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1、12 常用金属材料,金属材料主要包括三大类：,工业 用钢,铸铁,有色 金属,一、钢（含碳量小于2.11%的铁碳合金）,钢的分类：,1）以含碳量分 （按碳的质量分数C%）,低碳钢 ( c0.25%),中碳钢(0.25% c 0.6%),高碳钢(0.6% c 2.11%),2）以化学成份分 （按合金成份）,碳素钢（以Fe、C成份为主）,合金钢（除Fe、C外，还有其它合金元素）,3）以钢的品质分 （按有害杂质S、P含量）,普通钢（s0.05% ;p0.045%）,优质钢 （s0.04% ;p0.04%）,高级优质钢（s0.03%；p0.035%）,4）以钢的用途分 （按行业使用）,结构钢（建筑、机械
2、制造用）,工具钢（工具、刀具、模具等用）,特殊性能钢（防腐蚀、高温、导磁等场合用）,5）按冶炼时脱氧 程度分,沸腾钢（不脱氧F）,镇静钢（脱氧完全Z）,半镇静钢（脱氧不完全b）,介绍钢的成份、使用特点及应用、牌号：,（一）结构钢,牌号：,1、普通碳素结构钢,字母Q + 屈服点数值(Mpa) + 质量等级。,表示普碳结构钢,共分195、215、235、255、275五种。,共有A,B,C,D四个级别，A级最差。,如：Q235A；Q215B；,成份：,C=0.060.38%,S、P含量较高，不需热处理。,特点与应用：,Q195、Q215钢：塑性和韧度好，制造薄板、冲压件和焊接件；,Q235钢：强度
3、较高，制造钢板、钢筋、农业机械用钢和不重要的机械零件，拉杆、连杆和转轴。,Q255、Q275钢：强度高，质量好制作建筑、桥梁工程上质量要求较高的焊接件。,2、优质碳素结构钢,牌号：,由两位数字组成,表示碳的平均万分含量（常用：0885）,如45（表示C0.45%的优质碳素结构钢）,当Mn=0.71.2%时，在数字后加Mn,如65 Mn（表示c=0.65% ,Mn=0.71.2%的优质碳钢）。,成份：,C=0.080.85%, S、P含量较低，通常经热处理后使用，以发挥其性能潜力。,特点与应用：,1025钢：有较好的塑性、韧度、焊接性和冷成型性，主要用于各种冲压件和焊接件。,3055钢：强度较高
4、，有一定的塑性和韧度，经热处理后，用于齿轮、轴、螺栓等重要零件。,6585钢：有较高的强度、硬度和弹性，塑性和韧性较低，常用于弹簧和耐磨零件。,2、合金结构钢,牌号：,数字 + 元素符号 + 数字,表示碳的平均万分含量,元素平均百分含量：1.5%不标记，,表示所含合金元素的名称,如：20Cr（表示c=0.2% ,Cr1.5%的合金结构钢),如：38CrMnAl（表示c=0.38% ,Cr、 Mn Al的含量均 1.5%的合金结构钢),如：60Si2Mn（表示c=0.6% ,Si=1.52.49%，的Mn1.5%的合金结构钢),成份：,C=0.10.7%, 加入了Cr、Mn、Si、Ni、Ti、V
5、等合金元素，热处理后使用。,特点与应用：,20Cr、20MnTi、 20Cr2Ni4：有较高的韧度，经热处理后表面硬而耐磨，用于受冲击载荷的重要零件。,40Cr、40CrMn、 38CrMnAl ：有较高的综合力学性能，用于受力复杂的重要零件。,55Si2Mn、 60Si2Mn：具有高屈强比，高疲劳强度，高弹性极限和韧性，用于弹簧等零件。,*滚动轴承钢 是合金结构钢中的一类专门用钢。,牌号：,字母G+合金元素+数字,表示滚动轴承用钢,表示所含主要合金元素的名称,如：GCr9（表示Cr=0.9% 的滚动轴承钢),只标出铬元素平均千分含量，其它不标记，,如：GCr15SiMn（表示Cr=1.5%
6、的滚动轴承钢),成份：,C=11.15%, 加入了Mn、Si等合金元素，热处理后使用。,（二）工具钢,1、碳素工具钢,牌号：,字母T + 数字+ 质量级别,表示工具钢,表示碳的平均千分含量（713）,末尾标，表示是高级优质,如T7（表示含碳量为C0.7%的碳素工具钢）；,如T10（表示含碳量为C1.0%的碳素工具钢）；,成份：,C=0.651.35%, 有少量的Si和Mn，热处理后使用。,特点与应用：,T7T13:有一定的硬度和耐磨性，但热硬性和韧度较差，用于低速工具（如凿子、木工具、剪刀、冲头、丝锥、锉刀、刮刀、冷冲模具等）。,2、合金工具钢,牌号：,数字 + 元素符号 + 数字,表示碳的平
7、均千分含量,1%不标记,表示所含合金的名称,元素平均百分含量：1.5%不标记，,成份：,C=0.31.7%, 加入了Cr、Mn、Si、Mn、W、V等合金元素，热处理后使用。,如：9CrSi（表示含碳量为C0.9% ，Cr1.5%的Si1.5%合金工具钢）；,如：CrWMn（表示含碳量为C1% ，W1.5%的Mn1.5%合金工具钢）；,如：3Cr2W8V （表示含碳量为C0.3% ，Cr2%的W8%，V1.5%合金工具钢）；,特点与应用：,9CrSi、9Cr2：量具刃具钢（丝锥、钻头、铣刀、手术刀、量规、冷冲模等）；,Cr12MoV、CrWMn：冷模具钢；,5CrNiMo、4Cr5W2VSi：热
8、模具钢;,W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2：高热硬性，用于刀具等。,*高速工具钢（锋钢）是合金工具钢中的一类专门用钢。,（表达特殊） C1.0% w=18% Cr=4% V1.5%,（三）特殊性能钢,1、不锈钢（主要合金元素为Cr和Ni）,牌号：,数字 + 元素符号 + 数字,表示碳的平均千分含量，0.08%时用0表示,表示所含合金的名称,元素平均百分含量,如：1Cr13（表示c0.1% ,Cr13%的不锈钢)；,如：1Cr18Ni9（表示c0.1% ,Cr18%，Ni9%的不锈钢)；,如：2Cr13（表示c0.2% ,Cr13%的不锈钢)；,成份：,C0.45%, 有较高含量的Cr和Ni
9、。,特点与应用：,铬不锈钢（如1Cr13 、 3Cr13 ）：随含碳量增加，强度、硬度上升，韧度、耐腐蚀性下降。用于水、蒸汽、硝酸等弱腐蚀性场合，如汽轮机、水压机的零件，医疗器械，食品设备。,铬镍不锈钢（如1Cr18Ni9 ）：耐腐蚀性、塑性、韧性、焊接性优良。用于腐蚀性较大的酸碱、有机酸等化工设备、管道以及医疗器械。,2、耐热钢,牌号：,数字 + 元素符号 + 数字,表示碳的平均千分含量，0.08%时用0表示,表示所含合金的名称,元素平均百分含量 1.5%不标记，,如：4Cr10Si2Mo（表示c0.4% ,Cr10%， Si2% ， Mo1.5%的耐热钢)；,如：5Cr2Mn9Ni4N（表
10、示c0.5% ,Cr2%， Mn9% ， Ni 4, N1.5 %的耐热钢)；,如：0Cr13Al（表示c0.08% ,Cr13%， Al 1.5%的耐热钢)；,特点与应用：,抗氧化钢（如3Cr18Mn12Si2N）： Cr、Si、Al等合金元素，容易在钢表面形成稳定的氧化物保护膜。主要用于8001000的锅炉加热、内燃机等设备零件。,热强钢（如4Cr10Si2Mo）： Ti、Nb、V、W、Mo、Ni等合金元素，可提高钢的高温强度。主要用于高温高载荷的汽车发动机、气轮机等机器中的零件。,C0.45%, 加入Cr、Si、Al或 Ti、Nb、V、W、Mo、Ni等合金元素。,成份：,牌号：,字母 +
11、 数字 数字,表示钢片的轧制方法,表示钢片“铁热损值”10后的值,表示钢片的磁化频率,比如：,JDR54050,DQ13330,DW13330,3、软磁钢（硅钢片）,成份：,钢中Si=14.5%,含杂质较少。,特点与应用：,有较高的磁通性能，主要用于变压器中的硅钢片。,（四）铸钢,牌号：,字母ZG + 数字 数字,表示铸钢,表示抗拉强度b （Mpa）,表示屈服点s（Mpa）,成份：,可分为铸造碳钢、铸造低合金钢、铸造高合金钢。一般C=0.20.6%, 铸造合金钢中加入了Cr、Mo、Si、V等合金元素.,如ZG230450（表示含碳量屈服点为s=230MPa,抗拉强度为的b=450Mpa的碳素铸
12、钢）；,特点与应用：,由于铸造特性，一般用于制造形状复杂，难以切削加工、尺寸大，难以锻造加工的重要零件，如：大型齿轮、缸体、变速箱机架等。,二、铸铁（含碳量大于2.11%的铁碳合金）,1、白口铸铁,牌号：无牌号标记,成份：,C=2.116.69%,碳以Fe3C（化合物）的形式存在，并含有Si、Mn、P、S等杂质,特点与应用：,断面呈白色，性能硬而脆，不能切削加工，一般不用来制造机械零件，主要用作炼钢的原料。,2、灰口铸铁,牌号：,字母HT + 数字,表示灰口铸铁,表示最低抗拉强度b （Mpa）,如：HT150(表示最低抗拉强度为b= 150MPa的灰口铸铁）；,成份：,C=2.84.0%, 有
13、一定含量的Si、Mn及杂质。在钢的基体上分布着片层状石墨（碳）组织，断面呈灰色。,特点与应用：,强度、塑性、韧性不如钢，软而脆；片层状石墨上的微裂纹尖端会产生应力集中，故抗压强度高，抗拉强度低。有良好的耐磨性、减震性和切削性；石墨有自润滑作用。常用于床身、机架、底座、箱体、壳体、导轨、缸体、活塞环、带轮等零件。,3、可锻铸铁,牌号：,字母KTH(KTZ) + 数字 数字,KTH表示“黑心”可锻铸铁KTZ表示“珠光体”可锻铸铁,表示最低抗拉强度b （Mpa）,表示最低伸长率（%）,如：KTH30006(表示最低抗拉强度为b=300MPa， =6%的黑心可锻铸铁）；,如：KTZ45004(表示最低
14、抗拉强度为b=450MPa， =4%的珠光体可锻铸铁）；,成分：,C=3.84.0%, 有一定含量的Si、Mn及杂质。在白口铸铁基础上经“可锻化处理”（长时高温退火），在钢的基体上分布着团絮状石墨（碳）组织。,特点与应用：,黑心可铁：塑性、韧性高、强度低。珠光体可铁：强度、硬度和耐磨性较高；团絮状石墨对基体割裂作用小，宜制造形状复杂，要求一定塑性、韧性，承受冲击和震动的薄壁铸件。如汽车、拖拉机零件、管道、阀门等。,4、球墨铸铁,牌号：,字母QT+ 数字 数字,表示球墨铸铁,表示最低抗拉强度b （Mpa）,表示最低伸长率 （%）,如：QT40018(表示最低抗拉强度为b=400MPa， =18%
15、的球墨铸铁）；,成分：,C=3.84.0%, 有一定含量的Si、Mn、Mg及杂质。在浇注前加入球化剂，在钢的基体上产生球状石墨（碳）组织。,特点与应用：,球状石墨对基体的割裂作用小，综合力学性能较高，并具有良好的减震性和耐磨性，有些性能指标接近.,于钢。可代替部分钢和合金钢制造一些受力复杂、强度韧性和耐磨性较高的零件，如曲轴、凸轮轴、齿轮、蜗杆、伐门、机座、汽车后桥等。,三、有色金属,除钢铁（黑色金属）以外的其它金属材料。,1、铝及铝合金,（1）纯铝,旧牌号：,L1、L2、L3、L4、-,序号越大，纯度越低,新牌号：,1070、1060、1050、1040、-,纯度依次降低,特点及应用：,轻，
16、密度低 配置铝合金 导电导热性好 导线、电容 抗大气腐蚀 包覆材料 加工性能好 包装材料 强度低 不能作为承受载荷的结构材料应用,（2）铝合金,牌号：,LF2 （防锈）、LY11 （硬铝）、 LC3 （超硬铝）LD5 （锻铝）-,（旧）变形铝合金,（新）变形铝合金,5A02（防锈）、2A11（硬铝）、 7A03 （超硬铝）2A50（锻铝）-,铸造铝合金（代号）,ZL,铝合金组别（表示除铝以外的主要合金）,A表示原始合金,其它字母为改型合金,区分同组的不同合金,表示所含合金成分,特点及应用：,铝锰合金（防锈铝合金）：抗蚀性高，塑性好。应用于油箱、 油管（罐）、铆钉等。铝铜合金（又称硬铝）：强度较
17、高，塑性好。主要用于飞机构件，如飞机蒙皮、螺旋桨、叶片等重要零件。铝锌合金（超硬铝）：强度很高，耐热性、抗蚀性差。应用于飞机大梁、起落架等主要受力构件。铝镁合金（锻铝合金）：塑性好、易于压力加工。应用于航空工业中的管道、铆钉等。,变形铝合金：制成各种型材、棒料、板、管、线、箔等。,铸造铝合金（以硅和铝元素形成的铝合金称作“硅铝明”）：力学性能不如变形铝合金，铸造性能好，用于生产形状复杂，或体积很大的零件。,简单硅铝明ZL102（ZALSi12）：铸造性能好，强度低，用于形状复杂、受力不大的零件，如仪表外壳等。 复杂硅铝明（在ALSi基础上加入其它合金元素Cu,Mn,Ni,Mg等）：铸造性能好，
18、有较高的强度和耐磨性、耐热性。用于制造形状复杂中等强度的零件，如发动机活塞、气缸体、风机叶片、液压泵壳体等。,2、铜及铜合金,（1）纯铜（紫铜）,牌号：,T1、T2、T3、T4、-,序号越大，纯度越低,特点及应用：,玫瑰红色,表面形成氧化膜后呈紫色,故一般称为紫铜。有良好的导电性、导热性、极好的塑性和耐蚀性。主要用于电线、电缆、电子元件及导热器件等。,（2）铜合金,（a）黄铜（铜锌合金）,牌号：,普通黄铜：H,平均含铜量的百分数,特点及应用：,对海水和大气有良好的耐蚀性，一般用于制造弹壳、散热器、垫片、油管等器件。,（b）青铜（铜锡、铜铝、铜硅、铜铅等合金的总称）,牌号：,对压力加工的锡青铜：
19、QSn,Sn含量的百分数,对铸造青铜：ZCu,除铜外其它元素的符号和含量的百分数,特点及应用：,生产中最常用的有，锡青铜：有较高的抗蚀性、耐磨性，多用于制造轴瓦、轴套等耐磨零件。铝青铜：有较高的强度、抗蚀性、耐磨性、耐热性和焊接性，常用于铸造承受重载的耐磨件，如齿轮、蜗轮、轴套、船舶等零件。,课 后 小 结,含碳量小于2.11%的铁碳合金,1）以含碳量 C%,0.6%（高）,2）以化学成份,碳素钢，合金钢,3）以钢的品质,普通钢，优质钢 ，高级优质钢,4）以钢的用途,结构钢，工具钢，特殊性能钢,*常用钢种的牌号及识别：,钢,结构钢,普通碳素结构钢： Q235A；Q215B；,优质碳素结构钢：
20、45；65 Mn；,合金结构钢：20Cr;38CrMnAl;60Si2Mn;(GCr9),工具钢,碳素工具钢： T7； T10；,合金工具钢：9CrSi；3 CrWMn；5CrNiMo；（ W18Cr4V ）,特殊性能钢,不锈钢： 1Cr13； 2Cr13； 1Cr18Ni9,耐热钢： 4Cr10Si2Mo; 0Cr13Al,软磁钢（硅钢片）: JDR54050; DQ13330,铸钢,铸造碳钢：ZG230450； ZG270500；,含碳量大于2.11%的铁碳合金,白口铸铁,无牌号标记,灰口铸铁,HT150； HT200；,可锻铸铁,KTH30006； KTZ45004；,球墨铸铁,QT40018；QT6003,铸铁,
