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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