金属材料及工艺---第5章 有色金属
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常见的六种金属材料
有色金属,狭义的有色金属又称非铁金属,是铁、锰、铬以外的所有金属的统称。广义的有色金属还包括有色合金。有色合金是以一种有色金属为基体(通常大于50%),加入一种或几种其他元素而构成的合金。
1、锌
锌闪着银光又略带蓝灰色,它是继铝和铜之后第三种应用最广泛的有色金属。美国矿产局的一项统计显示——一个普通人在其一生要消耗总共要消耗掉331千克的锌。锌的熔点很低,所以它也是一种非常理想的浇注材料。
锌质铸件在我们日常生活中十分常见:门把手表层表层下面的材料、水龙头、电子元件等,锌具有极高的防腐蚀性,这一特性使它具备了另外最基本的一项功能,即作为钢的表面镀层材料。除此之外,锌还是与铜一起合成青铜的合金材料。
材料特性:卫生保健、防腐蚀、优良的可铸性、出色的防腐蚀性、高强度、高硬度、原材料廉价、低熔点、抗蠕变、易与其他金属形成合金、具有保健性、常温下易碎、100摄氏度左右具有延展性。
典型用途:电子产品元件。锌是形成青铜的合金材料之一。锌也有着清洁卫生以及抗腐蚀的特性。另外,锌也被应用在屋顶材料,照片雕刻盘、移动电话天线以及照相机中的快门装置。
2、铝
相对于已经有9000年使用历史的黄金而言,铝,这种略带蓝光的白色金属,实在只能算是金属材料中的婴儿。铝于18世纪初问世并被命名。与其他金属元素不同,铝并不是以直接的金属元素的形式存在于自然界中,而是从含50%氧化铝(亦称矾土)的铝土矿中提炼出来的。以这种形态存在于矿物中的铝也是我们地球上产量量最丰富的金属元素之一。
当铝这种金属最早出现的时候,它并没有被立刻应用到人们的生活当中。后来,针对其独特功能和特性的一批新产品逐渐问世,这种高科技材料也逐渐拥有越来越宽阔的市场。虽然铝的应用历史相对较短,但现在市面上铝产品的产量已经远远超过了其他有色金属产品的总和。
材料特性:柔韧可塑、易于制成合金、高强度-重量比、出色的防腐蚀性、易导电导热、可回收。
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金属材料手册
本手册以现行的国家、行业和企业标准为基础,结合公司开发、生产的实际需要而编写的。选用其中的材料品种、牌号、规格和标记,能够从设计、制造、采购和管理等各个环节有效降低成本,同时方便各类人员快速查询和使用,提高工作效率。
本手册包括黑色金属材料、有色金属材料两部分,同时附表为我司现有产品的标记示例。
使用本手册应该注意一下几点:
1.在进行新产品设计、老产品改进和工艺工装设计时,应优先选用本手册中的材料。
2.填写材料标记时,应按本手册中的标记示例进行填写,对过长的标记,可视具体情况省略或免去材料名称,如:
黄铜棒 H62Y2Φ30GB/T4423-2007
可简化为:
棒 H62Y2Φ30GB/T4423-2007
或
H62Y2Φ30GB/T4423-2007
3.本手册中的材料不能满足设计需要时,设计人员可选用手册以外的材料,同时将材料信息通过或反馈。
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目 录
第一部分 黑色金属材料
表1 薄钢板………………………………………………………………………1
常 用 金 属 材 料 概 述
金属材料是由金属元素或以金属元素为主要材料构成的,并具有具有金属特性的工程材料。金属材料种类繁多,用途广泛,按化学组成分类,金属材料分为黑色金属和有色金属两大类。黑色金属主要是指以铁或以铁为主形成的金属材料,即钢铁材料,如钢和生铁。有色金属是指除钢铁材料以外的其他金属,如金、银、铜、铝、镁、钛、锌、锡、铅等。生产中使用最多的黑色金属是钢和铸铁,有色金属是铜及铜合金、铝及铝合金。
钢的种类繁多,通常按钢中是否加入合金元素,将钢分为碳钢和合金钢。
合金钢按钢的用途可分为合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢,还可按成分、冶金质量及组织等进行分类。
钢的性能根据不同的种类有不同的特点,其中碳素结构钢易于冶炼,工艺性能好,价格低廉,在力学性能上一般能满足普通工程构件及机器零件的要求,工程上用量很大,一般不进行热处理;低合金机构钢由于强度很高,被广泛用于建筑、石油、化工、铁道、造船等许多部门。
钢的热处理工艺是指根据钢在加热和冷却过程中的组织转变规律所制定的钢在热处理时具体的加热、保温和冷却的工艺参数。热处理工艺种类很多,根据加热、冷却方式及获得组织和性能的不同,钢的热处理工艺可分为:普通热处理(退火、正火、淬火和回火)、表面热处理、化学热处理及特殊热处理(形变热处理、真空热处理等)。根据热处理在零件生产工艺流程中的位置和作用,热处理又可分为预备热处理和最终热处理。
铸铁是一种以铁、碳、硅为主要成分且在结晶过程中具有共析转变的多元铁基合金。其化学成分一般为:ωC=2.0%~4.0%、ωsi=1.0%~3.0%、ωMn=0.1%~1.0%、ωs=0.02%~0.25%、ωp=0.05%~1.5%。为了提高铸铁的力学性能,有时在铸铁中添加少量Gr、Ni、Cu、Mo等合金元素制成合金铸铁。
铸铁是一种被广泛使用的金属材料,主要是由于它的生产工艺简单、成本低廉并具有优良的铸造性能、可切削加工性能、耐磨性能及吸震性等,因此铸铁广泛用于机械制造、冶金、矿山及交通运输等工业部门。
有色金属压力加工原理
绪论
1、★★★金属压力加工与切削加工、铸造等方法相比,具有哪些主要优点?
答:1、可改善金属的组织和性能
2、因无(少)废屑,可节约大量的金属
3、上产率高
4、产品规格多
2、金属压力加工方法主要有哪些?
答:1、锻造 分自由锻和模锻
2、轧制 分纵扎、横轧和斜扎
3、挤压 分正挤压和反挤压
4、拉伸
★★★★名词解释:
锻造:利用外力,通过工具或模具使金属变形的加工方法。
轧制:坯料通过两个旋转轧辊间的特定空间(平的或成型的),以获得一定截面形状的产品的加工方法。
挤压:对挤压筒内的锭坯一端施加压力,使其通过模空以实现塑性变形的方法。
拉伸:对金属坯料一端施加压力,使其模孔产生塑性变形的加工方法。
3、塑性成形方法轧制(纵扎)、拉拔、正挤压、反挤压和镦粗?P3 图
第一章 金属压力加工的力学和热力学条件
1-1 力和应力
4、★★什么叫做外力?以及外力分类?
答:在压力加工过程中,作用在金属表面上的力,叫做外力。
外力分为作用力和约束反力
作用力:它是使金属产生塑性变形的力,也称为主动力。
约束反力:工件在主动力作用下,其运动受到工具阻碍而产生的力,成为约束反力。
5、★★什么叫做内力?什么是第一种内力和第二种内力?
答:由外力而引起金属内各质点间产生相互作用的力,成为内力。
第一种内力:为平衡外力的机械作用将产生内力,这是第一种内力。
第二种内力:在某些条件下,由于金属工件各部分变形的大小不同,在金属内部产生的自相平衡的内力,称为第二种内力。
6、★什么叫做应力?分类和单位?
答:在外力作用下,金属内部产生了内力,单位面积上的内力称为应力。
分为正应力(垂直分量)和切向应力(切向分量)。
帕Pa和兆帕MPa 1MPa=10^6Pa=0.1kg/mm^2=1N/mm^2
1-2 应力状态和变形状态
7、★什么是金属处于应力状态?
答:所谓金属处于应力状态就是金属内的原子被迫偏离其平衡位置的状态。