常见金属材料基础知识

常见金属材料基础知识

第一章概述

在机械、工程等工业领域中，采用的材料种类及品种繁多、涉及范围及其广泛。其分类如下：

铁

黑色金属

碳钢

合金钢

金属材料1

轻有色金属

有色金属

重有色金属

稀土金属

合成塑料

有机非金属材料

合成橡胶

合成纤维

树脂基复合材料

非金属材料

复合材料

金属基复合材料

非金属基复合材料

陶瓷材料

玻璃材料

无机非金属材料

石磨及碳

工程材料

（基本材料）

木材、水泥、混凝土等

1 金属组织

金属：具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小，富有延性和展性等特性的物质。金属内 λ

部原子具有规律性排列的固体（即晶体）。

合金：由两种或两种以上金属或金属与非金属组成，具有金属特性的物质。 λ

相：合金中成份、结构、性能相同的组成部分。 λ

固溶体：是一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体，固 λ

溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。

固溶强化：由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点，使晶格发生畸变，使固溶体硬度和强度升高，这种现象叫固溶强化现象。 λ

化合物：合金组元间发生化合作用，生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。 λ

机械混合物：由两种晶体结构而组成的合金组成物，虽然是两面种晶体，却是一种组成成分，具有独立的机械性能。 λ

随着生产的迅速发展，特别是电子产业、航空航天技术的突飞猛进，不断地对材料的性能2提出了愈来愈高的要求。而传统单一材料往往不能全面满足强度、韧性、重量和稳定性等方面的要求，为使各种材料之间的优点互补，获得性能更加优越的材料，人们研制出各种新型复合材料。就是由两种或两种以上不同材料的组合材料，其性能通常兼有组成材料的各种优点，有着非常广阔的发展前景。

中国经过几十年的努力，钢铁工业已同过去的仅能生产100 多个钢种、400 多个品种的钢材发展到现在能生产1000 多个钢种、4 万多个品种的钢材，特别是国防工业和高精尖技术，包括原子弹、氢弹、导弹、核潜艇、通讯卫星、火箭等需要的关键金属3材料。都已由国内自行研制开发成功，最大限度满足了其需要。

2 金属材料性能

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（机械性能）。材料的工艺性能指材料适应冷、热加工方法的能力。

1）机械性能（力学性能）：机械性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的特性。

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。 λ

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。 λ

时应力值，单位用牛顿/毫米2（N/mm2）表示。

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。 λ

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。 λ

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。 λ

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） λ

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）. λ

2）工艺性能：指材料承受各种加工、处理的能力的那些性能。

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。 λ

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。 λ

顶气段性能：指金属材料能承授予顶锻而不破裂的性能。 λ

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 λ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。

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。 λ

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。 λ

3）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。

耐腐蚀性：指金属材料抵抗各种介质侵蚀的能力。 λ

抗氧化性：指金属材料在高温下，抵抗产生氧化皮能力。 λ

3 本简要读本中未涉及胶泥、涂料、化学品、核材料等。

第二章金属材料

金属材料是应用最广泛的材料，目前仍占据材料工业的主导地位。从常用材料标准数据中，我们可以发现包括九大类约1200 余种常用材料，它们包括黑色金属的型钢、钢板及钢带、钢管、钢丝、钢丝绳，有色

金属的棒材、线材、板材、带材及箔材、管材等9 大类。

第一讲黑色金属

在介绍钢的分类之前先简单介绍一下黑色金属的基本概念。

黑色金属：如生铁、铁合金、铸铁、钢、合金钢等。钢和生铁都是以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。

习惯上把碳含量＞2.11%的归类于铁，碳含量＜2.11%的归类于钢。

当铁中含C 在0.03%~1.2%范围时则为钢，含C1.2%~2.5%的铁缺乏实用性，一般不进行工业生产。

第一节铁及其分类

生铁是指把铁矿石4放到高炉中冶炼5而成的产品，也叫“铣铁”。

生铁是高炉产品，可分为6普通生铁和合金生铁，前者包括炼钢生铁和铸造生铁，后者主要是锰铁和硅铁。合金生铁作为炼钢的辅助材料，在炼钢时做钢的脱氧剂和合金元素添加剂用。

生铁是含碳量2.11%~6.67%并含有非铁杂质较多的铁碳合金。生铁的杂质元素主要是硅、硫、锰、磷等。生铁质硬而脆，缺乏韧性，几乎没有塑性变形能力，因此不能通过锻造、轧制、拉拔等方法加工成形。但含硅高的生铁（灰口铁）的铸造及切削性能良好。

4 铁的主要矿石有：赤铁矿Fe2O3，含铁量在50%~60%之间；磁铁矿Fe3O4，含铁量60%以上有磁性，还有褐铁矿2Fe2O3-·3H2O、菱铁

矿FeCO3和黄铁矿FeS2，它们的含铁量低一些，但比较容易冶炼。中国的铁矿资源非常丰富，著名的产地有湖北大冶、东北鞍山等。

5 单质铁的制备一般采用冶炼法。以赤铁矿Fe2O3和磁铁矿Fe3O4为原料，与焦炭和助溶剂在熔矿炉内反应，焦炭燃烧产生CO2气，CO2气与过量的焦炭接触就生成CO 气，CO 气和氧化铁作用就生成金属铁。C+O2=CO2 CO2+C=2CO

Fe3O4+CO=3Fe+CO2 Fe2O3+CO=2Fe+CO2 FeO+CO=FeO+CO2

6 另一种理解是：生铁、铁合金属于炉料，即治炼用原料。铸铁是用生铁（主要是铸造生铁）治炼后的产品。

1.生铁

生铁是含碳量大于2％（2.11%）的铁碳合金，工业生铁含碳量一般在2.5%~4.0%，并含Si、Mn、S、P 等元素，是用铁矿石经高炉冶炼的产品。

生铁生铁按含硅（Si）量划分铁号，按含锰（Mn）量分组，按含磷（P）量分级，按含硫（S）量分类。1）炼钢生铁

炼钢生铁含硅量不大于1.7%，碳以Fe3C 状存在。故硬而脆，断口呈白色。主要用作炼钢原料和可锻铸铁原料，炼钢生铁见下表所示。

炼钢用生铁（根据GB717-82）

铁号代号L04 L08 L10

2）铸造用生铁

铸造生铁硅含量为1.25~3.6%。碳多以石墨状态存在。断口呈灰色。软、易切削加工。主要用来生产各种铸铁件原料如床身、箱体等。铸造生铁见下表所示：

铸造用生铁（根据YB/T14–91）

牌号铸34 铸30 铸26 铸22 铸18 铸14

铁号

代号Z34 Z30 Z26 Z22 Z18 Z14

3）球墨铸造用生铁

球墨铸造用生铁也是一种铸造生铁，只是低硫低磷。低硫使碳充分在铁中石墨化。低磷提高生铁的机械性能；主要用于生产性能（机械性能）较好的球墨铸铁件。球墨生铁见下表所示：

球墨铸铁用生铁（根据GB1412-85）

牌号Q10 Q12 Q16

此外现在应用的还有含钒生铁、铸造用磷铜钛低合金耐磨生铁，见下面两个表：

含钒生铁（根据GB5025-85）

牌号钒02 钒03 钒04 钒05

铁号

代号F02 F03 F04 F05

铸造用磷铜钛低合金耐磨生铁（根据GB9949-88）

铁号NMZ34 NMZ30 NMZ26 NMZ22 NMZ18 NMZ14

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2.铸铁7

铸铁是含碳大于 2.11%的铁碳合金，它是将铸造生铁（部分炼钢生铁）在炉中重新熔化，并加进铁合金、废钢、回炉铁调整成分而得到。与生铁区别是铸铁是二次加工，大都加工成铸铁件。铸铁件具有优良的铸造性可制成复杂零件，一般有良好的切削加工性。另外具有耐磨性和消震性良好，价格低等特点。

7 根据碳在铸铁中存在的形态不同，通常可将铸铁分为白口铸铁、灰口铸铁及麻口铸铁。见下表：

石墨化进行程度铸铁名称

第一阶段第二阶段第三阶段

特性及应用

完全石墨化

灰口铸铁完全石墨化完全石墨化部分石墨化

未石墨化

灰铸铁通常是指具有片状石墨的灰口铸铁，这中铸铁具有一定的机械性能、良好的铸造性能以及其它多方面的优良性能，因而在机械制造中业获得最广泛的应用。灰铸铁分级：HT100、HT150、HT200、HT250、HT300、HT350。

而灰铸铁中又可根据石墨的形态不同而分为普通灰铸铁、蠕虫状石黑铸铁、球黑铸铁以及可锻铸铁。

球墨铸铁和蠕墨铸铁一般是用稀土镁合金对铁液进行处理，以改善石墨形态，从而得到比灰铸铁有更高机械性能的铸铁。

球墨铸铁依照其基体和性能特点而分为六种：即铁素体（高韧性）球墨铸铁，珠光体（高强度）球墨铸铁，贝氏体（耐磨）球墨铸铁，奥氏体一贝氏体（耐磨）球墨铸铁，马氏体一奥氏体（抗磨）球墨铸铁及奥氏体（耐热、耐蚀）球墨铸铁。

蠕墨铸铁具有不同比例的珠光体—铁素体基体组织。铸铁性能与其石墨的蠕化程度（蠕化率）及基体有关。在石墨蠕化良好条件下，珠光体蠕墨铸铁的强度和硬度较高，耐磨性强。适于制造耐磨零件，如汽车的刹车鼓等。而铁素体蠕墨铸铁的导热性较好，在高温作用下，不存在珠光体分解问题，组织较稳定，适用于制造在高温下工作、需要有良好的抗热疲劳能力、导热性的零件，如内燃机汽缸盖、进排气岐管等。

麻口铸铁部分石墨化未石墨化未石墨化

白口铸铁未石墨化未石墨化未石墨化

可锻铸铁是将白口铸铁通过固态石墨化热处理（包括有或无脱碳过程）得到的具有团絮状石墨的铁碳合金。采用不同的热处理方法，可以得到具有不同组织和性能的可锻铸铁，即黑心可锻铸铁、珠光体可锻铸铁和白心可锻铸铁。

当将白口铸铁毛坯件在密封的退火炉中进行热处理，即在中性炉气条件下退火时，得到的铸铁组织中有呈团絮状的石墨（退火碳）存在。这种石墨虽不很圆整和紧密，但它对基体的割裂作用则比灰铸铁中的片状石墨要小得多，因此它能使铸铁得到较高的强度及良好的韧性。铸铁的基体可以通过热处理来加以控制。使之成为铁素体或珠光体。用这种方法得到的铁素体基体可锻铸铁因组织中有石墨存在，因而铸铁的断面呈暗灰色，而在表层经常有薄的脱碳层呈浅灰色，故通称为黑心可锻铸铁。而珠光体可锻铸铁则是以其基

当将白口铸铁毛坯件在氧化性质的炉气条件下进行退火时，铸件断面上从外层到心部，发生强烈的氧化和脱碳。在完全脱碳层中无石墨存在，铸铁的组织为铸素体。实际上，在小断面尺寸条件下，铸铁的组织基本上为单一的铁素体和退火碳。而在大断面尺寸条件下，表层为铁素体，中间区域为珠光体和铁素体及退火碳，而心部区域则为珠光体及退火碳（间或有少量铁素体）。

这种铸铁断面由于其心部区域有发亮的光泽，而表层色泽较暗，故通称为白心可锻铸铁。

特种铸铁是指具有特殊使用性能的铸铁材料，主要包括抗磨铸铁、耐热铸铁和耐腐蚀铸铁。为使铸铁具有这些特殊使用性能，需要使铸铁有一定的组织。

特种铸铁中既有非合金铸铁（如普通白口抗磨铸铁），也有低合金铸铁、中合金铸铁和高合金铸铁（如中锰抗磨用球墨铸铁及高铬抗磨用白口铸铁等）。

由于特种铸铁中含有大量合金元素，使得其在熔炼和铸造性能方面，与非合金化的铸铁有显著的差别。大多数合金元素降低铸铁的铸造性能，而含有大量合金元素的特种铸铁的铸造性能通常是很差的，在铸造过程中容易产生多种铸造缺陷，因此需要针对各种铸铁在熔炼和铸造方面的特性，采取适当的工艺措施，防止缺陷的发生，以保证铸件的质量。

对任何一种特种铸铁而言，首先是要求具备一定的使用性能，如抗磨、耐热等。但由于是用来制造机器零件，就需要保证有一定的机械性能，主要是强度和塑性，为此需要在铸铁的化学成分设计上，考虑同时满足特定的使用性能和一定的机械性能这两方面的要求。

1）铸铁牌号的表示方法

各种铸铁代号，由表示该铸铁特征的汉语拼音字母的第一个大写正体字母组成。当两种铸铁名称的代号字母相同时，可在该大写正体字母后加小写正体字母来区别。同一名称铸铁，需要细分时，取其细分特点的汉语拼音第一个大写正体字母，排列在后面。见下表：

铸铁名称、代号及牌号表示方法（根据GB5612-85）

铸铁名称代号牌号表示方法实例

灰铸铁HT HT100

蠕墨铸铁RuT RuT400

球墨铸铁QT QT400-17

黑心可锻铸铁

白心可锻铸铁

珠光体可锻铸铁

KHT

KBT

KZT

KHT300-06

KBT350-04

KZT450-06

耐磨铸铁MT MT Cu1PTi-150

抗磨白口铸铁

抗磨球墨铸铁

KmBT

KmQT

KmBTMn5Mo2Cu

KmQTMn6

冷硬铸铁LT LTCrMoR

耐蚀铸铁

ST

SQT

STSi15R

SQTAl15Si5

耐热铸铁

耐热球墨铸铁

RT

RQT

RTCr2

RQTA16

奥氏体铸铁A T -

牌号中代号后面的一组数字，表示抗拉强度值；有两组数字时，第一组表示抗拉强度值，第二组表示延伸率值。两组数字中间用“一”隔开。

合金元素用国际元素符号表示，含量大于或等于1%时，用整数表示：小于1 %时一般不标注。

常规元素（C、Si、Mn、S、p）一般不标注，有特殊作用时，才标注其元素符号及含量。

2）白口铸铁

白口铸铁中的碳全部以渗透碳体（Fe3C）形式存在，因断口呈亮白色。故称白口铸铁，由于有大量硬而脆的Fe3C，白口铸铁硬度高、脆性大、很难加工。因此，在工业应用方面很少直接使用，只用于少数要求耐磨而不受冲击的制件，如拔丝模、球磨机铁球等。大多用作炼钢和可锻铸铁的坯料。

3）灰口铸铁

铸铁中的碳大部或全部以自由状态片状石墨存在。断口呈灰色。它具有良好铸造性能、切削加工性好，减磨性，耐磨性好、加上它熔化配料简单，成本低、广泛用于制造结构复杂铸件和耐磨件。

灰口铸铁按基体组织不同，分为铁素体基灰口铸铁、珠光体-铁素体基灰口铸铁和珠光体基灰口铸铁三类。由于灰口铸铁内存在片状石墨，而石墨是一种密度小，强度低、硬度低、塑性和韧性趋于零的组分。它的存在如同在钢的基体上存在大量小缺口，即减少承载面积，又增加裂纹源，所以灰口铸铁强度低、韧性差，不能进行压力加工。为改善其性能，在浇注前在铁水中加入一下量的硅铁，硅钙等孕育剂，使珠光体基体细化，石墨变细小而均匀分布，经过这种孕育处理的铸铁。称为孕育铸铁。灰口铸铁的牌号、性能组织及用途见下表：

表4-21 灰口铸铁的牌号、组织及用途

显微组织

铸铁类别牌号

基体石墨

用途举例

铁素体灰口铸铁HT100-260 F+P(少量) 粗片

低负荷和不重要的零件，如盖、外罩、

手轮、支架、和重锤等

铁素体-珠光体灰口铸铁HT150-330 F+P 较片粗

中等应力的零件，如支柱、底座、齿

轮箱、工作台、刀架、端盖、阀体、

管路、附件等

HT200-400 P 中等片状

珠光体灰口铸铁

HT250-470 细P 较细片状

承受较大应力、用作重要的零件，如

汽缸、齿轮、机座、飞轮、床身、刹

车轮、联轴器、齿轮箱和轴承座等

HT300-540

孕育铸铁HT350-610

HT400-680

S 或T 细小片状

用作承受高弯曲应力及高抗压强度的重要零件，如齿轮、凸轮、车床卡盘、剪床及压力机机身和润滑阀壳体等

4）可锻铸铁

可锻铸铁是用碳、硅含量较低的铁碳合金铸成白口铸铁坯件，再经过长时间高温退火处理，使渗碳体分解出团絮状石墨而成，即可锻铁是一种经过石墨化处理的白口铸铁。

可锻铸铁按热处理后显微组织不同分两类；一类是黑心可锻铸铁和珠光可锻铸铁。黑心可锻铸铁组织主要是铁素体（F）基本+团絮状石墨；珠光体可锻铸铁组织主要是珠光体（P）基体+团絮状石墨。另一类是白心可锻铸铁，白心可锻铸铁组织决定于断面尺寸，小断面的以铁素体为基体，大断面的表面区域为铁素体、心部为珠光体和退火碳。可锻铸铁牌号、性能（根据GB9440-88）见下两表：

黑心可锻铸铁和珠光体可锻铸铁

类别 A B

牌号KTH300-06 -

KTH330-08

KTH350-10 -

KTH370-12

KTZ450-06 -

KTZ550-04 -

KTZ650-02 -

KTZ700-02 -

注：①试样直径12mm只适于铸铁主要壁厚小于10mm的铸铁。②牌号KTH30006适于气密性零件。③牌号B系列为过渡牌号。

白心可锻铸铁

牌号

KTB350-04 KTB380-12 KTB400-05 KTB450-07

黑心可锻铸铁主要用于制造汽车、拖拉机零件及机床附件、如轮壳、弹簧支座、阀门等。珠光体可锻铸铁则用于制造曲轴、连杆、轮轴、活塞环等。

5）球墨铸铁

在铁水（球墨生铁）浇注前加一定量的球化剂（常用的有硅铁、镁等）使铸铁中石墨球化。由于碳（石墨）以球状存在于铸铁基体中，改善其对基体的割裂作用，球墨铸铁的抗拉强度、屈服强度、塑性、冲击韧性大大提高。并具有耐磨、减震、工艺性能好、成本低等优点，现已广泛替代可锻铸铁及部分铸钢、锻钢件、如曲轴、连杆、轧辊、汽车后桥等。根据GB1348-88 球墨铸铁牌号分为单铸和附铸试块两类；单铸试块分八个牌号见下表：

单铸试块

牌号QT400-18 QT400-15 QT450-10 QT500-7

主要金相组织铁素体铁素体铁素体铁素体+珠光体

牌号QT600-3 QT700-2 QT800-2 QT900-2

主要金相组织珠光体+铁素体珠光体珠光体或回火组织贝氏体或回火马氏体

附铸试块分为五个牌号见下表：

附铸试块

牌号QT400-18A QT400-15A QT500-7A QT600-3A QT700-2A

主要金相组织铁素体铁素体铁素体+珠光体珠光体+铁素体珠光体

注：牌号后面的字母A 系表示该牌号在附铸试块上测定的机械性能，以区别上表的单试块测定的性能。除上述介绍几种常用铸铁外，还有抗磨白口铸铁、冷硬铸铁，耐热铸铁等。

铸造生铁通过锻化、变质、球化等方法可以改变其内部结构，改善并提高其机械性能，因此，铸造生铁又可分为白口铸铁、灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和特种铸铁等品种。

第二节钢及其分类

钢铁制品的使用到处可见，从家里的冰箱、厨具、洗衣机，交通的汽机车、铁道、电车、铁桥、船只，输电铁塔、住家大楼、工厂场房、机械类都是；钢铁制品是由铁矿砂提炼，经由加工过程作成各种用途的制品，其加工切削品或使用过的旧品变成废钢，是一种可以无限次回收循环使用的一种物资。

高炉熔出的铣铁碳含量高（C 含量3%以上），硅（Si）、磷（P）、硫（S）等不纯物多，产品既硬且脆。

钢是用生铁（炼钢生铁）或生铁加一部分废钢炼成的钢中含碳量低于2.11%，并使其杂质（主要指S、P）含量降低到规定标准。

炼钢原料除铣铁、废钢外，还有去除不纯物用的熔剂，生石灰、萤石，脱氧剂合金铁等，使钢的品质提高。炼钢方法主要有转炉、电炉、平炉三种，随炼钢炉种类不同使用的原料各异，转炉用以熔铣，电炉以废钢为主原料，平炉使用铣铁和废钢。

钢铁经溶解后铸成模型，可轧延成棒状、板状、管状各种用途制品，容易加工又可大量生产，加入极少量其它物质经热处理可改变材料性质增加硬度，或提高铁纯度使物性软化，也可用温度控制高温急冷或缓冷达到使物性变硬或软；它的唯一缺点是会生锈，为避免钢铁制品与空气中的氧接触氧化生锈，一般都采用涂装物、镀锌等，或熔炼时添加镍、铬制成不锈钢。

钢是含碳量在0.04%~2.3%之间的铁碳合金。为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。

钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。钢的分类方法多种多样，其主要方法有如下七种：1.按品质分类

按照钢中硫（S）和磷（P）的含量可分为普通钢、优质钢和高级优质钢。

(1)普通钢（P≤0.045%，S≤0.055%）

(2)优质钢（P、S 均≤0.035%）

(3)高级优质钢（P≤0.035%，S≤0.030%）

2.按化学成份分类

(1)碳素钢：

a.低碳钢（C≤0.25%）；

b.中碳钢（C≤0.25~0.60%）；

c.高碳钢（C≤0.60%）。

(2)合金钢：

a.低合金钢（合金元素总含量≤5%）

b.中合金钢（合金元素总含量＞5~10%）

c.高合金钢（合金元素总含量＞10%）。

3.按成形方法分类

(1)锻钢；

(2)铸钢；

(3)热轧钢；

(4)冷拉钢。

4.按用途分类

(1)建筑及工程用钢

a.普通碳素结构钢；

b.低合金结构钢；

c.钢筋钢。

(2)结构钢

a.机械制造用钢：(a)调质结构钢；(b)表面硬化结构钢：包括渗碳钢、渗氨钢、表面淬火用钢；(c)易切结构钢；(d)冷塑性成形用钢：包括冷冲压用钢、冷镦用钢。

b.弹簧钢

c.轴承钢

(3)工具钢

a.碳素工具钢；

b.合金工具钢；

c.高速工具钢。

(4)特殊性能钢

a.不锈耐酸钢；

b.耐热钢包括抗氧化钢、热强钢、气阀钢；

c.电热合金钢；

d.耐磨钢；

e.低温用钢；

f.电工用钢。

(5)专业用钢? ? 如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等。

5.按金相组织8分类

(1)正火状态

a.珠光体钢；

8 金相组织就是指材料的显微组织。有关金相组织与特性：

金相组织种类组织特点

铁索体（F）

1.组织：碳在a 铁中的固溶体

2.特性：呈体心立方晶格。

溶碳能力最小，最大为0.02%；硬度和强度很低，HB=80~120、sb=250N/mm2；而塑性和韧性很好，d=50%、?=70~80%。

因此，含铁素体多的钢材（软钢）中用来做可压、挤、冲板与耐冲击震动的机件。这类钢有超低碳钢，如：0Cr13、1Cr13、

硅钢片等。

奥氏体

1.组织：碳在? 铁中的固溶体

2.特性：呈面心立方晶格。

最高溶碳量为 2.06%，在一般情况下，具有高的塑性，但强度和硬度低（HB=170~220），奥氏体组织除了在高温转变时

产生以外，在常温时亦存在于不锈钢、高铬钢和高锰钢中，如奥氏体不锈钢等

渗碳体（C）

1.组织：铁和碳的化合物（Fe3C）

2.特性：呈复杂的八面体晶格。

含碳量为6.67%、硬度很高、HRC70~75、耐磨，但脆性很大。因此，渗碳体不能单独应用，而总是与铁素体混合在一起。

碳在铁中溶解度很小，所以在常温下，钢铁组织内大部分的碳都是以渗碳体或其他碳化物形式出现。

珠光体（P）

1.组织：铁素体片和渗碳体片交替排列的层状显微组织，是铁素体与渗碳体机械混合物（共析体）。

2.特性：是过冷奥氏体进行共析反应的直接产物。

其片层组织的粗细随奥氏体过冷程度不同，过冷程度越大，片层组织越细性质也不同。

奥氏体在约600℃分解成的组织称为细珠光体（有的叫一次索氏体），在500~600℃分解转变成用光学显微镜不能分辨其片层状的组织称为极细珠光体（有的一次屈氏体），它们的硬度较铁素体和奥氏体高，而较渗

碳体低，其塑性较铁素体和奥氏体低而较渗碳体高。正火后的珠光体比退火后的珠光体组织细密，弥散度大，故其力学性能较好，但其片状渗碳体在钢材承受负荷时会引起应力集中，故不如索氏体。

莱氏体（L）

1.组织：奥氏体与渗碳体的共晶混合物

2.特性：铁合金溶液含碳量在2.06%以上时，缓慢冷到1130℃便凝固出莱氏体。

当温度到达共析温度莱氏体中的奥氏转变为珠光体。因此，在723℃以下莱氏体是珠光体与渗碳体机械混合物（共晶混合）。

莱氏体硬而脆（＞HB700），是一种较粗的组织，不能进行压力加工，如白口铁。在铸态含有莱氏体组织的钢有高速工具

钢和Cr12 型高合金工具钢等。这类钢一般有较大有耐磨性和较好的切削性。

淬火与马氏体

1.组织：碳在a-Fe 中的过饱和固溶体，显微组织呈针叶状

2.特性：淬火后获得的不稳定组织。

具有很高的硬度，而且随含碳量增加而提高，但含碳量超过0.6%后的硬度值基本不变，如含C0.8%的马氏体，硬度约为HRC65，冲击韧性很低，脆性很大，延伸率和断面收缩率几乎等于零。奥氏体晶粒愈大，马氏体针叶愈粗大，则冲击韧性愈低；淬火温度愈低，奥氏体晶粒愈细，得到的马氏体针叶非常细小，即无针状马氏组织，其韧性最高。

回火马氏（S）

1.组织：与淬火马氏体硬度相近，而脆性略低的黑色针叶状组织

2.特性：淬火钢重新加热到150~250℃回火获得的组织。

硬度一般只比淬火马氏体低HRC1-3 格，但内应力比淬火马氏体小。

下贝氏体（B）

1.组织：显微组织呈黑色针状形态，其中的铁素体呈现针状，而碳化物呈现极小的质点以弥散状分布在针状铁素体内。

2.特性：过冷奥氏体在400~240℃等温度转变后的产物。

具有较高的硬度，约为HRC40-55，良好的塑性和很高的冲击韧性，其综合机械性能比索氏体更好。因此，在要求较大的韧性和高强度相配合时，常以含有适当合金元素的中碳结构钢等温淬火，获得贝氏体以改善钢的机械性能，并减小内应力和变形。

低碳马氏体

具有高强度与良好的塑性、韧性相结合的特点（sb=1200~1600N/mm2、s0.2=1000~1300N/mm2、d5=10% 、?=40%ak=60J/cm2）；同时还有低的冷脆转化温度（=-60℃）；在静载荷、疲劳及多次冲击载荷下，其缺口敏感度和过载

敏感性都较低。

低碳马氏体状态的20SiMn2MoV A 综合力学性能，比中碳合金钢等温淬火获得的下贝氏体更好。

保持了低碳钢的工艺性能，但切削加工较难。

b.贝氏体钢；

c.马氏体钢；

d.奥氏体钢。

(2)退火9状态：

a.亚共析钢（铁素体+珠光体）；

b.共析钢（珠光体）;

c.过共析钢（珠光体+渗碳体）;

d.莱氏体钢（珠光体+渗体）。

(3)无相变或部分发生相变的

9 有关钢的热处理的名词：

退火：将钢加热到一定温度并保温一段时间，然后使它慢慢冷却，称为退火。钢的退火是将钢加热到发生相变或部分相变的温 λ

度，经过保温后缓慢冷却的热处理方法。退火的目的，是为了消除组织缺陷，改善组织使成分均匀化以及细化晶粒，提高钢的

力学性能，减少残余应力；同时可降低硬度，提高塑性和韧性，改善切削加工性能。所以退火既为了消除和改善前道工序遗留

的组织缺陷和内应力，又为后续工序作好准备，故退火是属于半成品热处理，又称预先热处理。

正火：正火是将钢加热到临界温度以上，使钢全部转变为均匀的奥氏体，然后在空气中自然冷却的热处理方法。它能消除过共析钢的网状渗碳体，对于亚共析钢正火可细化晶格，提高综合力学性能，对要求不高的零件用正火代替退火工艺是比较经济的。 λ

淬火：淬火是将钢加热到临界温度以上，保温一段时间，然后很快放入淬火剂中，使其温度骤然降低，以大于临界冷却速度的速度急速冷却，而获得以马氏体为主的不平衡组织的热处理方法。淬火能增加钢的强度和硬度，但要减少其塑性。淬火中常用的淬火剂有：水、油、碱水和盐类溶液等。 λ

回火：将已经淬火的钢重新加热到一定温度，再用一定方法冷却称为回火。其目的是消除淬火产生的内应力，降低硬度和脆性，以取得预期的力学性能。回火分高温回火、中温回火和低温回火三类。回火多与淬火、正火配合使用。 λ

⑴调质处理：淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理。高温回火是指在500~650℃之间进行回火。调质可以使钢的性能，材质得到很大程度的调整，其强度、塑性和韧性都较好，具有良好的综合机械性能。

⑵时效处理：为了消除精密量具或模具、零件在长期使用中尺寸、形状发生变化，常在低温回火后（低温回火温度150~250℃）精加工前，把工件重新加热到100~150℃，保持5~20 小时，这种为稳定精密制件质量的处理，称为时效。对在低温或动载荷条件下的钢材构件进行时效处理，以消除残余应力，稳定钢材组织和尺寸，尤为重要。

表面热处理 λ

⑴表面淬火：是将钢件的表面通过快速加热到临界温度以上，但热量还未来得及传到心部之前迅速冷却，这样就可以把表面层被淬在马氏体组织，而心部没有发生相变，这就实现了表面淬硬而心部不变的目的。适用于中碳钢。

⑵化学热处理：是指将化学元素的原子，借助高温时原子扩散的能力，把它渗入到工件的表面层去，来改变工件表面层的化学成分和结构，从而达到使钢的表面层具有特定要求的组织和性能的一种热处理工艺。按照渗入元素的种类不同，化学热处理可分为渗碳、渗氮、氰化和渗金属法等四种。

渗碳：渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。渗氮：又称氮化，是指向钢的表面层渗入氮原子的过程。其目的是提高表面层的硬度与耐磨性以及提高疲劳强度、抗腐蚀性等。目前生产中多采用气体渗氮法。

氰化：又称碳氮共渗，是指在钢中同时渗入碳原子与氮原子的过程。它使钢表面具有渗碳与渗氮的特性。渗金属：是指以金属原子渗入钢的表面层的过程。它是使钢的表面层合金化，以使工件表面具有某些合金钢、特殊钢的特性，如耐热、耐磨、抗氧化、耐腐蚀等。生产中常用的有渗铝、渗铬、渗硼、渗硅等。6.综合分类

(1)普通钢

a.碳素结构钢：Q195；Q215(A、B)；Q235(A、B、C)；Q255(A、B)；Q275。

b.低合金结构钢

c.特定用途的普通结构钢

(2)优质钢（包括高级优质钢）

a.结构钢：(a)优质碳素结构钢；(b)合金结构钢；(c)弹簧钢；(d)易切钢；(e)轴承钢；(f)特定用途优质结构钢。

b.工具钢：(a)碳素工具钢；(b)合金工具钢；(c)高速工具钢。

c.特殊性能钢：(a)不锈耐酸钢；(b)耐热钢；(c)电热合金钢；(d)电工用钢；(e)高锰耐磨钢。

7.按冶炼方法分类

(1)按炉种分

a.平炉钢：(a)酸性平炉钢；(b)碱性平炉钢。

b.转炉钢：(a)酸性转炉钢；(b)碱性转炉钢。或(a)底吹转炉钢；(b)侧吹转炉钢；(c)顶吹转炉钢。

c.电炉钢：(a)电弧炉钢；(b)电渣炉钢；(c)感应炉钢；(d)真空自耗炉钢；(e)电子束炉钢。

(2)按脱氧程度和浇注制度分

a.沸腾钢；

b.半镇静钢；

c.镇静钢；

d.特殊镇静钢。

8.按钢材外形分类

钢材可分为型材、板材、管材、金属制品四大类。为便于采购、订货和管理，中国目前将钢材分为十六大品种：

类别品种说明

型材重轨每米重量大于30 千克的钢轨（包括起重机轨）

轻轨每米重量小于或等于30 千克的钢轨

大型型钢

中型型钢

小型型钢

普通钢圆钢、方钢、扁钢、六角钢、工字钢、槽钢、等边和不等边角钢及螺纹钢等。按尺寸大小分为大、中、小型线材直径5~10 毫米的圆钢和盘条冷弯型钢将钢材或钢带冷弯成型制成的型钢优质型材优质钢圆钢、方钢、扁钢、六角钢等其它钢材包括重轨配件、车轴坯、轮箍等

薄钢板厚度等于和小于4 毫米的钢板

厚钢板

厚度大于4 毫米的钢板。

可分为中板（厚度大于4mm 小于20mm）、厚板（厚度大于20mm 小于

60mm）、特厚板（厚度大于60mm）

钢带也叫带钢，实际上是长而窄并成卷供应的薄钢板

板材

电工硅钢薄板也叫硅钢片或矽钢片

无缝钢管用热轧、热轧? ? 冷拔或挤压等方法生产的管壁无接缝的钢管

管材

焊接钢管将钢板或钢带卷曲成型，然后焊接制成的钢管

金属制品金属制品包括钢丝、钢丝绳、钢绞线等

第三节中国钢号表示方法

1.中国钢号表示方法概述

钢的牌号简称钢号，是对每一种具体钢产品所取的名称，是人们了解钢的一种共同语言。中国的钢号表示方法，根据国家标准《钢铁产品牌号表示方法》（GB221-79）中规定，采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。即：

①钢号中化学元素采用国际化学符号表示，例如Si、Mn、Cr……等。混合稀土元素用“RE”（或“Xt”）表示。

②产品名称、用途、冶炼和浇注方法等，一般采用汉语拼音的缩写字母表示，见表。

③钢中主要化学元素含量（%）采用阿拉伯数字表示。

2.中国钢号表示方法的分类说明

1）碳素结构钢

①由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以“Q”，代表钢材的屈服点，后面的数字表示屈服点数值，单位是Mpa。例如：Q235 表示屈服点（ss）为235MPa 的碳素结构钢。

②必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号分别为A、B、C、D。

脱氧方法符号：F 表示沸腾钢；b 表示半镇静钢：Z 表示镇静钢；TZ 表示特殊镇静钢，镇静钢可不标符号，即Z 和TZ 都可不标。例如Q235-AF 表示A级沸腾钢。

③专门用途的碳素钢，例如桥梁钢、船用钢等，基本上采用碳素结构钢的表示方法，但在钢号最后附加表示用途的字母。

碳素结构钢牌号及其新旧标准牌号对照

牌号等级脱氧方法GB700-88 GB700-79

Q195 ? F、b、Z

不分等级，化学成分和力学性能（抗拉强度、伸长率和冷弯）均须保证，但轧制薄板和盘条之类产品，力学性能的保证项目，根据产品特点和使用要求，可在有关标准中另行规定1 号钢Q195 的化学杨分与本标准1 号钢的乙类钢B1 同，力学性能（抗拉强度，伸长率和冷弯）与甲类钢A1 同（A1 的冷弯试验是附加保证条件）。1 号钢没有特类钢

A

Q215

B

F、b、Z

A 级

B 级（做常温冲击试验，V型缺口）

A2

C2

（附加保证常温冲击试验，U 型缺口）

（附加保证常温或-20°C 冲击试验，U 型缺口）

A

B

F、b、Z

C Z

Q235

D T、Z

A 级（不做冲击试验）

B 级（做常温冲击试验，V型缺口）

C 级（做为重要焊接结构用）

D 级（做为重要焊接结构用）

A3

C3

-

-

A

Q255

B

F、b、Z

A 级

B 级（做常温冲击试验，V型缺口）

A4

C4 （附加保证冲击试验，U 型缺口）

Q275 ? b、Z

不分等级化学成分和力学性能均须保证C5

2）优质碳素结构钢

①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.45%的钢，钢号为“45”，它不是顺序号，所以不能读成45 号钢。

②锰含量较高的优质碳素结构钢，应将锰元素标出，例如50Mn。

③沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出，例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢，其钢号为10b。

优质碳素结构钢牌号

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

牌号08F 10F 15F 0.8 10 15 20 25 30 35 40

序号12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

牌号45 50 55 60 65 70 75 80 85 15Mn 20Mn

序号23 24 25 26 27 28 29 30 31

牌号25Mn 30Mn 35Mn 40Mn 45Mn 50Mn 60Mn 65Mn 70Mn

3）碳素工具钢

①钢号冠以“T”，以免与其他钢类相混。

②钢号中的数字表示碳含量，以平均碳含量的千分之几表示。例如“T8”表示平均碳含量为0.8%。

③锰含量较高者，在钢号最后标出“Mn”，例如“T8Mn”。

④高级优质碳素工具钢的磷、硫含量，比一般优质碳素工具钢低，在钢号最后加注字母“A”，以示区别，例如“T8MnA”。

碳素工具钢牌号

牌号T7 T8 T8Mn T9 T10 T11 T12 T13

碳素工具钢用途广泛。其中T7、（T7A）、T8、（T8A）钢因韧性较好，主要用作承受震动与冲击载荷的工具，如凿子、打铁用模、各种锤子、木工工具等；T9（T9A）由于含碳量较高，故硬度、耐磨性较高、韧性较差，有一定韧性用作不受剧烈震动冲击的工具。如冲模、冲头、木工切削工具、凿岩凿子等到；T10、（T10A）、T11、（T11A）韧性尚可，耐磨、较硬、应用较广、制作要求较高且不受突然和剧烈冲愚味震动而需要一定韧性及具有锋利刀口的各种工具，如车刀、刨刀、钻头、板牙、铣刀、刀锯锯条及简单量具；T12（T12A）、T13（T13A）钢则用于制造不受震动，要求极高硬度的工具，如钻头、丝锥、锉刀、刮刀等。

4）易切削钢

①钢号冠以“Y”，以区别于优质碳素结构钢。

②字母“Y”后的数字表示碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，例如平均碳含量为0.3%的易切削钢，其钢号为“Y30”。

③锰含量较高者，亦在钢号后标出“Mn”，例如“Y40Mn”。

易切削钢牌号

牌号Y12 Y12Pb Y15 Y15Pb Y20 Y30 Y35 Y40Mn Y45Ca

5）合金结构钢

①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，如40Cr。

②钢中主要合金元素，除个别微合金元素外，一般以百分之几表示。当平均合金含量＜1.5%时，钢号中一般只标出元素符号，而不标明含量，但在特殊情况下易致混淆者，在元素符号后亦可标以数字“1”，例如钢

号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”，前者铬含量为0.4~0.6%，后者为0.9~1.2%，其余成分全部相同。当合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%??时，在元素符号后面应标明含量，可相应表示为2、3、4… … 等。例如18Cr2Ni4WA。

③钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素，均属微合金元素，虽然含量很低，仍应在钢号中标出。例如20MnVB 钢中。钒为0.07~0.12%，硼为0.001~0.005%。

④高级优质钢应在钢号最后加“A”，以区别于一般优质钢。

合金结构钢牌号（根据GB3077-88）

钢号Mn MnV

序号 1 2 3 4 5 6 7

牌号20Mn2 30Mn2 35Mn2 40Mn2 45Mn2 50Mn2 20MnV

钢号MnMoW SiMn SiMnMoV

序号8 9 10 11 12 13 14

牌号30Mn2MoW 27SiMn 35SiMn 42SiMn 20SiMn2MoV 25SiMn2MoV 37SiMn2MoV

钢号 B MnB MnMoB

序号15 16 17 18 19 20 21

牌号40B 45B 50B 40MnB 45MnB 20MnB2B 20MnMoB

钢号MnVB MnTiB SiMnVB Cr

序号22 23 24 25 26 27 28

牌号15MnVB 20MnVB 40MnVB 20MnTiB 25MnTiBRE 20SiMnVB 15Cr

钢号Cr

序号29 30 31 32 33 34 35

牌号15CrA 20Cr 30Cr 35Cr 40Cr 45Cr 50Cr

钢号CrMo

序号36 37 38 39 40 41 42

牌号12CrMo 15CrMo 20CrMo 30CrMo 30CrMoA 35CrMo 42CrMo

钢号CrSi CrMoV CrMoWV

序号43 44 45 46 47 48 49

牌号38CrSi 12CrMoV 35CrMoV 12CrlMoV 25Cr2MoV A 25Cr2Mo1V A 20Cr3MoWV A

钢号CrMoAl CrV CrMn

序号50 51 52 53 54 55 56

牌号38CrMoAl 20CrV 40CrV 50CrV A 15CrMn 20CrMn 40CrMn

钢号CrMnSi CrMnMo

序号57 58 59 60 61 62 63

牌号20CrMnSi 25CrMnSi 30CrMnSi 30CrMnSiA 35CrMnSiA 20CrMnMo 40CrMnMo

钢号CrMnTi CrNi

序号64 65 66 67 68 69 70

牌号20CrMnTi 30CrMnTi 20CrNi 40CrNi 45CrNi 50CrNi 12CrNi2

钢号CrNi

序号71 72 73 74 75 76

牌号12CrNi3 20CrNi3 30CrNi3 37CrNi3 12Cr2Ni4 20Cr2Ni4

钢号CrNiMo CrNiMoV CrNiW

序号77 78 79 80 81

牌号20CrNiMo 40CrNiNoA 45CrNiMoV A 18Cr2Ni4WA 25Cr2Ni4WA

⑤专门用途的合金结构钢10，钢号冠以（或后缀）代表该钢种用途的符号。例如铆螺专用的30CrMnSi 钢，

钢号表示为ML30CrMnSi。

冷镦钢牌号（根据GB6478-88）

序号 1 2 3 4 5 6 7

牌号ML08 ML10 ML15 ML20 ML25 ML30 ML35

序号8 9 10 11 12 13 14

牌号ML40 ML45 ML25Mn ML30Mn ML35Mn ML40Mn ML45Mn

序号15 16 17 18 19 20 21

牌号ML15Cr ML20Cr ML40Cr ML15MnB ML15MnVB ML20MnTiB ML30CrMo

序号22 23

牌号ML35CrMo ML42CrMo

6）低合金高强度钢

①钢号的表示方法，基本上和合金结构钢相同。

低合金钢是指在钢中加入少量合金元素，由于合金元素的强化作用，低合金结构钢的屈服点比

普通碳素钢高25~150%，加之大多低碳，而具有良好的塑性韧性和焊接性能，有的还具有耐腐蚀、

耐低温等特性，因此，低合金钢是一类很有发展前途的钢，在钢的生产中比例越来越大。

低合金钢按质量和用途分为普通质量低合金钢、优质低合金钢、特殊质量低合金钢。

新旧低合金结构钢标准牌号对照（参考件）

低合金高强度结构钢牌号

（根据GB/T1591-94）

质量等级

A B C D E

一般用途低合金结构钢牌号

（根据GB1591-881）

Q295 09Mn、V09MnNb、09Mn2、12Mn

Q345 12MnV、14MnNb、16Mn、16MnRE、18Nb

Q390 15MnV、15MnTi、16MnNb

Q420 15MnVN、14MnVTiRE

Q460

牌

号

一般用途低合金结构钢包括：普通质量和优质低合金结构钢、普通质量低合金钢

是指生产过程中不规定特别控制质量要求的供一般用途、优质、在生产过程中需

要特别控制质量（例降低硫、磷含量、控制晶粒度，改善表面质量等）一般用途

低合金钢结构钢牌号由代表屈服点的汉语拼音字母（Q）、屈服点数值、质量等

级符号（A、B、C、D、E）三个部分按照顺序排列。

在旧标准中低合金结构钢的牌号用两位阿拉伯数字

和合金元素符号及数字表示，数字表示平均含碳量

（以万分之几计）平均合金含量小于1.5%时，钢号

中仅标明元素符号，不标明含量；平均合金含量为

1.5~

2.49%、2.5~

3.49%时，相应写成品2、3……

其牌号、化学成分、性能见表5-18 和表5-19。

10 也叫做冷镦钢。冷镦钢主要用于制造螺钉、铆钉、销钉的优质碳结钢（部分合金结构钢）。对冷镦钢要求钢中含S、P、Si 等杂质少，保

证顶锻性能及热处理后的机械化性能。冷镦钢牌号用“ML”后加碳结钢（或合结钢钢号）。

65、70、75、80 等碳素弹簧钢淬透性能较差，多用于直径或厚度小于12 毫米的弹簧；65Mn淬透性能较好，可用于制造截面尺寸为15~20

毫米的弹簧，应用广泛。尺寸较大，用热轧成型法制造的弹簧大多采用55Si2Mn、60Si2Mn，如铁道车厢、汽车、拖拉机上的钢板弹簧和

螺旋弹簧等；大截面、重载荷的弹簧通常用50CrVa、60Si2CrVa、50CrMn、65Si2MnWa 等制造。

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②对专业用11低合金高强度钢，应在钢号最后标明。例如16Mn 钢，用于桥梁的专用钢种为

“16Mnq”，汽车大梁的专用钢种为“16MnL”，压力容器的专用钢种为“16MnR”。

7）弹簧钢

弹簧钢是用生20 产各种板簧和螺旋弹簧或类似零件（如轧辊等）。弹簧是一种能产生大量弹性

变形的结构零件，通过弹簧的弹性变形，可以吸收冲击能量、缓和冲击和震动的作用，因此对弹簧

钢的要求必须有高的强度，特别是高的屈服强度和疲劳强度；要不易脱碳，有良好的表面质量，具

有一定的淬透性和良好的工艺性能。有的弹簧还要求耐热、耐腐蚀等。因此弹簧钢含碳较高，弹簧

钢有合金和非合金。

弹簧钢按化学成分可分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢两类，其钢号表示方法，前者基本上与优质

碳素结构钢相同，后者基本上与合金结钢相同。

弹簧钢牌号（根据GB1222-84）

65 70 85 65Mn 55Si2Mn 55Si2MnB

牌号55SiMnVB 60Si2M 60Si2MA 60Si2CrV 60Si2CrV A 55CrMnA

60CrMnA 60CrMnMoA 50CrV A 60CrMnBA 30W4Cr2V A

8）滚动轴承钢

滚动轴承钢也叫轴承钢。主要用来制造滚动轴承内外套圈、滚珠、滚粒、保持架等，但在量具、

冷作模具、低合金刀具、柴油机高压油泵件等方面也有广泛应用。轴承钢种类较多有较多高碳铬、

渗碳、不锈、高温、无磁轴承钢。

①钢号冠以字母“G”，表示滚动轴承钢类。

②高碳铬轴承钢钢号的碳含量不标出，铬含量以千分之几表示例如GCr15。渗碳轴承钢的钢号

表示方法，基本上和合金结构钢相同。

轴承钢牌号（根据GB3203-82）

G20CrMo G20CrNiMo G20CrNi2Mo

牌号

G20Cr2Ni4 G10CrNi3Mo G20Cr2Mn2Mo

11 一般用途低合金结构钢由于合金元素作用，具有较高强度和韧性，工艺性能较好，生产成本低，应用广泛，大多直接使用，常用于铁路、

桥梁、船舶、汽车、压力容器，常用作焊接结构件和机械构件等。

其它低合金钢包括普通质量、优质、特殊质量低合金钢这些钢也都是为某各专用产吕需要生产的专用钢。可焊接低合金高强度结构钢的

优质钢有锅炉和压力容器用造船用、汽车用、桥梁用、自行车用低合金钢；还有特殊质量的核能用、压力容器用、舰船用、兵器用、保证

厚度方向性能低合金钢。用作一般低合金钢筋钢的20MnSi、20MnTi、20MnSiV、25MnSi、20MnNbb。还有铁道、矿用低合金钢等。

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9）合金工具钢和高速工具钢

①合金工具钢12钢号的平均碳含量≥1.0%时，不标出碳含量；当平均碳含量＜1.0%时，以千分

之几表示。例如Cr12、CrWMn、9SiCr、3Cr2W8V。

合金工具钢牌号（根据GB1299-85）

钢组量具刃具用钢

钢号9SiCr 8MnSi Cr06 Cr2 9Cr2 W

钢组耐冲击工具用钢

钢号4CrW2Si 5CrW2Si 6CrW2Si

钢组冷作模具钢

钢号Cr12 Cr12Mo1V1 Cr12MoV Cr5Mo1V 9Mn2V CrWMn

钢组冷作模具钢

钢号9CrWMn Cr4W2MoV 6Cr4W3Mo2VNb 6W6Mo5Cr4V

钢组热作模具钢

5CrMnMo 5CrNiMo 3Cr2W8V 5Cr4Mo3SiMnV Al 3Cr3Mo3W2V 5Cr4Mo5Wo2V

钢号

8Cr3 4CrMnSiMoV 4Cr3Mo3SiV 4Cr5MoSiV 4Cr5MoSiVl 4Cr5W2VSi

钢组无磁模具钢

钢号7Mn15Cr2Al3V2WMo

钢组塑料模具钢

钢号3Cr2Mo

②高速工具钢13的钢号一般不标出碳含量，只标出各种合金元素平均含量的百分之几。例如钨

系高速钢的钢号表示为“W18Cr4V”。钢号冠以字母“C”者，表示其碳含量高于未冠“C”的通用钢号。

12 为克服碳素工具钢淬透性低的弱点，提高耐磨性，在保持较高含碳量的前提下，钢中加入Si、Mn、Cr、W、Mo、V 等，提高合工钢淬

透性，广泛用于碳工钢性能有能满足要求的工具。合工钢的牌号由数字的化学元素符号组成，当钢中含碳量小于1.00%时，牌号前数字表

示含碳量的名义千分含量，牌号前原数字者表示含碳量不低于 1.00%元素符号后数字表示含金元素的名义百分数，含量低于1.5%不标。

合金工具钢按用途分为量具刃具钢、耐冲击工具钢、冷铁模具钢、热作模具钢、磁模钢和塑料模具钢。

量具刃具钢是含碳0.08~1.45%，加入Cr、Mn、Si、W等合金元素。Cr、Si、Mn提高钢的淬透性；同时Cr、Si、还能提高回火稳定性；

Mn还减小淬火变形；W提高耐磨，细化组织。这类钢主要用于制造车刀、刨刀、铰刀、拉刀等刃具及量规、样板、千分尺、塞规等量具。

耐冲击工具钢有4Cr2Si、5CrW2Si、6CrW2Si，属中碳钨系钢。通过降低含碳量以冲加韧性，钨提高钢耐磨性，用于制造受冲击载荷大的工

具，如冷作模具、顶锻模，风凿等。

模具钢用于制造成型模具，包括冷作模具钢，热作模具钢，热作模具钢，无磁模具钢和塑料模具钢。

13 为满足切削过程中，刀具线速度达80 米/分，刀刃温度高达60oC，刀具硬度HRC>60 要求，在高碳钢中加入大量W、Mo、Cr、V 等

合金元素而获得高速钢，W和Mn可提高钢的热硬性，在回火温度500oC-600oC下，W、Mo析出并生成Mo2C和W2C，发生二次硬化（温

度在500oC-600oC 时钢的硬度不仅不下降，反而升高的现象叶二次硬化）。高速工具钢也叫高速钢，其牌号表示方法同合金钢。

高速工具钢中W18Cr4V 是世界上最早生产，也是最常用高工钢，用来制造各种刀具，如车刀、插齿刀、扩孔钻、钻头等。但由于碳化

物偏析严重、热塑性低等，限制了进一步使用。CW6MoCr4V2是以Mo代W的Mo系高速钢，其碳化物分布均匀，热塑性好，价格便宜（我

国钼储量和产量高），只是热硬性稍低，仍是高速钢的主要钢性。

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高速工具钢牌号（根据GB9943-88）

W18Cr4V W18Cr4VCo5 W18Cr4VCo8 W12Cr4V5Co5 W6Mo5Cr4V2

钢号CW6Mo5Cr4V2 W6Mo5Cr4V3 CW6Mo5Cr4V3 W2Mo9Cr4V2 W6Mo5Cr4V2Co5

W7Mo4Cr4V2Co5 W2Mo9Cr4VCo8 W9Mo3Cr4V W6Mo5Cr4V2Al

③钢中合金元素含量的表示方法，基本上与合金结构钢相同。但对铬含量较低的合金工具钢钢

号，其铬含量以千分之几表示，并在表示含量的数字前加“0”，以便把它和一般元素含量按百分之几

表示的方法区别开来。例如Cr06。

10）不锈钢和耐热钢

①钢号中碳含量以千分之几表示。例如“2Cr13”钢的平均碳含量为0.2%；若钢中含碳量≤0.03%

或≤0.08%者，钢号前分别冠以“00”及“0”表示之，例如00Cr17Ni14Mo2、0Cr18Ni9 等。

②对钢中主要合金元素以百分之几表示，而钛、铌、锆、氮…… 等则按上述合金结构钢对微合

金元素的表示方法标出。

11）焊条钢

它的钢号前冠以字母“H”，以区别于其他钢类。例如不锈钢焊丝为“H2Cr13”，可以区别于不锈钢

“2Cr13”。

12）电工用硅钢

①钢号由字母和数字组成。钢号头部字母DR 表示电工用热轧硅钢，DW 表示电工用冷轧无取

向硅钢，DQ 表示电工用冷轧取向硅钢。

②字母之后的数字表示铁损值（W/kg）的100 倍。

③钢号尾部加字母“G”者，表示在高频率下检验的；未加“G”者，表示在频率为50 周波下检验的。

例如：钢号DW470 表示电工用冷轧无取向硅钢产品在50 赫频率时的最大单位重量铁损值为

4.7W/kg。

13）电工用纯铁

①它的牌号由字母“DT”和数字组成，“DT”表示电工用纯铁，数字表示不同牌号的顺序号，例如

DT3。

②在数字后面所加的字母表示电磁性能：A—高级、E—特级、C—超级，例如DT8A。

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第四节板材知识

1.钢板（包括带钢）的分类

1）按厚度分类

（1）薄板

（2）中板

（3）厚板

（4）特厚板

2）按生产方法分类

（1）热轧钢板

（2）冷轧钢板

3）按表面特征分类

（1）镀锌板（热镀锌板、电镀锌板）

（2）镀锡板

（3）复合钢板

（4）彩色涂层钢板

4）按用途分类

（1）桥梁钢板

（2）锅炉钢板

（3）造船钢板

（4）装甲钢板

（5）汽车钢板

（6）屋面钢板

（7）结构钢板

（8）电工钢板（硅钢片）

（9）弹簧钢板

（10）其他

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2.硅钢片牌号表示方法

1）冷轧无取向硅钢带（片）

表示方法：DW+铁损值（在频率为50HZ，波形为正弦的磁感峰值为1.5T 的单位重量铁损值。）

的100 倍+厚度值的100 倍。如DW470-50 表示铁损值为4.7w/kg，厚度为0.5mm 的冷轧无取向硅钢，现新型号表示为50W470。

2）冷轧取向硅钢带（片）

表示方法：DQ+铁损值（在频率为50HZ，波形为正弦的磁感峰值为1.7T 的单位重量铁损值。）

的100 倍+厚度值的100 倍。有时铁损值后加G表示高磁感。如DQ133-30 表示铁损值为1.33，厚度为0.3mm 的冷轧取向硅钢带（片），现新型号表示为30Q133。

3）热轧硅钢板

热轧硅钢板用DR表示，按硅含量的多少分成低硅钢（含硅量≤2.8%）、高硅钢（含硅量＞2.8%）。表示方法：DR+铁损值（用50HZ 反复磁化和按正弦形变化的磁感应强度最大值为1.5T 时的单位重量铁损值）的100 倍+厚度值的100 倍。如DR510-50 表示铁损值为5.1，厚度为0.5mm 的热轧硅钢板。家用电器用热轧硅钢薄板的牌号用JDR+铁损值+厚度值来表示，如JDR540-50。

3.电镀锡板和热镀锌板

1）电镀锡板

电镀锡薄钢板和钢带，也称马口铁，这种钢板（带）表面镀了锡，有很好的耐蚀性，且无毒，

可用作罐头的包装材料，电缆内外护皮，仪表电讯零件，电筒等小五金。

镀锡钢板和钢带的分类与符号如下：

分类方法类别符号

等厚镀锡E1、E2、E3、E4

按镀锡量

差厚镀锡D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7

按硬度等级T50、T52、T57、T61、T65、T70

光面G

按表面状况石纹面S

麻面M

金属材料性能知识大汇总(超全)

金属材料性能知识大汇总 1、关于拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线的问题 低碳钢的应力－应变曲线 a、拉伸过程的变形：弹性变形，屈服变形，加工硬化（均匀塑性变形），不均匀集中塑性变形。 b、相关公式：工程应力σ=F/A0；工程应变ε=ΔL/L0；比例极限σP；弹性极限σ ε；屈服点σS；抗拉强度σb；断裂强度σk。 真应变e=ln(L/L0)=ln(1+ε) ；真应力s=σ(1+ε)= σ*eε指数e为真应变。 c、相关理论：真应变总是小于工程应变，且变形量越大，二者差距越大；真应力大于工程应力。弹性变形阶段，真应力—真应变曲线和应力—应变曲线基本吻合；塑性变形阶段两者出线显著差异。

2、关于弹性变形的问题 a、相关概念 弹性：表征材料弹性变形的能力 刚度：表征材料弹性变形的抗力 弹性模量：反映弹性变形应力和应变关系的常数，E=σ/ε；工程上也称刚度，表征材料对弹性变形的抗力。 弹性比功：称弹性比能或应变比能，是材料在弹性变形过程中吸收变形功的能力，评价材料弹性的好坏。 包申格效应：金属材料经预先加载产生少量塑性变形，再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。 滞弹性：（弹性后效）是指材料在快速加载或卸载后，随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。 弹性滞后环：非理想弹性的情况下，由于应力和应变不同步，使加载线与卸载线不重合而形成一封闭回线。 金属材料在交变载荷作用下吸收不可逆变形功的能力，称为金属的循环韧性，也叫内耗 b、相关理论： 弹性变形都是可逆的。 理想弹性变形具有单值性、可逆性，瞬时性。但由于实际金属为多晶体并存在各种缺陷，弹性变形时，并不是完整的。 弹性变形本质是构成材料的原子或离子或分子自平衡位置产生可逆变形的反映

金属材料学基础试题及答案

金属材料的基本知识综合测试 一、判断题（正确的填√，错误的填×） 1、导热性好的金属散热也好，可用来制造散热器等零件。（） 2、一般，金属材料导热性比非金属材料差。（） 3、精密测量工具要选用膨胀系数较大的金属材料来制造。（） 4、易熔金属广泛用于火箭、导弹、飞机等。（） 5、铁磁性材料可用于变压器、测量仪表等。（） 6、δ、ψ值越大，表示材料的塑性越好。（） 7、维氏硬度测试手续较繁，不宜用于成批生产的常规检验。（） 8、布氏硬度不能测试很硬的工件。（） 9、布氏硬度与洛氏硬度实验条件不同，两种硬度没有换算关系。（） 10、布氏硬度试验常用于成品件和较薄工件的硬度。 11、在F、D一定时，布氏硬度值仅与压痕直径的大小有关，直径愈小，硬度值愈大。（） 12、材料硬度越高，耐磨性越好，抵抗局部变形的能力也越强。（） 13、疲劳强度是考虑交变载荷作用下材料表现出来的性能。（） 14、20钢比T12钢的含碳量高。（） 15、金属材料的工艺性能有铸造性、锻压性，焊接性、热处理性能、切削加工性能、硬度、强度等。（） 16、金属材料愈硬愈好切削加工。（） 17、含碳量大于%的钢为高碳钢，合金元素总含量大于10%的钢为高合金钢。（） 18、T10钢的平均含碳量比60Si2Mn的高。（） 19、一般来说低碳钢的锻压性最好，中碳钢次之，高碳钢最差。（） 20、布氏硬度的代号为HV，而洛氏硬度的代号为HR。（） 21、疲劳强度是考虑交变载荷作用下材料表现出来的性能。（） 22、某工人加工时，测量金属工件合格，交检验员后发现尺寸变动，其原因可能是金属材料有弹性变形。（） 二、选择题 1、下列性能不属于金属材料物理性能的是（）。 A、熔点 B、热膨胀性 C、耐腐蚀性 D、磁性 2、下列材料导电性最好的是（）。 A、铜 B、铝 C、铁烙合金 D、银 3、下列材料导热性最好的是（）。 A、银 B、塑料 C、铜 D、铝 4、铸造性能最好的是（）。

金属材料基础知识汇总

《金属材料基础知识》 第一部分金属材料及热处理基本知识 一，材料性能：通常所指的金属材料性能包括两个方面： 1，使用性能即为了保证机械零件、设备、结构件等能够正常工作，材料所应具备的性能，主要有力学性能（强度、硬度、刚度、塑性、韧性等），物理性能（密度、熔点、导热性、热膨胀性等）。使用性能决定了材料的应用范围，使用安全可靠性和寿命。 2，工艺性能即材料被制造成为零件、设备、结构件的过程中适应的各种冷、热加工的性能，如铸造、焊接、热处理、压力加工、切削加工等方面的性能。 工艺性能对制造成本、生产效率、产品质量有重要影响。 二，材料力学基本知识 金属材料在加工和使用过程中都要承受不同形式外力的作用，当达到或超过某一限度时，材料就会发生变形以至于断裂。材料在外力作用下所表现的一些性能称为材料的力学性能。 承压类特种设备材料的力学性能指标主要有强度、硬度、塑性、韧性等。这些指标可以通过力学性能试验测定。 1，强度金属的强度是指金属抵抗永久变形和断裂的能力。材料强度指标可以通过拉伸试验测出。抗拉强度σb和屈服强度σs是评价材料强度性能的两个主要指标。一般金属材料构件都是在弹性状态下工作的。是不允许发生塑性变形，所以机械设计中一般采用屈服强度σs作为强度指标，并加安全系数。2，塑性材料在载荷作用下断裂前发生不可逆永久变形的能力。评定材料塑性的指标通常用伸长率和断面收缩率。 伸长率δ=[（L1—L0）/L0]100% L0---试件原来的长度L1---试件拉断后的长度 断面收缩率φ=[（A1—A0）/A0]100% A0----试件原来的截面积A1---试件拉断后颈缩处的截面积 断面收缩率不受试件标距长度的影响，因此能够更可靠的反映材料的塑性。 对必须承受 强烈变形的材料，塑性优良的材料冷压成型的性能好。 3，硬度金属的硬度是材料抵抗局部塑性变形或表面损伤的能力。硬度与强度有一定的关系，一般情况下，硬度较高的材料其强度也较高，所以可以通过测试硬度来估算材料强度。另外，硬度较高的材料耐磨性也较好。 工程中常用的硬度测试方法有以下四种 （1）布氏硬度HB （2）洛氏硬度HRc（3）维氏硬度HV （4）里氏硬度HL 4，冲击韧性指材料在外加冲击载荷作用下断裂时消耗的能量大小的特性。 材料的冲击韧性通常是在摆锤式冲击试验机是测定的，摆锤冲断试样所作的功称为冲击吸收功。以Ak表示，Sn为断口处的截面积，则冲击韧性ak=Ak/Sn。 在承压类特种设备材料的冲击试验中应用较多。 三金属学与热处理的基本知识 1，金属的晶体结构--物质是由原子构成的。根据原子在物质内部的排列方式不同，可将物质分为晶体和非晶体两大类。凡内部原子呈现规则排列的物质称为晶体，凡内部原子呈现不规则排列的物质称为非晶体，所有固态金属都是晶体。 晶体内部原子的排列方式称为晶体结构。常见的晶体结构有：

金属材料基础知识

金属材料及处理工艺基础知识 一、金属材料分类: 金属材料的分类有多种方式，有按照密度分的，价格分的…常用的是分类是把金属材料分成黑色金属和有色金属两大类。 1.黑色金属：通常指铁，锰、铬及它们的合金。常用的黑色材料为钢铁。其又分为三类：纯铁，钢，铸铁。 纯铁：其主要由Fe组成的，含C量在0.0218％以下，工业中很少用； 钢：含C量在0.0218%-2.3%之间的铁碳合金（不加其他元素的称碳素钢，加入其他合金元素的称合金钢）。其又可以按照成分分类（碳素钢，合金钢），用途分类（轴承钢，不锈钢，工具钢，模具钢，弹簧钢，渗碳用钢，耐磨钢，耐热钢…），品质分类（普通钢，优质钢，高级优质钢），成形方式分类（锻钢，铸钢，热轧钢，冷拉钢），形式分类（板材，棒材，管材，异形钢等）等等。 铸铁：含C量在2.3％-6.69％之间的铁碳合金成为铸铁。按石墨的形态其又可以分为灰铸铁，球墨铸铁，蠕墨铸铁等，石墨的不同形态和基体的配合而具有不同的性能。 2.有色金属：又称非铁金属，指除黑色金属外的金属和合金，如铜、锡、铅、锌、铝、镍锰以及黄铜、青铜、铝合金和轴承合金等。 二、金属材料的使用性能及指标 金属材料常用的性能指标有力学性能和物理性能。 1.力学性能：金属材料在外力作用下表现出来的各种特性，如弹性、塑性、韧性、强度、硬度等。 强度:金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。屈服强度、抗拉强度是极为重要的强度指标，是金属材料选用的重要依据。强度的大小用应力来表示，即用单位面积所能承受的载荷(外力)来表示，常用单位为MPa。 屈服强度：金属试样在拉力试验过程中，载荷不再增加，而试样仍继续发生变形的现象，称为“屈服”。产生屈服现象时的应力，即开始产生塑性变形时的应力，称为屈服点，用符号σs表示，单位为MPa。一般的，材料达到屈服强度，就开始伴随着永久的塑性变形，因此其是非常重要的指标。 抗拉强度：金属试样在拉力试验时，拉断前所能承受的最大应力，用符号σb表示，单位为MPa。 塑性：金属材料在外力作用下产生永久变形(去掉外力后不能恢复原状的变形)，但不会被破坏的能力。 弹性：金属材料在外力作用下抵抗塑性变形的能力(去掉外力后能恢复原状的变形)。 伸长率：金属在拉力试验时，试样拉断后，其标距部分所增加的长度与原始

(完整版)金属材料知识大全

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） 1.意义 人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后 出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。 2.种类 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，包括含铁90%以上的工业纯铁，含碳2%～4%的铸铁，含碳小于 2%的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等。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。 3.性能 一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制 造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工 艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、 切削加工性等。 所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它 包括力学性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能的好坏，决定了它 的使用范围与使用寿命。在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和 非常强烈腐蚀性介质中使用的，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷 的作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为力学性能（过去也称为 机械性能）。金属材料的力学性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载 荷性质不同（例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等），对金属材料要求 的力学性能也将不同。常用的力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、 多次冲击抗力和疲劳极限等。 金属材料特质

金属材料名称通用基础学习知识术语

金属材料名称常用基础术语 1．基础术语： 黑色金属：铁和铁的合金均称为黑色金属。如钢、生铁、铁合金、铸铁等。 纯铁：纯度很高的铁，化学纯铁含碳量几乎为零，工业纯铁含碳量<0.05%。纯铁是很软的，一般不应用到实际中。 铁碳合金：以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。如钢和生铁。 生铁：把铁矿石放到高炉中冶炼而成的，含碳量2％～4.3％（也有资料称3.5%—5.5%、2.11%-6.67%）的铁碳合金称为生铁。生铁质硬而脆，缺乏韧性，几乎没有塑性变形能力，因此不能通过锻造、轧制、拉拔等方法加工成形，主要用来炼钢和制造铸件，如白口铁、灰口铁和球墨铸铁。也有习惯上把炼钢生铁叫做生铁，把铸造生铁简称为铸铁。 白口铁：碳以Fe3C形态分布的生铁称为白口铁，其断口呈银白色，质硬而脆，不能进行机械加工，是炼钢的原料，故又称炼钢生铁。 灰口铁：碳以片状石墨形态分布的生铁称为灰口铁，其断口呈银灰色，由于石墨质软并有润滑作用，因而这种生铁具有良好的易切削、耐磨和铸造性能等优点。但是，由于有片状石墨的存在，降低了它的抗拉强度，使它不能锻轧，只能用于制造各种铸件，如铸造机床床座、铁管等。因此，通常把这种生铁叫做铸造生铁。 球墨铸铁：碳以球状石墨分布则称球墨铸铁，其机械性能、加工性能接近于钢。 钢：含碳量在0.04%-2.3%之间（也有资料称0.03%-1.2%）的铁碳合金称为钢。为了保证其韧性和塑性，含碳量一般不超过1.7%。钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。 有色金属：又称非铁金属，指除黑色金属外的金属和合金，如铜、锡、铅、锌、铝等。第2章：钢的分类基础知识 1．按品质进行分类 ①普通钢：P≤0.045% S≤0.050%（如普通碳素结构钢Q195、Q235等） ②优质钢：P≤0.035% S≤0.035%（如优质碳素结构钢20号、45号钢等） ③高级优质钢：P≤0.035% S≤0.030%（比优质钢更优质，一般在钢号后加A以示区别，如08A等） 2．按化学成份进行分类 1）碳素钢： ①低碳钢：C≤0.25% ②中碳钢：C≤0.25~0.60% ③高碳钢：C≥0.60% 2）合金钢： ①低合金钢（合金元素总含量≤5%）； ②中合金钢（合金元素总含量＞5~10%）； ③高合金钢（合金元素总含量＞10%）。 3．按成形方法分类： ①锻钢 ②铸钢 ③热轧钢 ④冷拉钢。 4．按金相组织分类 1）退火状态的： ①亚共析钢（铁素体+珠光体）； ②共析钢（珠光体）；

金属材料基本知识

金属材料基本知识 1、什么是变形？变形有几种形式？ 构件在外力作用下，发生尺寸和形状改变的现象。变形的基本形式：有弹性变形、永久变形（塑性变形）和断裂变形三种。构件在外力作用下发生变形，外力去除后能恢复原来形状和尺寸，材料的这一特性称为弹性。这种在外力去除后能消失的变形称为弹性变形。若外力去除后，只能部分的恢复原状，还残留一部分不能消失的变形，材料的这一特性称为塑性。外力去除后不能消失而永远残留的变形，称为塑性变形或残余变形，也称永久变形。工程上，一般要求构件在正常工作时，只能发生少量弹性变形，而不能出现永久变形。但对材料进行某种加工（如弯曲、压延、锻打）时，则希望它产生永久变形。 3、什么是强度？什么是刚度？什么是韧性？ 材料或构件承受外力时，抵抗塑性变形或破坏的能力称强度。钢材在较大外力作用下可能不被破坏，木材在较小外力作用下而可能会断裂，我们说钢材的强度比木材高。材料或构件承受外力时抵抗变形的能力称为刚度。刚度不仅与材料种类有关，还与构件的结构形式、尺寸等有关。比如管式空气预热器管箱与钢管省煤器组件相比，前者抗变形能力要比后者好，我们称前者的刚度强（好），后者的刚度弱（差）。刚度好的构件，在外力作用下的稳定性也好。材料抵抗冲击载荷的能力称为韧性或冲击韧性，即材料承受冲击载荷时迅速产生塑性变形的性能。锅炉承压部件所使用的材料应具有较好的韧性。 4、什么是塑性材料？什么是脆性材料？ 在外力作用下，虽然产生较显著变形而不被破坏的材料，称为塑性材料。在外力作用下，发生微小变形即被破坏的材料，称为脆性材料。材料的塑性和韧性的重要性并不亚于强度。塑性和韧性差的材料，工艺性能往往很差，难以满足各种加工及安装的要求，运行中还可能发生突然的脆性破坏。这种破坏往往滑事故前兆，其危险性也就更大。脆性材料抵抗冲击载荷的能力更差。 5、什么是应力、应变和弹性模量？ 材料或构件在单位截面上所承受的垂直作用力称为应力。外力为拉力时，所产生的应力为拉应力；外力为压缩力时，产生的应力为压应力。在外力作用下，单位长度材料的伸长量或缩短量，称为应变量。在一定的应力范围（弹性形变）内，材料的应力与应变量成正比，它们的比例常数称为弹性模量或弹性系数。对于一定的材料，弹性模量是常数，弹性模量越大，在一定应力下，产生的弹性变形量越小。弹性模量随温度升高而降低。转动机械的轴与叶轮，要求在转动过程中产生较小的变形，就需要选用弹性模量较大的材料。 6、什么叫应力集中？ 应力集中：由于构件截面尺寸突然变化而引起应力局部增大的现象，称为应力集中。在等截面构件中，应力是均匀分布的。若构件上有孔、沟槽、凸肩、阶梯等，使截面尺寸发生突然变化时，在截面发生变化的部位，应力不再是均匀分布，在附近小范围内，应力将局部增大。应力集中的程度，可用应力集中系数来表示。应力集中系数的大小，只与构件形状和尺寸有关，与材料无关。工程上常用典型构件的应力集中系数，已通过试验确定。应力集中处的局部应力值，有时可能很大，会影响部件使用奉命，是部件损坏的重要原因之一。为防止和减小这种不利影响，应尽可能避免截面尺寸发生突然变化，构件的外形轮廓应平缓光滑，必要的孔、槽最好配置在低应力区。另外，金属材料内部或焊缝有气孔、夹渣、裂纹以及“焊不透”、“咬边”等缺陷，也会引起应力集中。 7、什么是强度极限（抗拉强度）与屈服极限？ 强度极限与屈服极限是通过试验确定的。在拉伸试验过程中，应力达到某一数值后，虽然不再增加甚至略有下降，试件的应变还在继续增加，并产生明显的塑性变形，好像材料暂

2020年最新金属材料知识大全

XX年最新金属材料知识大全 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。下面是为大家分享的xx年最新金属材料知识大全，欢迎大家阅读浏览。 【1】概述 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) 1.1意义: 人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。 1.2种类: 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，包括含铁90%以上的工业纯铁，含碳2%～4%的铸铁，含碳小于2%的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等。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。 1.3性能: 一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中，金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工艺性能的好坏，决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。由于加工条件不同，要求的工艺性能也就不同，如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。 所谓使用性能是指机械零件在使用条件下，金属材料表现出来的性能，它包括力学性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能的好坏，决定了它的使用范围与使用寿命。在机械制造业中，一般机械零件都是在常温、常压和非常强烈腐蚀性介质中使用的，且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷的作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能，称为力学性能(过去也称为机械性能)。金属材料的力学性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载荷性质不同(例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等)，对金属材料要求的力学性能也将不同。常用的力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。 【2】金属材料特质 2.1疲劳

第四章 金属材料和热处理基本知识(答案)

第四章金属材料的基础知识和热处理的基本知识 第一部分：学习内容 1、钢的分类：|（1）-碳钢:含碳量低于2%的铁碳合金;-合金钢:在钢中特意加入一种或几种其它合金元素组成的钢;-生铁:含碳量高于2%的铁碳合金.,可通过铸造方法制造零件,所以又称铸铁. （2）按化学成分分类： 碳钢-低碳钢:含碳量小于0.25%;-中碳钢:含碳量为0.25~0.55%;-高碳钢:含碳量大于0.55%. 合金钢-低合金钢:合金元素总含量小于3.5%;-中合金钢:合金元素总含量3.5~10%;-高合金钢:合金元素总含量大于10%; 2、洛氏硬度与布氏硬度值近似关系： HRC≈1/10HB 3、热处理及其常用工艺方法 热处理的定义-利用钢在固态下的组织转变,通过加热和冷却获得不同组织结构,从而得到所需性能的工艺方法统称热处理. 常用热处理工艺方法：退火-将钢加热到一定温度,保温一段时间,然后随炉一起缓慢冷却下来,以期得到接近平衡状态组织的一种热处理方法. 4、完全退火:AC3以上30~50℃,用于消除钢的某些组织缺陷和应力,改善切削加工性能; 等温退火:加热到AC3,以上30~50℃,较快的冷却到略低于Ar1的温度,并在此温度下等温到奥氏体全部分解为止,然后出炉空冷.适用于亚共析钢、共析钢，尤其广泛用于合金钢的退火。优点是周期短，组织和硬度均匀。 5、正火-正火和退火加热方法相似，只是冷却速度比退火稍快（空冷），得到的是细片状珠光体（索氏体），强度、硬度比退火的高，与退火相比，工艺周期短，设备利用率高。主要用于低碳钢获得满意的机械性能和切削性能、过共析工具钢消除网状渗碳体、中碳钢代替退火或作为淬火前的预先热处理。 6、淬火-将钢加热到AC1以上30~50℃(共析钢、过共析钢）或AC3以上30~50℃（亚共析钢），保温一段时间，然后快冷得到高硬度的马氏体组织的工艺方法。用以提高工件的耐磨性。 7、回火-将淬火后的工件加热到A1以下某一温度，保温一段时间，然后以一定的方式冷却（炉冷、空冷、油冷、水冷等） -目的：1）降低淬火工件的脆性，消除内应力（热应力和组织应力），使淬火组织趋于稳定，同时也使工件尺寸趋于稳定；2）获得所需的硬度和综合机械性能。 8、焊后消除应力热处理(PWHT、ISR):目的是消除应力、降低硬度、改善组织、稳定尺寸,避免制造和使用过程产生裂纹; 9、试述T8A的含义：含碳量为8‰的高级优质碳素工具钢。 10、怎样区别无螺纹的黑铁管与直径相似的无缝钢管？ 答：无缝钢管是用优质碳钢、普通低合金钢、高强耐热钢、不锈钢等制成。不镀锌的瓦斯管习惯上称为黑铁管，从管子内壁有无焊缝和管子直径来判断。 11、何谓钢的热处理？ 答：所谓钢的热处理就是在规定范围内将钢加热到预定的温度，并在这个温度保持一定的时间，然后以预定的速度和方法冷下来的一种生产工艺。 12、试述T7的含义。 答：T7的含义为：含碳量为7‰的碳素工具钢。 13，退火：将钢加热到一定的温度，保温一段时间，随后由炉中缓慢冷却的一种热处理工序。其作用是：消除内应力，提高强度和韧性，降低硬度，改善切削加工性。应用：高碳钢

人教版化学金属和金属材料知识点总结

金属和金属材料 金属材料 一、金属材料的发展与利用 1、从化学成分上划分，材料可以分为金属材料、非金属材料、有机材料及复合材料等四大类。 2、金属材料包括纯金属和合金。 金属材料:纯金属(90多种）;合金(几千种) 黑色金属:通常指铁、锰、铬及它们的合金。 纯金属重金属:如铜、锌、铅等 有色金属 轻金属：如钠、镁、铝等; 有色金属：通常是指除黑色金属以外的其他金属。 (1）金属材料的发展 石器时代→青铜器时代→铁器时代→铝的应用→高分子时代 (２)金属材料的应用 ①最早应用的金属是铜，应用最广泛的金属是铁，公元一世纪最主要的金属是铁 ②现在世界上产量最大的金属依次为铁、铝和铜?③钛被称为21世纪重要的金属 二、金属的物理性质 １、金属共同的物理性质：常温下金属都是固体(汞除外)，有金属光泽，大多数金属是电和热的良导体,有延展性（又称可塑性→金属所具有的展性和延性:在外力的作用下能够变形，而且在外力停止作用以后仍能保持已经变成的形状和性质。各种金属的可塑性有差别;金属的可塑性一般是随着温度的升高而增大。)，密度较大,熔沸点较高等。 2、金属的特性:?①纯铁、铝等大多数金属都呈银白色,而铜呈紫红色，金呈黄色;?②常温下,大多数金属都是固体，汞却是液体； ③各种金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等差异较大。 3、金属之最 地壳中含量最多的金属元素—铝（Al）人体中含量最多的金属元素—钙（Ca） 导电、导热性最好的金属——银（Ag) 目前世界年产量最高的金属—铁(Ｆe） 延展性最好的金属———金(Au）熔点最高的金属————钨(W) 熔点最低的金属————汞（Ｈg）硬度最大的金属————铬（Cr） 密度最小的金属————锂(Lｉ)密度最大的金属————锇(Os) 最贵的金属————锎ｋāi（Cf) 4、金属的用途：金属在生活、生产中有着非常广泛的应用，不同的用途需要选择不同的金属。 【练习】

常用金属材料的密度表 钢 材 基 本 常 识

常用金属材料的密度表

钢材基本常识 (一) 敬告：本刊自即日起将连续刊登钢材的基本常识，敬请关注！ 一、钢材的一般常识与管理 （一）普通结构钢普通结构钢简称普通钢。普通钢对硫、磷含量限制较宽，硫的含量不大于0.045%（≤0.045％）、磷的含量不大于0.045%（≤0.045％）；普通结构钢主要用于一般要求的建筑和工程结构；普通结构钢主要包括碳素结构钢、低合金结构钢及由他们派生出来的专门用途的普通结构钢。 普通结构钢又可分为以下两类： （1）碳素结构钢（简称普碳钢），其中按屈服点分为Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五种牌号；按硫、磷的含量分为A、B、C、D四个质量等级。A级含硫、磷量高，D级含硫、磷量低；按脱氧程度分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢（见GB700-88标准）。（2）低合金结构钢按钢的组织分为三类：铁素体珠光体钢，通常在热轧状态下交货；低

碳贝氏体钢，通常在热轧或正火状态下交货；低碳马氏体钢，通常在淬火—回火状态下交货。以上三类组织的钢最常用的是铁素体珠光体钢。选用时，可在屈服点相同的钢号级别中选用。（二）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一种或数种合金元素组成的钢种。常加入的合金元素有Mn、Si、Cr、Ni、W、Mo、V、Ti、B、Nb等。合金结构钢含碳量小于0.55％；与碳素结构钢比较，具有高的淬透性，用于制造性能要求高、尺寸大、形状复杂的机构设备结构零件。 合金结构钢有以下四种分类： （1）按硫、磷含量不同分为三类：优质合金结构钢。钢中含S≤0.035％，P≤0.035％；高级优质合金结构钢，牌号后加“A”，钢中含S≤0.025％，P≤0.025％；特级优质合金结构钢，牌号后加“E”钢中含S≤0.015％，P≤0.025％。 （2）按合金元素含量分为三类：低合金钢（合金元素总含量﹤5％）；中合金钢（合金元素总含量5％-10％）；高合金钢（合金元素总含量﹙﹥10％）。 （3）按使用加工方法不同分为两类：压力加工用钢——热压力加工或冷拔坯料；切削加工用钢。钢材的使用加工方法应在合同中注明，未注明者，按切削加工用钢交货。 （4）按热处理方法不同分为调质钢和渗碳钢两类. 二、钢材的分类与相关概念钢材品种繁多，根据截面积形状的特点，可归纳为型材、板材、管材和金属制品四大类。 （一）分类 1、型钢特别是异型型钢，其截面形状与所要制成的构件或机构零件较适应或基本相同，不必加工或稍经加工即可使用，而且具有较高的抗弯、抗扭能力。大量用作各种建筑结构和工程结构，也大量用作各种机械零件和工具。 2、钢板钢板具有很大的表面积，有很大的覆盖和包容能力，可按使用要求进行剪裁和组合（焊接、铆接和咬接），可进行弯曲和冲压成型，不仅广泛用于制造各种结构件、容器、车辆和各种工业炉、反应塔器的壳体、机械零部件及日常生活用器皿、器具、而且大量用作生产冷弯型钢、焊接型钢和焊接钢管的坯料。 3、钢管钢管具有中空截面，大量用作输送流体的管道。钢管同圆钢、方钢等实心钢材相比，在抗弯、抗扭强度相同时，重量较轻，还广泛用于制造机械零件和结构件，如石油钻杆、汽车传动轴、自行车架等。为了提高材料利用率,有些钢管还用于制造各种环形零件的坯料、如螺母、滚动轴承套圈、千斤顶套等。在军事工业上，还用于制造某些常规武器，如枪管、炮筒等。

金属材料基本知识

金属材料基本知识 1 钢铁材料及其生产 在人们生活中所用的、遇到的材料分为金属材料和非金属材料。 金属材料是现代工业、农业、国防以及科学技术各个领域应用最广泛的工程材料。这不仅是由于其来源丰富、生产工艺简单、成熟，而且还具有优良的性能。 金属材料又有钢铁（黑色金属）和有色金属等，如碳钢、合金钢、有色金属、铸铁及其合金等。钢与生铁由于碳含量不同，性能和用途也不同。 生铁的含碳量一般有2.5-4.5%，按其用途分为炼钢生铁（含碳4%左右，是炼钢的主要原料）和铸造生铁（铸铁）。最终炼出来的钢碳含量一般都小于1.3%，除少数直接铸成各种形状的铸件外，绝大多数先铸成钢锭，再经轧制或锻压成各种钢件和锻件，然后供进一步加工使用。 其中应用最为广泛的是碳钢和合金钢。如将钢按用途来划分，有结构钢（建筑及工程用钢或结构用钢，如锅炉中的钢结构等）、工具钢（各种量具、刃具、模具钢等）和特殊性能钢（耐热钢、不锈耐酸钢及电工用钢）；按质量来划分则有普通钢、优质钢和高级优质钢三类；按冶炼方法、钢液脱氧程度和铸锭工艺的不同来划分则有沸腾钢、镇静钢（脱氧完全的钢，化学成分和力学性能均匀、焊接性能和抗腐蚀性好，一般用来做较重要的部件；受压元件用钢即是）和半镇静钢三类；此外还有其余种类的如按金相组织分类方法。 电站锅炉所耗用的金属材料数量大、品种规格多，除少量有色金属和铸铁外，绝大多数为钢材。其中有钢管、钢板、棒材、工字钢、槽钢、角钢以及铸锻件等。一部分钢材为普通钢，用来制作锅炉的普通结构件，性能要求并不高(主要是一些普通钢结构，是从国家标准中所引用的一些钢号)。另一部分则用来制作高温、高压（或承受高应力）条件下或处于腐蚀性介质中长期工作的元件。这些锅炉钢是综合性能要求很高的材料。 从20世纪50年代起，我国冶金部门、锅炉制造行业和电力部门的科研、生产单位在锅炉钢合金化、冶金生产、焊接和热处理工艺、性能测试、寿命分析诸方面开展了大量的应用研究，形成了我国独特的锅炉用钢体系，有利地保证了火电设备向大容量、高参数的不断发展。从80年代以来，随着我国锅炉制造业与国外的不断交流，也引进了不少国外的优质锅炉钢种进入我国的标准体系。 1.1钢铁的冶炼 1.1.1铁的冶炼 炼铁的主要设备是高炉，高炉炼铁的原料主要是铁矿石、焦炭和熔剂（如石灰石等）。铁的冶炼过程，实质就是将铁矿石中的氧化铁还原成铁的过程。高炉中焦炭本身的碳及其燃烧反应的产物一氧化碳都对氧化铁起还原作用。 1.1.2钢的冶炼 钢与生铁的最主要区别就是碳含量不同，将生铁进行精炼以大幅度降低碳量（和各种杂质）就得到符合要求的钢。精炼所依托的原理主要含有脱碳反应（FeO+C=Fe+CO）、硅锰的氧化反应（2Fe0+Si=2Fe+ SiO2，Fe0+Mn=Fe+MnO）、去磷硫过程（去磷反应2Fe2P+5FeO=P2O5+9Fe，P2O5+4CaO=4 CaO.P2O5,去硫反应FeS+CaO=CaS+FeO）、脱氧反应（沉淀脱氧：将含有Si、Mn、Al等元素的脱氧剂直接加入钢液中，使在钢中的FeO还原，生成不溶于钢液的氧化物，然后

电厂金属材料基础知识

金属材料的基础知识 一、金属材料的分类方法：金属材料分为两大类：即黑色金属与有色金属 1、黑色金属元素：铁、锰、铬 2、有色金属元素：除上述三种元素外，其余称为有色金属元素。 通常将以铁、锰、铬为基的合金称为黑色金属，以铁为基的合金称为钢，以其余金属元素为基的合金称为有色金属。 二、金属材料的表示方法。 钢的编号方法：根据国标GB/T221-2000《钢铁产品牌号表示方法》的规定，一般采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。世界各国的钢号表示方法不一致，主要因为习惯上各自采用本国的国家标准，某部门标准或协会团体标准中的钢号表示方法，这给技术交流等带来很大的不便。 有色金属的编号方法：有色金属及其合金编号方法与钢的编号方法大致相同，都是采用汉语拼音字母，化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。因为铝合金与钛合金分类方法相对简单，放在铝合金和钛合金的材料牌号中一般不出现化学元素符号。 三、合金元素在钢中的作用 铝

常用金属材料基础知识教材

常用金属材料基础知识教材 第1章：金属材料名称常用基础术语 1．基础术语： 黑色金属：铁和铁的合金均称为黑色金属。如钢、生铁、铁合金、铸铁等。 纯铁：纯度很高的铁，化学纯铁含碳量几乎为零，工业纯铁含碳量<0.05%。纯铁是很软的，一般不应用到实际中。铁碳合金：以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。如钢和生铁。 生铁：把铁矿石放到高炉中冶炼而成的，含碳量2％～4.3％（也有资料称 3.5%—5.5%、2.11%-6.67%）的铁碳合金称为生铁。生铁质硬而脆，缺乏韧性，几乎没有塑性变形能力，因此不能通过锻造、轧制、拉拔等方法加工成形， 主要用来炼钢和制造铸件，如白口铁、灰口铁和球墨铸铁。也有习惯上把炼钢生铁叫做生铁，把铸造生铁简称为铸 铁。 白口铁：碳以Fe3C形态分布的生铁称为白口铁，其断口呈银白色，质硬而脆，不能进行机械加工，是炼钢的原料，故又称炼钢生铁。 灰口铁：碳以片状石墨形态分布的生铁称为灰口铁，其断口呈银灰色，由于石墨质软并有润滑作用，因而这种生 铁具有良好的易切削、耐磨和铸造性能等优点。但是，由于有片状石墨的存在，降低了它的抗拉强度，使它不能锻 轧，只能用于制造各种铸件，如铸造机床床座、铁管等。因此，通常把这种生铁叫做铸造生铁。 球墨铸铁：碳以球状石墨分布则称球墨铸铁，其机械性能、加工性能接近于钢。 钢：含碳量在0.04%-2.3%之间（也有资料称0.03%-1.2%）的铁碳合金称为钢。为了保证其韧性和塑性，含碳量一 般不超过 1.7%。钢的主要元素除铁、碳外，还有硅、锰、硫、磷等。 有色金属：又称非铁金属，指除黑色金属外的金属和合金，如铜、锡、铅、锌、铝等。 第2章：金属材料的分类 1．按品质进行分类 ①普通钢：P≤0.045% S≤0.050%（如普通碳素结构钢Q195、Q235等） ②优质钢：P≤0.035% S≤0.035%（如优质碳素结构钢20号、45号钢等） ③高级优质钢：P≤0.035% S≤0.030%（比优质钢更优质，一般在钢号后加A以示区别，如08A等） 2．按化学成份进行分类 1）碳素钢： ①低碳钢：C≤0.25% ②中碳钢：C≤0.25~0.60% ③高碳钢：C≥0.60% 2）合金钢： ①低合金钢（合金元素总含量≤5%）； ②中合金钢（合金元素总含量＞5~10%）； ③高合金钢（合金元素总含量＞10%）。 3．按成形方法分类： ①锻钢 ②铸钢 ③热轧钢 ④冷拉钢。 4．按金相组织分类 1）退火状态的： ①亚共析钢（铁素体+珠光体）； ②共析钢（珠光体）； ③过共析钢（珠光体+渗碳体）； ④莱氏体钢（珠光体+渗碳体）。 2）正火状态的： ①珠光体钢 ②贝氏体钢

初三化学知识点复习——金属和金属材料.docx

金属和金属材料 【单元分析】 本单元知识中金属活动性顺序表的应用，以及金属的保护和利用是中考的热点，其中金属活动性顺序也是本单元复习的难点 【复习目标】 1．了解一些常见的金属的性质和用途 2．理解，并会应用金属活动性顺序表 3．了解和掌握金属的保护和利用 4.知道金属材料及合金的特性 5.知道金属锈蚀的条件及防护方法。 【重点】：金属活动性顺序表；知道金属锈蚀的条件及防护方法。 【难点】：金属活动性顺序表的应用。 【考点透视】 命题落点 根据金属的性质推断其应用， 根据金属活动性顺序判断金属的化学性质。 由金属锈蚀的条件对金属进行保护和利用。 【考点清单】 一、基本考点 考点 1．几种重要的金属及合金 （1）金属的物理特性：常温下除汞（液体）外都是固体，有金属光泽，大多数为电和热的优良 导体，有延展性、密度较大、熔点较高。 （2）合金：①概念：在一种金属中加热熔合其他金属或非金属，而形成的具有金属特性的物质 称为合金。②合金的性质能：合金的很多性能与组成它们的纯金属不同，使合金更易适合不同的用途，日常生活中使用的金属材料，大多数为合金。③重要的铁合金：生铁和钢都是铁的合金，其区别是含碳量不同。④生铁的含铁量为 2%~%，钢的含碳量为 %~2%。考点 2．金属与氧气的反应

大多数金属都能与氧气反应，但反应的难易和剧烈程度不同，越活泼的金属，越容易与氧气发生 化学反应，反应越剧烈。 考点 3．金属活动性顺序及置换反应 （1）金属活动性顺序： K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au （2）金属活动性顺序的作用：①判断金属与酸的反应： a.一般说来，排在氢前面的金属能置换 出酸中的氢，排在氢后面的金属不能置换出酸中的氢； b.酸不包括浓硫酸和硝酸，因为它们有 很强的氧化性，与金属反应不能生成氢气，而生成水。②判断金属与盐溶液反应。在金属活动性 顺序里，只有排在前面的金属，才能把排在后面的金属从它们的盐溶液中置换出来。③判断金属 活动性强弱：在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，它的活动性就越强。 考点 4．金属矿物及铁的冶炼 （1）金属矿物（矿石）：①概念：工业上把能用来提炼金属的矿物叫做矿石。②常见的矿石： 赤铁矿（ Fe2O3）、黄铁矿（F eS2）、菱铁矿（FeCO3）、铝土矿（Al 2O3）、黄铜矿（CuFeS2）、辉铜矿（ Cu2S）。 （2）铁的冶炼：①原理：利用高温条件下，焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石中还 高温 Fe2O3+CO====2Fe+3CO 原出来。如用赤铁矿石炼铁的化学方程式为：。②原料：铁矿石、焦炭、 石灰石及空气。③设备：高炉。④炼铁时选择铁矿石的标准： a. 铁矿石中铁元素的质量分数大（即 含铁量高）；b. 炼铁过程中产物对空气不能造成污染；满足以上两个条件的矿石是理想的绿色矿 石。 考点 5．金属的腐蚀和防护 （1）铁生锈的条件：铁生锈的主要条件是与空气和水蒸气直接接触。铁制品锈蚀的过程，实际 上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生复杂的化学反应，铁锈的主要成分是Fe2O3· xH2O。 （2）铁的防锈：原理是隔绝空气或水，使铁失去生锈的条件。防锈措施：防止铁制品生锈，一 是保持铁制品表面的洁净和干燥，二是在铁制品表面涂上一层保护膜，防止铁与氧气和水的反应，例如： ①刷一层油漆；②涂上一层机油；③电镀一层不易生锈的金属，如镀锌等；④经加工使金 属表面生成一层致密的氧化膜，如烤蓝；⑤在金属表面覆盖搪瓷、塑料等。 考点 6．金属资源的保护 （1）矿物的储量有限，而且不能再生。（ 2）废旧金属的回收和利用可以减少对环境的污染，还可 以节约金属资源。（ 3）保护金属资源的有效途径：①防止金属腐蚀；②回收利用废旧金属；③合理 有效地开采矿物；④寻找金属的替代品。 二、能力与综合考点

金属材料基础知识

资料收集于网络，如有侵权请联系网站删除 金属材料的基础知识 第一章：金属与晶体 一．晶体、晶格和晶胞 在物质的结构中，原子、离子或分子按一定空间次序排列而形成的固体称为晶体。它具有规则外型、固定的熔点和各向异性，例如：雪花、食盐、石墨、金刚石等，所有的固体金属都属于晶体。相反，在物质结构中，原子呈无序状态排列的物质称为非晶体，例如：普通玻璃、树枝、松香、沥青等。 晶体内部原子的排列是有规律的，当外界温度改变时，原子排列的方式往往也会发生变化。为了更好的说明晶体中原子的排列规律，可把原子看成一个点，假想这些点通过线连接在一起，构成了空间格子，把这排列有序的空间格架成为晶格。 二．晶格的类型(如图所示) 1.体心立方晶格 2.面心立方晶格 3.密排立方晶格

只供学习与交流． 资料收集于网络，如有侵权请联系网站删除 三.金属的结晶过程 金属结晶过程是指原子从无序排列转变到有序排列的过程，也就是由原子不规则排列的液体逐步过渡到原子有序排列的晶体过程。 1．冷却曲线 过冷度2. T实际生产中，由于液态金属的冷却速度不是很慢，液态金属不在0处开始结晶，而是低于这一温度结晶，这种现象称为过冷现象。过冷度不是一个恒定理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度，的值，它是与冷却速度的快慢有关系。结晶过程3. 反之，原子间的物理引力作用也越弱，温度越高。原子运动速度越快，原子间物理引力作用也越强。 4. 晶粒的细化晶粒的大小影响着金属的力学性能增大过冷度孕育时处理附加振动只供学习与交流． 资料收集于网络，如有侵权请联系网站删除

金属晶体的结构与金属的性能4.与理论中的晶体结构金属晶体的结构受结晶及其他加工条件的影响，有很大差别，它对金属各方面的性能影响很大，尤其是塑形、强度、扩散等方面有着决定性作用。属的晶体结构 1）金（晶体一般分为单晶体和多晶体，晶粒呈相同位相的晶体为单晶体，由许多晶粒组成的晶体为多晶体。常见的金属大多数为多晶体，只有一些特殊的用途才制造单晶体。四．金属材料的工艺性能 1.铸造性能焊接性能2. 3.锻压性能切削加工性能4.只 供学习与交流． 资料收集于网络，如有侵权请联系网站删除 第二章．铁碳和金相图及应用 一．铁碳和金的基本组织 1.铁素体 2.奥氏体 3.渗碳体

金属材料的基本知识

第一篇金属材料的基本知识 第一章金属材料的主要性能 1 力学性能又称机械性能，金属材料在里的作用下所表现出来的性能 2零件的受力情况：静载荷动载荷交变载荷 3力学性能指标：强度塑性强度冲击韧度疲劳强度 第二章铁碳合金 1过冷：理论结晶温度与实际结晶温度差的现象 2过冷度：理论结晶温度与实际结晶之差 3细化铸态金属粒的主要途径：提高冷却速度，以增加外来晶核采用热处理或塑性加工方法，使固态金属晶粒细化 4金属晶体结构的主要差别：晶格类型晶格常数不同 5铁碳合金组织分为：固溶体金属化合物机械混合物 6纯铁的晶格：体心立方面心立方 7合金：两种或者两种以上金属元素，金属与非金属融合在一起，构成具有金属特性的物质 8元：组成金属的元素成为组元 第三章钢的热处理 1热处理：普通:退火回火淬火正火 表面：表面淬火化学热处理（渗氮渗碳） 2热处理过程：Ar-650°珠光体粗片层珠光体 650-600 索氏体细片层珠光体 600-550 托氏体极细片状珠光体 550-Ms 贝氏体中温区 3加热，保温实现奥氏体化，进行冷却 第二篇铸造 1铸造：将液态金属浇筑到铸型中待其冷却凝固，以获得一定尺寸，形状和性能的毛坯或零件的成形方法 2铸造的特点：可形成形状复杂，有复杂内腔的毛坯试用范围广可直接利用成本低的废机件来切削，费用低3充型：液态合金填充铸型的过程 4充型能力：液态合金充满铸型行腔，获得形状准确，轮廓清晰的铸件能力 5影响充型能力的主要因素:合金的流动性浇注条件铸型填充条件 6铸件断面的三个区域：固相区凝固区液相区 7铸件的实际收缩率与其化学成分浇注温度铸件结构铸型条件有关 8液态合金的流动性的衡量标准：螺旋形式样 9凝固方式：逐层凝固糊状凝固中间凝固 10内应力产生的原因：固态收缩收到阻碍 11内应力分为：热应力机械应力 12冷裂：在低温下形成的裂纹在应力集中拉伸处易产生 13特点：裂纹细小呈连续直线状缝内略微氧化 14热烈：在高温下形成的裂纹 15特点：缝隙宽形状曲折缝内氧化 16石墨形状不同可使铸件获得不同的性能 17优点：优良的减震性耐磨性好缺口敏感性好铸造性能优良切削加工性好 18孕育处理：粗大的石墨片严重的割裂金属基体，使铸铁强度降低，向铁液中加入孕育剂（硅75%的铁轨合剂） 19原理：铁液中均匀悬浮着外来弥散质点，增加石墨结晶核心，使石墨化作用提高，处理后，铸铁石墨细小，分布均匀得到珠光体基体，强度硬度提高 20铜铝合金的熔化特点：金属料不与燃料直接接触，以减少金属的损耗，保证金属纯洁 21以焦炭为原料的坩埚炉或电阻炉来融化 22熔点低，用细沙来造型，凝固收缩率比灰铸铁高，需要安置冒口使其顺序凝固，以便补缩 23手工造型特点：操作灵活大小铸件都可以 24机器造型特点：极大的提高劳动的生产率改善劳动条件铸件尺寸精确表面光滑加工余量小 25机器造芯特点：射沙将填沙和紧沙一起完成 26浇注位置选择原则：重要加工面朝下上表面易产生砂眼，气孔组织不如下表面细致 大平面朝下上表面热辐射强，型砂急剧热膨胀和因强度下降拱起或开裂致上表面开裂 面积大的薄壁部分置于下部或使其垂直或倾斜防止薄壁处洗不到或冷隔缺陷 圆周件应立铸，便于补缩原部分放于铸型上方，顺序凝固 27分型面：应使其平直，数量少避免不必要的型芯和活块，简化造型工艺使其铸件全部或部分位于下箱