第四講工業(yè)用鋼

常用金屬材料

金屬材料主要包括三大類：工業(yè)用鋼

鑄鐵

有色金屬目前一頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)一、鋼（含碳量小于2.11%的鐵碳合金）鋼的分類：1）以含碳量分（按碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)ωC%）低碳鋼(ωc≤0.25%)中碳鋼(0.25%≤ωc≤

0.6%)高碳鋼(0.6%<ωc≤

2.11%)2）以化學(xué)成份分（按合金成份）碳素鋼（以Fe、C成份為主）合金鋼（除Fe、C外，還有其它合金元素）目前二頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)3）以鋼的品質(zhì)分（按有害雜質(zhì)S、P含量）普通鋼（ωs≤0.05%;ωp≤0.045%）優(yōu)質(zhì)鋼（ωs≤0.04%;ωp≤0.04%）高級優(yōu)質(zhì)鋼（ωs≤0.03%；ωp≤0.035%）4）以鋼的用途分（按行業(yè)使用）結(jié)構(gòu)鋼（建筑、機(jī)械制造用）工具鋼（工具、刀具、模具等用）特殊性能鋼（防腐蝕、高溫、導(dǎo)磁等場合用）

5）按冶煉時脫氧程度分沸騰鋼（不脫氧F）鎮(zhèn)靜鋼（脫氧完全Z）半鎮(zhèn)靜鋼（脫氧不完全b）目前三頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)介紹鋼的成份、使用特點(diǎn)及應(yīng)用、牌號：（一）結(jié)構(gòu)鋼牌號：1、普通碳素結(jié)構(gòu)鋼字母Q+屈服點(diǎn)數(shù)值(Mpa)+質(zhì)量等級。表示普碳結(jié)構(gòu)鋼共分195、215、235、255、275五種。共有A,B,C,D四個級別，A級最差。如：Q235A；Q215B；目前四頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)成份：ωC=0.06～0.38%,S、P含量較高，不需熱處理。特點(diǎn)與應(yīng)用：Q195、Q215鋼：塑性和韌度好，制造薄板、沖壓件和焊接件；Q235鋼：強(qiáng)度較高，制造鋼板、鋼筋、農(nóng)業(yè)機(jī)械用鋼和不重要的機(jī)械零件，拉桿、連桿和轉(zhuǎn)軸。Q255、Q275鋼：強(qiáng)度高，質(zhì)量好制作建筑、橋梁工程上質(zhì)量要求較高的焊接件。目前五頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)2、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號：由兩位數(shù)字組成表示碳的平均萬分含量（常用：08～85）如45（表示ωC≤0.45%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼）當(dāng)ωMn=0.7～1.2%時，在數(shù)字后加Mn如65Mn（表示ωc=0.65%,ωMn=0.7～1.2%的優(yōu)質(zhì)碳鋼）。目前六頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)成份：ωC=0.08～0.85%,S、P含量較低，通常經(jīng)熱處理后使用，以發(fā)揮其性能潛力。特點(diǎn)與應(yīng)用：10—25鋼：有較好的塑性、韌度、焊接性和冷成型性，主要用于各種沖壓件和焊接件。30—55鋼：強(qiáng)度較高，有一定的塑性和韌度，經(jīng)熱處理后，用于齒輪、軸、螺栓等重要零件。65—85鋼：有較高的強(qiáng)度、硬度和彈性，塑性和韌性較低，常用于彈簧和耐磨零件。目前七頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)2、合金結(jié)構(gòu)鋼牌號：數(shù)字+元素符號+數(shù)字表示碳的平均萬分含量元素平均百分含量：<1.5%不標(biāo)記，表示所含合金元素的名稱如：20Cr（表示ωc=0.2%,ωCr<1.5%的合金結(jié)構(gòu)鋼)如：38CrMnAl（表示ωc=0.38%,ωCr、ωMnωAl的含量均<1.5%的合金結(jié)構(gòu)鋼)如：60Si2Mn（表示ωc=0.6%,ωSi=1.5～2.49%，的ωMn<1.5%的合金結(jié)構(gòu)鋼)目前八頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)成份：ωC=0.1～0.7%,加入了Cr、Mn、Si、Ni、Ti、V等合金元素，熱處理后使用。特點(diǎn)與應(yīng)用：20Cr、20MnTi、20Cr2Ni4：有較高的韌度，經(jīng)熱處理后表面硬而耐磨，用于受沖擊載荷的重要零件。40Cr、40CrMn、38CrMnAl

：有較高的綜合力學(xué)性能，用于受力復(fù)雜的重要零件。55Si2Mn、60Si2Mn：具有高屈強(qiáng)比，高疲勞強(qiáng)度，高彈性極限和韌性，用于彈簧等零件。目前九頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)*滾動軸承鋼

是合金結(jié)構(gòu)鋼中的一類專門用鋼。牌號：字母G+合金元素+數(shù)字表示滾動軸承用鋼表示所含主要合金元素的名稱如：GCr9（表示ωCr=0.9%的滾動軸承鋼)只標(biāo)出鉻元素平均千分含量，其它不標(biāo)記，如：GCr15SiMn（表示ωCr=1.5%的滾動軸承鋼)成份：ωC=1～1.15%,加入了Mn、Si等合金元素，熱處理后使用。目前十頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)（二）工具鋼1、碳素工具鋼牌號：字母T+數(shù)字+質(zhì)量級別表示工具鋼表示碳的平均千分含量（7～13）

末尾標(biāo)，表示是高級優(yōu)質(zhì)如T7（表示含碳量為ωC≈0.7%的碳素工具鋼）；如T10（表示含碳量為ωC≈1.0%的碳素工具鋼）；目前十一頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)成份：ωC=0.65～1.35%,有少量的Si和Mn，熱處理后使用。特點(diǎn)與應(yīng)用：T7——T13:有一定的硬度和耐磨性，但熱硬性和韌度較差，用于低速工具（如鑿子、木工具、剪刀、沖頭、絲錐、銼刀、刮刀、冷沖模具等）。2、合金工具鋼牌號：數(shù)字+元素符號+數(shù)字表示碳的平均千分含量,>1%不標(biāo)記表示所含合金的名稱元素平均百分含量：<1.5%不標(biāo)記，目前十二頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)成份：ωC=0.3～1.7%,加入了Cr、Mn、Si、Mn、W、V等合金元素，熱處理后使用。如：9CrSi（表示含碳量為ωC≈0.9%，ωCr<1.5%的ωSi<1.5%合金工具鋼）；如：CrWMn（表示含碳量為ωC>1%，ωW<1.5%的ωMn<1.5%合金工具鋼）；如：3Cr2W8V

（表示含碳量為ωC≈0.3%，ωCr≈2%的ωW≈8%，ωV<1.5%合金工具鋼）；目前十三頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)特點(diǎn)與應(yīng)用：9CrSi、9Cr2：量具刃具鋼（絲錐、鉆頭、銑刀、手術(shù)刀、量規(guī)、冷沖模等）；Cr12MoV、CrWMn：冷模具鋼；5CrNiMo、4Cr5W2VSi：熱模具鋼;W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2：高熱硬性，用于刀具等。*高速工具鋼（鋒鋼）是合金工具鋼中的一類專門用鋼。（表達(dá)特殊）

ωC<1.0%ωw=18%ωCr=4%ωV<1.5%目前十四頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)（三）特殊性能鋼1、不銹鋼（主要合金元素為Cr和Ni）牌號：數(shù)字+元素符號+數(shù)字表示碳的平均千分含量，<0.08%時用0表示表示所含合金的名稱元素平均百分含量如：1Cr13（表示ωc≈0.1%,ωCr≈13%的不銹鋼)；如：1Cr18Ni9（表示ωc≈0.1%,ωCr≈18%，ωNi≈9%的不銹鋼)；如：2Cr13（表示ωc≈0.2%,ωCr≈13%的不銹鋼)；目前十五頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)成份：ωC<0.45%,有較高含量的Cr和Ni。特點(diǎn)與應(yīng)用：鉻不銹鋼（如1Cr13、3Cr13）：隨含碳量增加，強(qiáng)度、硬度上升，韌度、耐腐蝕性下降。用于水、蒸汽、硝酸等弱腐蝕性場合，如汽輪機(jī)、水壓機(jī)的零件，醫(yī)療器械，食品設(shè)備。鉻鎳不銹鋼（如1Cr18Ni9）：耐腐蝕性、塑性、韌性、焊接性優(yōu)良。用于腐蝕性較大的酸堿、有機(jī)酸等化工設(shè)備、管道以及醫(yī)療器械。目前十六頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)2、耐熱鋼牌號：數(shù)字+元素符號+數(shù)字表示碳的平均千分含量，<0.08%時用0表示表示所含合金的名稱元素平均百分含量<1.5%不標(biāo)記，如：4Cr10Si2Mo（表示ωc≈0.4%,ωCr≈10%，ωSi≈2%，ωMo<1.5%的耐熱鋼)；如：5Cr2Mn9Ni4N（表示ωc≈0.5%,ωCr≈2%，ωMn≈9%，ωNi≈

4,ωN<1.5%的耐熱鋼)；如：0Cr13Al（表示ωc<0.08%,ωCr≈13%，ωAl<1.5%的耐熱鋼)；目前十七頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)特點(diǎn)與應(yīng)用：抗氧化鋼（如3Cr18Mn12Si2N）：

Cr、Si、Al等合金元素，容易在鋼表面形成穩(wěn)定的氧化物保護(hù)膜。主要用于800～1000℃的鍋爐加熱、內(nèi)燃機(jī)等設(shè)備零件。熱強(qiáng)鋼（如4Cr10Si2Mo）：

Ti、Nb、V、W、Mo、Ni等合金元素，可提高鋼的高溫強(qiáng)度。主要用于高溫高載荷的汽車發(fā)動機(jī)、氣輪機(jī)等機(jī)器中的零件。ωC<0.45%,加入Cr、Si、Al或

Ti、Nb、V、W、Mo、Ni等合金元素。成份：目前十八頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)牌號：字母+數(shù)字—數(shù)字表示鋼片的軋制方法表示鋼片“鐵熱損值”×10后的值表示鋼片的磁化頻率比如：JDR540—5050Hz的磁化頻率鐵損值為5.4熱軋DQ133—30冷軋有取向DW133—30冷軋無取向3、軟磁鋼（硅鋼片）目前十九頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)成份：鋼中ωSi=1～4.5%,含雜質(zhì)較少。特點(diǎn)與應(yīng)用：有較高的磁通性能，主要用于變壓器中的硅鋼片。（四）鑄鋼牌號：字母ZG+數(shù)字—數(shù)字表示鑄鋼表示抗拉強(qiáng)度σb（Mpa）表示屈服點(diǎn)σs（Mpa）目前二十頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)成份：可分為鑄造碳鋼、鑄造低合金鋼、鑄造高合金鋼。一般ωC=0.2～0.6%,鑄造合金鋼中加入了Cr、Mo、Si、V等合金元素.如ZG230—450（表示含碳量屈服點(diǎn)為σs=230MPa,抗拉強(qiáng)度為的σb=450Mpa的碳素鑄鋼）；特點(diǎn)與應(yīng)用：

由于鑄造特性，一般用于制造形狀復(fù)雜，難以切削加工、尺寸大，難以鍛造加工的重要零件，如：大型齒輪、缸體、變速箱機(jī)架等。目前二十一頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)二、鑄鐵（含碳量大于2.11%的鐵碳合金）1、白口鑄鐵牌號：無牌號標(biāo)記成份：ωC=2.11～6.69%,碳以Fe3C（化合物）的形式存在，并含有Si、Mn、P、S等雜質(zhì)特點(diǎn)與應(yīng)用：斷面呈白色，性能硬而脆，不能切削加工，一般不用來制造機(jī)械零件，主要用作煉鋼的原料。目前二十二頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)2、灰口鑄鐵牌號：字母HT+數(shù)字表示灰口鑄鐵表示最低抗拉強(qiáng)度σb（Mpa）如：HT150(表示最低抗拉強(qiáng)度為σb=150MPa的灰口鑄鐵）；成份：ωC=2.8～4.0%,有一定含量的Si、Mn及雜質(zhì)。在鋼的基體上分布著片層狀石墨（碳）組織，斷面呈灰色。目前二十三頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)特點(diǎn)與應(yīng)用：強(qiáng)度、塑性、韌性不如鋼，軟而脆；片層狀石墨上的微裂紋尖端會產(chǎn)生應(yīng)力集中，故抗壓強(qiáng)度高，抗拉強(qiáng)度低。有良好的耐磨性、減震性和切削性；石墨有自潤滑作用。常用于床身、機(jī)架、底座、箱體、殼體、導(dǎo)軌、缸體、活塞環(huán)、帶輪等零件。3、可鍛鑄鐵牌號：字母KTH(KTZ)+數(shù)字—數(shù)字KTH表示“黑心”可鍛鑄鐵KTZ表示“珠光體”可鍛鑄鐵表示最低抗拉強(qiáng)度σb（Mpa）表示最低伸長率δ（%）目前二十四頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)如：KTH300—06(表示最低抗拉強(qiáng)度為σb=300MPa，δ=6%的黑心可鍛鑄鐵）；如：KTZ450—04(表示最低抗拉強(qiáng)度為σb=450MPa，δ=4%的珠光體可鍛鑄鐵）；成分：ωC=3.8～4.0%,有一定含量的Si、Mn及雜質(zhì)。在白口鑄鐵基礎(chǔ)上經(jīng)“可鍛化處理”（長時高溫退火），在鋼的基體上分布著團(tuán)絮狀石墨（碳）組織。目前二十五頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)特點(diǎn)與應(yīng)用：黑心可鐵：塑性、韌性高、強(qiáng)度低。珠光體可鐵：強(qiáng)度、硬度和耐磨性較高；團(tuán)絮狀石墨對基體割裂作用小，宜制造形狀復(fù)雜，要求一定塑性、韌性，承受沖擊和震動的薄壁鑄件。如汽車、拖拉機(jī)零件、管道、閥門等。4、球墨鑄鐵牌號：字母QT+數(shù)字—數(shù)字表示球墨鑄鐵表示最低抗拉強(qiáng)度σb（Mpa）表示最低伸長率δ（%）目前二十六頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)如：QT400—18(表示最低抗拉強(qiáng)度為σb=400MPa，δ=18%的球墨鑄鐵）；成分：ωC=3.8～4.0%,有一定含量的Si、Mn、Mg及雜質(zhì)。在澆注前加入球化劑，在鋼的基體上產(chǎn)生球狀石墨（碳）組織。特點(diǎn)與應(yīng)用：球狀石墨對基體的割裂作用小，綜合力學(xué)性能較高，并具有良好的減震性和耐磨性，有些性能指標(biāo)接近.目前二十七頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)于鋼?？纱娌糠咒摵秃辖痄撝圃煲恍┦芰?fù)雜、強(qiáng)度韌性和耐磨性較高的零件，如曲軸、凸輪軸、齒輪、蝸桿、伐門、機(jī)座、汽車后橋等。三、有色金屬——除鋼鐵（黑色金屬）以外的其它金屬材料。1、鋁及鋁合金（1）純鋁目前二十八頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)舊牌號：L1、L2、L3、L4、----序號越大，純度越低新牌號：1070、1060、1050、1040、----純度依次降低特點(diǎn)及應(yīng)用：輕，密度低→配置鋁合金導(dǎo)電導(dǎo)熱性好→導(dǎo)線、電容抗大氣腐蝕→包覆材料加工性能好→包裝材料強(qiáng)度低→不能作為承受載荷的結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用目前二十九頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)（2）鋁合金牌號：LF2（防銹）、LY11（硬鋁）、LC3（超硬鋁）LD5（鍛鋁）----（舊）變形鋁合金（新）變形鋁合金5A02（防銹）、2A11（硬鋁）、7A03（超硬鋁）2A50（鍛鋁）----鑄造鋁合金（代號）ZL╳╳╳鋁合金組別（表示除鋁以外的主要合金）A表示原始合金,其它字母為改型合金區(qū)分同組的不同合金表示所含合金成分目前三十頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)特點(diǎn)及應(yīng)用：

鋁錳合金（防銹鋁合金）：抗蝕性高，塑性好。應(yīng)用于油箱、油管（罐）、鉚釘?shù)?。鋁銅合金（又稱硬鋁）：強(qiáng)度較高，塑性好。主要用于飛機(jī)構(gòu)件，如飛機(jī)蒙皮、螺旋槳、葉片等重要零件。鋁鋅合金（超硬鋁）：強(qiáng)度很高，耐熱性、抗蝕性差。應(yīng)用于飛機(jī)大梁、起落架等主要受力構(gòu)件。鋁鎂合金（鍛鋁合金）：塑性好、易于壓力加工。應(yīng)用于航空工業(yè)中的管道、鉚釘?shù)取?/p>

變形鋁合金：制成各種型材、棒料、板、管、線、箔等。目前三十一頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)

鑄造鋁合金（以硅和鋁元素形成的鋁合金稱作“硅鋁明”）：力學(xué)性能不如變形鋁合金，鑄造性能好，用于生產(chǎn)形狀復(fù)雜，或體積很大的零件。

簡單硅鋁明ZL102（ZALSi12）：鑄造性能好，強(qiáng)度低，用于形狀復(fù)雜、受力不大的零件，如儀表外殼等。

復(fù)雜硅鋁明（在AL—Si基礎(chǔ)上加入其它合金元素Cu,Mn,Ni,Mg等）：鑄造性能好，有較高的強(qiáng)度和耐磨性、耐熱性。用于制造形狀復(fù)雜中等強(qiáng)度的零件，如發(fā)動機(jī)活塞、氣缸體、風(fēng)機(jī)葉片、液壓泵殼體等。目前三十二頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)2、銅及銅合金（1）純銅（紫銅）牌號：T1、T2、T3、T4、----序號越大，純度越低特點(diǎn)及應(yīng)用：玫瑰紅色,表面形成氧化膜后呈紫色,故一般稱為紫銅。有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、極好的塑性和耐蝕性。主要用于電線、電纜、電子元件及導(dǎo)熱器件等。（2）銅合金目前三十三頁\總數(shù)三十九頁\編于十八點(diǎn)（a）黃銅（銅鋅合金）牌號：普通黃銅：H××平均含銅量的百分?jǐn)?shù)特點(diǎn)及應(yīng)用：對海水和大氣有良好的耐蝕性，一般用于制造彈殼、散熱器、墊片、油管等器件。（b）青銅（銅錫、銅鋁、銅硅、銅鉛等合金的總稱）牌號：對壓力加工的錫青銅：QSn××Sn含量的百分?jǐn)?shù)對鑄造青銅：ZCu××除銅外其它元素的符號和含量的百分?jǐn)?shù)目前三十四頁\總數(shù)