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机械常用材料
机械制造是现代工业中的重要组成部分，而材料的选择对于机械性能和使用寿
命起着至关重要的作用。
在机械制造过程中，常用的材料有金属材料、塑料材料和复合材料等。
本文将重点介绍机械常用的金属材料，包括钢、铝、铜和铸铁等。
首先，钢是机械制造中使用最广泛的金属材料之一。
钢具有较高的强度和硬度，同时具有良好的塑性和韧性，因此在制造机械零部件和结构件时得到广泛应用。
根据不同的成分和热处理工艺，钢可以分为碳素钢、合金钢和不锈钢等多个种类，满足不同机械零部件对材料性能的要求。
其次，铝也是一种常用的机械材料。
铝具有较低的密度和良好的导热性能，因
此在制造轻型机械零部件和结构件时具有优势。
此外，铝具有良好的耐腐蚀性能，可以在恶劣环境下使用，因此在航空航天和汽车制造领域得到广泛应用。
另外，铜也是一种重要的机械材料。
铜具有良好的导电性和导热性，因此在制
造电气设备和散热器等零部件时得到广泛应用。
此外，铜还具有良好的加工性能，可以制成各种复杂形状的零部件，满足不同机械结构的需求。
最后，铸铁是一种常用的铸造材料。
铸铁具有较高的热膨胀系数和较低的收缩率，因此在制造大型机械零部件和机床床身等铸件时得到广泛应用。
根据不同的成分和组织状态，铸铁可以分为灰口铸铁、球墨铸铁和白口铸铁等多个种类，满足不同机械零部件对材料性能的要求。
综上所述，机械常用的金属材料包括钢、铝、铜和铸铁等，它们各具特点，在
机械制造中发挥着重要作用。
在实际应用中，需要根据机械零部件的具体要求和工作环境的要求，选择合适的材料，以确保机械的性能和使用寿命。
金属材料知识概述承压设备制造是国民经济的基础产业，各种生产工艺的要求各不尽相同，如：压力从真空到高压甚至超高压、温度从低温到高温以及腐蚀性、易燃、易爆物料等，使得设备处在极其复杂的操作条件下运行。
由于不同的生产条件对设备材料有不同的要求，因此，合理的选用材料是设计承压设备的关键环节。
例如：对于高温容器，由于钢材在高温的长期作用下，材料的力学性能和金属组织都会发生明显的变化，加之承受一定的工作压力，因此在选材时必须考虑到材料的强度及高温条件下组织的稳定性。
容器内部盛装的介质大多具有一定的腐蚀性，因此需要考虑材料的耐腐蚀情况。
对于频繁开、停车的设备或可能受到冲击载荷作用的设备，还要考虑材料的疲劳等。
而低温条件下操作的设备，则需要考虑材料低温下的脆性断裂问题。
一、金属材料的分类二、金属材料的性能三、影响材料性能的因素四、特种设备对材料的要求五、特种设备常用材料标准一、金属材料分类黑色金属：铁和铁的合金均称为黑色金属纯铁：化学纯铁含碳量几乎为零，工业纯铁含碳量<0.05%。
纯铁是很软的，一般不应用到实际中。
铁碳合金：以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。
生铁：把铁矿石放到高炉中冶炼而成的，含碳量2％～4.3％（也有资料称3.5%—5.5%、2.11%-6.67%）的铁碳合金称为生铁。
生铁质硬而脆，缺乏韧性，几乎没有塑性变形能力，因此不能通过锻造、轧制、拉拔等方法加工成形，主要用来炼钢和制造铸件，如白口铁、灰口铁和球墨铸铁。
也有习惯上把炼钢生铁叫做生铁，把铸造生铁简称为铸铁。
钢：含碳量在0.04%-2.3%之间（也有资料称0.03%-1.2%）的铁碳合金称为钢。
为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。
钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。
有色金属：除黑色金属外的金属和合金，如铜、锡、铅、锌、铝等。
金属材料分类（钢材）1、按化学成分分类：①碳素钢：简称碳钢。
除铁、碳外主要含有少量Si、Mn及P、S等杂质，这些总含量不超过2%，按含碳量不同分为：低碳钢——含碳量小于0.25%中碳钢——含碳量等于0.25%～0.6%高碳钢——含碳量大于0.6%②合金钢：除碳钢所含元素外，还含有其它一些合金元素：如Cr、Ni、Mo、W、V、B等，按合金元素含量不同分类：低合金钢——合金元素含量小于5%中合金钢——合金元素含量等于5%～10%高合金钢——合金元素含量大于10%金属材料分类（钢材）2、按用途分类：①建筑工程用钢或构件用钢①普通碳素结构钢②低合金结构钢③钢筋用钢等②结构钢机器零件用钢调质结构钢表面硬化结构钢：包括渗碳钢、渗氨钢、表面淬火用钢易切削结构钢冷塑性成形用钢：包括冷冲压用钢、冷镦用钢。
金属材料学AScience of Metal Materials课程编号：07310410学分：3学时： 45 （其中：讲课学时：41 实验学时：4 上机学时：0 ）先修课程：金属学、金属组织控制原理、金属材料强韧化、材料力学性能适用专业：金属材料工程。
教材：《金属材料学》，戴起勋主编，化学工业出版社，2012 年9月第2版开课学院：材料科学与工程学院一、课程的性质与任务：《金属材料学》是一门综合性应用性较强的专业主干课，是金属材料工程专业的核心课程。
在金属学、金属组织控制原理及工艺和力学性能等课程的基础上，系统介绍金属材料合金化的一般规律及金属材料的成分、工艺、组织、性能及应用的关系。
通过课堂讲授、实验等教学环节，使学生系统掌握有关金属材料学方面的知识，培养学生研究开发和合理应用金属材料的初步能力。
二、课程的基本内容及要求绪论（金属材料的过去、现在和将来）：1．教学内容（1）金属材料发展简史（2）现代金属材料（3）金属材料的可持续发展与趋势2．基本要求了解金属材料在国民经济中的地位与作用、金属材料的发展概况和本课程的性质、地位和任务。
第一章钢的合金化原理1．教学内容（1）钢中的合金元素：合金元素和铁基二元相图；合金元素对Fe-C相图的影响；合金钢中的相组成；合金元素在钢中的分布；（2）合金钢中的相变：合金钢加热奥氏体化，合金过冷奥氏体分解；合金钢回火转变；（3）金元素对强度、韧度的影响及其强韧化；（4）合金元素对钢工艺性能的影响；（5）微量元素在钢中的作用（6）金属材料的环境协调性设计基本概念；（7）钢的分类、编号方法。
2．基本要求（1）掌握钢中合金元素与铁和碳的作用；铁基固溶体、碳（氮）化合物的形成规律；合金元素在钢中的分布；合金元素对铁-碳状态图的影响（2）了解钢的分类、编号方法（3）掌握合金元素对合金钢工艺过程的影响（4）掌握合金元素对合金钢力学性能的影响规律（5）理解微量元素在钢中的作用（6）了解材料的环境协调性设计基本概念第二章工程构件用钢1.教学内容（1）工程构件用钢的服役条件及性能要求（2）普通碳素工程构件用钢、低合金（含微合金化）钢的合金化原则和有关的低合金钢，双相钢（3）提高高低碳工程构件用钢性能的途径：控轧、控冷、合金化等，了解工程构件用钢的发展趋势2.基本要求（1）了解工程构件用钢的服役条件及性能要求（2）掌握普通碳素工程构件用钢、低合金（含微合金化）钢的合金化原则和有关的低合金钢，双相钢（3）理解提高高低碳工程构件用钢性能的途径：控轧、控冷、合金化等，了解工程构件用钢的发展趋势第三章机器零用钢1．教学内容（1）机器零件用钢一般性能要求（2）机器零件用钢：调质钢、弹簧钢、低碳马氏体钢、轴承钢、高锰耐磨钢、渗碳钢、氮化钢、非调质钢等合金化原则和性能及其典型钢种（3）（超高强度钢简介）（4）理解典型机器零件用钢的选材思路和发展2．基本要求（1）掌握机器零件用钢一般服役条件及性能要求（2）掌握常用机器零件用钢的合金化原则和性能及其典型钢种（3）了解超强度钢（4）理解典型机器零件用钢的选材思路和发展第四章工具用钢1．教学内容（1）工具用钢的合金化、组织性能的特点及分类（2）低合金刃具钢的合金化，热处理特点，典型钢种。
各种型号钢性能及用途钢是一种重要的材料，其性能和用途各不相同。
以下是一些不同型号钢的性能和用途的详细介绍。
1.碳结构钢碳结构钢是最基本的钢材，含有少量碳元素。
这种钢具有良好的机械性能，如高强度、韧性和可塑性。
其用途广泛，包括建筑、汽车制造、舰船建造、机械制造等领域。
2.不锈钢不锈钢含有至少10.5%的铬元素，这使得它具有抗腐蚀性能。
不锈钢可根据其含有的其他元素类型来分类，如奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和双相不锈钢等。
不锈钢广泛应用于食品加工、医疗设备、化学工业、建筑装饰等领域。
3.合金钢合金钢是通过向普通钢中添加其他元素来改变其性能的钢材。
添加的合金元素可以提高钢的硬度、耐磨性、耐蚀性和高温性能等。
合金钢根据其添加的合金元素不同可分为高速钢、耐热钢、耐腐蚀钢等。
合金钢广泛用于刀具制造、航空航天、化工设备、锅炉制造等领域。
4.高速钢高速钢是一种高硬度、高耐磨性的合金钢，适用于高速切削、冲击和耐磨等要求较高的情况。
高速钢广泛用于制造刀具、加工设备和汽车零部件等。
5.耐热钢耐热钢是一种具有较高耐热性能的钢材，能够在高温下保持较好的力学性能和耐腐蚀性能。
耐热钢广泛应用于锅炉、石化、电力等行业，用于制造耐热容器、加热元件和烧结等设备。
6.耐腐蚀钢耐腐蚀钢是一种具有良好抗腐蚀性能的钢材，适用于酸、碱、盐等腐蚀性介质的工作环境。
耐腐蚀钢广泛用于化工、海洋工程、环境保护等领域，用于制造储罐、管道、化工设备和海洋平台等。
总结而言，钢的性能和用途多种多样。
不同型号的钢有不同的机械性能、耐腐蚀性能和耐高温性能，因此在各个领域具有广泛的应用。
善于选择合适的钢材，可以提高产品的性能和寿命。
一、填空题1、特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构、物理、化学和机械性能的化学元素称为，在碳钢基础上加入一定量合金元素的钢称为。
高合金钢：般指合金元素总含量超过的钢。
一般指合金元素总含量在范围内的钢称为中合金钢。
低合金钢：一般指合金元素总含量的钢。
微合金钢：合金元素(如V,Nb,Ti,Zr,B)含量小于或等于，而能显著影响组织和性能的钢。
2、奥氏体形成元素使A3线，A4线，在较宽的成分范围内，促使奥氏体形成，即扩大了γ相区。
根据Fe-Me相图的不同可分为：开启γ相区元素和扩展γ相区元素。
、属于开启γ相区合金元素，与γ-Fe无限固溶，使δ和α相区缩小。
C、N、Cu、Zn、Au属于扩展γ相区的元素，合金元素与α-Fe和γ-Fe均形成有限固溶体。
3、铁素体(α)稳定化元素使A4降低，A3升高，在较宽的成分范围内，促使铁素体形成，即缩小了γ相区。
根据Fe-Me相图的不同，可分为：封闭γ相区(无限扩大α相区)和缩小γ相区(不能使γ相区封闭)。
对封闭γ相区的元素，当合金元素达到某一含量时，A3与A4重合，其结果使δ相与α相区连成一片。
当合金元素超过一定含量时，合金不再有α-γ相变，与α-Fe形成无限固溶体。
4、扩大γ相区元素降低了共析温度，缩小γ相区元素升高了共析温度。
几乎所有合金元素都使共析S碳含量点降低，尤其以强碳化物形成元素的作用最为强烈。
共晶点E的碳含量也随合金元素增加而降低。
5、碳化物在钢中的稳定性取决于金属元素与碳元素亲和力的大小，一般来说，碳化物的生成热愈大，碳化物愈稳定。
根据碳化物结构类型，分为简单点阵结构和复杂点阵结构。
形成碳化物的结构类型与合金元素的原子半径有关，当r C/r M＞0.59时，形成复杂点阵结构，当r C/r M＜0.59时形成简单点阵结构。
6、强C化合物形成元素有钛、锆、铌、钒，中等强度的有钼、钨、铬，弱的有锰、铁，强碳化物形成元素总是优先与碳结合形成碳化物，若碳含量有限，较弱的碳化物形成元素将溶入固溶体中，碳化物稳定性愈好，溶解越难，析出越难，聚集长大越难。
金属材料钢的名词解释金属材料钢，作为一种常见的合金材料，广泛应用于建筑、汽车、航空航天等领域。
它具有高强度、耐磨损、耐腐蚀等优点，因此在现代工业中扮演着重要的角色。
钢的名词解释即涉及其组成、制造过程、性质和应用等方面，以下将对这些内容逐一进行解析。
一、钢的组成钢通常是由铁和一些其他元素如碳、锰、铬等组成的合金。
其中，碳是最常用的合金元素之一，它的含量会直接影响钢的硬度和强度。
一般来说，碳含量小于2%的合金被定义为钢，而高于2%的则被称为铸铁。
二、钢的制造过程钢的制造过程包括原料准备、炼钢和热处理等环节。
首先，原料准备环节涉及到选矿、冶炼、熔炼等步骤，用于提取铁矿石中的铁元素。
然后，炼钢过程将熔化的铁与合金元素进行混合，通过加热和冷却来控制合金的成分和性能。
最后，经过热处理，钢材得以获得所需的硬度、韧性和耐腐蚀性。
三、钢的性质钢具有多种优良的性质，包括高强度、韧性、导电性和热传导性等。
其中，高强度是钢的主要特点之一，使其在建筑和制造领域中得以广泛应用。
此外，钢还具有较好的可塑性，可以在一定范围内进行冲压、折弯等加工。
钢的导电性和热传导性也为其在电子领域得到应用提供了条件，例如在电线、电缆和电子设备的制造中。
此外，钢还具有良好的耐腐蚀性，通过合金元素的添加可以提高其抗氧化、抗腐蚀的性能，延长使用寿命。
四、钢的应用领域钢在各个领域均有广泛的应用。
在建筑领域，钢常被用于制造结构框架、钢筋混凝土等，以提供强度和稳定性。
汽车制造中的汽车车身和发动机零件也常使用钢材，以增加车辆的安全性和耐用性。
航空航天领域对材料的要求较高，钢的优秀性能使其成为航空航天器件中不可或缺的材料。
此外，钢材还广泛应用于制造船舶、轨道交通设备、家用电器等。
总结金属材料钢作为一种常见的合金，具有一系列优良的性质和广泛的应用领域。
理解钢的组成、制造过程和性质有助于更好地认识和应用该材料，推动工业和科技的发展。
通过不断创新和进步，在保证钢材质量的前提下，我们可以期待钢材在未来更多领域的应用。
金属材料学复习资料一、钢铁材料把加入合金元素总量小于5%的钢，称为低合金钢；合金10%的钢称为高合金钢；在5%~10%之间的钢称为中合金钢。
合金元素对临界点的影响：合金元素对碳钢的重要影响是改变临界点的温度和碳含量，使合金钢和铸铁的热处理制度不同于碳钢。
奥氏体形成元素Ni、Mn等使共析温度A1向下移动；铁素体形成元素Cr、Si等则使共析温度A1向上移动。
合金元素对A3的影响同A1。
决定组元在置换固溶体中的溶解条件是：溶剂与溶质的点阵结构、原子尺寸因素和电子结构。
也就是组成元素在元素周期表的相对位置。
原子半径对溶解度的影响是比较大的，一般规律为：ΔR 8%，可形成无限固溶体；ΔR 15%，形成有限固溶体；ΔR 15%，溶解度极小。
按照碳化物形成能力由强到弱排列，常用碳化物形成元素有Ti、Zr、Nb、V、Mo、W、Cr、Mn、Fe等。
它们都是过渡元素。
过渡族金属元素可依其与碳的结合强度的大小分类。
钛（Ti）、锆（Zr）、铌（Nb）、钒（V）、是强碳化物形成元素；钨（W）、钼（Mo）、铬（Cr)是中等强度碳化物形成元素；锰（Mn）和铁属于弱碳比物形成元素。
钢中常见碳化物可分为简单点阵和复杂点阵结构。
属于简单点阵结构有M2C型、MC型，其特点是硬度高、熔点较高、稳定性较好。
复杂点阵结构有M23C6型、M7C3型、M3C型等，相当于简单点阵结构的碳化物来说，其特点是硬度较低、熔点较低、稳定性较差。
M6C型碳化物是复杂点阵结构，但是从性能上接近简单点阵结构，稳定性要比M23C6型、M7C3型好。
合金元素对铁的多型性转变的影响（1）扩大相区合金元素使A3温度下降，A4温度升高，稳定存在相区扩大，（a）与 -Fe无限互溶，Ni、Mn、Co开启相区，当合金元素量足够大时，为奥氏体组织。
（b）与 -Fe有限溶解，C、N、Cu扩展相区。
(2)封闭相区，使A3升高A4下降，相区稳定存在相区缩小。
（a）与 -Fe无限互溶，A3↑A4↓相区完全被封闭。
