金属加工油讲义

轧钢⼯艺基础理论培训讲义轧钢基础理论培训讲义第⼀章钢材品种及其⽣产系统⼀、钢材的压⼒加⼯⽅法1、压⼒加⼯⽅法：就是⽤不同的⼯具，对⾦属施加压⼒，使之产⽣塑性变形，制成⼀定形状产品的加⼯⽅法。

除轧制外还有锻造、冲压、挤压、冷拔、热扩、爆炸成型等。

2、轧钢：在旋转的轧辊间改变钢锭、钢坯形状的压⼒加⼯过程并希望得到需要的形状和改善钢的内部质量，提⾼钢的⼒学性能叫做轧钢。

⽬的：得到需要的形状（精确成形）、改善钢的内部质量，提⾼钢的⼒学性能。

3、热轧：⾦属在⾼于再结晶温度以上的轧制为热轧。

4、冷轧：⾦属在低于再结晶温度的轧制称为冷轧。

钢的再结晶温度⼀般在450~600℃⼆、轧钢成品的种类1、轧钢产品品种：是指轧制产品的钢种、形状、⽣产⽅法、⽤途和规格的总和。

轧制品种的多少是衡量轧钢⽣产技术⽔平的⼀个重要标志。

2、板管⽐：按照轧制产品的断⾯形状特征和⽤途，通常热轧钢材可以分为板材、管材和型材等种类。

在热轧钢材总量中板材和管材产量所占的百分⽐称为板管⽐。

⼯业发达国家的板管⽐以达到60%以上。

我国⽬前板管⽐已接近40%。

板管⽐的⼤⼩在⼀定程度上反映了⼀个国家的钢铁⼯业发展⽔平。

三、轧钢⽣产系统1、型钢⽣产系统：是单⼀化的轧钢⽣产系统。

基本轧机是⽅坯轧机、中⼩型轧机和各类成品型轧机。

2、钢板⽣产系统：是⽣产各类钢板、带钢的轧钢⽣产系统。

⼀般⽣产规模较⼤，年产量在300万t以上。

3、钢管⽣产系统：⽣产各类钢管的轧钢⽣产系统。

4、混合⽣产系统：⽣产型钢、板带钢和钢管或其中任何两类轧制产品的轧钢⽣产系统。

5、冶⾦⽣产过程的短流程冶⾦⽣产过程⼤体可以分为三个阶段。

第⼀阶段到20世纪40年代，⽣产⼯艺过程的基本模式是：炼焦——烧结——⾼炉冶炼——平炉冶炼——铸锭——初轧开坯——成品轧制；第⼆阶段到20世纪50年代，⽣产⼯艺过程的基本模式是：炼焦——烧结——⾼炉冶炼——转炉冶炼——连铸——各类成品轧机轧制；第三阶段到20世纪80年代，⽣产⼯艺过程的基本模式是：电炉（炉外精炼）——连铸——成品连轧。

第八单元金属和金属材料课题1 金属材料一、几种重要的金属说到金属材料，我们应该不会感到陌生。

家里的很多日常生活用品，如锅、刀、水壶、水龙头等，它们大都是由金属材料制成的。

金属材料包括纯金属以及它们的合金。

1.金属材料包括纯金属和它们的合金。

金属的种类有很多，而我们最常见的金属有铁、铝和铜。

铜和铁是人类使用较早的金属，我国劳动人民在商代就制造出了精美的青铜器，春秋战国时期就会冶铁和炼钢。

（图8-1 图8-2）铝的利用要比铜和铁晚得多，那仅仅是100多年前的事情。

但由于铝具有密度小和抗腐蚀等优良性能，现在世界上铝的年产量已超过了铜，位于铁之后，居第二位。

图8-1 东汉晚期的青铜奔马（马踏飞燕），图8-2 河北沧州的铁狮子，铸造于953年，距今已有1000余年的现已成为我国的旅游标志历史，狮高5.3m，长6.5m，宽3m,重约40t2.金属的物理性质看到图8-3来认识一下金属的一些物理性质。

（1）有光泽，有良好的导电性、导热性和延展性。

金属不仅具有以上一些共同的物理性质，还具有各自的特性。

例如，铁、铝大多数金属都是银白色的，但铜却呈紫红色，金呈黄色；在常温下，大多数金属是固态，但体温计中的汞却是液体；还有金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等物理性质差别也较大。

（2）金属的特性①铁、铝等大多数金属呈银白色，但铜呈紫红色，金呈黄色。

②常温下大多数金属是固体，但汞是液体。

③金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等物理性质差别也比较大。

下面根据日常生活经验和表8-1所提供的信息，回答下列问题。

1.为什么菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铝制？点拨：因为铁的硬度比较大，而铝的硬度较小，并且铝有毒会对人体造成危害，不适于用来制造菜刀、镰刀等物品。

2.银的导电性比铜好，为什么电线一般用铜制而不用银制？点拨：因为银的价格昂贵，而且银的密度大，不易架设。

3.为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制？如果用锡制的话，可能会出现什么情况？点拨：灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制是因为钨是熔点最高的金属，高温时不易熔化，而锡的熔点较低，如果使用锡作灯丝易熔化断开。

一：大纲分析：北京科技大学2009年攻读硕士学位《金属学》复习大纲（适用专业：材料加工工程、材料学、材料科学与工程、材料物理与化学）一、金属与合金的晶体结构1.原子间的键合1)金属键, 2)离子键, 3)共价键2．晶体学基础1）空间点阵， 2）晶系及布喇菲点阵， 3）晶向指数与晶面指数3．金属的晶体结构1）典型的金属晶体结构，2）原子的堆垛方式，3）晶体结构中的间隙，4）晶体缺陷4．合金相结构1）置换固溶体，2）间隙固溶体，3）影响固溶体溶解度的主要因素4）中间相5．晶体缺陷1）点缺陷, 2)晶体缺陷的基本类型和特征, 3)面缺陷二、金属与合金的凝固1．金属凝固的热力学条件2．形核1）均匀形核，2）非均匀形核3．晶体生长1）液-固界面的微观结构，2）金属与合金凝固时的生长形态，3）成分过冷4．凝固宏观组织与缺陷三、金属与合金中的扩散1．扩散机制2．扩散第一定律3．扩散第二定律4．影响扩散的主要因素四、二元相图1．合金的相平衡条件2．相律3．相图的热力学基础4．二元相图的类型与分析五、金属与合金的塑性变形1．单晶体的塑性变形1）滑移，2）临界分切应力,3）孪生，4）纽折2．多晶体的塑性变形1）多晶体塑性变形的特点，2）晶界的影响，3.塑性变形对组织与性能的影响1）屈服现象,2)应力-应变曲线及加工硬化现象,3)形变织构等六、回复和再结晶1．回复和再结晶的基本概念2．冷变形金属在加热过程中的组织与性能变化3．再结晶动力学4．影响再结晶的主要因素5．晶粒正常长大和二次再结晶七、铁碳相图与铁碳合金1．铁碳相图2．铁碳合金3．铁碳合金在缓慢冷却时组织转变八、固态相变1．固态相变的基本特点2．固态相变的分类3．扩散型相变1）合金脱溶，2）共析转变，3）调幅分解4．非扩散型相变参考书：1.金属学（修订版）, 宋维锡主编, 冶金工业出版社，1998；2.材料科学基础, 余永宁主编, 高等教育出出版社，2006；3.材料科学基础（第二版）, 胡赓祥等主编, 高等教育出出版社，2006；4.任何高等学校材料科学与工程专业《金属学》或《材料科学基础》教学参考书。

本次课课堂教学内容知识点一、几种重要金属金属材料：一般分为 和 两类。

纯金属（90多种） 合金 （几千种）1）常温下一般为 （汞为 ），有金属 。

2）大多数呈 （铜为 色，金为 ）3）有良好的 性、 性、 性、一定的 。

2．金属之最：（1） ：地壳中含量最多的金属元素； （2） ：人体中含量最多的金属元素；（3） ：目前世界年产量最多的金属（铁>铝>铜）； （4） ：导电、导热性最好的金属（银>铜>金>铝）； （5） ：硬度最高的金属； （6） ：熔点最高的金属； （7） ：熔点最低的金属。

【典型例题】1．下列金属中，熔点最低的是（ ） A ．铜B ．汞C ．铝D ．钨2．常温下为液态的金属是（ ） A ．汞B ．金C ．银D ．铝3．下列有关金属及合金的说法错误的是（ ） A ．常温下所有的金属都是固体 B ．铁制品在潮湿的空气中易生锈C ．生铁和不锈钢都是金属材料D ．铝片表面易生成致密的氧化膜4．通常状况下，颜色呈紫红色的金属是( )1、金属材料A．铁B．银C．铜D．铝5．下列有关“金属之最”描述中，属于金属物理性质的是( )A．钙是人体中含量最多的金属元素B．铁是世界年产量最高的金属C．铝是地壳中含量最多的金属D．银是最好的导电导热金属知识点二、合金1、定义：由一种金属跟其他一种或几种金属（或金属与非金属）一起熔合而成的具有金属特性的物质。

(注：合金属于)注意事项：（①合金是金属与金属或金属与非金属的混合物；②金属在熔合了其它金属和非金属后，不仅组成上发生了变化，其内部组成结构也发生了改变，从而引起）。

2、合金特点：一般说来，合金的比各成分低，比各成分大，性能更好3、举例：注：钛和钛合金：被认为是21世纪的重要金属材料，钛合金与人体有很好的“相容性”，因此可用来制造人造骨等。

（1）熔点高、密度小优点（2）可塑性好、易于加工、机械性能好（3）抗腐蚀性能好【典型例题】6．下列物品主要是由合金制成的是（）A．塑料水杯B．青铜铸像C．汽车轮胎D．羊毛大衣7．下列与金属材料有关的说法中，正确的是（）A．黄铜片比铜片硬度小B．钢的性能优良，是很纯的铁C．沙漠地区的铁制品锈蚀较快D．为防止钢铁制品生锈，可在其表面刷漆8．“绿水青山就是金山银山”，垃圾分类有利于生态文明建设。

讲义一．油品的基础知识及基本概念1．原油组成石油基本是由C、H、O、N、S五种元素组成的烃类及非烃类组成的混合物，碳的质量分数占83%--87%，氢占11%--14%，硫占0．05%--8%，氮占0．02%--2%，氧占0．05%--2%；微量金属、非金属原素为钒、镍、铁、铜、铅、氯、硅、磷、砷等均以化合物的形式存在于原油的各类组分中，如金属多存在于胶质、沥青质重油组分中、氧则以环烷酸、酚的形式存在于原油的中馏分（柴油馏分）中，硫则广泛存在于各馏分中，一般以重油中比例较大，氮和硫的存在形式相近；原油中含有：干气、液化气、汽油、煤油、柴油（直柴、催柴、柴油加氢柴油、RDS柴油、加裂柴油）、蜡油、渣油等2．原油的分类按轻重（API）分：轻质原油API ›34； d420‹0.852中质原油API 20-34； d4200.852-0.930重质原油API 10-20； d4200.931-0.998特稠原油API ‹10； d420›0.998按硫含量分：低硫原油硫含量‹0.5%含硫原油硫含量0.5%-2.0%高硫原油硫含量›2.0%按蜡含量分：低蜡原油蜡含量‹0.5%-2.5%含蜡原油蜡含量 2.5%-10%高蜡原油蜡含量›10%按关键组分K值分:石蜡基、石蜡中间基、中间石蜡基、中间基、中间环烷基、环烷中间基、环烷基七类按酸值分：低酸原油酸值‹0.5mgKOH/g含酸原油酸值›0.5mgKOH/g高酸原油酸值›1.0mgKOH/g石油中的酸性组分一般是指环烷酸，其它羧酸，无机酸，酚类，硫醇等，其中环烷酸和其它有机酸可总称为石油酸。

环烷酸在石油酸含量中占85%以上，因此习惯上将石油酸笼统地称为环烷酸。

原油酸值的大小反映了原油中酸性组分的多少。

当原油酸值大于0.5mgKOH/g即能引起设备腐蚀，故通常将酸值大于0.5mgKOH/g的原油称之为含酸原油。

高酸原油通常是指重质、低硫、总酸值大于1mg KOH/g的原油3．密度与、相对密度、API（相对密度指数）d15 -15℃密度单位Kg/m3d20 -20℃密度d420–相对密度，国内常用来表示油品的密度d15.515.5–相对密度，欧美常用来表示油品的密度API=141.5/ d15.515.5-131.5 油品越轻、密度越小，API值越大4．特性因数K值K值是油品平均沸点与相对密度的关联函数，用来表征油品中烷烃、环烷烃及芳香烃的含量，烷烃的K约为12.5-13, 环烷烃的K约为11-12, 芳香烃的K约为10-11,5．馏程:表示油品在一定条件下的蒸发范围,馏程当油品进行加热蒸发时，流出的第一滴油品时的汽相温度称为初馏点，其油品全部蒸馏出来的汽相温度称干点又叫终馏点。

金属塑性成形理论基础（二）加工硬化参考讲义塑性变形不但可以改变金属材料的外形和尺寸，而且会使金属内部组织和各种性能等发生变化。

多晶体经冷塑性变形后，金属内部组织将发生如下变化：①晶粒沿变形最大的方向被拉长，晶粒由多边形变为扁平形或长条形，当变形量很大时，各晶粒可以被拉成纤维状；②晶粒碎化成亚晶块（亚晶粒），塑性变形伴随着大量位错产生，由于位错交互作用，使晶粒“碎化”成许多位向略有差异的亚晶块（或称亚晶粒）；③产生形变织构，金属塑性变形量足够大（70%以上）时，还会使晶粒发生转动，即各晶粒的某一晶向都不同程度地转到与外力相近的方向，从而使多晶体中原来任意位向的各晶粒取得接近于一致的位向，形成所谓“择优取向”，这种组织称为形变织构。

金属中变形织构的形成，会使它的力学性能、物理性能等明显地出现各向异性，所以对材料的工艺性能和使用都有很大影响。

冲压复杂形状零件（如汽车覆盖件等）时，产生不均匀塑性变形而可能导致工件报废。

但在某些情况下，可以利用织构现象来提高硅钢板的某一方向的磁导率，使其在用于制造变压器铁芯时使变压器的效率大大提高。

冷塑性变形后的金属由于内部组织的变化，将引起力学性能的明显变化-加工硬化。

加工硬化的概念：随着变形程度的增加，金属的强度和硬度显著提高而塑性和韧性明显下降，这一现象称为加工硬化。

加工硬化产生的原因：金属发生塑性变形时，由于位错密度增加,位错间的交互作用增强,相互缠结,造成位错运动阻力的增大,引起塑性变形抗力提高。

而金属塑性变形中，晶粒沿变形方向拉长而造成晶粒变形和晶格扭曲，也使滑移变形阻力增大。

另一方面由于晶粒破碎细化，使强度得以提高。

另一方面由于晶粒破碎细化，使强度得以提高。

加工硬化是有双重作用的，不利的一面是：变形抗力增大，动力消耗增大，同时脆性断裂危险性也增大。

另一方面，加工硬化具有很重要的工程意义。

首先，它是一种非常重要的强化材料的手段，可以用来提高金属的强度，这对于那些不能通过热处理方法得以强化的合金尤为重要；其次，加工硬化是金属的冷成形加工的保证。