技术与计量（安装）：常用工程材料（二）

　例题：在碳素结构钢中，屈服点为２３５，质量等级为Ａ的沸腾钢，其牌号应为（　）。
　 A．ＧＱ２３５－ＡＦ　　　　　　　　 B．Ｆ２３５－ＡＴ
　 C．ＧＢ／Ｑ２３５－ＡＦ　　　　　　 D．Ｑ２３５－ＡＦ
答案：D．Ｑ２３５－ＡＦ
3）工程中常用钢及其合金的性能和特点。
　① 碳素结构钢。碳素结构钢包括普通碳素结构钢（GB/T700—1988）和优质碳素结构钢（GB/T699—1999）。
碳素结构钢生产工艺简单，有良好工艺性能（如焊接性能、压力加工性能等）、必要的韧性、良好的塑性以及价廉和易于大量供应，通常在热轧后使用。在桥梁、建筑、船舶上获得了极广泛的应用。某些不太重要、要求韧性不高的机械零件也广泛选用。
　② 优质碳素结构钢。与普通碳素结构钢相比，优质碳素结构钢塑性和韧性较高。并可通过热处理强化，多用于较重要的零件，是广泛应用的机械制造用钢。根据含碳量的不同，优质碳素钢分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。
　③ 低合金高强度结构钢。低合金高强度结构钢比碳素结构钢具有较高的韧性，同时有良好的焊接性能、冷热压力加工性能和耐蚀性，部分钢种还具有较低的脆性转变温度。
　④ 合金结构钢。合金结构钢是在优质碳素结构钢的基础上加入适量的一种或数种合金元素而形成的，它的综合力学性能优于优质碳素结构钢。合金结构钢是合金钢中用量最多的一类钢，广泛用于制造各种要求韧性高的重要机械零件和构件。
　⑤ 不锈耐酸钢。不锈耐酸钢简称不锈钢。它是指在空气、水、酸、碱、盐及其溶液和其他腐蚀介质中具有高稳定性的钢种。
　a 铁素体型不锈钢。铬是铁素体型不锈钢中的主要合金元素，通常含铬量的质量分数大于或等于13.00%，不含镍。某些钢种还添加有铝、钛和硫等。高铬钢（17.0%~30.0%Cr）有良好的抗高温氧化能力，在氧化性酸溶液，如硝酸溶液中，有良好的耐蚀性，故其在硝酸和氮肥工业中广泛使用。高铬铁素体不锈钢的缺点是钢的缺口敏感性和脆性转变温度较高，钢在加热后对晶间腐蚀也较为敏感。如0Crl3不锈钢在弱腐蚀介质中，如淡水中，有良好的耐蚀性。
b 马氏体型不锈钢。铬是钢中的主要合金元素，钢在淬火—回火状态使用，有较高的强度、硬度和耐磨性。通常用在弱腐蚀性介质，如海水、淡水和水蒸气等中，使用温度小于或等于580℃、通常作为受力较大的零件和工具的制作材料，由于此钢焊接性能不好，故一般不用作焊接件。
c 奥氏体型不锈钢。钢中主要合金元素为铬和镍，其次是钛、铌、钼、氮和锰等。此钢具有奥氏体组织，这类钢具有高的韧性、低的脆性转变温度、良好的耐蚀性和高温强度、较好的抗氧化性以及良好的压力加工和焊接性能。但是这类钢的屈服强度低，且不能采用热处理方法强化，而只能进行冷变形强化。
d 铁素体—奥氏体型不锈钢。这类钢是在奥氏体不锈钢基础上，添加更多的铬、钼和硅等有利于形成铁素体的元素，或降低钢的含碳量而获得的。其屈服强度约为奥氏体型不锈钢的两倍，可焊性良好，韧性较高，应力腐蚀、晶间腐蚀及焊接时的热裂倾向均小于奥氏体型不锈钢。
　e 沉淀硬化型不锈钢。这类钢的突出优点是经沉淀硬化热处理以后具有高的强度，耐蚀性优于铁素体型不锈钢。它主要用于制造高强度和耐蚀的容器、结构和零件，也可用作高温零件，如汽轮机零件。
　⑥ 铸钢。铸钢具有较高的强度、塑性和韧性，可以铸成各种形状、尺寸和质量的铸钢件。某些冷、热变形性能差或难切削加工的钢，则能由铸造成型。
铸钢件与锻钢件比较，在零件截面尺寸不很大、形状和热处理条件相同的条件下，铸钢件和锻钢件的力学性能大致相同。铸钢件的强度和塑性介于锻钢件纵向和横向性能之间，且具有各向同性的优点。但是，铸钢件壁厚增大时，铸件的冶金缺陷，如成分偏析、缩孔、晶粒粗大等会增加，使铸钢件的塑性和韧性明显下降。
　a 碳素钢铸钢。牌号有两种表示方法，也即是以强度表示的铸钢牌号和以化学成分表示的铸钢牌号。以强度表示的是碳素钢铸钢牌号，即在ZG后面加两组力学性能数字，第一组数字表示该钢的屈服强度最低值（MPa），第二组数字表示该钢的抗拉强度最低值（MPa），例如ZG200-400。以化学成分表示的是合金钢铸钢牌号，即在ZG后面依次加上表示铸钢的名义万分含碳量及合金元素的名义百分含量，例如ZG15Cr1Mo1V。
　b低合金钢铸钢。根据JB/T6402—1992低合金钢铸钢牌号表示方法，以化学成分表示低合金钢铸钢牌号，即在ZG后面依次加上表示铸钢的名义万分含碳量及合金元素的名义百分含量，例如ZG35CrMnSi。
例题1：可焊性良好，韧性较高，应力腐蚀、晶间腐蚀及焊接时的热裂倾向均小于奥氏体型不锈钢，且屈服强度约为奥体型不锈钢的两倍，此种不锈钢为（ ）
　A. 铁素体型不锈钢 B. 马氏体型不锈钢
　C. 铁素体—奥氏体型不锈钢 D. 铁素体—马氏体型不锈钢
答案：C. 铁素体—奥氏体型不锈钢
例题2：具有高的韧性、低的脆性转变温度、良好的耐蚀性及良好的加工和焊接性能，但其屈服强度低、不能采用热处理方法进行强化的不锈钢为( )。
A.铁素体型不锈钢 B.奥氏体型不锈钢
C.马氏体型不锈钢 D.铁素体—奥氏体型不锈钢
答案：B.奥氏体型不锈钢
（2）铸铁的分类和牌号表示方法
铸铁是碳含量大于2.11%的铁碳含金，并且还含有较多量的硅、锰、硫和磷等元素。它具有生产设备和工艺简单、价格便宜等优点。某些承受冲击不大的重要零件，如小型柴油机的曲轴，多用球墨铸铁制造。其原因是铸铁价廉，切削性能和铸造性能优良，有利于节约材料，减少机械加工工时，且有必要的强度和某些优良性能，如高的耐磨性、吸震性和低的缺口敏感性等。
　1）铸铁的分类。铸铁是铁碳合金的一种，与钢相比，其成分特点是碳、硅含量高，杂质含量也较高。但是，杂质在钢和铸铁中的作用完全不同，如磷在耐磨磷铸铁中是提高其耐磨性的主要合金元素，锰、硅都是铸铁中的重要元素，唯一有害的元素是硫，铸铁的组织特点是含有石墨，组织的其余部分相当于碳的质量分数小于0.80%钢的组织。故称铸铁的组织为石墨加钢的基体。铸铁的韧性和塑性，主要决定于石墨的数量、形状、大小和分布，其中石墨形状的影响最大。铸铁的其他性能也于石墨密切相关。基体组织是影响铸铁硬度、抗压强度和耐磨性的主要因素。
按照石墨的形状特征，铸铁可分为灰口铸铁（石墨成片状）、球墨铸铁（石墨成球状）和可锻铸铁（石墨成团絮状）三大类。
　2）铸铁牌号的表示方法
　3）工程中常用铸铁的性能和特点
　① 灰口铸铁。灰口铸铁的组织由石墨和基体两部分组成。基体可以是铁素体，珠光体或铁素体加珠光体，相当于钢的组织。因此铸铁的组织可以看成是钢基体上分布着石墨。
　② 球墨铸铁。球墨铸铁的抗拉强度远远超过灰口铸铁，而与钢相当。因此对于承受静载的零件，使用球墨铸铁比铸钢还节省材料，而且重量更轻。不同基体的球墨铸铁，性能差别很大，球墨铸铁具有较好的疲劳强度，实验表明，球墨铸铁的扭转疲劳强度甚至超过45#钢。在实际应用中，大多数承受动载的零件是带孔或带台肩的，因此用球墨铸铁来代替钢制造某些重要零件，如曲轴、连杆和凸轮轴等。
　③ 蠕墨铸铁。蠕墨铸铁是近十几年来发展起来的一种新型高强铸铁材料。它的强度接近于球墨铸铁，并具有一定的韧性和较高的耐磨性；同时又有灰口铸铁良好的铸造性能和导热性。蠕墨铸铁是在一定成分的铁水中加入适量的蠕化剂经处理而炼成的。
　④ 可锻铸铁。可锻铸铁是由白口铸铁通过退火处理得到的一种高强铸铁。它有较高的强度、塑性和冲击韧性，可以部分代替碳钢。
　⑤ 耐磨铸铁。在铸铁中加入某些合金元素而得到。
　⑥ 耐热铸铁。耐热铸铁是在高温下工作的铸件，如炉底板、换热器、坩埚、热处理炉内的运输链条等。
　⑦ 耐蚀铸铁。常用耐蚀铸铁有高硅、高硅钼、高铝和高铬等耐蚀铸铁。
例题1：对铸铁的韧性、塑性影响最大的因素为（ ）。
A．石墨的数量 B．石墨的大小
C．石墨的形状 D．石墨的分布
答案：C．石墨的形状
例题2：按照石墨的形状特征，铸铁可分为（ ）。
A．灰口铸铁 B．合金铸铁 C．可锻铸铁 D．球墨铸铁
答案：A．灰口铸铁 C．可锻铸铁 D．球墨铸铁
　2．有色金属
　1）铝及其合金。铝及其合金在采用各种强化手段后，铝合金可以达到与低合金高强钢相近的强度，因此比强度要比一般高强钢高得多。
纯铝材料按纯度可分为三类。有高纯铝，工业高纯铝和工业纯铝。
主要的铝合金：防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金、锻铝合金的所含主要元素和性能。
　2）铜及其合金。纯铜呈紫红色，常称紫铜，主要用于制作电导体及配制合金。根据杂质含量的不同，工业纯铜分为四种T1、T2、T3、T4。编号越大，纯度越低。纯铜的强度低，不宜用作结构材料。
在铜中加入合金元素后，可获得较高的强度，同时保持纯铜的某些优良性能。一般铜合金分黄铜、青铜和白铜三大类。
　3）镍及其合金。镍及镍合金是化学、石油、有色金属冶炼、高温、高压、高浓度或混有不纯物等各种苛刻腐蚀环境的比较理想的金属材料。镍力学性能良好，尤其塑、韧性优良，能适应多种腐蚀环境。
　4）钛及其合金。
钛具有较好的低温性能，可做低温材料，常温下钛具有极好的抗蚀性能，在大气、海水、硝酸和碱溶液等介质中十分稳定。但在任何浓度的氢氟酸中均能迅速溶解。
　5）铅及其合金。硬铅的密度比铅高，可作为结构材料，在化工防腐蚀设备中被广泛应用，但硬铅的耐腐蚀性比纯铅略有降低。铅在大气、淡水、海水中很稳定，铅对硫酸、磷酸、亚硫酸、铬酸和氢氟酸等则有良好的耐蚀性。
　6）镁及其合金。
镁合金的比强度和比刚度可以与合金结构钢相媲美，故镁合金是航空工业的重要结构材料，它能承受较大的冲击、振动荷载，并有良好的机械加工性能和抛光性能。其缺点是耐蚀性较差、缺口敏感性大及熔铸工艺复杂。



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