑的功能,塑料添加劑按其特定功能可分為七