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金属材料基础知识 1

第1章 钢的生产知识 1

1.1 钢铁概念 1

1.2 钢的生产工艺 1

1.2.1 炼钢方法 1

1.2.2 连续铸钢 3

1.2.3 轧钢 3

1.2.4 锻造 3

1.2.5 冷拔 4

第2章 钢的分类 5

2.1 按化学成分分类 5

2.2 按用途分类 5

2.3 按冶炼方法分类 8

2.4 按金相组织分类 9

第3章 钢铁产品牌号表示方法 10

3.1 基本原则 10

3.2 牌号表示方法 11

3.2.1 生铁的牌号表示方法 11

3.2.2 碳素结构钢和低合金结构钢的牌号表示方法 11

3.2.3 优质碳素结构钢和优质碳素弹簧钢的牌号表示方法 12

3.2.4 易切削钢的牌号表示方法 13

3.2.5 车辆车轴及机车车辆用钢的牌号表示方法 13

3.2.6 合金结构钢和合金弹簧钢的牌号表示方法 15

3.2.7 非调质机械结构钢的牌号表示方法 15

3.2.8 工具钢的牌号表示方法 15

3.2.9 轴承钢的牌号表示方法 16

3.2.10 钢轨钢、冷镦钢的牌号表示方法 16

3.2.11 不锈钢和耐热钢的牌号表示方法 16

3.2.12 焊接用钢的牌号表示方法 17

3.2.13 冷轧电工钢的牌号表示方法 17

3.2.14 电磁纯铁的牌号表示方法 17

3.2.15 原料纯铁的牌号表示方法 18

3.2.16 高电阻电热合金的牌号表示方法 18

3.2.17 牌号表示方法的示例 18

第4章 钢铁及合金牌号统一数字代号体系 19

4.1 总则 19

4.2 结构形式 19

4.3 分类和编组 19

4.4 编码规则 20

4.4.1 合金结构钢 20

4.4.2 轴承钢 22

4.4.3 铸铁、铸钢及铸造合金 23

4.4.4 电工用钢和纯铁 25

4.4.5 铁合金和生铁 26

4.4.6 耐蚀合金和高温合金 28

4.4.7 金属功能材料 29

4.4.8 低合金钢 30

4.4.9 杂类材料 32

4.4.10 粉末及粉末冶金材料 33

4.4.11 快淬金属及合金 35

4.4.12 不锈钢和耐热钢 36

4.4.13 工模具钢 37

4.4.14 非合金钢 38

4.4.15 焊接用钢及合金 39

第5章 有色金属产品牌号表示方法 40

5.1 有色金属及其合金牌号的一般表示方法 40

5.1.1 有色金属及其合金牌号的表示方法总则 40

5.1.2 有色金属及其合金的牌号表示方法 41

5.2 铸造有色金属及其合金牌号表示方法 41

5.2.1 铸造有色纯金属牌号表示方法 41

5.2.2 铸造有色合金牌号表示方法 42

5.2.3 牌号表示示例 42

5.3 铝及铝合金牌号表示方法 43

5.3.1 变形铝及铝合金牌号表示方法 43

5.3.2 铸造铝及铝合金牌号表示方法 48

5.3.3 变形铝及铝合金状态代号 49

5.4 镁及镁合金牌号表示方法 53

5.4.1 原生镁锭的牌号表示方法 53

5.4.2 变形镁及镁合金的牌号表示方法 53

5.4.3 铸造镁及镁合金的牌号表示方法 54

5.5 铜及铜合金牌号表示方法 54

5.5.1 铜及铜合金牌号和代号表示方法 54

5.5.2 铜及铜合金状态表示方法 58

5.6 镍及镍合金牌号表示方法 65

5.6.1 电解镍的牌号表示方法 65

5.6.2 纯镍的牌号表示方法 65

5.6.3 电真空镍的牌号表示方法 65

5.6.4 阳极镍的牌号表示方法 65

5.6.5 加工镍合金的牌号表示方法 65

5.6.6 镍粉的牌号表示方法 65

5.7 钛及钛合金牌号表示方法 66

5.7.1 海绵钛的牌号表示方法 66

5.7.2 加工钛及钛合金的牌号表示方法 66

5.7.3 铸造钛及钛合金的牌号表示方法 66

5.7.4 冶金用二氧化钛的牌号表示方法 66

5.7.5 钛粉的牌号表示方法 66

5.8 锌及锌合金牌号表示方法 66

5.8.1 锌锭、再生锌合金锭及热镀用锌合金锭的牌号表示方法 66

5.8.2 加工锌的牌号表示方法 67

5.8.3 铸造锌及锌合金的牌号表示方法 67

5.9 锡及锡合金牌号表示方法 67

5.9.1 锡锭的牌号表示方法 67

5.9.2 高纯锡的牌号表示方法 67

5.9.3 铸造锡基轴承合金锭和铸造锡基轴承合金的牌号表示方法 68

5.10 铅及铅合金牌号表示方法 68

5.10.1 铅锭的牌号表示方法 68

5.10.2 高纯铅的牌号表示方法 68

5.10.3 铸造铅基轴承合金和铸造铅基轴承合金锭的牌号表示方法 68

5.10.4 再生铅及铅合金锭的牌号表示方法 68

5.11 稀土产品牌号表示方法 68

5.12 硬质合金牌号表示方法 69

5.13 贵金属及其合金牌号表示方法 69

5.13.1 牌号分类 69

5.13.2 牌号表示方法 69

5.14 有色金属的分类 71

5.14.1 轻有色金属 71

5.14.2 重有色金属 72

5.14.3 贵金属 72

5.14.4 半金属 72

5.14.5 稀有金属 72

5.15 有色金属及其合金的分类和术语 72

5.15.1 有色金属合金分类 72

5.15.2 有色金属及其合金术语 73

5.16 有色金属及合金牌号表示方法举例 76

第6章 常用金属产品名称代号和分析类别 85

6.1 常用钢铁产品名称代号 85

6.2 常用金属材料分析类别 86

第7章 国内外常用标准代号与名称 87

7.1 中国常用热处理相关标准 87

7.2 中国金属检验相关标准 90

7.3 中国热处理设备及能耗分等标准 93

7.4 中国热处理设备系列类别和名称 94

7.5 国外标准代号及标准名称 95

理化检验 104

第1章 金相组织 104

1.1 金属晶体结构 104

1.1.1 面心立方晶格 104

1.1.2 体心立方晶格 104

1.1.3 密排六方晶格 104

1.2 基本组织及检验 104

1.2.1 钢的基本组织及检验 104

1.2.2 非铁合金组织及检验 118

1.2.3 粉末冶金材料与硬质合金的组织及检验 121

1.3 金相分析 123

1.3.1 光学显微镜 123

1.3.2 电子显微镜 127

1.3.3 金相试样的制备 129

1.3.4 定量金相方法 136

1.3.5 彩色金相技术 142

1.3.6 显微组织分析 145

1.4 低倍缺陷和表面缺陷 155

1.4.1 低倍缺陷 155

1.4.2 表面缺陷 156

第2章 无损探伤 160

2.1 磁粉探伤 160

2.1.1 磁粉探伤磁化的物理概念 160

2.1.2 磁粉探伤方法 161

2.1.3 磁化方法 162

2.1.4 磁粉探伤前的准备工作 164

2.1.5 退磁方法 164

2.2 超声波探伤 164

2.2.1 超声波产生及性质 165

2.2.2 超声检测方法 168

2.2.3 超声波检测设备 169

2.2.4 超声检测中共性问题 171

2.2.5 焊接接头的超声波检测 174

2.2.6 焊缝检测中缺陷测定 176

2.2.7 焊缝缺陷性质估判及质量评定 177

2.3 射线探伤 179

2.4 声发射无损探伤 189

2.4.1 声发射检测基础 190

2.4.2 声发射检测在焊接中的应用 191

2.4.3 声发射材料表征应用 191

2.5 涡流探伤 192

2.5.1 探测基本原理 192

2.5.2 涡流检测设备 193

2.5.3 涡流检验技术 194

2.6 液体渗透探伤 195

2.6.1 渗透检测原理、方法、分类及应用 195

2.6.2 渗透检测剂及设备 197

2.6.3 对比试块 198

2.6.4 渗透检测基本步骤和渗透剂显示特征 199

2.7 红外探伤与微波探伤 200

2.7.1 红外探伤 200

2.7.2 微波探伤 201

第3章 牌号检验 203

3.1 看谱分析 203

3.1.1 光谱的历史 203

3.1.2 光谱线产生的原理 203

3.1.3 看谱仪的光路工作原理 203

3.1.4 样品看谱分析示例 203

3.2 火花鉴别 204

3.2.1 火花鉴别的基础知识 204

3.2.2 影响火花形态变化的因素 208

3.2.3 各元素对钢中火花形态的影响 208

3.2.4 钢种判断 217

3.2.5 沸腾钢、渗碳钢、脱碳钢的火花特征 218

3.2.6 火花鉴别注意事项 218

3.2.7 鉴别火花的步骤 219

3.2.8 常用钢号的火花特征 219

第4章 物理化学性能 235

4.1 金属物理性能 235

4.2 金属的化学性能 236

4.3 常用化合物的物理化学性质 236

4.4 化学元素的物理的化学性能 251

4.4.1 化学元素的物理性能 251

4.4.2 化学元素的分类 256

4.4.3 化学元素的性能和作用 256

4.4.4 化学元素与地壳含量 294

4.5 金属材料的物理性能 296

4.6 饱和蒸气对应的温度 314

第5章 残留应力 316

5.1 概述 316

5.1.1 残留应力的分类 316

5.1.2 残留应力与质量控制的关系 316

5.2 残留应力的产生 317

5.2.1 残留应力产生的根本原因 317

5.2.2 热处理淬火时的残留应力 318

5.2.3 表面淬火的残留应力 319

5.2.4 表面化学热处理的残留应力 319

5.2.5 表面强化的残留应力 320

5.3 残留应力的测定 320

5.3.1 残留应力的特点及测试方法 320

5.3.2 常用残留应力测试方法 321

5.3.3 X射线应力测定法 325

第6章 力学性能 342

6.1 强度 342

6.2 弹性 343

6.3 塑性 344

6.4 韧性 345

6.4.1 冲击试验 346

6.4.2 断裂韧度试验 351

6.5 疲劳、磨损及高温力学性能 360

6.5.1 疲劳试验 360

6.5.2 磨损试验 370

6.5.3 高温力学性能试验 375

6.6 冲压、压缩、缠绕、弯曲、扭转及压碎 379

6.7 硬度 381

6.7.1 布氏硬度 382

6.7.2 洛氏硬度 396

6.7.3 维氏硬度和努氏硬度 403

6.7.4 肖氏硬度 445

6.7.5 里氏硬度 445

6.7.6 莫氏硬度 446

6.7.7 国内黑色金属硬度及强度换算值 447

6.7.8 国外金属硬度换算 454

6.8 常用高温合金和耐蚀合金的力学性能 462

6.8.1 常用高温合金的力学性能 462

6.8.2 常用耐蚀合金的力学性能 465

热处理 467

第1章 碳素结构钢 467

1.1 碳素结构钢 467

1.2 优质碳素结构钢 467

1.3 易切削结构钢 472

第2章 合金结构钢 474

2.1 合金结构钢的牌号、化学成分及性能和用途 474

2.2 合金结构钢的热处理工艺参数 486

第3章 弹簧钢 508

3.1 弹簧钢的牌号、化学成分及性能和用途 508

3.2 弹簧钢的热处理工艺参数 510

第4章 轴承钢 515

4.1 轴承钢的牌号、化学成分及性能和用途 515

4.2 轴承钢的热处理工艺参数 517

第5章 工具钢 524

5.1 碳素工具钢 524

5.2 合金工具钢 526

5.2.1 合金工具钢的牌号、化学成分及性能和用途 526

5.2.2 合金工具钢的热处理工艺参数 534

5.3 高速工具钢 547

第6章 不锈钢和耐热钢 556

6.1 不锈钢和耐热钢的牌号、化学成分及性能和用途 556

6.2 不锈钢和耐热钢的热处理工艺参数 577

第7章 高温合金 595

7.1 高温合金的牌号及化学成分 595

7.1.1 铁基高温合金的牌号及化学成分 595

7.1.2 镍基高温合金的牌号及化学成分 596

7.2 高温合金的热处理工艺参数及用途 598

7.2.1 铁基高温合金的热处理工艺参数及性能和用途 598

7.2.2 镍基高温合金的热处理工艺参数及性能和用途 600

第8章 钛及钛合金 605

8.1 钛及钛合金的牌号及化学成分 605

8.2 钛及钛合金棒材的热处理制度及力学性能 608

附录A 常用符号名称对照 611

附录B 钢的各临界点及空冷组织和硬度 614

附录C 钢中元素对钢热处理性能的影响 620

附录D 渗碳层深度、渗碳温度和保温时间的关系 621

附录E 常用钢的离子氮化硬度与深度参数 622

附录F 钢的温度与色泽 624

附录G 钢的淬火加热与回火保温时间 625

附录H 法定计量单位与公制计量单位换算关系 626

附录I 常用物理量的法定计量单位 631

附录J 拉伸性能指标名称和符号 638

附录K 常用物理量单位换算 639

附录L 化学元素周期表 650

参考文献 651

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