金属材料性能及特点

这是一篇关于金属材料的思维导图，主要内容有黑色金属、有色金属、金属材料性能和特点。铝及铝合金：具有优良的导电性、导热性、耐蚀性和抗磁性，塑性好，易加工成型和铸造。铜及铜合金：具有高的力学性能和耐热性，耐蚀性好，具有特殊的电、磁和热膨胀性能。

金属材料

• 黑色金属
  • 钢
    • 非合金钢
    • 低合金钢
      • 普通质量低合金钢
      • 优质低合金钢
      • 特殊质量低合金钢
    • 合金钢
      • 优质合金钢
      • 特殊质量合金钢
  • 铸铁
    • 按碳存在的形式分
      • 灰口铸铁
        • 碳除微量融入铁素体外，全部或大部分以石墨形式存在
      • 白口铸铁
        • 碳完全以渗碳体的形式存在。很难切削加工，主要做炼钢原料使用。硬度和耐磨性高，可铸成轧辊、球磨机的磨球
      • 麻口铸铁
        • 碳以石墨和碳渗体的混合形式存在，较大脆性，很少使用
• 有色金属
  • 铝及铝合金
  • 铜及铜合金
  • 镍及镍合金
  • 钛及钛合金
  • 铅及铅合金
• 金属材料性能和特点
  • 黑色金属
    • 常见的钢及其合金
      • 碳含量小于2.11%
      • 碳素结构钢
        • 淬透性不高，零件尺寸越大，调质处理的强化效果越差，因此只有中、小型零件采用调质处理才能获得较好的强化效果
        • 普通碳素结构钢
          • Q195钢强度不高，塑性、韧性、加工性能与焊接性能较好，主要用于轧制薄板和盘条
          • Q215钢主要用于制作管坯、螺栓等
          • Q235钢强度适中，有良好的承载性，由具有较好的塑性和韧性，可焊性和加工性能也好，是钢结构常用的牌号；大量制作成钢筋、型钢和钢板用于建造房屋和桥梁
          • Q275钢强度和硬度高，耐磨性较好，但塑性、冲击韧性和可焊性差，主要用于制造轴类、农具、耐磨零件和垫板
          • 生产工艺简单，有良好工艺性能、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
        • 优质碳素结构钢
          • 低碳钢
            • 强度和硬度低，塑性和韧性高，加工性和焊接性能优良，用于制造承载较小和要求韧性高的零件以及小型渗碳零件
          • 中碳钢
            • 强度和硬度较高，塑性和韧性较低，切削性能良好，但焊接性能较差，冷热变形能力良好，主要用于制造荷载较大的机械零件
          • 高碳钢
          • 含碳量小于0.8%的碳素钢，塑性和韧性较高，可通过热处理强化，广泛应用的机械制造用钢
      • 低合金结构钢
        • 普通低合金钢
        • 优质低合金钢
          • 广泛用于制造各种要求韧性高的重要机械零件和构件。当零件的形状复杂，截面尺寸较大，要求韧性高时，采用优质低合金钢可使复杂形状零件的淬火变形和开裂倾向降到最小。因此形状复杂或截面尺寸较大或要求韧性较高的淬火零件，一般为优质低合金钢
            • 15MnVg制造锅炉和压力容器
            • 70Mn制造起重机钢轨
            • 20MnSiV制造承受较高载荷或高速冲击的齿轮轴、齿圈、齿轮、主轴、蜗杆和离合器（机床用）等
      • 不锈耐酸钢
        • 铁素体型不锈钢
          • 通常含铬的质量分数≥13%。高铬钢（17%-30%Cr)具有良好的抗高温氧化能力，在氧化性酸溶液中，如硝酸溶液中有良好的耐蚀性，故在硝酸和氮肥工业中广泛使用。 缺点：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。
        • 马氏体型不锈钢
          • 较高的强度、硬度和耐磨性。通常用于弱腐蚀性介质环境中，如海水、淡水、水蒸气中；以及使用温度≤580℃的环境中，也可用于制作受力较大的零件和工具。 缺点：焊接性能不好
        • 奥氏体型不锈钢
          • 较高的韧性、良好的耐蚀性、高温强度和较好的抗氧化性，以及良好的压力加工和焊接性能。 缺点：屈服强度低，且不能采用热处理方法强化 ，只能进行冷变形强化
        • 铁素体-奥氏体型不锈钢
          • 屈服强度约为奥氏体型不锈钢的两倍，可焊性良好，韧性高，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
        • 沉淀硬化行不锈钢
          • 经沉淀硬化热处理以后具有高的强度，耐蚀性由于铁素体型不锈钢。主要用于制造高强度和耐蚀的容器、结构建零件，也可用作高温零件
    • 常用铸铁
      • 碳含量大于2.11%
      • 灰铸铁（片状）
      • 球墨铸铁（球状）
        • 综合力学性能接近于钢，铸造性能好、成本低廉、生产方便；抗拉强度远超灰铸铁，与钢相当，有较好的疲劳强度，扭转疲劳强度甚至超过45钢。常用来代替钢制造某些重要零件，如：曲轴、连杆和凸轮轴、室外进入室内的给水总管或室内总干管
      • 蠕墨铸铁（蠕虫状）
        • 强度接近于球墨铸铁，一定的韧性和较高的耐磨性；同时具有灰铸铁良好的铸造性能和导热性。主要用于生产汽缸盖、气缸套、钢锭模和液压阀
      • 可锻铸铁（团絮状）
        • 较高强度、塑性、冲击韧性，可部分代替碳钢，可由白口铸铁通过退火处理得到。常用来制造形状复杂、承受冲击和震动荷载的零件，如管接头和低压阀门
      • 耐磨铸铁
      • 耐热铸铁
      • 耐蚀铸铁
  • 有色金属
    • 铝及铝合金
      • 密度小（p=2. 7g/cm3),比强度高、耐蚀性好、导电、导热、反光性能良好、磁化率极低、塑性好和易加工成型和铸造各种零件
    • 铜及铜合金
      • 有优良的导电性和导热性、较好的耐蚀性和抗磁性、优良减摩性和耐磨性、较高的强度和高的塑性、高的弹性极限和疲劳极限、易加工成型和铸造各种零件
    • 镍及镍合金
      • 有高的力学性能和耐热性、耐蚀性好、具有特殊的电、磁和热膨胀性能
      • 各种苛刻环境下比较理想的金属材料，力学性能好，塑性、韧性优良，能适应多种腐蚀环境
    • 钛及钛合金
      • 密度小（p=4. 5g/cm3)、比强度高、高温强度高、硬度高、耐蚀性优良
      • 高温下化学活性极高，仅在540℃以下具有良好的耐热性；具有较好的低温性能；有极好的抗蚀性能，但在任何浓度的氢氟酸中迅速溶解
    • 铅及铅合金
      • 熔点低、耐磨和减摩性能好、耐蚀性高、抗X射线和γ射线穿透能力强、塑性好、强度低
      • 不耐硝酸的腐蚀，在盐酸中也不稳定
    • 镁及镁合金
      • 密度小（p=1. 7g/cm3)、比强度和比刚度高、能承受大的冲击荷载、有良好的机械加工性，能和抛光性能，对有机酸、碱类和液体燃料有较高的耐蚀性
      • 密度小、化学活性强、强度低、耐蚀性较差，缺口敏感性大，熔铸工艺复杂