铸铁，钢，有色金属的铸造性能

问题一：金属材料包括哪些 金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。 （注：金属氧化物（如氧化铝）不属于金属材料）

详见百度百科：baike.baidu/subview/403617/15379195

问题二：金属材料包括什么和什么 通常金属材料分为黑色金属和有色金属两大类。

1黑色金属

以铁、锰、铬或以它们为主而形成的具有金属特性的物质，称为黑色金属。如碳素钢、合金钢、铸铁等。

2有色金属

除黑色金属以外的其它金属材料，称为有色金属，如铜、铝、镁以及它们的合金等。

问题三：metglas是指什么金属材料 金属玻璃又称非晶态合金，它既有金属和玻璃的优点，又克服了它们各自的弊病。如玻璃易碎，没有延展性。人们赞扬金属玻璃为敲不碎、砸不烂的玻璃之王。制造金属玻璃的关键是保持极高的冷却速度，要在千分之一秒的时间内，把熔化的金属材料冷却为固体，这样的冷却速度等于在一秒钟内把温度突然降低100万摄氏度。由于冷却速度太快了，熔化的合金液体来不及调整为晶体结构，突然被凝固成毫无秩序的固态。几乎所有的金属都可以通过快速凝固的方式成为金属玻璃。人们最初使用的是一种金硅合金。现在常常用铁作为主要材料，因为它的价格比较便宜，而且电磁性能也比较好。1974年美国首先制成的商品材料金属玻璃（Metglas）和1975年日本制成的商品材料非晶态金属（Amomet）都是铁基合金。

问题四：生活中常见的金属材料有哪些 1、铸铁――流动性

下水道盖子作为我们日常生活环境中不起眼的一部分，很少会有人留意它们。铸铁之所以会有如此大量而广泛的用途，主要是因为其出色的流动性，以及它易于浇注成各种复杂形态的特点。铸铁实际上是由多种元素组合的混合物的名称，它们包括碳、硅和铁。其中碳的含量越高，在浇注过程中其流动特性就越好。碳在这里以石墨和碳化铁两种形式出现。

材料特性：优秀的流动性、低成本、良好的耐磨性、低凝固收缩率、很脆、高压缩强度、良好的机械加工性。

典型用途：铸铁已经具有几百年的应用历史，涉及建筑、桥梁、工程部件、家居、以及厨房用具等领域。

2、不锈钢――不生锈的革命

不锈钢是在钢里融入铬、镍以及其他一些金属元素而制成的合金。其不生锈的特性就是来源于合金中铬的成分，铬在合金的表面形成了一层坚牢的、具有自我修复能力的氧化铬薄膜，这层薄膜是我们肉眼所看不见的。我们通常所提及的不锈钢和镍的比例一般是18：10。

材料特性：卫生保健、防腐蚀、可进行精细表面处理、刚性高、可通过各种加工工艺成型、较难进行冷加工。

典型用途： 奥氏体不锈钢主要应用于家居用品、工业管道以及建筑结构中马氏体不锈钢主要用于制作刀具和涡轮刀片铁素体不锈钢具有防腐蚀性，主要应用在耐久使用的洗衣机以及锅炉零部件中复合式不锈钢具有更强的防腐蚀性能，所以经常应用于侵蚀性环境。

3、锌――一生中的730磅

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。金属加工微信，内容不错，值得关注。除去以上这些功能之外，锌还是与铜一起合成黄铜的合金材料。其抗腐蚀性并不仅仅应用于钢表面镀层――它也有助于增强我们人类的免疫系统。

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。

4、现在材料――铝(AL)

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出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。

典型用途： 交通工具骨架、飞行器零部件、厨房用具、包装以及家具。铝也经常被用以加固一些大型建筑结构，比如伦敦皮卡迪利广场上的爱神雕像，以及纽约克莱斯勒汽车大厦的顶部等，都曾用铝质加固材料。

5、镁合金――超薄美学设计

镁是极重要的有色金属，它比铝轻，能够......>>

问题五：金属是什么材料? 就是由金属元素组成的材料。基本特点是有延展性、导电性、导热性。可浇注成型、锻造成型、冲压成型、机械切割成型等。最普通的是铁及其合金、铜及其合金、铝及其合金、锡及其合金、银及其合金、金及其合金、钛合金、铬合金、镍合金、锰合金、钼合金、锌及其合金、钨及其合金、汞等。比较不常见的有铂及其合金、钽及其合金以及其它稀土金属合金。

问题六：金属材料的工艺性能有哪些 工艺性能是指金属材料对不同加工方法的适应能力。它包括铸造性能、锻造性能、焊接性能和切削加工性能等。

其衡量指标如下：

1、铸造性能：流动性、收缩性、偏析倾向；

2、锻造性能：金属的塑性、变形抗力；

3、焊接性能：金属材料的含碳量；

4、切削加工性：材料的硬度、脆性。

问题七：金属材料的主要性能有哪些？ 金属材料的性能一般可分为使用性能和工艺性能两大类。

使用性能是指材料在工作条件下所必须具备的性能，它包括物理性能、化学性能和力学性能。梗物理性能是指金属材料在各种物理条件任用下所表现出的性能。包括：密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等。

化学性能是指金属在室温或高温条件下抵抗外界介质化学侵蚀的能力。包括：耐蚀性和抗氧化性。

力学性能是金属材料最主要的使用性能，所谓金属力学性能是指金属在力学作用下所显示与弹性和非弹性反应相关或涉及应力―应变关系的性能。它包括：强度、塑性、硬度、韧性及疲劳强度等。

金属材料的工艺性能直接影响零件加工后的工艺质量，是选材和制定零件加工工艺路线时必须考虑的因素之一。它包括铸造性能、压力加工性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能等。

问题八：金属材料的工艺性有哪些 金属材料的工艺性能： 1．可铸性 可铸性指金属熔化后，可以铸造成各种形状的能力，主要指金属熔化后的流动性和冷凝 时的收缩性。 2．可锻性 可锻性指金属材料在冷状态或热状态下，承受锤锻或压力发生塑性变形的能力。 3．可焊性 可焊性指金属材料是否容易焊接的性能。 4．切削性 切削性指金属材料是否容易被切削工具进行加工的性能。 5．延展性 延展性指金属材料能够拉拔成线或能够碾轧成板的性能。 6．耐磨性 耐磨性指金属材料抵抗磨损的性能。 7．淬透性 淬透性指金属材料在热处理中获得淬透层深度的能力。

问题九：新型的金属材料有哪些？ 通常所谓的新型金属材料都是合金，如现在正在研制的磁制冷材料，利用材料的磁热效应制冷，以取代氟利昂制冷，又如现在研发的一些形状记忆合金，在改变形状后，可通过加热，使之恢复之前的形状，这类材料都属于新材料

以锡为主要合金元素的青铜。含锡量一般在3～14%之间，主要用于制作弹性元件和耐磨零件。变形锡青铜的含锡量不超过 8%，有时还添加磷、铅、锌等元素。磷是良好的脱氧剂，还能改善流动性和耐磨性。锡青铜中加铅可改善可切削性和耐磨性，加锌可改善铸造性能。这种合金具有较高的力学性能、减磨性能和耐蚀性，易切削加工，钎焊和焊接性能好，收缩系数小，无磁性。可用线材火焰喷涂和电弧喷涂制备青铜衬套、轴套、抗磁元件等涂层。尺寸规格有Ф1.6mm、Ф2.3mm。具有较高的强度、耐蚀性和优良的铸造性能，长期以来广泛应用于各工业部门中。

牌号：QSn6.5-0.1 　标准：GB/T 4423-1992

化学成份：铜 Cu ：余量，锡 Sn ：6.0～7.0，铅 Pb：≤0.02 ，磷 P：0.10～0.25 ，铝 Al：≤0.002，

铁 Fe：≤0.05 ，硅 Si ：≤0.002，锑 Sb ：≤0.002，铋 Bi：≤0.002 注：≤0.1(杂质)

牌号：QSn6.5-0.4 　标准：GB/T 13808-1992

化学成分：Sn：6.0-7.0，Al：0.002 ，Zn:0.3，Fe:0.02，Pb:0.02，Ni:0.2，P:0.26-0.40 ，Cu:余量，杂质：0.1

牌号：QSn7-0.2　标准：GB/T 2059-2000

化学成份：铜 Cu ：余量，锡 Sn ：6.0～8.0，铅 Pb：≤0.02，磷 P：0.10～0.25，

铝 Al：≤0.01，铁 Fe：≤0.05，硅 Si ：≤0.02，锑 Sb ：≤0.002，铋 Bi：≤0.002，注：≤0.15(杂质)

金属切削刀具材料的选择

为更合理使用金属材料，充分发挥其作用，必须掌握各种金属材料制成的零、构件在正常工作情况下应具备的性能（使用性能）及其在冷热加工过程中材料应具备的性能（工艺性能）。

材料的使用性能包括物理性能（如比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等）、化学性能（耐用腐蚀性、抗氧化性），力学性能也叫机械性能。

机械性能 机械性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的特性。

1.强度：材料在外力（载荷）作用下，抵抗变形和断裂的能力。材料单位面积受载荷称应力。

2.屈服点（бs）：称屈服强度，指材料在拉抻过程中，材料所受应力达到某一临界值时，载荷不再增加变形却继续增加或产生0.2%L。时应力值，单位用牛顿/毫米2（N/mm2）表示。

3.抗拉强度（бb）也叫强度极限指材料在拉断前承受最大应力值。单位用牛顿/毫米2（N/mm2）表示。

4.延伸率（δ）：材料在拉伸断裂后，总伸长与原始标距长度的百分比。

5.断面收缩率（Ψ）材料在拉伸断裂后、断面最大缩小面积与原断面积百分比。

6.硬度：指材料抵抗其它更硬物压力其表面的能力，常用硬度按其范围测定分布氏硬度（HBS、HBW）和洛氏硬度（HKA、HKB、HRC）

7.冲击韧性（Ak）：材料抵抗冲击载荷的能力，单位为焦耳/厘米2（J/cm2）.

工艺性能

指材料承受各种加工、处理的能力的那些性能。

8.铸造性能：指金属或合金是否适合铸造的一些工艺性能，主要包括流性能、充满铸模能力；收缩性、铸件凝固时体积收缩的能力；偏析指化学成分不均性。

9.焊接性能：指金属材料通过加热或加热和加压焊接方法，把两个或两个以上金属材料焊接到一起，接口处能满足使用目的的特性。

10.顶气段性能：指金属材料能承授予顶锻而不破裂的性能。

11.冷弯性能：指金属材料在常温下能承受弯曲而不破裂性能。弯曲程度一般用弯曲角度 α （外角）或弯心直径 d 对材料厚度 a 的比值表示， a 愈大或 d/a 愈小，则材料的冷弯性愈好。

12.冲压性能：金属材料承受冲压变形加工而不破裂的能力。在常温进行冲压叫冷冲压。检验方法用杯突试验进行检验。

13.锻造性能：金属材料在锻压加工中能承受塑性变形而不破裂的能力。

化学性能

指金属材料与周围介质扫触时抵抗发生化学或电化学反应的性能。

14.耐腐蚀性：指金属材料抵抗各种介质侵蚀的能力。

15.抗氧化性：指金属材料在高温下，抵抗产生氧化皮能力。

剪刀材料是决定修剪性能的根本因素，对于修剪效率、修剪质量以及剪的耐用度影响很大。

性能优良的剪刀材料，是保证剪刀高效工作的基本条件。剪刀刀片部分在强烈摩擦、修剪的工作下，为了能使剪刀获得良好的机械性能、工艺性能、化学性能，剪刀材料应具备的条件：

1.硬度和高耐磨性

剪刀材料必须具有一定的硬度，这是剪刀材料必备的基本要求，现有剪刀材 料硬度一般在60HRC以上。剪刀材料越硬，其耐磨性越好，但由于工作条件较 复杂，材料的耐磨性还决定于它的化学成分合金相组织的稳定性。

2.足够的强度与冲击韧性

强度是指材料在外力（载荷）作用下，抵抗变形和断裂的能力，抵抗剪切力的作用而不致于刀刃崩碎所应具备的性能。一般用抗弯强度来表示。

冲击韧性是指材料抵抗冲击载荷的能力.剪刀材料在剪切或有冲击的工作条件下保证不崩刃的能力，一般地，硬度越高，冲击韧性越低，材料越脆。硬度和韧性是一对矛盾，也是剪刀、刀具材料所应克服的一个关键。

3.良好的工艺性和经济性

为了便于制造，剪刀材料应有良好的工艺性，如锻造、热处理及磨削加工性能。当然在制造和选用时应综合考虑经济性。当前超硬材料及涂层剪刀材料费用都较贵，但其使用寿命很长，在成批大量生产中，分摊到每个零件中的费用反而有所降低。因此在选用时一定要综合考虑。

常用刀具材料有碳素钢、铝合金钢、涂层钢和特殊材料，目前用得最多的为2Cr13不锈钢刀片。

1.碳素钢（高碳钢）

碳素钢指：含碳量小于1.35％，除铁、碳和限量以内的硅 、锰、磷、硫等杂质外，不含其他合金元素的钢。碳素钢的性能主要取决于含碳量。含碳量增加，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性和可焊性降低。与其他钢类相比，碳素钢使用最早，成本低，性能范围宽，用量最大。 适用于公称压力≤32.0MPa，温度为-30-425℃的水、蒸汽、空气、氢、氨、氮及石油制品等介质。常用牌号有WC1、WCB、ZG25及优质钢20、25、30及低合金结构钢16Mn。

按含碳量分为低碳钢(碳含量为0.04％～0.25％) 、中碳钢（碳含量为0.25％～0.6％）、高碳钢（碳含量为0.6％～1.35％）。用于制造刀具、量具、模具等，一般属高碳钢。

2.铝合金钢

以铝为基的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元

素有镍、铁、钛、铬、锂等。

⑴.密度小：铝的密度为2.7约为铜（8.9）或钢（7.8）的1/3。对于密度小航天航空器、船舶、车辆等交通工具及建筑物的轻量化非常有益，同时也可以节省搬动费和加工费，减轻成本，在工业、建筑业、民用等各领域的应用越广泛

⑵.良好的耐腐蚀性、耐候性：铝及铝合金在大气中能够形成一层硬而且致密，具有良好抗腐蚀性能的氧化膜，通过阳极氧化、电泳涂漆、粉末喷涂等表面处理，可进一步提高铝材的抗腐蚀性

⑶.良好的装饰性：铝合金具有良好的可塑性，可加工各种规格、形成的产品，通过表面处理可生成不同性质，不同颜色的膜层，具有良好的装饰性；

⑷.良好的导热性：铝的导热率很高，在金属中仅次于银、金、铜，是铁的3倍，同等重量的铝是铁的12倍，因此，铝合金是制造散热器、取暖器的良好材料。

铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。

3.涂层钢

涂层刀具是近20年出现的一种新型刀具材料，是刀具发展中的一项重要突破，是解决刀具材料中硬度、耐磨与强度、韧性之间矛盾的一个有效措施。涂层刀具是在一些韧性较好的硬质合金或高速钢刀具基体上，涂覆一层耐磨性高的难熔化金属化合物而获得的。常用的涂层材料有Tic、Tin和Al2O3

等。本世纪70年代初首次在硬质合金基体上涂覆一层碳化钛(Tic)，1976年又出现了碳化钛—氧化铝双涂层硬质合金，1981年又出现了碳化钛—氧化铝—氮化钴三涂层硬质合金。

在高速钢基体上刀具涂层多为Tin，常用物理气相沉积法(PVD法)涂覆，一般用于钻头、丝锥、铣刀、滚刀等复杂刀具上，涂层厚度为几微米，涂层硬度可达80HRC，相当于一般硬质合金的硬度，耐用度可提高2—5倍。硬质合金的涂层是在韧性较好的硬质合金基体上，涂覆一层几微米至十几微米厚的高耐磨、难熔化的金属化合物，一般采用化学气相沉积法(CVD法)。我国株洲硬质合金厂生产的涂层硬质合金的涂层厚度可达9um，表面硬度可达2500—4200HV。目前各工业发达国家对涂层刀具的研究和推广使用方面发展非常迅速，处于领先地位的瑞典。

4.金刚石刀具

金刚石刀具分为天然金刚石和人造金刚石刀具。天然金刚石具有自然界物质中最高的硬度和导热系数c但由于价格昂贵，加工、焊接都非常困难，除少数特殊用途外(如手表精密零件、光饰件和首饰雕刻等加工)。随着高技术和超精密加工日益发展。例如微型机械的微型零件，原子核反应堆及其它高技术领域的各种反射镜、导弹或火箭中的导航陀螺，计算机硬盘芯片、加速器电子枪等超精密零件的加工，单晶天然金刚石能满足上述要求。近年来开发了多种化学机理研磨金刚石刀具的方法和保护气氛钎焊金刚石技术．使天然金刚石刀具的制造过程变得比较简易。

20世纪50年代利用高温高压技术人工合成金刚石粉以后，70年代制造出金刚石基的刀具即聚晶金刚石(PCD)。PCD晶粒呈无顺序排列状态．不具方向性，因而硬度均匀。它有很高的硬度和导热性，低的热胀系数。高的弹性模量和较低的摩擦系数，刀刃非常锋利。它可加工各种有色金属和极耐磨的高性能非金属材料，如铝、铜、镁及其合金、硬质合金、纤维增塑材料、金属基复合材料、木材复合材料等。

三种主要金刚石刀具材料——PCD、CVD厚膜和人工合成单晶金刚石各自的性能特点为：PCD焊接性、机械磨削性和断裂韧性最高，抗磨损性和刃口质量居中，抗腐蚀性最差。CVD厚膜抗腐蚀性最好，机械磨削性、刃口质量和断裂韧性和抗磨损性居中，可焊接性差，人工合成单晶金刚石刃口质量、抗磨损性和抗腐蚀性最好，焊接性、机械磨削性和断裂韧性最差。

5.立方氮化硼

立方氮化硼(CBN)是纯人工合成的材料。它是20世纪50年代末用制造金刚石相似的方法合成的第二种超硬材料——CBN微粉。由于CBN的烧结性能很差，直至70年代才制成立方氮化硼结块(聚晶立方氮化硼PCBN)，它是由CBN微粉与少量粘结相(Co、Ni或Tin、Tic或Al2O3)在高温高压下烧结而成。CBN是氮化硼的致密相，有很高的硬度(仅次于金刚石)和耐热性(1300、1500度)，优良的化学稳定性(远优于金刚石)和导热性，低的摩擦系数。

6.2Cr13

2Cr13的一些参数：标准：GB/T 1220-1992

淬火状态下硬度高，耐蚀性良好。用作汽轮机叶片。

化学成份：

碳 C ：0.16～0.25

硅 Si：≤1.00

锰 Mn：≤1.00

硫 S ：≤0.030

磷 P ：≤0.035

铬 Cr：12.00～14.00

镍 Ni：允许含有≤0.60

力学性能：

抗拉强度 σb (MPa)：淬火回火,≥635

条件屈服强度 σ0.2 (MPa)：淬火回火,≥440

伸长率 δ5 (％)：淬火回火,≥20

断面收缩率 ψ (％)：淬火回火,≥50

冲击功 Akv (J)：淬火回火,≥63

硬度 ：退火,≤223HB淬火回火,≥192HB

热处理规范及金相组织：

热处理规范：1)退火,800～900℃缓冷或约750℃快冷2)淬火,920～980℃油冷3)回火,600～750℃快冷。

金相组织：组织特征为马氏体型。

以上的材料都可以用于折叠式桌椅的设计，但设计时应从机械性能、化学性能、工艺加工性能、经济性能等因素的综合考虑，选择最优材料。

金属的硬度，是指金属表面局部体积内抵抗因外物压入而引起的塑性变形的抗力，硬度越高表明金属抵抗塑性变形的能力越强，金属产生塑性变形越困难。硬度试验方法简单易行，又无损于零件。实际常使用的硬度试验方法有：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度三种。三种硬度试验值有大致的换算关系，机械、机械工艺或金属材料的手册上面一般都有换算关系表。

[布氏硬度hb]

布氏硬度是用载荷为p的力把直接d的钢球压入金属表面，并保持一定的时间，测量金属表面上的压痕直径d，据此计算出的压痕面积ab，求出每单位面积所受力，用作金属的硬度值，叫布氏硬度，记作hb.

hb=p/ab=p/(πdh)=2p/(πd(d-sqd(d2-d2)))

单位：p-kgf,d,h-mm

对钢来说，一般选用的钢球d为10mm，载荷p为3000kgf,压入时间为10秒。试验所得直径d应在0.25d-0.6d的范围内。布氏硬度的使用上限是hb450，适用于测定退火、正火、调质钢、铸铁及有色金属的硬度。

[洛氏硬度hr]

洛氏硬度是工业生产中最常用的硬度测量的方法，因为操作简便、迅速，可以直接读出硬度值，不损伤工件表面，可测量的硬度范围较宽。但洛氏硬度也有一些缺点，如因压痕小，对材料有偏析及组织不均匀的情况，测量结果分离度大，再现性较差。

洛氏硬度(hr)也是用压痕的方式试验硬度。它是用测量凹陷深度来表示硬度值。洛氏硬度试验用的压头分硬质和软质两种。硬质压头为顶角为120º的金刚石圆锥体，使用于淬火钢等硬的材料。hra以60kgf的负荷试验，硬度有效范围是>70，适用于硬质合金、表面淬火层及渗碳层hrc以150kgf的负荷试验，硬度有效范围是20-67(相当于hb230-700)，适用于淬火钢及调质钢。

软质压头由直径1.588mm(1/16")的钢球制成，使用于退火钢、有色金属等，以hrb表示，硬度有效范围是25-100（相当于hb60-230)。

这三种洛氏硬度在表盘上刻度的颜色有所规定，hra和hrc为黑色刻度，hrb为红色刻度。

[维氏硬度hv]

维氏硬度也是利用压痕面积上单位应力作为硬度值计量。维氏硬度所使用的压头是锥面夹角为136º的金刚石四方锥体。

试验时，在载荷p的作用下，在试样试验面上压出一个正方形压痕。测量压痕两对角线的平均长度d，借以计算压痕面积av，以p/av的数值表示试样的硬度，以hv表示。

hv=p/av=1.8544p/d2

载荷p的大小可根据试样的不同选择，一般为5-100kgf。

一般硬度测量方法对应的处理范围：

1.

hra:(洛氏a)用于量测热处理硬质钢材、氮化物、渗碳冶炼物、轴承钢、工具钢及其它软硬材质的硬度测试。

2.

hk:(knoop

努氏)用于量测较软材质的钢及非铁材料之硬度。

3.

hrc:(rockwell

c洛氏)用于量测热处理钢材、氮化物、渗碳冶炼物、轴承钢、工具钢等。

4.

hrb:(rockwell

b洛氏)用于量测较软材质的钢及非铁材料之硬度。

5.

hr30t:(rockwell

30t洛氏)

用于量测较软材质的钢及非铁材料之硬度。

6.

hb5:(brinell

布氏5)用于量测铝、软质铝合金、铸铁、铜、黄铜等。

7.

hb30:(brinell

布氏30)用于热处理钢、退火深冷处理钢材、冲拉材料钢、深冲钢带料等。

8.

hv:(vickers维氏)适用于量测各类材料。

9.

r:(tensile

module拉伸模数

n/mm2)用于热处理钢、退火深冷处理钢材、冲拉材料钢、深冲钢带料等。

10.

hr15n:(rockwell

洛氏hr15n)用于量测热处理硬质钢材、氮化物、渗碳冶炼物、轴承钢、工具钢等。

金相试样制备方法金相检验是研究金属及合金内部组织的重要方法之一，为了在金相显微镜下正确有效地观察到内部显微组织，就需制备能用于微观检验的样品——金相试样，也可称之为磨片。金相试样制备的主要程序为：取样、嵌样（对于小样品）、磨光、抛光、浸蚀等。一、取样原则手工用金相显微镜对金属的一小部分进行金相研究，其成功与否，可以说首先取决所取试样有无代表性。在一般情况下，研究金属及合金显微组织的金相试样应从材料或零件在使用中最重要的部位截取；或是偏析、夹杂等缺陷最严重的部位截取。在分析失效原因时，则应在失效的地方与完整的部位分别截取试样，以探究其失效的原因。对于生长较长裂纹的部件，则应在裂纹发源处、扩展处、裂纹尾部分别取样，以分析裂纹产生的原因。研究热处理后的零件时，因组织较均匀，可任选一断面试样。若研究氧化、脱碳、表面处理（如渗碳）的情况，则应在横断面上观察。有些零部件的”重要部位”的选择要通过对具体服役条件的分析才能确定。二、试样截取手工无论采取何种截取方法截取试样，都必须保证不使试样观察面的金相组织发生变化。软材料可用锯、车、刨等方法切取；硬材料可用水冷砂轮切片机、电火花切割等方法切取；硬而脆的材料（如白口铸铁），也可用锤击法获取。对于要测量表面处理层深的试样，要注意切割面与渗层面垂直。研究轧制材料时，如研究夹杂物的形状、类型、材料的变形程度、晶粒拉长的程度、带状组织等，应在平行于轧制方向上截取纵向试样；如研究材料表层的缺陷、非金属夹杂物的分布，应在垂直轧制方向上截取横向试样。金相试样较理想的形状是圆柱形和正方柱体。以具体情况而定。一般可取高为10~15mm，直径Φ10~15mm；方形试样边长为10~15mm为宜。在实际工作中，由于被检材料和零件的品种极多，要在材料和零件上截取理想的形状与尺寸有一定的困难，一般可按实际情况决定。但是以试样的高度为其直径或边长的一半为宜，形状与大小以便于握在手中磨制为原则。三、试样镶嵌手工当试样尺寸过小、形状特殊（如金属碎片、丝材、薄片、细管、钢皮等）不易握持，或要保护试样边缘（如表面处理的检验、表面缺陷的检验等）则要对试样进行夹持或镶嵌。镶嵌可分为冷镶嵌和热镶嵌。冷镶嵌指在室温下使镶嵌料固化，一般适用于不宜受压的软材料及组织结构对温度变化敏感或溶点较低的材料。热镶法是把试样和镶嵌料一起放入钢模内加热加压，冷却后脱模。后者的使用较为广泛。嵌料常用的有酚-甲醛树脂、酚-糠醛树脂、聚氯乙烯、聚苯乙烯前两种主要为呈热凝性的材料，后两种为热塑性材料，并呈透明和半透明性。在酚-甲醛树脂内加入木粉，即常用的所谓“电木粉”，它可以染成不同颜色。常用热镶嵌工艺见表1-1，热镶嵌中会碰到一些缺陷，这些缺陷的成因、补救法见表1-2。表1-1常用热镶嵌工艺名称温度（℃）压力（MPS）加热时间（min）保温时间（min）聚氯乙烯175-10030-40107聚苯乙烯140-15035-40107酚醛树脂138-142305电木粉100-15030-3515表1-2镶嵌常见缺陷的原因及修正法材料缺陷原因修正法酚醛树脂等类镶料放射状开裂试样截面相对模子过大试样四角太尖锐选用大直径模子减小试样尺寸试样边缘处收缩塑性收缩过大降低镶嵌温度选择低收缩率的树脂模套冷却后再推出镶嵌试样环周性开裂吸收了潮气镶嵌过程中截留了气体对镶嵌料和模套预热液态时暂时减压破裂镶嵌过程太短压力不足加长镶嵌时间液态向固态转化过程中加足够的压力未融合压力不足加热时间不足增加适当镶嵌压力增加加热时间透明性镶料有棉花球状物中间介质未达到最高温度最高温度保温时间不足最高温度时增加保温时间龟裂镶嵌试样出模后内应力释放冷却到较低温度后再出模把镶嵌试样置于沸水中软化四、试样磨光手工磨光的目的是要能得到一个平整的磨面，这种磨面上还留有极细的磨痕，这将在以后的抛光过程中消除。磨光工序又可分为粗磨和细磨两步。1.粗磨手工对于软材料可用锉刀锉平，一般材料都用砂轮机磨平。操作时应利用砂轮侧面，以保证试样磨平。要注意接触压力不宜过大同时要不断用水冷却，防止温度升高造成内部的组织发生变化。最后倒角时防止细磨时划破砂纸。但对需要观察脱碳、渗碳等表面层情况的试样不能倒角，有时还要采用电镀敷盖来防止这些试样边缘倒角。粗磨完成后，凡不作表面层金相检验的棱边都应倒成小圆弧，以免在以后的工序过程中会将砂纸或抛光物拉裂。甚至还可能会被抛光物钩住而被抛飞出外，造成事故。2.细磨手工细磨的方法有手工磨光和机械磨光。手工细磨的目的是消除粗磨遗留下来的深而粗的磨痕，为抛光作准备。细磨本身包括多道操作，即在各号砂纸上从粗到细顺序进行。细磨操作方式有手工磨光和机械磨光两种。在磨光过程中如果用水或汽油等润滑冷却液则称之为“湿式磨光”，否则就称之为“干式磨光”。从磨光效率及质量而言，“湿式磨光”显然要比“干式磨光”好。从总体趋势来看，“湿式”、“机械磨光”将逐步替代“干式”、“手工磨光”。手工细磨的磨削工具是砂纸。砂纸由纸基、粘结剂、磨料组合而成。手工磨光主要使用干砂纸，机械磨光要求使用水砂纸。这两种砂纸的主要区别在纸基和粘结剂上。水砂纸自然要求纸基＝粘结剂都能防水。它们的磨料基本相同，主要有人造刚玉、碳化硅及氧化铝。按照磨料颗粒粗细尺寸砂纸分为各种规格，分别编号。磨料尺寸一般用“粒度”单位。对用筛选法获得的磨粒来说，粒度号是用1英寸长度上有多少个孔眼的筛网来确定的。例如10号粒度是指1英寸长度上有10个孔眼的筛网；如果磨粒的粒度以它的实际尺寸来表示，就用“W”单位，这种磨粒也称为微粉。如28微米的微粉其粒度号为W28。干、水砂纸的编号、粒度尺寸分别见表1-3、1-4。表1-3干砂纸编号和粒度尺寸编号磨料尺寸（微米）按粒度标号特定标号280—50-40W40040-28W280128-10W200210-14W140314-10W100410-7W7057-5W5065-3.5W3.5—3.5-2.5表1-4水砂纸编号、粒度号和粒度尺寸编号粒度号粒度尺寸（微米）———320220—36024063-5038028050-4040032040-28500360—60040028-20700500—80060020-149007001000800手工手工磨光法是把使用放在垫有平玻璃板或平铁板的金相砂纸上进行推磨。为了保证试样试面平整而不产生弧形，在磨面上所施力应力求均衡，磨面与砂纸完全接触。同时磨削应循单方向进行，向前推行时进行磨削，回程时把试样提离砂纸。细磨时一般依次从0号（W40）开始，逐一换细一号的砂纸推磨，一般钢铁试样磨到04号砂纸，软材料如铝、镁等合金可磨到05号砂纸。每换下一号细砂纸时，应将试样和手冲洗干净，并将下面垫的玻璃板擦干净，谨防粗砂粒掉入细砂纸上，同时磨面方向应旋转90°，以便观察上次磨痕是否磨掉。在细磨较软的金相试样时，如铝、镁、铜等有色金属是应该在砂纸上涂一层润滑剂，可防止砂粒嵌入软金属材料内，同时减少表面撕损现象。常用的润滑剂有机油、石蜡、汽油溶液、汽油、皂化水溶液、甘油水溶液等。编号机械磨光法随着技术生产的发展，费时的手工细磨操作正在被便捷的机械细磨逐步代替。机械细磨的主要优点是效率高、同时由于在磨光过程中有水不断冷却、润滑热量及磨粒不断被带走，因此不易产生变形层，金相试样的质量容易控制。编号机械细磨的主要设备是预磨机。预磨机主要由一个电动机带动一个或两个转盘及冷却部分组成，电动机的转速为600r/min。冷却水直接可接用自来水，流量可调。机械细磨要用水砂纸，其规格分档情况见表1-4机械粗磨时，可选用粒度号为50~180的水砂纸。细磨时相对应于手工推磨的操作过程分别可选用粒度号为240、320、400和600的水砂纸。从水砂纸的安装方法来分水砂纸可分为两种形式，一种背面光滑的，安置时要用卡圈把它固定在转盘上，或用少许的牛油粘合。这是较通用的一种。还有一种是外形和工作盘一致的、背面涂有压敏胶的水砂纸，使用时可直接粘贴在转盘上，十分方便。手工细磨时要求的一些事项同样适用于机械细磨过程。机械细磨时更应注意勿使金相试样发热。若使用可调预磨机时，随着水砂纸的粒度号增加，转盘速度应相应减低。先进的自动磨光机装有计算机，可对磨光过程进行程序控制。五、试样抛光手工抛光的目的是除去金相试样磨面上由细磨留下的磨痕，成为平整无疵的镜面。尽管抛光是金相试样制备中的最后一道工序并由此而得光滑的镜面，但金相工作者的经验是：在金相试样磨光过程中要多下功夫，因为抛光的作用仅能去除表层很薄一层金属，所以抛光结果在很大程度上取决于前几道工序的质量。有时抛光之前磨面上留有少量几条较深的磨痕，即使增加抛光时间也难以除去，一般必须重新磨光。故抛光之前应仔细检查磨面，是否留有单一方向均匀的细磨痕否则应重新磨光，以免白费时间。这是提高金相试样制备效率的重要环节。抛光后的表面在放大200倍的显微镜下观察应基本上无磨痕和磨坑，抛光方法有机械抛光、电解抛光及化学抛光等。1.机械抛光手工这种方法使用最广泛。是在专用的金相样品抛光机上进行，转速一般200~600r/min。粗抛时转速要高些，精抛或抛软材料时转速要低些。在抛光盘上蒙一层织物，粗抛时常用帆布、粗呢等，精抛时常用绒布、细呢金丝绒与丝绸等。抛光时应在织物上洒以适量的抛光磨料（又称抛光粉）。常用的抛光粉。有以下几种：氧化铝（AL2O3）硬度仅略低于金刚石及碳化硅。天然的氧化铝称为“刚玉”，广泛使用的是人工制得的电熔氧化铝砂粒——人造刚玉。刚玉的纯度越高越接近无（白）色，杂质越多暗红色越深。金相抛光采用白色细颗粒（0.3～1μm）氧化铝微粉它是最能令人满意的抛光磨料，用于粗抛和精抛。氧化铬（Cr2O3）原是一种不褪色的绿色染料，具有很高的硬度，常用于抛淬火钢及铸铁等试样。除氧化铬粉外，现常用块状的氧化铬抛光膏。以上两种抛光磨料要分别将它们制成水悬溶液后使用，一般为一份抛光磨料加二十份水。开始操作时浓度可以高一点，以后逐渐浓度降低。氧化镁（MgO）一种粒度极细的精抛磨料。白色，硬度较低，用于精抛有色金属或铸铁夹杂物检验的试样。极易潮解形成氢氧化镁或碳酸镁（若有足够的CO2存在），磨削性能也随之丧失，因此氧化镁应该用蒸馏水随用随调制，平时氧化镁应密封保藏，切勿受潮。金刚石粉具有极高硬度和良好的磨削作用。抛光软、硬材料都有良好的效果。可用于抛光硬质合金等极硬的材料。是极理想的抛光磨料。金刚石研磨膏是由金刚石粉配以油类润滑剂制成它的特点是抛光效率高，抛光后表面质量好。金刚石研磨膏的分档按金刚石粉粒的实际尺寸（微米）划分，如W3.5的研磨膏其颗粒的最大尺寸为3.5μm。抛光金相试样用的研磨膏一般选用W7-5作为粗抛，选用W2.5-1.5作为精抛。抛光时注意事项：①抛光时将试样的磨面应均匀地、平正地压在旋转的抛光盘上。压力不宜过大，并从边缘到中心不断地作径向往复移动。②抛光过程中要不断喷洒适量的抛光液。若抛光布上地光液太多，会使钢中夹杂物及铸铁中的石墨脱落，抛光面质量不佳；若抛光液太少，将使抛光面变得晦暗而有黑斑。③后期应使试样在抛光盘上各方向转动，以防止钢中夹杂物产生拖尾现象。④尽量减少抛光面表层金属变形的可能性，整个光时间不易过长，磨痕全部消除，出现镜面后，抛光即可停止。试样用水冲洗或用酒精洗干净后就可转入浸湿或直接在显微镜下观察。1.电解抛光手工将试样放在有电解质的槽中作为阳极，用不锈钢或铅扳作阴极。在接通直流电源后，阳极表面产生选择性溶解，逐渐使表面凸起部分被溶解，而获得平整的表面（即被抛光）。此法目前应用渐广，因为它速度快且表面光洁，抛光过程中不会发生塑性变形（机械抛光不不可避免地发生塑性变形层，影响显微分析结果；有时要反复抛光、腐蚀才能把变形层除去）。其缺点是工艺过程不易控制。2.化学抛光和化学机械抛光手工化学抛光是依靠化学试剂对样品的选择性溶解作用将磨痕去除的一种方法：例如用1～2g草酸、2～3mL氢氟酸、40mL过氧化氢、50mL蒸馏水的化学抛光剂。对碳钢、一般低合金钢的退火、淬火组织进行化学抛光（擦拭法）；效果较好。此法适用于没有机械抛光设备的单位。化学抛光一般总不是太理想的，若和机械抛光结合；利用化学抛光剂边腐蚀边机械抛光可以提高抛光效率。六、试样显示手工抛好光后的试样，若直接放在显微镜下观察，只能看到一片亮光，仅能观察某些非金属夹杂物、灰口铸铁中的石墨、粉末冶金制品中的孔隙等，无法辨别出各种组成物及其形态特征。为了把磨面的变形层除去，同时还要把各个不同的组成相显著地区分开来，得到有关显微组织的信息，就要进行显微组织的显示工作。按金相组织显示方法的本质可以分为化学、物理二类。化学方法主要是浸蚀方法，包括化学浸蚀，电化学浸蚀及氧化法，是利用化学试剂的溶液借化学或电化学作用显示金属的组织。本课程实验使用的全部试样均采用化学浸蚀方法制作。金相试样表面的化学浸蚀可以是化学溶解作用，也可以是电化学溶解作用。这取决于试样材料的组成相的性质及它们的相对量。手工一般把单相合金或纯金属的化学浸蚀主要看作是化学溶解过程。浸蚀剂首先把磨面表层很薄的变形层溶解掉，接着就对晶界起化学溶解作用。这是因为晶界上原子排列得特别紊乱，其自由能也较高，所以晶界处较容易受浸蚀而呈沟凹，见图（1-15）（b）。这时显微镜下就可看到固溶体或纯金属的多面体晶粒。若继续浸蚀则会对晶粒产生溶解作用。金属原子的溶解大都是沿原子排列最密的面进行的。由于金相试样一般都是多晶体，各晶粒的取向不会一致，因此在同一磨面上各晶粒原子排列位向是不同的，所以每一颗晶粒溶解的结果不一样，都把按原子排列最密的面露在表面，也即浸蚀后每个晶粒的面与原磨面各倾了一定的角度。见图（1-15）（c）。在垂直照明下，各晶粒的反射光方向不一致，就显示出亮度不一致的晶粒。图1-15纯金属及单相组织化学浸蚀过程图共析钢（T8）退火组织侵蚀过程（a）尚未浸蚀（b）晶界优先被浸蚀（c）晶粒被浸蚀而倾斜对于手工两相以上的合金，由于各组成相具有不同的电极电位，当试样浸入具有电解液作用的的侵蚀剂中，就在两相之间形成无数对“微电池”，具有负电位的一相成为阳极，被迅速地溶入侵蚀剂中，而使得该相形成凹槽，具有正电位的一相成为阴极，在正常的化学作用下不受侵蚀而保留原有光滑表面。当光线照射在凹凸不平的试样表面时，由于各处对光线的反射程度不同，在显微镜下就能观察到各种不同的组织即组成相，图1-16是具有两相（铁素体十渗碳体）的共析钢（T8）退火组织的浸蚀过程。铁素体为阳极易被浸蚀，渗碳体为阴极不易被浸蚀，所以渗碳体凸出，而铁素体凹下。因此，在显微镜下显示出铁素体和渗碳体的交界线。手工对于钢铁材料，最常用的漫蚀剂为4％硝酸酒精溶液或4％苦味酸酒精溶液。前者浸蚀热处理后的组织较适合；后者浸蚀缓冷后组织较好。浸蚀的方法可以是“浸入法”和“擦拭法”。浸蚀时间根据要求确定，不能太深也不能太浅，一般使表面由亮变灰白色即可。浸蚀后应立即用水冲洗，然后用酒精擦洗，用吸水纸吸干或吹风机吹干,才能在显微镜下观察。要注意试样表面不能用纸或其它东西去擦，更不能用手去摸，否则表面就会受到损坏，无法观察。侵蚀后的样品应保持在干燥器中，以防止潮湿空气的氧化。若氧化了只能重新抛光和浸蚀才能再进行观察。

铝合金熔炼过程如下：装炉→熔化（加铜、锌、硅等）→扒渣→加镁、铍等→搅拌→取样→调整成分→搅拌→精炼→扒渣→转炉→精炼变质及静置→铸造。

脱漆炉:废铝器皿表面的涂层、油污以及其他污染物，可采用丙酮等有机溶剂清洗，若仍不能清除，就应当采用脱漆炉脱漆。脱漆炉的最高温度不宜超过 566℃，只要废物料在炉内停留足够的时间，一般的油类和涂层均能够清除干净。

熔炼静置炉、精炼净化炉：再生铝的主要设备是熔炼炉和精炼净化炉，一般采用燃油或燃气的专用静置炉。我国最大的再生铝企业是位于上海市郊的上海新格有色金属有限公司，该公司有两组 50t 的熔炼静置炉，一组 40t 燃油熔炼静置炉；一台 12t 的燃油回转炉。小型企业可采用池窑、坩埚窑等冶炼。

近年来，发达国家在生产中不断推出了一系列新的技术创新举措，如低成本的连续熔炼和处理工艺，可使低品位的废杂铝升级，用于制造供铸造、压铸、轧制及作母合金用的再生铝锭。最大的铸锭重 13.5t, 其中，重熔的二次合金锭 (RSI) 可用于制造易拉罐专用薄板，薄板的质量已使每支易拉罐的质量下降到只有 14g 左右；某些再生铝，甚至用于制造计算机软盘驱动器的框架。

在废铝的再生过程中，对于再生铝的熔炼及熔体的处理是保证再生铝冶金质量关键工序。铝熔体的变质与精炼净化，不仅可以改变铝硅合金中硅的形态，净化了铝熔体，而且能够大大改善铝合金的性能。铝熔体的精炼变质与净化，目前多采用 Nacl 、 NaF 、 KCI 及 Na3AIF6 等氯盐和氟盐处理，也有的采用 C12 或 C2C16 。进行处理。

合金炉：先进的废杂铝预处理技术的目的是实现废杂铝分选的机械化和自动化，最大限度地去除金属杂质和非金属杂质，并使废杂铝有效地按合金成分分类分选，最理想的分选方法是按主合金成分把废铝分成几大类，如合金铝，铝镁合金、铝铜合金、铝锌合金、铝硅合金等。这样可以减轻熔炼过程中的除杂技术和调整成分的难度，并可综合利用废铝中的合金成分，尤其是含锌，铜，镁高的废铝，都要单独存放，可作为熔炼铝合金调整成分的中间合金原料。

合金炉：铁是铝及其合金中的有害物质，对铝合金的机械性能的影响最大，因此应在预处理工序中最大限度地分选出杂铝中的废钢铁。通过磁选法分选出的废钢铁还要进一步处理，因有一些废钢铁器件中有机械结合的以铝为主的有色金属零部件，很难分开，如废铝件上的螺母、电线、键、水暖件、小齿轮等，对这部分的分选是十分必要的，因为分选出的有色金属可以提高价值并提高废钢铁的档次，但分选难度较大，一般采用手工拆解和分选，但效率低。为提高生产效率，对于分选出的难拆解的铝和钢铁的结合件，最有效的处理办法是在专用的熔化炉中加热，使铝熔化后扒出废钢铁。

熔铸均质炉:以控制铝锭的合金成分的途径控制铝型材的质量。采用先进的比例式加热温控系统，温差小，彻底消除了铝棒的铸造适应力及成份偏析，使合金塑性，强度大大提高。

金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。

1、黑色金属又称钢铁材料，包括杂质总含量<0.2%及含碳量不超过0.0218%的工业纯铁，含碳0.0218%~2.11%的钢，含碳大于

2.11%的铸铁。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。

2、有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等，有色合金的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大、电阻温度系数小。

3、特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。

扩展资料

金属机械性能

应力的概念，物体内部单位截面积上承受的力称为应力。由外力作用引起的应力称为工作应力，在无外力作用条件下平衡于物体内部的应力称为内应力（例如组织应力、热应力、加工过程结束后留存下来的残余应力…等等）。

机械性能，金属在一定温度条件下承受外力（载荷）作用时，抵抗变形和断裂的能力称为金属材料的机械性能（也称为力学性能）。

金属材料承受的载荷有多种形式，它可以是静态载荷，也可以是动态载荷，包括单独或同时承受的拉伸应力、压应力、弯曲应力、剪切应力、扭转应力，以及摩擦、振动、冲击等等。

参考资料来源：搜狗百科-金属材料