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乐鱼体育全站app下载:常用金属型材根本资料

发布时间:2021-09-05 09:15:27 | 来源:乐鱼全站app下载 作者:乐鱼娱乐app官网下载入口     
  

  常用金属型材根本资料 金属型材是通过轧制、挤出、拉拔、铸造等工艺制成的,具有 一 定几许形状、 一 定强度和耐性的金属(铁、钢和有色金属等)物 体, 因为具有易加工、切开,节省人力和资源等长处,故广泛使用 于国民 经济建设和人们日常日子的各方面。一般把平板、圆棒、圆 管,角钢、 槽钢、工字钢等称为一般型材,各种椭圆形管、波纹 板、C 形、U 形 材等称为异形材。 按资料的类别,型材可分为钢铁型材和有色金属型材,前者包 括 铸铁、铸钢,以及各种用处的结构钢、不镑钢、耐热钢、高温合 金、 精细合金型材等;后者是指除铁、铬、锰以外的一切金属(如 铜、铝、 锡、铅、锌)及其合金(黄铜、青铜、白铜、铝合金和轴 承合金等) 型材。此外还有特种金属资料型材。 型材的功能一般分为运用功能和工艺功能两类。前者是指机械 零 件在运用条件下表现出来的功能,如力学功能、物理功能、化学 功能 等;后者则是指加工进程中在规则的冷、热加工条件下表现出 来的性 能,如可铸性、可焊性、可锻性、热处理功能、切削加工 性等。 fl 1J 力学功能术语 ① 份额极限:在拉伸应力图上,资料的应力与变形完全为直线 关 系(契合虎克规律)段的应力最髙点,即资料可以接受的没有偏 离应 力 - 应变份额特性时的最大应力,一般用符号 & 表明,单位为 MPa (N/mm2)〇 ② 弹性极限: 在拉伸外力消除后, 不发生任何永久变形的条件 下, 资料能接受的最大应力,一般用符号 CTe 表 7K,单位为 MPa (N/ mm ) 〇 ③ 弹性模量:低于份额极限的应力与相应应变的比值,一般 用 2 符号“E”表明,单位为 MPa (N/mm )。 ④ 剪切模量:切应力与切应变成线性份额关系规模内切应力 与 切应变之比,一般用符号“G”表明,单位为 MPa (N/mm )。 ⑤ 泊松比:低于资料份额极限的轴向应力所发生的横向应变 与 相应轴向应变的负比值,一般用符号表不。 ⑥ 最大扭矩:屈从阶段之后所能接受的最大扭矩,关于无明 显 屈从(接连屈从)的金属资料,为实验期间的最大扭矩。 ⑦ 冲击韧度:是资料反抗冲击载荷的才能。 一 般用外表明, 单 位为 J/cm2。 ⑧ 冲击吸收功:是指规则形状和尺度的试样在冲击实验力一 次 效果下折断时所吸收的功。一般用 Ak 表明,单位为 J。 ⑨ 屈从点:在拉伸时,当应力超越弹性极限后,即便应力不 再 添加,而试样仍持续发生显着的塑性变形,发生此现象的最小应 力值 即为屈从点。 2 2 S3]金属资料力学功能 力学功能是金属在必定温度条件下接受外力效果时,反抗变形 和 开裂的才能。其首要目标如下。 1. 2.1 应力和强度 (1)应力 是实验期间任一时刻的效果力(Fm)除以试样原始横截面积 (S〇) 之商,单位为 MPa (N/mm2)。 ① 正应力:垂直于给定平面的应力重量,有拉伸应力和紧缩 应 力之分,单位同应力。 ② 切应力:平行于给定平面的应力重量,单位同应力。 ③ 轴向应力:施加力方向上的应力重量,单位同应力。 ④ 横向应力:垂直于施加力方向的应力重量,单位同应力。 U) 强 度 表明资料在外力效果下反抗变形和损坏的极限才能,可分为抗 拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗扭强度、屈从强度等。 ② 抗拉强度尺 n:也叫强度极限,指资料在拉断前所能接受最 大 应力值,其值为拉伸实验到开裂进程中的最大实验力除以试 样原始横 截面积。单位同应力。 ③ 抗压强度指资料在压裂前所能接受最大应力值,其 值为 紧缩实验到压裂进程中的最大实验力 Fm 除以试样原始横截面 积,单位 同应力。关于脆性资料,试样压至损坏进程中的最大紧缩 应力;关于 在紧缩中不以损坏性决裂而失效的塑性资料,则抗压强 度取决于规则 应变和试样几许形状。 ④ 应力。 ⑤ 抗剪强度指资料在剪断前所能接受最大应力值,单位 同 抗弯强度指资料在弯断前所能接受最大应力值,即弯 曲 实验中试样损坏时拉伸侧外表的最大正应力,单位同应力。 ⑥ 抗扭强度 rb:指资料在扭断前所能接受最大剪切应力值, 单位 同应力。 ⑦ 屈从强度当金属资料出现屈从现象时,在实验期间发 生 塑性变形而力不添加时的应力。有上屈从强度只 eL 和下屈从强度 之分:前者是试样发生屈然后初次下降前的最髙应力值,后者 是 在屈从期间,不计初始瞬时效应时的最低应力值。 ⑧ 非份额延伸强度 i?P:非份额延伸率等于规则的引伸计标距 百分 率时的应力。 运用的符号应附以下脚注阐明所规则的百分率, 例如 i^pQ.2, 表明规则非份额延伸率为 0.2%时的应力。 ⑨ 疲劳强度:许多机械零件在交变应力效果下作业一段时刻 后 会发生开裂,而交变应力巨细和开裂循环次数之间有必定的关 系。在 实践作业中,常把循环次数到达某一数值(常用钢材的循环 基数为 1 〇7,有色金属和某些超髙强度钢的循环基数为 1〇8)时不 发生开裂的最 髙应力称为疲劳强度。 1.2.2 塑性和脆性 塑性表明金属资料在外力效果下发生永久变形而不损坏的最大 能 力,一般以伸长率 A 和试样断面缩短率 Z 表明。’ (1) 伸长率:指金属资料受拉力效果开裂时,试棒原始标距的 伸长与原始标距(LQ)之比的百分率(%)。短试棒求得的伸长率 代号 为灸(试棒的标距等于 5 倍直径);长试棒求得的伸长率代号 为而。 (试棒的标距等于 10 倍直径)。标距是用来测定试样应变或 长度改动 的试样部分原始长度。 ① 断后伸长率 A:断后标距的剩余伸长(Lu—L。)与原始标 距 (L〇)之比的百分率,关于份额试样,若原始标距不为 5.65 # (=5 为 11.3 为平行长度的原始横截面积),符号应附 的断后伸长率。关于非份额试样,符号 A 应附以下脚 以下脚注阐明所运用的份额系数。例如:An.3 表明原始标距(L〇) 注阐明所运用的原始标距,mm。例如,A8Qmm 表明原始标距(L〇) 为 80mm 的断后伸长率。 ② 断面缩短率 Z:资料在拉伸开裂后、断面最大缩小面积 (?S〇 —Su)与原始断面积(SQ)的百分比(%)。 ③ 脆性开裂百分率.?断口脆性部分的面积占试样断口总面积 的 百分率。 ④ 塑性开裂百分率:断口塑性部分的面积占试样断口总面积 的 百分率。 1.2.3 硬度 硬度是资料反抗变形, 特别是压痕或划痕构成的永久变形的才能。 常用的有布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HR)和维氏硬度(HV)。 布 氏 硬 度 HB 布氏硬度有 HBS 或 HBW 两种表明办法。 HBS 表明压头为淬硬钢球,用于测定布氏硬度值在 450 以下 的材 料,如软钢、灰铸铁和有色金属等。 HBW 表明压头为硬质合金,用于测定布氏硬度值在 650 以下 的 资料。 布氏硬度的表明办法:HBS 或 HBW 之前的数字为硬度值, 后边 按次序用数字表明实验条件:压头的球体直径;实验载荷;试 验载荷 坚持的时刻(10?15s 不标示)。 例如 170HBS10/1000/30 表明用直径 10mm 的钢球,在 9807N (lOOOkgf)的实验载荷效果下,坚持 30s 时测得的布氏硬度值为 170。 而 530HBW5/750 表明用直径 5mm 的硬质合金球,在 7355N (750kgf) 的实验载荷效果下,坚持 10?15s 时测得的布氏硬度值 为 530。 洛氏硬度 HR 资料反抗通过硬质合金或钢球压头,或对应某一标尺的金刚石 圆 锥体压头施加实验力所发生永久压痕变形的衡量,其值没有单 位。洛 氏硬度有三种:HRA (金刚石圆锥压头),适用规模为 20? 88; HRB (01.588mm 钢球压头),适用规模为 20?100; HRC (金刚石圆锥压 头),适用规模为 20?70。 维氏硬度 HV 资料反抗通过金刚石正四棱锥体压头施加实验力所发生永久压 痕 变形的衡量单位[HV=0. 102X 实验力(N)/永久压痕的外表积 (mm2)]0 这种办法可用于测定很薄金属资料的外表层硬度,丈量规模为 5 ?1000。例如 640HV30/20 表明用 30kgf (294. 2N)坚持 20s, 测定 的维氏硬度值为 640MPa。它具有布氏、洛氏法的首要长处, 而克服了 它们的根本缺点,但不如洛氏法简洁。 1.2.4 冲击韧度 冲击韧度表明金属资料在冲击载荷效果下反抗损坏的才能,用 摆 锤曲折冲击实验测定。将质量为 m 的摆锤提升到/u 髙度,摆锤 由此高 度下落时将试样冲断,并升到如髙度,冲断试样所耗费的 功 Ak (J)为 Ak=?^ (Ai—/i2)。金属的冲击初度 ak (J/cm2)就 是冲断试样时在缺口处单位面积所耗费的功,即 ak=Ak/A (A 为 试样缺口处原始截面积,cm2)。 - 113 ;物理功能 金属的物理功能首要指密度、熔点、线胀系数、磁性和电导 率等。 表 1.1 一些金属的物理功能 元 素 名 符 称 号 色 泽 雪白 雪白 金黄 钢灰 白 苍白 钢灰 灰白 红 灰白 雪白 雪白 灰白 雪白 钢灰 白 灰白 雪白 雪白 雪白 钢灰 暗灰 淡灰 钢灰 苍灰 浅灰 密度 / 3 (g/cm ) 10.49 2. 70 培点 /?c /n1 960. 5 660. 2 线 0. 125 0.062 0. 165 0. 118 0.065 0.257 0. 230 0.049 0.071 0.135 0.293 0. 089 0. 113 0. 230 0.065 0.090 0. 083 0.043 0.395 0. 059 电导率 拉 抗 强 度 伸长率 布氏 断面收 缩率 0 / % 90 70 ?90 !% i?m/MPa 8/ % 50 32 ?40 40 2 — 20 5 9?17 45 ?50 2 11. 5 硬度 (HB) 25 25 20 120 Ag 银 A1 铝 Au 金 Be 铍 Bi 铋 Cd 镉 Co 钴 Cr 铬 Cu 铜 Fe 铁 Ir 铱 Mg 镁 Mn 锰 Mo 钼 Nb 铌 Ni 镍 Pb 铅 Pt 铂 Sb 锑 Sn 锡 Ta 钽 Ti 钛 V 钒 W 钨 Zn 锌 Zr 锆 100 180 60 80 ?110 71 140 27 310?450 1. 4 5?20 22 26 12 95 16 32 36 0. 9 31 12 23 65 250 200?280 200?240 250?330 230 200 19. 32 1063 1. 85 1285 9. 8 271.2 8. 65 8. 9 7. 19 8. 9 7. 87 22. 4 1.74 7.43 10. 2 8. 57 321 1492 1855 1083 1539 2454 650 1244 2625 2468 90 — — 50 — 9?23 9 20 125 110 40 50 170 36 210 160 75 80 65 ?75 25 ?55 70 ?85 — 12. 5 脆 700 300 — 30 28 40 45 40 0 40 25 ?40 36 17 — 60 80 70 90 90 0 90 86 64 75 8. 9 1455 11. 34 327.4 21. 45 1772 6. 68 630. 5 7.3 231. 9 16. 6 4. 51 6. 1 19.3 7. 14 6.49 2996 1677 1910 3400 419. 5 1852 400?500 15 7. 7 17 4. 1 14 12 3.4 6.4 29 27 150 5?10 15 ?20 350?450 380 220 1100 120?170 5 40 45 5 85 115 264 350 35 125 — 40 ?50 20 ?30 — 60 ?80 3. 8 400?450 — [ ID 化学功能 金属与其他物质引起化学反应的特性称为金属的化学功能。在 实践应 用中首要考虑金属的抗蚀性、抗氧化性,以及不同金属之间、 金属与非金属之间构成的化合物对力学功能的影响等。 LL5J 工艺功能 金属的工艺功能是指金属的可铸性、可锻性、可切削性、可焊 性、 热处理性等。 可铸性:指金属资料能用铸造的办法取得合格铸件的功能, 首要 包含流动性、缩短性和偏析。 可锻性:指金属资料在压力加工(锤锻、轧制、拉伸、挤 压等) 时,能改动形状而不发生裂纹的功能。 可切削性:指金属资料被刀具切削加工后而成为合格工件 的难易 程度。其目标有加工后工件的外表粗糙度、答应的切削速度 以及刀具 的磨损程度等。 可焊性:首要是指在必定的焊接工艺条件下,取得优质焊 接接头 的难易程度。它包含焊接后资料的结合功能和运用功能。 可热处理性:首要项目有淬透性、二次硬化和回火脆性等。 fl6l 热处理 热处理是通过对金属加热、保温文冷却,改动固态金属的组 织, 以得到所需求的安排结构和功能的一种工艺。它只改动资料的 运用性 能和工艺功能,而不改动零件的形状和尺度。有惯例热处理 和化学热 处理两大类。 1.6.1 惯例热处理 退火指金属资料加热到恰当的温度,坚持必定的时刻, 然后缓慢 冷却的热处理工艺。其意图首要是下降金属资料的硬度, 提髙塑性,以 利切削加工或压力加工,削减剩余应力,提髙安排和 成分的均匀化, 或为后道热处理作好安排预备等。 正火指将钢材或钢件加热到必定温度,坚持恰当时刻后 , 在停止 的空气中冷却的热处理工艺。其意图首要是提髙低碳钢的力 学功能, 改进切削加工性,细化晶粒,消除安排缺点,为后道热处 理作好安排 预备等。 淬火指将钢件加热到 Ad3 或 Adl (钢的下临界点温度)以 上某一温 度,坚持必定的时刻,然后以恰当的冷却速度,取得马氏 体(或贝氏体)安排的热处理工艺。常见的淬火工艺有盐浴淬火、 马 氏体分级淬火、贝氏体等温淬火、火焰淬火和感应淬火等。淬火 的目 的:使钢件取得所需的马氏体安排,进步工件的硬度、强度和 耐磨性, 为后道热处理作好安排预备等。 回火指钢件经淬硬后,再加热到某一温度,保温必守时 间,然后 冷却到室温的热处理工艺。其意图首要是消除钢件在淬火 时所发生的 应力,使钢件具有高的硬度和耐磨性,并具有所需求的 塑性和耐性等。 调质指将钢材(一般是中碳结构钢和中碳合金结构钢)进 行淬火 +高温回火的复合热处理工艺,可取得回火索氏体安排。其 意图首要是 使钢铁零件取得必定的强度、硬度和杰出的塑性、耐性。 固溶处理指将合金加热到高温单相区恒温坚持,使过剩 相充沛溶 解到固溶体中后快速冷却,以得到过饱满固溶体的热处理 工艺。其目 的首要是改进资料的塑性和耐性,为沉积硬化处理作好 预备等。 沉积硬化指金属在过饱满固溶体中溶质原子偏聚区和 (或)由之 脱溶出微粒弥散散布于基体中而导致硬化的一种热处理 工艺。其意图 首要是取得很髙的强度。 时效处理指合金工件经固溶处理、冷塑性变形或铸造、 铸造后, 放在较高温度(或室温)下的热处理工艺。将工件放在较 .髙温度下、 处理较长时刻的称为人工时效处理;在室温或天然条件 下长时刻寄存 的称为天然时效处理。其首要意图是消除工件的内应 力,安稳安排和 尺度,改进力学功能等。 振荡时效通过专业的振荡时效设备,使被处理的工件产 生共振, 将必定的振荡能量传递到工件的一切部位,使工件内部发 生微观的塑 性变形,被曲解的晶格逐步回复平衡状况,然后消除和 均化工件内部 的剩余应力。避免工件在加工和运用进程中变形和开 裂,确保工件 尺度精度的安稳性。 深冷处理指工件放在一 100?一 200°C 的低温环境中的处理 方 法,首要意图是促进淬火后的钢中残留奥氏体转变为马氏体,使 残留 奥氏体量减到最小,进步工件的耐磨性和尺度安稳性以及运用 寿数。 最常选用深冷处理的是髙碳髙铬工具钢和髙速工具钢。 1.6.2 化学热处理 化学热处理是将金属工件置于必定温度的活性介质中保温,渗 入 一种或几种元素,以改动其化学成分、安排和功能的热处理工 艺。常 见的化学热处理工艺有渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗铝、渗硼 等。其目 的首要是进步钢件外表的硬度、耐磨性、抗蚀性、抗疲劳 强度和抗氧 化性等。 气体渗碳是指派气体碳原子进入到钢外表层的进程,可 使低碳钢 的工件具有高碳钢的外表层,再通过淬火和低温回火,使 工件的外表 层具有高硬度和耐磨性,而工件的中心部分依然坚持着 低碳钢的耐性 和塑性。 液体渗碳介质以氰化钠(NaCN)为主成分,所以既能渗 碳又能氰 化。 固体渗碳是将工件放在填充粒状渗碳剂的密封箱中进行 渗碳的工 艺。它不需求专用设备,但周期长、能耗大、劳动条件 差、渗碳质量 较难操控、难以选用直接淬火。一般只用于小批量、 小零件、渗碳层 要求薄的工件。 碳氮共渗(氙化)是向钢的表层一起进入碳和氮的进程, 可在气 体、液体或固体中进行。现在以中温气体碳氮共渗和低温气 体碳氮共 渗(气体软氮化)使用较广。中温气体碳氮共渗的首要目 的是进步钢 的硬度、耐磨性和疲劳强度;低温气体碳氮共渗以渗氮 为主,首要目 的是提髙钢的耐磨性和抗咬合性。 离 子 渗 氮 在 低 线 kPa)含氮气氛中,使用工件(阴 极)和 阳极之间发生的辉光放电进行渗氮的工艺。适用于合金结构 钢、不锈 耐酸钢、耐热钢、合金工具钢、高速工具钢和球墨铸铁等。 117;金属资料的交货状况 表 1.2 钢铁资料的交货状况 称号 热轧 (锻) 状况 说 明 钢材在热轧或铸造后(停止温度一般为 800?900*C)不再对其进行专门热 处理,在 空气中天然冷却后直接交货.因为外表掩盖有一层氧化铁皮,因此 具有必定的酎蚀性, 储运保管的要求不俅冷拉(轧)状况交货的钢材那样严 格,大中型型钢、中厗钢板可 以在露天货场或经苫盖后寄存 续表 称号 冷拉 (轧) 状况 说 明 经冷拉、冷轧等冷加工成型的钢材,不经任何热处理而直接交货的状况。 因为钢材 尺度精度商、外表质狃好、外表粗糙度低,并有较高的力学功能,且 外表没有氧化皮, 存在很大的内应力,极易进受腐蚀或生锈,故一般均耑在库 房内保管,并应留意操控 库房内的温湿度 钢材出厂前经正火热处理。因为钢材的安排、功能均匀,因此有较商的综 合力学性 正火 状况 能,并有利于改进低碳钢的魏氏安排和过共析钢的渗碳体网状,可 为制品的进一步热 处理做好安排预备。碳索结构钢、合金结构钢钢材常选用 正火状况交货。某些低合金 高强度钢如 14MnM〇VBRE、14CrMnM〇VB 钢为 了取得贝氏体安排,也要求正火状况 交货 钢材出厂前经退火热处理。消除和改进了前道工序留传的安排缺点和内 应力,并为 后道工序作好安排和功能上的预备。合金结构钢、确保淬透性结 构钢、冷镦钢、轴承 钢、工具钢、汽轮机叶片用钢、铁素体型不锈酎热钢的钢材 常用退火状况交货 退火 状况 出厂前经商温回火热处理的状况。 内应力消除较完全, 塑性和耐性好。 碳 素结构钢、 髙温 回火 状况 合金结构钢、确保淬透性结构钢钢材均可选用高温回火状况交货。 某些马氏体型高强 度不锈钢、髙速工具钢和髙强度合金钢,因为有很高的淬 透性以及合金元素的强化作 用,常在淬火(或正火)后进行一次髙温回火,使 钢中碳化物恰当集合,得到碳化物 顆粒较粗大的回火索氏体安排(与球化退 火安排类似),因此有很好的切削加工功能 固溶 处理 状况 出厂前经固溶处理的状况,首要适用于奥氏体型不锈钢材。通过固溶处 理,得到单 相奥氏体安排,以进步钢的耐性和塑性,为进一步冷加工(冷轧或 冷拉)创造条件, 也可为进一步沉积硬化做好安排预备 表 1.3 有色金属及其合金压延材的交货状况 称号 软状况 硬状况 代号 M Y 说 明 资料在冷加工后,通过退火的状况,塑性高而强度和硬度都低 资料在冷加工后未经退火软化的状况,强度、硬度高而塑性、韧 性低. 有色金厲资料还具有特硬状况(代号为 T) 资料状况介于软状况和硬状况之间。表明资料在冷加工后,有 必定程 半硬状况 Y,、Y2、 度的退火,按加工变形程度和退火温度的不同,又可分为 3/4 硬、1/2 硬、 Y3,Y4 1/3 硬、1/4 硬等几种,其代号依次为 Y:、YZ、 Y3、Y 资料为热挤压状况.无加工硬化现象,其特性与软状况类似, 但尺度允 许误差和外表精度要求要比软状况低 热作(轧、 挤)状况 R


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