金属材料,盘古建站.docx

为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划金属材料,盘古建站　　金属材料的四种强化方式　　一．细晶强化　　通过细化晶粒而使金属材料力学性能提高的方法称为细晶强化，工业上将通过细化晶粒以提高材料强度　　通常金属是由许多晶粒组成的多晶体，晶粒的大小可以用单位体积内晶粒的数目来表示，数目越多，晶粒越细实验表明，在常温下的细晶粒金属比粗晶粒金属有更高的强度、硬度、塑性和韧性这是因为细晶粒受到外力发生塑性变形可分散在更多的晶粒内进行，塑性变形较均匀，应力集中较小；此外，晶粒越细，晶界面积越大，晶界越曲折，越不利于裂纹的扩展故工业上将通过细化晶粒以提高材料强度的方法称为细晶强化　　晶粒越细小，位错集群中位错个数越小，根据τ=nτ0，应力集中越小，所以材料的强度越高；　　细晶强化的强化规律，晶界越多，晶粒越细，根据霍尔-配奇关系式，晶粒的平均值(d)越小，材料的屈服强度就越高　　细化晶粒的方法　　1，增加过冷度；　　2，变质处理；　　3，振动与搅拌；　　4，对于冷变形的金属可以通过控制变形度，退火温度来细化晶粒　　二．固溶强化　　定义：合金元素固溶于基体金属中造成一定程度的晶格畸变从而使合金强度提高的现象。

　　原理：融入固溶体中的溶质原子造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑移难以进行，从而使合金固溶体的强度与硬度增加这种通过融入某种溶质元素来形成固溶体而使金属强化的现象称为固溶强化在溶质原子浓度适当时，可提高材料的强度和硬度，而其韧性和塑性却有所下降影响因素　　溶质原子的原子分数越高，强化作用也越大，特别是当原子分数很低时，强化作用更为显著　　溶质原子与基体金属的原子尺寸相差越大，强化作用也越大　　间隙型溶质原子比置换原子具有较大的固溶强化效果，且由于间隙原子在体心立方晶体中的点阵畸变属非对称性的，故其强化作用大于面心立方晶体的；但间隙原子的固溶度很有限，故实际强化效果也有限　　溶质原子与基体金属的价电子数目相差越大，固溶强化效果越明显，即固溶体的屈服强度随着价电子浓度的增加而提高　　编辑本段程度固溶强化的程度主要取决于两个因素：1.原始原子和添加原子之间的尺寸差别尺寸差别越大，原始晶体结构受到的干扰就越大，位错滑移就越困难2.合金元素的量加入的合金元素越多，强化效果越大如果加入过多　　太大或太小的原子，就会超过溶解度这就涉及到另一种强化机制，分散相强化　　3.间隙型溶质原子比置换型原子具有更大的固溶强化效果。

4.溶质原子与基体金属的价电子数相差越大，固溶强化作用越显著　　编辑本段效果1.屈服强度、拉伸强度和硬度都要强于纯金属　　2.绝大部分情况下，延展性低于纯金属　　3.导电性比纯金属低很多　　4.抗蠕变，或者在高温下的强度损失，通过固溶强化可以得到改善　　三．第二相强化　　复相合金与单相合金相比，除基体相以外，还有第二相得存在当第二相以细小弥散的微粒均匀分布于基体相中时，将会产生显著的强化作用这种强化作用称为第二相强化第二相强化的主要原因是它们与位错间的交互作用，阻碍了位错运动，提高了合金的变形抗力　　对于位错的运动来说，合金所含的第二相有以下两种情况：　　1、不可变形微粒的强化作用　　2、可变形微粒的强化作用　　弥散强化和沉淀强化均属于第二相强化的特殊情形　　四．加工硬化　　定义：　　随着冷变形程度的增加，金属材料强度和硬度指标都有所提高，但塑性、韧性有所下降　　简介：　　金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象又称冷作硬化产生原因是，金属在塑性变形时，晶粒发生滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，金属内部产生了残余应力等加工硬化的程度通常用加工后与加工前表面层显微硬度的比值和硬化层深度来表示加工硬化。

　　加工硬化给金属件的进一步加工带来困难如在冷轧钢板的过程中会愈轧愈硬以致轧不动，因而需在加工过程中安排中间退火，通过加热消除其加工硬化又如在切削加工中使工件表层脆而硬，从而加速刀具磨损、增大切削力等但有利的一面是，它可提高金属的强度、硬度和耐磨性，特别是对于那些不能以热处理方法提高强度的纯金属和某些合金尤为重要如冷拉高强度钢丝和冷卷弹簧等，就是利用冷加工变形来提高其强度和弹性极限又如坦克和拖拉机的履带、破碎机的颚板以及铁路的道岔等也是利用加工硬化来提高其硬度和耐磨性的　　以低碳钢拉伸的应力－应变(σ-ε)图为例当载荷超过屈服阶段cе后,进入强化阶段еg,到某点k卸载时,应力不沿加载路线ocdеk返回，而是沿着基本平行于oɑ的直线ko1下降,产生塑性变形oo1再加载时,应力沿o1k上升,过k点后继续产生塑性变形,此时屈服极限已由σS提高到如此反复作用,每循环一次都产生一次新的塑性变形，并提高强度指标但随着循环次数的增加，加工硬化逐渐趋于稳定这种加工硬化现象可解释为：在塑性变形时晶粒产生滑移，　　滑移面和其附近的晶格扭曲，使晶粒伸长和破碎，金属内部产生残余应力等，因而继续塑性变形就变得困难，引起加工硬化。

这种现象受到构成金属基体的元素性质、点阵类型、变形温度、变形速度和变形程度等因素影响加工硬化可由真正应力-应变曲线来描述　　在机械工程中的作用　　①经过冷拉、滚压和喷丸等工艺，能显著提高金属材料、零件和构件的表面强度；　　②零件受力后，某些部位局部应力常超过材料的屈服极限，引起塑性变形，由于加工硬化限制了塑性变形的继续发展，可提高零件和构件的安全度；　　③金属零件或构件在冲压时，其塑性变形处伴随着强化，使变形转移到其周围未加工硬化部分经过这样反复交替作用可得到截面变形均匀一致的冷冲压件；④可以改进低碳钢的切削性能，使切屑易于分离但加工硬化也给金属件进一步加工带来困难如冷拉钢丝，由于加工硬化使进一步拉拔耗能大，甚至被拉断，因此必须经中间退火，消除加工硬化后再拉拔又如在切削加工中为使工件表层脆而硬，再切削时增加切削力，加速刀具磨损等　　各种金属材料的特点　　铝材类　　铝材属于金属类别中有色金属之一，由于应用较广，单独介绍如下：常用有铝型材和压铸铝合金两种其中主要由纯度高达92%以上的铝锭为主要原材料，同时添加增加强度、硬度、耐磨性等性能金属元素，如碳、镁、硅、硫等，组成多种成分“合金”　　铝型材　　铝型材常见如屏风、铝窗等。

它是采用挤出成型工艺，即铝锭等原材料在熔炉中熔融后，经过挤出机挤压到模具流出成型，它还可以挤出各种不同截面的型材主要性能即强度、硬度、耐磨性均按国家标准GB6063优点有：重量轻仅　　，不生锈、设计变化快、模具投入低、纵向伸长高达10米以上铝型材外观有光亮、哑光之分，其处理工艺采用阳极氧化处理，表面处理氧化膜达到/m厚度铝型材壁厚依产品设计最优化来选择，不是市场上越厚越好，应看截面结构要求进行设计，它可以在~5mm不均外行人认为越厚越强硬，其实是错误的看法　　铝型材表面质量也有较难克服的缺陷：翘曲、变形、黑线、凸凹及白线设计者水平高者及模具设计及生产工艺合理，可避免上述缺陷不太明显检查缺陷应按国家规定检验方法进行，即视距40~50CM来判别缺陷　　铝型材在家具中用途十分广泛：屏风骨架、各种悬挂梁、桌台脚、装饰条、拉手、走线槽及盖、椅管等等，可进行千变万化设计和运用！　　铝型材虽然优点多，但也存在不理想的地方：　　未经氧化处理的铝材容易“生锈”从而导致性能下降,纵向强度方面比不上铁制品.表面氧化层耐磨性比不上电镀层容易刮花.成本较高，相对铁制品成本高出3~4倍左右　　压铸铝合金　　压铸合金和型材加工方法相比，使用设备均不同，它的原材料以铝锭和合金材料，经熔炉融化，进入压铸机中模具成型。

压铸铝产品形状可设计成像玩具那样，造型各异，方便各种方向连接，另外，它硬度强度较高，同时可以与锌混合成锌铝合金　　压铸铝成型工艺分：　　1、压铸成型　　2、粗抛光去合模余料　　3、细抛光　　另一方面，压铸铝生产过程，应有模具才能制造，其模具造价十分昂贵，比注塑模等其它模具均高同时，模具维修十分困难，设计出错误时难以减料修复　　压铸铝缺点：　　每次生产加工数量应多，成本才低抛光较复杂生产周期慢产品成本较注塑件高3~4倍左右螺丝孔要求应大一点连接力才稳定　　适应范围：台脚、班台连接件、装饰头、铝型材封口件、台面及茶几顶托等，范围十分广泛　　五金类　　“五金”概念属通俗说法，标准分类应划分为黑色金属和有色金属两大类，它在家具中运用有管状、棒状、板状、线、角状几种　　用于台桌的挡板、屏风板、挂件、托臂、金属柜、门等　　钢铁制品缺点：　　1、易生锈　　2、体积重　　3、怕潮湿　　解决上述缺陷方法有电镀、喷涂、发黑发蓝处理等　　五金件加工成型方法较多：折弯、冲切、钻孔、焊接、切割、压形总之，按设计要求或产品要求进行加工　　有色金属件　　指除铁制品外一切金属件如：铝、铜、锌、不锈钢等它有一个特点不容易生锈、强度较黑色金属差，家具中采用较多有：铝板、铝棒、不锈钢管、不锈钢板、铜板、锌板。

　　不锈钢制件：不锈钢制件分不锈铁和不锈钢两大类：常称“430”为不锈铁，“304”为纯不锈钢，判别它们方法之一：用磁铁测试，“430”能被磁铁吸住，而“304”则不能不锈钢件比重略高于铁制品，价格却比铁制品高出4倍之多，因此，只有高档产品才使用　　铜制品：铜制品分纯铜和铜合金纯铜又称紫铜，强度硬度较差，但韧性好铜合金中应用于家具较多为黄铜，它是一种含锌为主合金铜纯铜价格略高“304”不锈铜30~40%，而黄铜则比纯铜低20%价格铜合金硬度、强度比不锈铜略高，但易断裂、脆性较大家具中应用铜件主要为拉手、预埋螺丝为了防止“生锈”，纯铜一般要电镀后才能使用，而黄铜则不需要，大面积使用于家具的制品较少　　锌制品：纯锌制品使用较少，主要与以锌合金或钢铁结合使用如镀锌板、电解板等家具中使用较少，原因为锌制品强度较差锌合金配件如偏心扣、结构件连接点等锌合金比重比铁略低约左右，价格介于钢铁和铝合金之间，多数锌合金以压铸件形式生产家具配件　　钛、锆合金：此类属较昂贵金属，它用于家具中多数以电镀形式出现，用于高档拉手、合页及高挡外露连接件或酒店家具之中其电镀成本比镀铬成本高40%左右，但外观高档类似金银产品，耐磨性十分好，不会生锈。

　　铸件金属　　家具五金制品中有很多采用铸件，如拉手、门铰等，目前市场流行各种铸件生产工艺方式很多，如：精铸工艺、压铸工艺、浇铸工艺铸件材料有黄铜、不锈钢、锌锡合金、铝合金铸件产品特点：精致、造型特别等缺点为单件成本高，不同铸件工艺成本均不同，大致高到低，精铸压铸浇铸，模具造价高到低为：压铸精铸浇铸铸件产品缺点为：生产周期略增，产品要经2~3道工序才能做出合格配件，而配件还要按不同要求进行或电镀、抛光、拉丝、喷砂、喷油等表面装饰处理　　橡塑类　　塑胶件　　家具中应用塑料制品例子十分普遍，而材料类别也很多：ABS、PP、PVC、PU、POM、PA、PMMA、PE、PS、PC，不同材料适应范围不同　　ABS：俗名工程塑料，可用于连接件、座椅背、座板，它是塑料中能进行电镀主要原料　　PP：俗名聚丙烯，用于五星脚、扶手、脚垫以及强度要求不高连接件缺点：耐磨性差、表面硬度低　　PVC：俗名聚氯乙烯，主要用于封边件、插条件它适应于挤出成型，同时PVC材料属塑料件中不燃材料，加工成型温度稳定性差、特别是颜色的稳定性不好　　POM：俗名赛钢主要用于耐磨件如脚垫、脚轮、门铰、合页等性能耐磨、耐压、。