金屬材料介紹

1、1.2 常用金屬材料金屬材料來源豐富，并具有優(yōu)良的使用性能和加工性能，是機械工程中應(yīng)用最普遍的材料，常用以制造機械設(shè)備、工具、模具，并廣泛應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)中。金屬材料大致可分為黑色金屬兩大類。黑色金屬通常指鋼和鑄鐵；有色金屬是指黑色以外的金屬及其合金，如銅合金、鋁及鋁合金等。鋼鋼分為碳素鋼（簡稱碳鋼）和合金兩大類。碳鋼是指含碳量小于2.11%并含有少量硅、錳、硫、磷雜質(zhì)的鐵碳合金。工業(yè)用碳鋼的含碳量一般為0.05%1.35%。為了提高鋼的力學(xué)性能、工藝性能或某些特殊性能（如耐腐蝕性、耐熱性、耐磨性等），冶煉中有目的地加入一些合金元素（如Mn、Si、Cr、Ni、Mo、W、V、Ti等），這種鋼稱為合

2、金鋼。（一）碳鋼1碳鋼的分類碳鋼的分類方法有多種，常見的有以下三種。（1）按鋼的含碳量多少分類 分為三類：低碳鋼，含碳量<0.25%；中碳鋼，含碳量為0.25%0.60%；高碳鋼，含碳量>0.60%。（2）按鋼的質(zhì)量（即按鋼含有害元素S、P的多少）分類 分為三類：普通碳素鋼，鋼中S、P含量分別0.055%和0.045%；優(yōu)質(zhì)碳素鋼，鋼中S、P含量均0.040%；高級碳素鋼，鋼中S、P含量分別0.030%和0.035%。（3）按鋼的用途分類 分為兩類：碳素結(jié)構(gòu)鋼，主要用于制造各種工程構(gòu)件和機械零件；碳素工具鋼，主要用于制造各種工具、量具和模具等。2碳鋼牌號的表示方法（1）碳素結(jié)構(gòu)鋼

3、碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號由屈服點“屈”字漢語拼音第一個字母Q、屈服點數(shù)值、質(zhì)量等級符號（A、B、C、D）及脫氧方法符號（F、b、Z）等四部分按順序組成。其中質(zhì)量等級按A、B、C、D順序依次增高，F(xiàn)代表沸騰鋼，b代表鎮(zhèn)靜鋼，Z代表鎮(zhèn)靜鋼等。如Q235-A·F表示屈服強度為235Mpa的A級沸騰碳素結(jié)構(gòu)鋼。（2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號用兩位數(shù)字表示。這兩位數(shù)字代表鋼中的平均含碳量的萬分之幾。例如45鋼，表示平均含碳量為0.45%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。08鋼，表示平均含碳量為0.08%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。（3）碳素工具鋼 碳素工具鋼的牌號是用碳字漢語拼音字頭T和數(shù)字表示。其數(shù)字表示鋼的平均

4、含碳量的千分之幾。若為高級優(yōu)質(zhì)，則在數(shù)字后面加“A”。例如，T12鋼，表示平均含碳量為1.2%的碳素工具鋼。T8鋼，表示平均含碳量為0.8%的碳素工具鋼。T12A，表示平均含碳量為1.2%的高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。3碳鋼的用途舉例Q195、Q215，用于鉚釘、開口銷等及沖壓零件和焊接構(gòu)件。Q235、Q255，用于螺栓、螺母、拉桿、連桿及建筑、橋梁結(jié)構(gòu)件。Q275，用于強度較高轉(zhuǎn)軸、心軸、齒輪等。Q345，用于船舶、橋梁、車輛、大型鋼結(jié)構(gòu)。08鋼，含碳量低，塑性好，主要用于制造冷沖壓零件。10、20鋼，常用于制造沖壓件和焊接件。也常用于制造滲碳件。35、40、45、50鋼屬中碳鋼，經(jīng)熱處理后可獲得良

5、好的綜合力學(xué)性能，主要用制造齒輪、套筒、軸類零件等。這幾種鋼在機械制造中應(yīng)用非常廣泛。T7、T8鋼，用于制造具有較高韌性的工具，如沖頭、鑿子等。T9、T10、T11鋼，用作要求中等韌性、高硬度的刃具，如鉆頭、絲錐、鋸條等。T12、T13鋼，用于要求更高硬度、高耐磨性的銼刀、拉絲模具等。（二）合金鋼合金鋼的分類方法有多種，常見的有以下兩種。（1）按用途分類 分為三類：合金結(jié)構(gòu)鋼，用于制造各種性能要求更高的機械零件和工程構(gòu)件；合金結(jié)構(gòu)鋼，用于制造各種性能要求更高的刃具、量具和模具；特殊性能鋼，具有特殊物理和化學(xué)性能的鋼，如不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等。（2）銨合金元素總含量多少分類 分為三類：低合金鋼

6、，合金元素總含量小于5%；中合金鋼，合金元素總含量為5%10%；高合金鋼，合金元素總含量大于10%。2合金鋼牌號的表示方法合金鋼是按鋼材的含碳量以及所含合金元素的種類和數(shù)量編號的。 鋼號首部是表示含碳量以及所含合金結(jié)構(gòu)鋼與碳素結(jié)構(gòu)鋼相同，以萬分之一的碳作為單位，如首部數(shù)字為45，則表示平均含碳量為0.45%；合金工具鋼以千分之一的碳作為單位，如首部數(shù)字為5，則表示平均含碳量為0.5%。 在表示含碳量的數(shù)字后面，用元素的化學(xué)符號表示出所含的合金元素。合金元素的含量以百分之幾表示，當平均含量小于1.5%時，只標明元素符號，不標含量。如25Mn2V，表示平均含碳量為0.25%，含錳量約為2%，含釩量

7、小于1.5%的合金結(jié)構(gòu)鋼。又如9SiCr，表示平均含碳量為0.9%，含硅、鉻都少于1.5%的合金工具鋼。 對于含碳量超過1.0%的合金工具鋼，則在牌號中不表示含碳量。如CrWMn鋼，表示含碳量大于1.0%并含有鉻、鎢、錳三種合金元素的合金工具鋼。但也有特例，高速鋼的含碳量小于1.0%，牌號中也不表示含碳量。如W18Cr4V鋼，其含碳量僅為0.7%0.8%。 特殊性能鋼牌號中也不表示方法基本上與合金工具鋼相同。如2Cr13，表示平均含碳量為0.2%，含鉻量約為13%的不銹鋼。 有些特殊用鋼，則用專門的表示方法，如滾動軸承鋼，其牌號以G表示，不標含碳量，鉻的平均含量用千分之幾表示。如GCr15，表

8、示含鉻量為1.5%的滾動軸承鋼。 對于高級優(yōu)質(zhì)鋼，在鋼號末尾加一個“A”字，如38CrMoAIA。3合金鋼的用途舉例09MnNb、16Mn、15MnTi鋼屬低合金結(jié)構(gòu)鋼，用于制造橋梁、車輛、鍋爐、油罐、建筑結(jié)構(gòu)和化工容器等。14MnVTiRe、14MnMoV、18MnNb、14CrMnMoVB鋼用于制造大型船舶、重要橋梁、電站設(shè)備及鍋爐、化工、石油等中高壓容器。20Cr、20MnV鋼，適于制造滲碳小齒輪、小軸、活塞銷等。20CrMnTi鋼，常用于制造汽車、拖拉機上的齒輪。18Cr2Ni4WA、15CrMn2SiMo、20Cr2Ni4A鋼，常用于制造大型滲碳齒輪和軸類件。40MnB、40Cr、3

9、5CrMo、40CrMnMo鋼，用于制造重要調(diào)質(zhì)件，如主軸、曲軸、連連桿和齒輪等機械零件。65Mn、60Si2Mn鋼屬彈簧鋼，主要用于制造截面小于25mm的彈簧，如車箱板簧和機車板簧、扭桿簧等。GCr15、GsiMnMoV鋼屬軸承鋼，主要用于制造滾動軸承的內(nèi)圈、外圈和滾動體，也可用于制造冷沖模、冷軋輥等。CrWMn、CrMn、9Mn2V鋼，用于制造測量工具，如卡尺、千分尺、量規(guī)、塊規(guī)塞規(guī)等。W18Cr4V、W6Mo5C4V2鋼，用于制造高速切削的刃具，如鉆頭、銑刀、滾刀、拉刀、鉸刀車刀等。5CrMnMo、3Cr2W8V鋼，屬熱模具鋼，用于制造熱鍛模、熱壓模、壓鑄模等。Cr12、Cr12MoV鋼

10、，屬冷模具鋼，用于制造冷沖模具、冷切剪刀具等。1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13鋼，屬馬氏體不銹鋼，用于制造抗弱腐蝕性介質(zhì)并承受沖擊載荷的零件，還可用來制造具有較高硬度和耐磨性的醫(yī)療工具等。1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti鋼，屬奧氏體不銹鋼，用于制造耐硝酸、冷磷酸、有機酸及鹽、堿溶液腐蝕的設(shè)備零件。Mn13鋼，屬耐磨鋼，用于制造拖拉機鏈軌板、挖掘機鏟齒、球磨機襯板、鐵路道岔等。15CrMo、4Cr10Si2Mo鋼，屬耐熱鋼，用于制造在高溫下工作的零件或構(gòu)件。鑄鐵鑄鐵是含碳量大于2.11%的鐵碳合金，它含有比碳鋼更多的硅、錳、硫、磷等雜質(zhì)。工業(yè)上常用的鑄鐵含碳量為2.5%4.0

11、%。根據(jù)鑄鐵中碳的存在形式不同，鑄鐵可分為白口鑄鐵可分為白口鑄鐵和灰口鑄鐵兩大類。（一）白口鑄鐵白口鑄鐵中的碳幾乎全部以Fe3形式存在，斷口呈銀白色，性能硬而脆，很難進行切削加工，工業(yè)上極少用來制造機械零件。主要用作煉鋼原料或用于可鍛鑄鐵的毛坯。（二）灰口鑄鐵灰口鑄鐵中的碳大部分或全部以自由狀態(tài)的石墨形式存在，斷口呈暗灰色。根據(jù)灰口鑄鐵中石墨存在形式不同，它又可分為普通灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵和球墨鑄鐵等。1普通灰口鑄鐵簡稱灰口鑄鐵，其石墨形態(tài)呈片狀。由于片狀石墨的存在，割裂了金屬基體組織，減少了承載的有效面積，因此其綜合力學(xué)性能較低，但其減振性、耐磨性、鑄造性及切削加工性較好，主要用于制造承受壓力

12、的床身、箱體、機座、導(dǎo)軌等零件?；铱阼T鐵牌號的表示方法為“HT”加數(shù)字，其中“HT”是灰鐵兩字漢語拼音的第一個字母，數(shù)字表示最低抗拉強度。常用的灰口鑄鐵牌號為HT100、HT150、HT200、HT250、HT300等。2可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵是由白口鑄鐵經(jīng)石墨化退火后而得到，其后墨形態(tài)呈團絮狀。由于其石墨呈團絮狀，對金屬基體的割裂作用減小，故其抗拉強度、塑性、韌性都比灰口鑄鐵高，主要用于制造一些形狀比較復(fù)雜而在工作中承受一定沖擊載荷的薄壁小型零件，如管接頭、農(nóng)具等?？慑戣T鐵的牌號由“KTH”或“KTZ”加兩組數(shù)字組成。其中“KT”是可鐵兩字漢語拼音第一個字母，后面的“H”表示黑心可鍛鑄鐵，“Z”表示珠光體可鍛鑄鐵。其后面的兩組數(shù)字分別表示材料的最低抗拉強度數(shù)值和最小伸長率數(shù)值。其主要牌號有KTH350-10、KTZ550-04等。3球墨鑄鐵球墨鑄鐵