常見(jiàn)金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)7

常見(jiàn)金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)

（二零零四年十二月）

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目錄

刖5......................................................................................4

第一章概述..............5

第二章金屬材料................................7

第一講黑色金屬.................................7

第一節(jié)鐵及其分類...............................7

1.生鐵.........................................8

2.鑄鐵.........................................9

第二節(jié)鋼及其分類...............................13

1.按品質(zhì)分類...................................13

2.按化學(xué)成份分類...............................14

3.按成形方法分類...............................14

4.按用途分類...................................14

5.按金相組織分類...............................15

6.綜合分類.....................................17

7.按冶煉方法分類...............................17

8.按鋼材外形分類...............................17

第三節(jié)中國(guó)鋼號(hào)表示方法.........................18

1.中國(guó)鋼號(hào)表示方法概述..........................18

2.中國(guó)鋼號(hào)表示方法的分類說(shuō)明......................18

第四節(jié)板材知識(shí)...................................26

1.鋼板（包括帶鋼）的分類........................26

2.硅鋼片牌號(hào)表示方法............................27

3.電鍍錫板和熱鍍鋅板...........................27

4.沸騰鋼板與鎮(zhèn)靜鋼板............................29

5.優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼板..............................30

6.專用結(jié)構(gòu)鋼板.................................30

7.彩色涂層鋼板.................................31

8.船體用結(jié)構(gòu)鋼.................................31

9.寶鋼1550冷軋產(chǎn)品牌號(hào)命名方法..............31

第五節(jié)型材知識(shí).................................32

1.型材的分類...................................32

2.型鋼中大、中、小型的劃分......................33

3.熱軋帶肋鋼筋.................................34

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4.熱軋H型鋼...................................35

5.冷彎型鋼......................................35

第六節(jié)管材知識(shí)...................................36

1.管材的分類....................................36

2.無(wú)縫鋼管......................................36

3.焊接鋼管......................................37

第七節(jié)不銹鋼知

識(shí)................................................37

1.不銹鋼熱軋鋼..................................37

2.不銹鋼冷軋鋼板................................38

3.各種不銹鋼的特性和用途........................39

4.世界各國(guó)不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)對(duì)照表..................39

第二講有色金屬材料（非黑色金屬）................42

第一節(jié)有色金屬概述..............................42

1.有色金屬分類..................................42

2.有色金屬產(chǎn)品牌號(hào)表示方法......................43

第二節(jié)銅及銅合金................................46

1.純銅..........................................46

2.銅合金........................................46

3.銅材..........................................49

第三節(jié)鋁及鋁合金.................................52

1.純鋁產(chǎn)品......................................52

2.壓力加工鋁合金................................53

3.鋁材..........................................54

4.鑄造鋁合金....................................54

5.高強(qiáng)度鋁合金..................................55

第三章金屬腐蝕基礎(chǔ)...............................56

第一講金屬腐蝕概述...............................56

第一節(jié)金屬腐蝕的分類.............................56

第二節(jié)金屬腐蝕的形態(tài).............................56

1.全面（均勻）腐蝕..............................57

2.孔蝕..........................................57

3.縫隙腐蝕......................................58

4.脫層腐蝕......................................59

5.晶間腐蝕......................................59

6.選擇性腐蝕....................................60

7.磨損腐蝕......................................60

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一3一

8.應(yīng)力腐蝕破裂..................................61

9.氫腐蝕........................................62

10.腐蝕疲勞.....................................63

第二講黑色金屬及其合金耐蝕性....................64

第一節(jié)碳鋼和普通鑄鐵的耐蝕性....................64

1.耐蝕性能......................................64

2.影響耐蝕性的因素..............................64

第二節(jié)耐蝕合金鑄鐵...............................64

第三節(jié)耐蝕低合金鋼..............................65

第四節(jié)不銹鋼的耐蝕性...........................65

1.銘13不銹鋼...................................65

2.銘17不銹鋼...................................66

3.銘18銀9不銹鋼.............................66

4.銘18銀12銅（鈦）不銹鋼.....................67

5.銘20銀22~30不銹鋼一20號(hào)合金...............67

第三講有色金屬及其合金耐蝕性....................68

第一節(jié)銅及其合金................................68

1.純銅..........................................68

2.銅合金........................................68

第二節(jié)鋁及其合金................................69

1.鋁............................................69

2.鋁合金........................................69

第三節(jié)鈦及其合金................................69

1.純鈦..........................................69

2.鈦合金........................................70

第四節(jié)銀及其合金.................................70

1.銀............................................70

2.銀合金........................................70

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隨著時(shí)間的進(jìn)步，華陽(yáng)恩賽有限公司的銷售員工對(duì)“未來(lái)戰(zhàn)略”和“兩

手都要硬的經(jīng)營(yíng)策略”

有了全面地認(rèn)知、深刻地理解和積極地行動(dòng)！這種喜人形勢(shì)已被總公

司每月的《情況通報(bào)》所詮釋！

華陽(yáng)恩賽有限公司的決策者面對(duì)這種“全面繁榮”的局面，根據(jù)諸多

項(xiàng)目的銷售過(guò)程、銷售細(xì)

節(jié)、以及銷售員工反映的情況，及時(shí)洞察出銷售活動(dòng)中出現(xiàn)的問(wèn)題、

存在的不足，理性地向廣大銷

售員工發(fā)出了“學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)、再學(xué)習(xí)”的讀書(shū)倡導(dǎo)，要求大家做一個(gè)

學(xué)習(xí)型的銷售員、做一個(gè)專業(yè)

型的銷售員。

為此，總經(jīng)理吳鐵軍先生特別要求工程師推薦了一些相關(guān)的專業(yè)書(shū)

籍，并編輯了《常見(jiàn)金屬材

料基礎(chǔ)知識(shí)（簡(jiǎn)要讀本）供廣大銷售員工業(yè)余時(shí)間學(xué)習(xí)清洗、防銹方

面的基礎(chǔ)知識(shí)，以便更好地推

動(dòng)、提升每個(gè)銷售員工的銷售業(yè)績(jī)，實(shí)現(xiàn)華陽(yáng)恩賽有限公司的戰(zhàn)略目

標(biāo)！

本次技術(shù)專業(yè)讀書(shū)活動(dòng)在華陽(yáng)恩賽有限公司的歷史上尚屬首次，工程

師推薦的書(shū)目、編輯的簡(jiǎn)

要讀本尚存在欠缺或不足，敬請(qǐng)賜教！

華陽(yáng)恩賽有限公司工程師

2004年12月31日

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常見(jiàn)金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)

（簡(jiǎn)要讀本）

第一章概述

在機(jī)械、工程等工業(yè)領(lǐng)域中，采用的材料種類及品種繁多、涉及范圍

及其廣泛。其分類如下：

鐵

黑色金屬碳鋼

合金鋼

金屬材料1

輕有色金屬

有色金屬重有色金屬

稀土金屬

合成塑料

有機(jī)非金屬材料合成橡膠

合成纖維

樹(shù)脂基復(fù)合材料

非金屬材料復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料

非金屬基復(fù)合材料

陶瓷材料

玻璃材料

無(wú)機(jī)非金屬材料石磨及碳

工程材料

（基本材料）

木材、水泥、混凝土等

1金屬組織

1金屬：具有不透明、金屬光澤良好的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性并且其導(dǎo)電能力

隨溫度的增高而減小，富有延性和展性等特性的物質(zhì)。金屬內(nèi)

部原子具有規(guī)律性排列的固體（即晶體）。

1合金：由兩種或兩種以上金屬或金屬與非金屬組成，具有金屬特性

的物質(zhì)。

1相：合金中成份、結(jié)構(gòu)、性能相同的組成部分。

1固溶體：是一個(gè)（或幾個(gè)）組元的原子（化合物）溶入另一個(gè)組元

的晶格中，而仍保持另一組元的晶格類型的固態(tài)金屬晶體，固

溶體分間隙固溶體和置換固溶體兩種。

1固溶強(qiáng)化：由于溶質(zhì)原子進(jìn)入溶劑晶格的間隙或結(jié)點(diǎn)，使晶格發(fā)生

畸變，使固溶體硬度和強(qiáng)度升高，這種現(xiàn)象叫固溶強(qiáng)化現(xiàn)象。

1化合物：合金組元間發(fā)生化合作用，生成一種具有金屬性能的新的

晶體固態(tài)結(jié)構(gòu)。

1機(jī)械混合物：由兩種晶體結(jié)構(gòu)而組成的合金組成物，雖然是兩面種

晶體，卻是一種組成成分，具有獨(dú)立的機(jī)械性能。

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隨著生產(chǎn)的迅速發(fā)展，特別是電子產(chǎn)業(yè)、航空航天技術(shù)的突飛猛進(jìn)，

不斷地對(duì)材料的性能2提出

了愈來(lái)愈高的要求。而傳統(tǒng)單一材料往往不能全面滿足強(qiáng)度、韌性、

重量和穩(wěn)定性等方面的要求，

為使各種材料之間的優(yōu)點(diǎn)互補(bǔ)，獲得性能更加優(yōu)越的材料，人們研制

出各種新型復(fù)合材料。就是由

兩種或兩種以上不同材料的組合材料，其性能通常兼有組成材料的各

種優(yōu)點(diǎn)，有著非常廣闊的發(fā)展

刖景。

中國(guó)經(jīng)過(guò)幾十年的努力，鋼鐵工業(yè)已同過(guò)去的僅能生產(chǎn)100多個(gè)鋼

種、400多個(gè)品種的鋼材發(fā)

展到現(xiàn)在能生產(chǎn)1000多個(gè)鋼種、4萬(wàn)多個(gè)品種的鋼材，特別是國(guó)防

工業(yè)和高精尖技術(shù)，包括原子彈、

氫彈、導(dǎo)彈、核潛艇、通訊衛(wèi)星、火箭等需要的關(guān)鍵金屬3材料。都

已由國(guó)內(nèi)自行研制開(kāi)發(fā)成功，最

大限度滿足了其需要。

2金屬材料性能

為更合理使用金屬材料，充分發(fā)揮其作用，必須掌握各種金屬材料制

成的零、構(gòu)件在正常工作情況下應(yīng)具備的性能（使用性能）及其在

冷熱加工過(guò)程中材料應(yīng)具備的性能（工藝性能）。

材料的使用性能包括物理性能（如比重、熔點(diǎn)、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、熱

膨脹性、磁性等）、化學(xué)性能（耐用腐蝕性、抗氧化性），力學(xué)性

能（機(jī)械性能）。材料的工藝性能指材料適應(yīng)冷、熱加工方法的能力。

1）機(jī)械性能（力學(xué)性能）：機(jī)械性能是指金屬材料在外力作用下所

表現(xiàn)出來(lái)的特性。

1強(qiáng)度：材料在外力（載荷）作用下，抵抗變形和斷裂的能力。材料

單位面積受載荷稱應(yīng)力。

1屈服點(diǎn)（6s）:稱屈服強(qiáng)度，指材料在拉抻過(guò)程中，材料所受應(yīng)

力達(dá)到某一臨界值時(shí)，載荷不再增加變形卻繼續(xù)增加或產(chǎn)生0.2%Lo

時(shí)應(yīng)力值，單位用牛頓/毫米2（N/mm2）表示。

1抗拉強(qiáng)度（6b）也叫強(qiáng)度極限指材料在拉斷前承受最大應(yīng)力值。

單位用牛頓/毫米2（N/mm2）表示。

1延伸率（6）：材料在拉伸斷裂后，總伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距長(zhǎng)度的百分

比。

1斷面收縮率（中）材料在拉伸斷裂后、斷面最大縮小面積與原斷面

積百分比。

1硬度：指材料抵抗其它更硬物壓力其表面的能力，常用硬度按其范

圍測(cè)定分布氏硬度（HBS、HBW）和洛氏硬度（HKA、HKB、

HRC）

1沖擊韌性（Ak）：材料抵抗沖擊載荷的能力，單位為焦耳/厘米2

（J/cm2）.

2）工藝性能：指材料承受各種加工、處理的能力的那些性能。

1鑄造性能：指金屬或合金是否適合鑄造的一些工藝性能，主要包括

流性能、充滿鑄模能力；收縮性、鑄件凝固時(shí)體積收縮的能力；

偏析指化學(xué)成分不均性。

1焊接性能：指金屬材料通過(guò)加熱或加熱和加壓焊接方法，把兩個(gè)或

兩個(gè)以上金屬材料焊接到一起，接口處能滿足使用目的的特性。

1頂氣段性能：指金屬材料能承授予頂鍛而不破裂的性能。

1冷彎性能：指金屬材料在常溫下能承受彎曲而不破裂性能。彎曲程

度一般用彎曲角度a（外角）或彎心直徑d對(duì)材料厚度a的比

值表示，a愈大或d/a愈小，則材料的冷彎性愈好。

1沖壓性能：金屬材料承受沖壓變形加工而不破裂的能力。在常溫進(jìn)

行沖壓叫冷沖壓。檢驗(yàn)方法用杯突試驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。

1鍛造性能：金屬材料在鍛壓加工中能承受塑性變形而不破裂的能

力。

3）化學(xué)性能：指金屬材料與周?chē)橘|(zhì)掃觸時(shí)抵抗發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)

反應(yīng)的性能。

1耐腐蝕性：指金屬材料抵抗各種介質(zhì)侵蝕的能力。

1抗氧化性：指金屬材料在高溫下，抵抗產(chǎn)生氧化皮能力。

3本簡(jiǎn)要讀本中未涉及膠泥、涂料、化學(xué)品、核材料等。

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第二章金屬材料

金屬材料是應(yīng)用最廣泛的材料，目前仍占據(jù)材料工業(yè)的主導(dǎo)地位。從

常用材料標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)中，我

們可以發(fā)現(xiàn)包括九大類約1200余種常用材料，它們包括黑色金屬的

型鋼、鋼板及鋼帶、鋼管、鋼

絲、鋼絲繩，有色金屬的棒材、線材、板材、帶材及箔材、管材等9

大類。

第一講黑色金屬

在介紹鋼的分類之前先簡(jiǎn)單介紹一下黑色金屬的基本概念。

黑色金屬：如生鐵、鐵合金、鑄鐵、鋼、合金鋼等。鋼和生鐵都是以

鐵為基礎(chǔ)，以碳為主要添

加元素的合金，統(tǒng)稱為鐵碳合金。

習(xí)慣上把碳含量＞2.11%的歸類于鐵，碳含量V2.11%的歸類于鋼。

當(dāng)鐵中含C在0.03%~1.2%范圍時(shí)則為鋼,含Cl.2%~2.5%的鐵缺乏實(shí)

用性，一般不進(jìn)行工業(yè)

生產(chǎn)。

第一節(jié)鐵及其分類

生鐵是指把鐵礦石4放到高爐中冶煉5而成的產(chǎn)品，也叫“銃鐵”。

生鐵是高爐產(chǎn)品，可分為6普通生鐵和合金生鐵，前者包括煉鋼生鐵

和鑄造生鐵，后者主要是鎰

鐵和硅鐵。合金生鐵作為煉鋼的輔助材料，在煉鋼時(shí)做鋼的脫氧劑和

合金元素添加劑用。

生鐵是含碳量2.11限6.67%并含有非鐵雜質(zhì)較多的鐵碳合金。生鐵的

雜質(zhì)元素主要是硅、硫、

鎰、磷等。

生鐵質(zhì)硬而脆，缺乏韌性，兒乎沒(méi)有塑性變形能力，因此不能通過(guò)鍛

造、軋制、拉拔等方法加

工成形。但含硅高的生鐵（灰口鐵）的鑄造及切削性能良好。

4鐵的主要礦石有：赤鐵礦Fe203,含鐵量在50%~60%之間；磁鐵礦

Fe304,含鐵量60%以上有磁性，還有褐鐵礦2Fe203-?3H20、菱鐵

礦FeCO3和黃鐵礦FeS2,它們的含鐵量低一些，但比較容易冶煉。

中國(guó)的鐵礦資源非常豐富，著名的產(chǎn)地有湖北大冶、東北鞍山等。

5單質(zhì)鐵的制備一般采用冶煉法。以赤鐵礦Fe203和磁鐵礦Fe3O4為

原料，與焦炭和助溶劑在熔礦爐內(nèi)反應(yīng)，焦炭燃燒產(chǎn)生C02氣，C02

氣與過(guò)量的焦炭接觸就生成C0氣，CO氣和氧化鐵作用就生成金屬

鐵。

C+02=C02C02+C=2C0

Fe304+C0=3Fe+C02Fe203+C0=2Fe+C02Fe0+C0=Fe0+C02

6另一種理解是：生鐵、鐵合金屬于爐料，即治煉用原料。鑄鐵是用

生鐵（主要是鑄造生鐵）治煉后的產(chǎn)品。

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1.生鐵

生鐵是含碳量大于2%（2.11%）的鐵碳合金，工業(yè)生鐵含碳量一般

在2.5%~4.0%,并含Si、

Mn、S、P等元素，是用鐵礦石經(jīng)高爐冶煉的產(chǎn)品。

生鐵生鐵按含硅（Si）量劃分鐵號(hào)，按含鎰（Mn）量分組，按含磷（P）

量分級(jí)，按含硫（S）

量分類。

1）煉鋼生鐵

煉鋼生鐵含硅量不大于1.7%,碳以Fe3c狀存在。故硬而脆，斷口呈

白色。主要用作煉鋼原料和可鍛鑄鐵原料，煉鋼生鐵見(jiàn)下表所示。

煉鋼用生鐵（根據(jù)GB717-82）

鐵號(hào)代號(hào)L04L08L10

2）鑄造用生鐵

鑄造生鐵硅含量為1.25~3.6吼碳多以石墨狀態(tài)存在。斷口呈灰色。

軟、易切削加工。主要用來(lái)生產(chǎn)各種鑄鐵件原料如床身、箱體等。鑄

造生鐵見(jiàn)下表所示：

鑄造用生鐵（根據(jù)YB/T14-91）

牌號(hào)鑄34鑄30鑄26鑄22鑄18鑄14

鐵號(hào)

代號(hào)Z34Z30Z26Z22Z18Z14

3）球墨鑄造用生鐵

球墨鑄造用生鐵也是一種鑄造生鐵，只是低硫低磷。低硫使碳充分在

鐵中石墨化。低磷提高生

鐵的機(jī)械性能；主要用于生產(chǎn)性能（機(jī)械性能）較好的球墨鑄鐵件。

球墨生鐵見(jiàn)下表所示：

球墨鑄鐵用生鐵（根據(jù)GB1412-85）

牌號(hào)Q10Q12Q16

此外現(xiàn)在應(yīng)用的還有含機(jī)生鐵、鑄造用磷銅鈦低合金耐磨生鐵，見(jiàn)下

面兩個(gè)表：

含鋼生鐵（根據(jù)GB5025-85）

牌號(hào)鋼02鋼03機(jī)04機(jī)05

鐵號(hào)

代號(hào)F02F03F04F05

鑄造用磷銅鈦低合金耐磨生鐵（根據(jù)GB9949-88）

鐵號(hào)NMZ34NMZ30NMZ26NMZ22NMZ18NMZ14

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2.鑄鐵7

鑄鐵是含碳大于2.11%的鐵碳合金，它是將鑄造生鐵（部分煉鋼生鐵）

在爐中重新熔化，并加進(jìn)鐵合金、廢鋼、回爐鐵調(diào)整成分而得到。與

生鐵區(qū)別是鑄鐵是二次加工，大都加工成鑄鐵件。鑄

鐵件具有優(yōu)良的鑄造性可制成復(fù)雜零件，一般有良好的切削加工性。

另外具有耐磨性和消震性良好，價(jià)格低等特點(diǎn)。

7根據(jù)碳在鑄鐵中存在的形態(tài)不同，通常可將鑄鐵分為白口鑄鐵、灰

口鑄鐵及麻口鑄鐵。見(jiàn)下表：

石墨化進(jìn)行程度

鑄鐵名稱

第一階段第二階段第三階段

特性及應(yīng)用

完全石墨化

灰口鑄鐵完全石墨化完全石墨化部分石墨化

未石墨化

灰鑄鐵通常是指具有片狀石墨的灰口鑄鐵，這中鑄鐵具有一定的機(jī)械

性能、

良好的鑄造性能以及其它多方面的優(yōu)良性能，因而在機(jī)械制造中業(yè)獲

得最廣

泛的應(yīng)用?；诣T鐵分級(jí)：HT100.HT150、HT200、HT250、HT300、HT350。

而灰鑄鐵中又可根據(jù)石墨的形態(tài)不同而分為普通灰鑄鐵、蠕蟲(chóng)狀石黑

鑄鐵、

球黑鑄鐵以及可鍛鑄鐵。

球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵一般是用稀土鎂合金對(duì)鐵液進(jìn)行處理，以改善石

墨形態(tài)，

從而得到比灰鑄鐵有更高機(jī)械性能的鑄鐵。

球墨鑄鐵依照其基體和性能特點(diǎn)而分為六種：即鐵素體（高韌性）球

墨鑄鐵，

珠光體（高強(qiáng)度）球墨鑄鐵，貝氏體（耐磨）球墨鑄鐵，奧氏體一貝

氏體（耐

磨）球墨鑄鐵，馬氏體一奧氏體（抗磨）球墨鑄鐵及奧氏體（耐熱、

耐蝕）

球墨鑄鐵。

蠕墨鑄鐵具有不同比例的珠光體一鐵素體基體組織。鑄鐵性能與其石

墨的蠕

化程度（蠕化率）及基體有關(guān)。在石墨蠕化良好條件下，珠光體蠕墨

鑄鐵的

強(qiáng)度和硬度較高，耐磨性強(qiáng)。適于制造耐磨零件，如汽車(chē)的剎車(chē)鼓等。

而鐵

素體蠕墨鑄鐵的導(dǎo)熱性較好，在高溫作用下，不存在珠光體分解問(wèn)題,

組織

較穩(wěn)定，適用于制造在高溫下工作、需要有良好的抗熱疲勞能力、導(dǎo)

熱性的

零件，如內(nèi)燃機(jī)汽缸蓋、進(jìn)排氣岐管等。

麻口鑄鐵部分石墨化未石墨化未石墨化

白口鑄鐵未石墨化未石墨化未石墨化

可鍛鑄鐵是將白口鑄鐵通過(guò)固態(tài)石墨化熱處理（包括有或無(wú)脫碳過(guò)

程）得到

的具有團(tuán)絮狀石墨的鐵碳合金。采用不同的熱處理方法，可以得到具

有不同

組織和性能的可鍛鑄鐵，即黑心可鍛鑄鐵、珠光體可鍛鑄鐵和白心可

鍛鑄鐵。

當(dāng)將白口鑄鐵毛坯件在密封的退火爐中進(jìn)行熱處理，即在中性爐氣條

件下退

火時(shí)，得到的鑄鐵組織中有呈團(tuán)絮狀的石墨（退火碳）存在。這種石

墨雖不

很圓整和緊密，但它對(duì)基體的割裂作用則比灰鑄鐵中的片狀石墨要小

得多，

因此它能使鑄鐵得到較高的強(qiáng)度及良好的韌性。鑄鐵的基體可以通過(guò)

熱處理

來(lái)加以控制。使之成為鐵素體或珠光體。用這種方法得到的鐵素體基

體可鍛

鑄鐵因組織中有石墨存在，因而鑄鐵的斷面呈暗灰色，而在表層經(jīng)常

有薄的

脫碳層呈淺灰色，故通稱為黑心可鍛鑄鐵。而珠光體可鍛鑄鐵則是以

其基體

命名的。

當(dāng)將白口鑄鐵毛坯件在氧化性質(zhì)的爐氣條件下進(jìn)行退火時(shí).，鑄件斷面

上從外

層到心部，發(fā)生強(qiáng)烈的氧化和脫碳。在完全脫碳層中無(wú)石墨存在，鑄

鐵的組

織為鑄素體。實(shí)際上，在小斷面尺寸條件下，鑄鐵的組織基本上為單

一的鐵

素體和退火碳。而在大斷面尺寸條件下，表層為鐵素體，中間區(qū)域?yàn)?/p>

珠光體

和鐵素體及退火碳，而心部區(qū)域則為珠光體及退火碳（間或有少量鐵

素體）。

這種鑄鐵斷面由于其心部區(qū)域有發(fā)亮的光澤，而表層色澤較暗，故通

稱為白

心可鍛鑄鐵。

特種鑄鐵是指具有特殊使用性能的鑄鐵材料，主要包括抗磨鑄鐵、耐

熱鑄鐵

和耐腐蝕鑄鐵。為使鑄鐵具有這些特殊使用性能，需要使鑄鐵有一定

的組織。

特種鑄鐵中既有非合金鑄鐵（如普通白口抗磨鑄鐵），也有低合金鑄

鐵、中

合金鑄鐵和高合金鑄鐵（如中鎰抗磨用球墨鑄鐵及高銘抗磨用白口鑄

鐵等）。

由于特種鑄鐵中含有大量合金元素，使得其在熔煉和鑄造性能方面，

與非合

金化的鑄鐵有顯著的差別。大多數(shù)合金元素降低鑄鐵的鑄造性能，而

含有大

量合金元素的特種鑄鐵的鑄造性能通常是很差的，在鑄造過(guò)程中容易

產(chǎn)生多

種鑄造缺陷，因此需要針對(duì)各種鑄鐵在熔煉和鑄造方面的特性，采取

適當(dāng)?shù)?/p>

工藝措施，防止缺陷的發(fā)生，以保證鑄件的質(zhì)量。

對(duì)任何一種特種鑄鐵而言，首先是要求具備一定的使用性能，如抗磨、

耐熱等。但由于是用來(lái)制造機(jī)器零件，就需要保證有一定的機(jī)械性

能，主要是強(qiáng)度和塑性，為此需要在鑄鐵的化學(xué)成分設(shè)計(jì)上，考慮同

時(shí)滿足特定的使用性能和一定的機(jī)械性能這兩方面的要求。

常見(jiàn)金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)（簡(jiǎn)要讀本——僅供內(nèi)部使用）（2004

VER.）

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1）鑄鐵牌號(hào)的表示方法

各種鑄鐵代號(hào)，由表示該鑄鐵特征的漢語(yǔ)拼音字母的第一個(gè)大寫(xiě)正體

字母組成。當(dāng)兩種鑄鐵名

稱的代號(hào)字母相同時(shí)?，可在該大寫(xiě)正體字母后加小寫(xiě)正體字母來(lái)區(qū)

別。同一名稱鑄鐵，需要細(xì)分時(shí)，

取其細(xì)分特點(diǎn)的漢語(yǔ)拼音第一個(gè)大寫(xiě)正體字母，排列在后面。見(jiàn)下表:

鑄鐵名稱、代號(hào)及牌號(hào)表示方法（根據(jù)GB5612-85）

鑄鐵名稱代號(hào)牌號(hào)表示方法實(shí)例

灰鑄鐵HTHT100

蠕墨鑄鐵RuTRuT400

球墨鑄鐵QTQT400-17

黑心可鍛鑄鐵

白心可鍛鑄鐵

珠光體可鍛鑄鐵

KHT

KBT

KZT

KHT300-06

KBT350-04

KZT450-06

耐磨鑄鐵MTMTCulPTi-150

抗磨白口鑄鐵

抗磨球墨鑄鐵

KmBT

KmQT

KmBTMn5Mo2Cu

KmQTMn6

冷硬鑄鐵LTLTCrMoR

耐蝕鑄鐵

耐蝕球墨鑄鐵

ST

SQT

STSil5R

SQTA115Si5

耐熱鑄鐵

耐熱球墨鑄鐵

RT

RQT

RTCr2

RQTA16

奧氏體鑄鐵AT-

牌號(hào)中代號(hào)后面的一組數(shù)字，表示抗拉強(qiáng)度值；有兩組數(shù)字時(shí)，第一

組表示抗拉強(qiáng)度值，第二

組表示延伸率值。兩組數(shù)字中間用“一”隔開(kāi)。

合金元素用國(guó)際元素符號(hào)表示，含量大于或等于現(xiàn)時(shí)，用整數(shù)表示:

小于1%時(shí)一般不標(biāo)注。

常規(guī)元素（C、Si、Mn、S、p）一般不標(biāo)注，有特殊作用時(shí)，才標(biāo)注

其元素符號(hào)及含量。

2）白口鑄鐵

白口鑄鐵中的碳全部以滲透碳體（Fe3C）形式存在，因斷口呈亮白色。

故稱白口鑄鐵，由于有

大量硬而脆的Fe3C,白口鑄鐵硬度高、脆性大、很難加工。因此，

在工業(yè)應(yīng)用方面很少直接使用，

只用于少數(shù)要求耐磨而不受沖擊的制件，如拔絲模、球磨機(jī)鐵球等。

大多用作煉鋼和可鍛鑄鐵的坯

料。

3）灰口鑄鐵

鑄鐵中的碳大部或全部以自由狀態(tài)片狀石墨存在。斷口呈灰色。它具

有良好鑄造性能、切削加

工性好，減磨性，耐磨性好、加上它熔化配料簡(jiǎn)單，成本低、廣泛用

于制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜鑄件和耐磨件。

常見(jiàn)金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)（簡(jiǎn)要讀本——僅供內(nèi)部使用）（2004

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灰口鑄鐵按基體組織不同，分為鐵素體基灰口鑄鐵、珠光體-鐵素體

基灰口鑄鐵和珠光體基灰口鑄鐵

三類。

由于灰口鑄鐵內(nèi)存在片狀石墨，而石墨是一種密度小，強(qiáng)度低、硬度

低、塑性和韌性趨于零的

組分。它的存在如同在鋼的基體上存在大量小缺口，即減少承載面積,

又增加裂紋源，所以灰口鑄

鐵強(qiáng)度低、韌性差，不能進(jìn)行壓力加工。為改善其性能，在澆注前在

鐵水中加入一下量的硅鐵，硅

鈣等孕育劑，使珠光體基體細(xì)化，石墨變細(xì)小而均勻分布，經(jīng)過(guò)這種

孕育處理的鑄鐵。稱為孕育鑄

鐵。灰口鑄鐵的牌號(hào)、性能組織及用途見(jiàn)下表：

表4-21灰口鑄鐵的牌號(hào)、組織及用途

顯微組織

鑄鐵類別牌號(hào)

基體石墨

用途舉例

鐵素體灰口鑄鐵HT100-260F+P（少量）粗片

低負(fù)荷和不重要的零件，如蓋、外罩、

手輪、支架、和重錘等

鐵素體-珠光體灰口鑄鐵HT150-330F+P較片粗

中等應(yīng)力的零件，如支柱、底座、齒

輪箱、工作臺(tái)、刀架、端蓋、閥體、

管路、附件等

HT200-400P中等片狀

珠光體灰口鑄鐵

HT250-470細(xì)P較細(xì)片狀

承受較大應(yīng)力、用作重要的零件，如

汽缸、齒輪、機(jī)座、飛輪、床身、剎

車(chē)輪、聯(lián)軸器、齒輪箱和軸承座等

HT300-540

孕育鑄鐵HT350-610

HT400-680

S或T細(xì)小片狀

用作承受高彎曲應(yīng)力及高抗壓強(qiáng)度的

重要零件，如齒輪、凸輪、車(chē)床卡盤(pán)、

剪床及壓力機(jī)機(jī)身和潤(rùn)滑閥殼體等

4）可鍛鑄鐵

可鍛鑄鐵是用碳、硅含量較低的鐵碳合金鑄成白口鑄鐵坯件，再經(jīng)過(guò)

長(zhǎng)時(shí)間高溫退火處理，使

滲碳體分解出團(tuán)絮狀石墨而成，即可鍛鐵是一種經(jīng)過(guò)石墨化處理的白

口鑄鐵。

可鍛鑄鐵按熱處理后顯微組織不同分兩類；一類是黑心可鍛鑄鐵和珠

光可鍛鑄鐵。黑心可鍛鑄

鐵組織主要是鐵素體（F）基本+團(tuán)絮狀石墨；珠光體可鍛鑄鐵組織主

要是珠光體（P）基體+團(tuán)絮狀

石墨。另一類是白心可鍛鑄鐵，白心可鍛鑄鐵組織決定于斷面尺寸，

小斷面的以鐵素體為基體，大

斷面的表面區(qū)域?yàn)殍F素體、心部為珠光體和退火碳?？慑戣T鐵牌號(hào)、

性能（根據(jù)GB9440-88）見(jiàn)下

兩表：

黑心可鍛鑄鐵和珠光體可鍛鑄鐵

類別AB

牌號(hào)KTH300-06-

KTH330-08

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KTH350-10-

KTH370-12

KTZ450-06-

KTZ550-04-

KTZ650-02-

KTZ700-02-

注：①試樣直徑12mm只適于鑄鐵主要壁厚小于10mm的鑄鐵。②牌號(hào)

KTH30006適于氣密性零件。③牌號(hào)B系列為過(guò)渡牌號(hào)。

白心可鍛鑄鐵

牌

號(hào)

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

黑心可鍛鑄鐵主要用于制造汽車(chē)、拖拉機(jī)零件及機(jī)床附件、如輪殼、

彈簧支座、閥門(mén)等。珠光

體可鍛鑄鐵則用于制造曲軸、連桿、輪軸、活塞環(huán)等。

5）球墨鑄鐵

在鐵水（球墨生鐵）澆注前加一定量的球化劑（常用的有硅鐵、鎂等）

使鑄鐵中石墨球化。由

于碳（石墨）以球狀存在于鑄鐵基體中，改善其對(duì)基體的割裂作用，

球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)

度、塑性、沖擊韌性大大提高。并具有耐磨、減震、工藝性能好、成

本低等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛替代可

鍛鑄鐵及部分鑄鋼、鍛鋼件、如曲軸、連桿、軋輻、汽車(chē)后橋等。根

據(jù)GB1348-88球墨鑄鐵牌號(hào)分

為單鑄和附鑄試塊兩類；單鑄試塊分八個(gè)牌號(hào)見(jiàn)下表：

單鑄試塊

牌號(hào)QT400-18QT400-15QT450-10QT500-7

主要金相組織鐵素體鐵素體鐵素體鐵素體+珠光體

牌號(hào)QT600-3QT700-2QT800-2QT900-2

主要金相組織珠光體+鐵素體珠光體珠光體或回火組織貝氏體或回

火馬氏體

附鑄試塊分為五個(gè)牌號(hào)見(jiàn)下表：

附鑄試塊

牌號(hào)QT400-18AQT400-15AQT500-7AQT600-3AQT700-2A

主要金相組織鐵素體鐵素體鐵素體+珠光體珠光體+鐵素體珠光體

注：牌號(hào)后面的字母A系表示該牌號(hào)在附鑄試塊上測(cè)定的機(jī)械性

能，以區(qū)別上表的單試塊測(cè)定的性能。

除上述介紹兒種常用鑄鐵外，還有抗磨白口鑄鐵、冷硬鑄鐵，耐熱鑄

鐵等。

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VER.)

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鑄造生鐵通過(guò)鍛化、變質(zhì)、球化等方法可以改變其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，改善并

提高其機(jī)械性能，因此，

鑄造生鐵又可分為白口鑄鐵、灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵和特種

鑄鐵等品種。

第二節(jié)鋼及其分類

鋼鐵制品的使用到處可見(jiàn)，從家里的冰箱、廚具、洗衣機(jī)，交通的汽

機(jī)車(chē)、鐵道、電車(chē)、鐵橋、

船只，輸電鐵塔、住家大樓、工廠場(chǎng)房、機(jī)械類都是；鋼鐵制品是由

鐵礦砂提煉，經(jīng)由加工過(guò)程作

成各種用途的制品，其加工切削品或使用過(guò)的舊品變成廢鋼，是一種

可以無(wú)限次回收循環(huán)使用的一

種物資。

高爐熔出的銃鐵碳含量高（C含量3%以上），硅（Si）、磷（P）、

硫（S）等不純物多，產(chǎn)

品既硬且脆。

鋼是用生鐵（煉鋼生鐵）或生鐵加一部分廢鋼煉成的鋼中含碳量低于

2.11%,并使其雜質(zhì)（主

要指S、P）含量降低到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

煉鋼原料除銃鐵、廢鋼外，還有去除不純物用的熔劑，生石灰、螢石,

脫氧劑合金鐵等，使鋼

的品質(zhì)提高。煉鋼方法主要有轉(zhuǎn)爐、電爐、平爐三種，隨煉鋼爐種類

不同使用的原料各異，轉(zhuǎn)爐用

以熔銃，電爐以廢鋼為主原料，平爐使用銃鐵和廢鋼。

鋼鐵經(jīng)溶解后鑄成模型，可軋延成棒狀、板狀、管狀各種用途制品，

容易加工又可大量生產(chǎn)，

加入極少量其它物質(zhì)經(jīng)熱處理可改變材料性質(zhì)增加硬度，或提高鐵純

度使物性軟化，也可用溫度控

制高溫急冷或緩冷達(dá)到使物性變硬或軟；它的唯一缺點(diǎn)是會(huì)生銹，為

避免鋼鐵制品與空氣中的氧接

觸氧化生銹，一般都采用涂裝物、鍍鋅等，或熔煉時(shí)添加銀、輅制成

不銹鋼。

鋼是含碳量在0.04%~2.3%之間的鐵碳合金。為了保證其韌性和塑性,

含碳量一般不超過(guò)1.7%o

鋼的主要元素除鐵、碳外，還有硅、鎰、硫、磷等。鋼的分類方法多

種多樣，其主要方法有如下七

種：

1.按品質(zhì)分類

按照鋼中硫(S)和磷(P)的含量可分為普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼和高級(jí)優(yōu)質(zhì)

鋼。

(1)普通鋼(P^O.045%,S^O.055%)

(2)優(yōu)質(zhì)鋼(P、S均W0.035%)

(3)高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼(P^O.035%,S^O.030%)

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2.按化學(xué)成份分類

⑴碳素鋼：

a.低碳鋼(CW0.25%)；

b.中碳鋼(CW0.25~0.60%)；

c.高碳鋼(CW0.60%)o

(2)合金鋼：

a.低合金鋼(合金元素總含量W5%)

b.中合金鋼(合金元素總含量＞5~10%)

c.高合金鋼(合金元素總含量＞10%)。

3.按成形方法分類

(1)鍛鋼；

⑵鑄鋼；

⑶熱軋鋼；

(4)冷拉鋼。

4.按用途分類

(1)建筑及工程用鋼

a.普通碳素結(jié)構(gòu)鋼；b.低合金結(jié)構(gòu)鋼；c.鋼筋鋼。

⑵結(jié)構(gòu)鋼

a.機(jī)械制造用鋼：(a)調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼；(b)表面硬化結(jié)構(gòu)鋼：包括滲碳鋼、

滲氨鋼、表面淬火用

鋼；(c)易切結(jié)構(gòu)鋼；(d)冷塑性成形用鋼：包括冷沖壓用鋼、冷徼用

鋼。

b.彈簧鋼

C.軸承鋼

⑶工具鋼

a.碳素工具鋼；b.合金工具鋼；c.高速工具鋼。

(4)特殊性能鋼

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a.不銹耐酸鋼；b.耐熱鋼包括抗氧化鋼、熱強(qiáng)鋼、氣閥鋼；c.電熱合

金鋼；d.耐磨鋼；e.

低溫用鋼；f.電工用鋼。

⑸專業(yè)用鋼？？如橋梁用鋼、船舶用鋼、鍋爐用鋼、壓力容器用鋼、

農(nóng)機(jī)用鋼等。

5.按金相組織8分類

(1)正火狀態(tài)

a.珠光體鋼；

8金相組織就是指材料的顯微組織。有關(guān)金相組織與特性：

金相組織種類組織特點(diǎn)

鐵索體(F)

1.組織：碳在a鐵中的固溶體

2.特性：呈體心立方晶格。

溶碳能力最小，最大為0.02%；硬度和強(qiáng)度很低，HB=80~120、

sb=250N/mm2；而塑性和韌性很好，d=50%、？=70?80%。

因此，含鐵素體多的鋼材（軟鋼）中用來(lái)做可壓、擠、沖板與耐沖擊

震動(dòng)的機(jī)件。這類鋼有超低碳鋼,如：0Crl3>lCrl3>

硅鋼片等。

奧氏體

1.組織：碳在？鐵中的固溶體

2.特性：呈面心立方晶格。

最高溶碳量為2.06%,在一般情況下，具有高的塑性，但強(qiáng)度和硬度

低（HB=170~220）,奧氏體組織除了在高溫轉(zhuǎn)變時(shí)

產(chǎn)生以外，在常溫時(shí)亦存在于不銹鋼、高格鋼和高鎰鋼中，如奧氏體

不銹鋼等

滲碳體（C）

1.組織：鐵和碳的化合物（Fe3C）

2.特性：呈復(fù)雜的八面體晶格。

含碳量為6.67%、硬度很高、HRC70?75、耐磨,但脆性很大。因此,

滲碳體不能單獨(dú)應(yīng)用，而總是與鐵素體混合在一起。

碳在鐵中溶解度很小，所以在常溫下，鋼鐵組織內(nèi)大部分的碳都是以

滲碳體或其他碳化物形式出現(xiàn)。

珠光體（P）

1.組織：鐵素體片和滲碳體片交替排列的層狀顯微組織，是鐵素體與

滲碳體機(jī)械混合物（共析體）。

2.特性：是過(guò)冷奧氏體進(jìn)行共析反應(yīng)的直接產(chǎn)物。

其片層組織的粗細(xì)隨奧氏體過(guò)冷程度不同，過(guò)冷程度越大，片層組織

越細(xì)性質(zhì)也不同。

奧氏體在約600℃分解成的組織稱為細(xì)珠光體（有的叫一次索氏體），

在500飛00℃分解轉(zhuǎn)變成用光學(xué)顯微鏡不能分辨其

片層狀的組織稱為極細(xì)珠光體（有的一次屈氏體），它們的硬度較鐵

素體和奧氏體高，而較滲碳體低，其塑性較鐵素體和

奧氏體低而較滲碳體高。正火后的珠光體比退火后的珠光體組織細(xì)

密，彌散度大，故其力學(xué)性能較好，但其片狀滲碳體在

鋼材承受負(fù)荷時(shí)會(huì)引起應(yīng)力集中，故不如索氏體。

萊氏體（L）

1.組織：奧氏體與滲碳體的共晶混合物

2.特性：鐵合金溶液含碳量在2.06%以上時(shí)，緩慢冷到1130C便凝固

出萊氏體。

當(dāng)溫度到達(dá)共析溫度萊氏體中的奧氏轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w。因此，在723℃

以下萊氏體是珠光體與滲碳體機(jī)械混合物（共晶混合）。

萊氏體硬而脆（＞HB700）,是一種較粗的組織，不能進(jìn)行壓力加工,

如白口鐵。在鑄態(tài)含有萊氏體組織的鋼有高速工具

鋼和Crl2型高合金工具鋼等。這類鋼一般有較大有耐磨性和較好的

切削性。

淬火與馬氏體

1.組織：碳在a-Fe中的過(guò)飽和固溶體，顯微組織呈針葉狀

2.特性：淬火后獲得的不穩(wěn)定組織。

具有很高的硬度，而且隨含碳量增加而提高，但含碳量超過(guò)0.6%后

的硬度值基本不變，如含CO.8%的馬氏體，硬度約為

HRC65,沖擊韌性很低，脆性很大，延伸率和斷面收縮率幾乎等于零。

奧氏體晶粒愈大，馬氏體針葉愈粗大，則沖擊韌

性愈低；淬火溫度愈低，奧氏體晶粒愈細(xì)，得到的馬氏體針葉非常細(xì)

小，即無(wú)針狀馬氏組織，其韌性最高。

回火馬氏（S）

1.組織：與淬火馬氏體硬度相近，而脆性略低的黑色針葉狀組織

2.特性：淬火鋼重新加熱到150?250C回火獲得的組織。

硬度一般只比淬火馬氏體低HRC1-3格，但內(nèi)應(yīng)力比淬火馬氏體小。

下貝氏體（B）

1.組織：顯微組織呈黑色針狀形態(tài)，其中的鐵素體呈現(xiàn)針狀，而碳化

物呈現(xiàn)極小的質(zhì)點(diǎn)以彌散狀分布在針狀鐵素體內(nèi)。

2.特性：過(guò)冷奧氏體在400~240℃等溫度轉(zhuǎn)變后的產(chǎn)物。

具有較高的硬度，約為HRC40-55,良好的塑性和很高的沖擊韌性，

其綜合機(jī)械性能比索氏體更好。因此，在要求較大的

韌性和高強(qiáng)度相配合時(shí)，常以含有適當(dāng)合金元素的中碳結(jié)構(gòu)鋼等溫淬

火，獲得貝氏體以改善鋼的機(jī)械性能，并減小內(nèi)應(yīng)力

和變形。

低碳馬氏體

具有高強(qiáng)度與良好的塑性、韌性相結(jié)合的特點(diǎn)（sb=120（T1600N/mm2、

s0.2=1000"1300N/mm2>d5=10%、

?=40%ak=60J/cm2）；同時(shí)還有低的冷脆轉(zhuǎn)化溫度（=-60℃）；在靜

載荷、疲勞及多次沖擊載荷下，其缺口敏感度和過(guò)載

敏感性都較低。

低碳馬氏體狀態(tài)的20SiMn2MoVA綜合力學(xué)性能，比中碳合金鋼等溫

淬火獲得的下貝氏體更好。

保持了低碳鋼的工藝性能，但切削加工較難。

常見(jiàn)金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)（簡(jiǎn)要讀本——僅供內(nèi)部使用）（2004

VER.）

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b.貝氏體鋼；

c.馬氏體鋼；

d.奧氏體鋼。

⑵退火9狀態(tài)：

a.亞共析鋼（鐵素體+珠光體）；

b.共析鋼（珠光體）；

c.過(guò)共析鋼（珠光體+滲碳體）；

d.萊氏體鋼（珠光體+滲體）。

（3）無(wú)相變或部分發(fā)生相變的

9有關(guān)鋼的熱處理的名詞：

1退火：將鋼加熱到一定溫度并保溫一段時(shí)間，然后使它慢慢冷卻，

稱為退火。鋼的退火是將鋼加熱到發(fā)生相變或部分相變的溫

度，經(jīng)過(guò)保溫后緩慢冷卻的熱處理方法。退火的目的，是為了消除組

織缺陷，改善組織使成分均勻化以及細(xì)化晶粒，提高鋼的

力學(xué)性能，減少殘余應(yīng)力；同時(shí)可降低硬度，提高塑性和韌性，改善

切削加工性能。所以退火既為了消除和改善前道工序遺留

的組織缺陷和內(nèi)應(yīng)力，又為后續(xù)工序作好準(zhǔn)備，故退火是屬于半成品

熱處理，又稱預(yù)先熱處理。

1正火：正火是將鋼加熱到臨界溫度以上，使鋼全部轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻膴W

氏體，然后在空氣中自然冷卻的熱處理方法。它能消除過(guò)共

析鋼的網(wǎng)狀滲碳體，對(duì)于亞共析鋼正火可細(xì)化晶格，提高綜合力學(xué)性

能，對(duì)要求不高的零件用正火代替退火工藝是比較經(jīng)濟(jì)的。

1淬火：淬火是將鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一段時(shí)間，然后很快

放入淬火劑中，使其溫度驟然降低，以大于臨界冷卻速度的

速度急速冷卻，而獲得以馬氏體為主的不平衡組織的熱處理方法。淬

火能增加鋼的強(qiáng)度和硬度，但要減少其塑性。淬火中常用

的淬火劑有：水、油、堿水和鹽類溶液等。

1回火：將已經(jīng)淬火的鋼重新加熱到一定溫度，再用一定方法冷卻稱

為回火。其目的是消除淬火產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，降低硬度和脆性，

以取得預(yù)期的力學(xué)性能?；鼗鸱指邷鼗鼗稹⒅袦鼗鼗鸷偷蜏鼗鼗鹑?。

回火多與淬火、正火配合使用。

⑴調(diào)質(zhì)處理：淬火后高溫回火的熱處理方法稱為調(diào)質(zhì)處理。高溫回火

是指在500~650℃之間進(jìn)行回火。調(diào)質(zhì)可以使鋼的性能，材質(zhì)得

到很大程度的調(diào)整，其強(qiáng)度、塑性和韌性都較好，具有良好的綜合機(jī)

械性能。

⑵時(shí)效處理：為了消除精密量具或模具、零件在長(zhǎng)期使用中尺寸、形

狀發(fā)生變化，常在低溫回火后（低溫回火溫度150?250C）精加

工前,把工件重新加熱到100~150℃,保持5~20小時(shí),這種為穩(wěn)定

精密制件質(zhì)量的處理，稱為時(shí)效。對(duì)在低溫或動(dòng)載荷條件下的鋼材構(gòu)

件

進(jìn)行時(shí)效處理，以消除殘余應(yīng)力，穩(wěn)定鋼材組織和尺寸，尤為重要。

1表面熱處理

⑴表面淬火：是將鋼件的表面通過(guò)快速加熱到臨界溫度以上，但熱量

還未來(lái)得及傳到心部之前迅速冷卻，這樣就可以把表面層被淬在

馬氏體組織，而心部沒(méi)有發(fā)生相變，這就實(shí)現(xiàn)了表面淬硬而心部不變

的目的。適用于中碳鋼。

⑵化學(xué)熱處理：是指將化學(xué)元素的原子，借助高溫時(shí)原子擴(kuò)散的能力,

把它滲入到工件的表面層去，來(lái)改變工件表面層的化學(xué)成分和

結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到使鋼的表面層具有特定要求的組織和性能的一種熱處

理工藝。按照滲入元素的種類不同，化學(xué)熱處理可分為滲碳、滲氮、

氟化和滲金屬法等四種。

滲碳：滲碳是指使碳原子滲入到鋼表面層的過(guò)程。也是使低碳鋼的工

件具有高碳鋼的表面層，再經(jīng)過(guò)淬火和低溫回火，使工件的表面

層具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持著低碳鋼的韌性

和塑性。

滲氮：又稱氮化，是指向鋼的表面層滲入氮原子的過(guò)程。其目的是提

高表面層的硬度與耐磨性以及提高疲勞強(qiáng)度、抗腐蝕性等。目前

生產(chǎn)中多采用氣體滲氮法。

氟化：又稱碳氮共滲，是指在鋼中同時(shí)滲入碳原子與氮原子的過(guò)程。

它使鋼表面具有滲碳與滲氮的特性。

滲金屬：是指以金屬原子滲入鋼的表面層的過(guò)程。它是使鋼的表面層

合金化，以使工件表面具有某些合金鋼、特殊鋼的特性，如耐熱、

耐磨、抗氧化、耐腐蝕等。生產(chǎn)中常用的有滲鋁、滲格、滲硼、滲硅

等。

常見(jiàn)金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)（簡(jiǎn)要讀本——僅供內(nèi)部使用）（2004

VER.）

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6.綜合分類

（1）普通鋼

a.碳素結(jié)構(gòu)鋼：Q195；Q215素、B）；Q235素、B、C）；Q255素、B）；

Q275o

b.低合金結(jié)構(gòu)鋼

c.特定用途的普通結(jié)構(gòu)鋼

⑵優(yōu)質(zhì)鋼（包括高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼）

a.結(jié)構(gòu)鋼：（a）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼；（b）合金結(jié)構(gòu)鋼；（c）彈簧鋼；（d）

易切鋼；（e）軸承鋼；（f）特

定用途優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼。

b.工具鋼：（a）碳素工具鋼；（b）合金工具鋼；（c）高速工具鋼。

c.特殊性能鋼：（a）不銹耐酸鋼；（b）耐熱鋼；（c）電熱合金鋼；（d）

電工用鋼；（e）高鎰耐磨鋼。

7.按冶煉方法分類

⑴按爐種分

a.平爐鋼：（a）酸性平爐鋼；（b）堿性平爐鋼。

b.轉(zhuǎn)爐鋼：（a）酸性轉(zhuǎn)爐鋼；（b）堿性轉(zhuǎn)爐鋼?；颍╝）底吹轉(zhuǎn)爐鋼；（b）

側(cè)吹轉(zhuǎn)爐鋼；（c）頂吹轉(zhuǎn)

爐鋼。

c.電爐鋼：（a）電弧爐鋼；（b）電渣爐鋼；（c）感應(yīng)爐鋼；（d）真空自耗

爐鋼；（e）電子束爐鋼。

⑵按脫氧程度和澆注制度分

a.沸騰鋼；

b.半鎮(zhèn)靜鋼；

c.鎮(zhèn)靜鋼；

d.特殊鎮(zhèn)靜鋼。

8.按鋼材外形分類

鋼材可分為型材、板材、管材、金屬制品四大類。為便于采購(gòu)、訂貨

和管理，中國(guó)目前將鋼材

分為十六大品種：

類別品種說(shuō)明

型材重軌每米重量大于30千克的鋼軌（包括起重機(jī)軌）

常見(jiàn)金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)（簡(jiǎn)要讀本——僅供內(nèi)部使用）（2004

VER.）

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輕軌每米重量小于或等于30千克的鋼軌

大型型鋼

中型型鋼

小型型鋼

普通鋼圓鋼、方鋼、扁鋼、六角鋼、工字鋼、槽鋼、等邊

和不等邊角鋼及螺紋鋼等。按尺寸大小分為大、中、小型

線材直徑5~10毫米的圓鋼和盤(pán)條

冷彎型鋼將鋼材或鋼帶冷彎成型制成的型鋼

優(yōu)質(zhì)型材優(yōu)質(zhì)鋼圓鋼、方鋼、扁鋼、六角鋼等

其它鋼材包括重軌配件、車(chē)軸坯、輪箍等

薄鋼板厚度等于和小于4毫米的鋼板

厚鋼板

厚度大于4毫米的鋼板。

可分為中板（厚度大于4nlm小于20mm）、厚板（厚度大于20mm小

于

60mm）特厚板（厚度大于60mm）

鋼帶也叫帶鋼，實(shí)際上是長(zhǎng)而窄并成卷供應(yīng)的薄鋼板

板材

電工硅鋼薄板也叫硅鋼片或矽鋼片

無(wú)縫鋼管用熱軋、熱軋？？冷拔或擠壓等方法生產(chǎn)的管壁無(wú)接縫的

鋼管

管材

焊接鋼管將鋼板或鋼帶卷曲成型，然后焊接制成的鋼管

金屬制品金屬制品包括鋼絲、鋼絲繩、鋼絞線等

第三節(jié)中國(guó)鋼號(hào)表示方法

1.中國(guó)鋼號(hào)表示方法概述

鋼的牌號(hào)簡(jiǎn)稱鋼號(hào)，是對(duì)每一種具體鋼產(chǎn)品所取的名稱，是人們了解

鋼的一種共同語(yǔ)言。中國(guó)

的鋼號(hào)表示方法,根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼鐵產(chǎn)品牌號(hào)表示方法》（GB221-79）

中規(guī)定，采用漢語(yǔ)拼音字

母、化學(xué)元素符號(hào)和阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的方法表示。即：

①鋼號(hào)中化學(xué)元素采用國(guó)際化學(xué)符號(hào)表示，例如Si、Mn,Cr……等。

混合稀土元素用“RE”（或

“Xt”）表示。

②產(chǎn)品名稱、用途、冶煉和澆注方法等，一般采用漢語(yǔ)拼音的縮寫(xiě)字

母表示，見(jiàn)表。

③鋼中主要化學(xué)元素含量（%）采用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。

2.中國(guó)鋼號(hào)表示方法的分類說(shuō)明

1）碳素結(jié)構(gòu)鋼

①由Q+數(shù)字+質(zhì)量等級(jí)符號(hào)+脫氧方法符號(hào)組成。它的鋼號(hào)冠以“Q”，

代表鋼材的屈服點(diǎn)，后面

的數(shù)字表示屈服點(diǎn)數(shù)值，單位是Mpa。例如：Q235表示屈服點(diǎn)（ss）

為235MPa的碳素結(jié)構(gòu)鋼。

常見(jiàn)金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)（簡(jiǎn)要讀本——僅供內(nèi)部使用）（2004

VER.)

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②必要時(shí)鋼號(hào)后面可標(biāo)出表示質(zhì)量等級(jí)和脫氧方法的符號(hào)。質(zhì)量等級(jí)

符號(hào)分別為A、B、C、Do

脫氧方法符號(hào)：F表示沸騰鋼；b表示半鎮(zhèn)靜鋼：Z表示鎮(zhèn)靜鋼；TZ

表示特殊鎮(zhèn)靜鋼，鎮(zhèn)靜鋼可不

標(biāo)符號(hào)，即Z和TZ都可不標(biāo)。例如Q235-AF表示A級(jí)沸騰鋼。

③專門(mén)用途的碳素鋼，例如橋梁鋼、船用鋼等，基本上采用碳素結(jié)構(gòu)

鋼的表示方法，但在鋼號(hào)

最后附加表示用途的字母。

碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)及其新舊標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)對(duì)照

牌號(hào)等級(jí)脫氧方法GB700-88GB700-79

Q195?F、b、Z

不分等級(jí)，化學(xué)成分和力學(xué)性能（抗

拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和冷彎）均須保證，

但軋制薄板和盤(pán)條之類產(chǎn)品，力學(xué)

性能的保證項(xiàng)目，根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)和

使用要求，可在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中另行規(guī)

定

1號(hào)鋼

Q195的化學(xué)楊分與本標(biāo)準(zhǔn)1號(hào)鋼的乙類

鋼B1同，力學(xué)性能（抗拉強(qiáng)度，伸長(zhǎng)率

和冷彎）與甲類鋼Al同（A1的冷彎試驗(yàn)

是附加保證條件）。1號(hào)鋼沒(méi)有特類鋼

A

Q215

B

F、b、Z

A級(jí)

B級(jí)（做常溫沖擊試驗(yàn)，V型缺口）

A2

C2

（附加保證常溫沖擊試驗(yàn)，U型缺口）

（附加保證常溫或-20。C沖擊試驗(yàn)，U型

缺口）

A

B

F、b、Z

CZ

Q235

DT、Z

A級(jí)（不做沖擊試驗(yàn)）

B級(jí)（做常溫沖擊試驗(yàn)，V型缺口）

C級(jí)（做為重要焊接結(jié)構(gòu)用）

D級(jí)（做為重要焊接結(jié)構(gòu)用）

A3

C3

A

Q255

B

F、b、Z

A級(jí)

B級(jí)（做常溫沖擊試驗(yàn)，V型缺口）

A4

C4（附加保證沖擊試驗(yàn)，U型缺口）

Q275?b、Z

不分等級(jí)化學(xué)成分和力學(xué)性能均須

保證C5

2）優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼

①鋼號(hào)開(kāi)頭的兩位數(shù)字表示鋼的碳含量，以平均碳含量的萬(wàn)分之兒表

示，例如平均碳含量為

0.45%的鋼，鋼號(hào)為“45”，它不是順序號(hào)，所以不能讀成45號(hào)鋼。

②鎰含量較高的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，應(yīng)將鎰元素標(biāo)出，例如50Mn。

③沸騰鋼、半鎮(zhèn)靜鋼及專門(mén)用途的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼應(yīng)在鋼號(hào)最后特別

標(biāo)出，例如平均碳含量為

0.1%的半鎮(zhèn)靜鋼，其鋼號(hào)為10bo

優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)

序號(hào)1234567891011

牌號(hào)08F10F15F0.810152025303540

序號(hào)1213141516171819202122

牌號(hào)45505560657075808515Mn20Mn

序號(hào)232425262728293031

牌號(hào)25Mn30Mn35Mn40Mn45Mn50Mn60Mn65Mn70Mn

常見(jiàn)金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)（簡(jiǎn)要讀本——僅供內(nèi)部使用）（2004

VER.）

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3）碳素工具鋼

①鋼號(hào)冠以“T”，以免與其他鋼類相混。

②鋼號(hào)中的數(shù)字表示碳含量，以平均碳含量的千分之幾表示。例如

“T8”表示平均碳含量為0.8%o

③鎰含量較高者，在鋼號(hào)最后標(biāo)出“Mn”，例如“T8Mn”。

④高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼的磷、硫含量，比一般優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼低，在

鋼號(hào)最后加注字母“A”，以

示區(qū)別，例如“T8MnA”。

碳素工具鋼牌號(hào)

牌號(hào)T7T8T8MnT9T10TilT12T13

碳素工具鋼用途廣泛。其中T7、（T7A）、T8、（T8A）鋼因韌性較

好，主要用作承受震動(dòng)與沖擊載

荷的工具，如鑿子、打鐵用模、各種錘子、木工工具等；T9(T9A)

由于含碳量較高，故硬度、耐磨

性較高、韌性較差，有一定韌性用作不受劇烈震動(dòng)沖擊的工具。如沖

模、沖頭、木工切削工具、鑿

巖鑿子等到；T10、(T10A)、T1K(T11A)韌性尚可，耐磨、較硬、

應(yīng)用較廣、制作要求較高且不受

突然和劇烈沖愚味震動(dòng)而需要一定韌性及具有鋒利刀口的各種工具，

如車(chē)刀、刨刀、鉆頭、板牙、

銃刀、刀鋸鋸條及簡(jiǎn)單量具；T12(T12A)、T13(T13A)鋼則用于制

造不受震動(dòng)，要求極高硬度的工

具，如鉆頭、絲錐、鏗刀、刮刀等。

4)易切削鋼

①鋼號(hào)冠以“Y”，以區(qū)別于優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。

②字母“Y”后的數(shù)字表示碳含量，以平均碳含量的萬(wàn)分之兒表示，

例如平均碳含量為0.3%的易

切削鋼，其鋼號(hào)為“Y30”。

③鎰含量較高者，亦在鋼號(hào)后標(biāo)出“Mn”，例如“Y40Mn”。

易切削鋼牌號(hào)

牌號(hào)Y12Y12PbY15Y15PbY20Y30Y35Y40MnY45Ca

5)合金結(jié)構(gòu)鋼

①鋼號(hào)開(kāi)頭的兩位數(shù)字表示鋼的碳含量，以平均碳含量的萬(wàn)分之兒表

示，如40Cro

②鋼中主要合金元素，除個(gè)別微合金元素外，一般以百分之兒表示。

當(dāng)平均合金含量VI.5%時(shí)，

鋼號(hào)中一般只標(biāo)出元素符號(hào)，而不標(biāo)明含量，但在特殊情況下易致混

淆者，在元素符號(hào)后亦可標(biāo)以

數(shù)字T"，例如鋼號(hào)"12CrMoV”和“12CrlMoV”，前者鋁含量為

0.4~。6肌后者為0.9」.2%,其余成

分全部相同。當(dāng)合金元素平均含量21.5%、N2.5%、23.5%……時(shí)，在

元素符號(hào)后面應(yīng)標(biāo)明含量，

可相應(yīng)表示為2、3、4....等。例如18Cr2Ni4WAo

常見(jiàn)金屬材料基礎(chǔ)知識(shí)（簡(jiǎn)要讀本——僅供內(nèi)部使用）（2004

VER.）

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③鋼中的鋼V、鈦Ti、鋁AL、硼B(yǎng)、稀土RE等合金元素，均屬微合

金元素，雖然含量很低，

仍應(yīng)在鋼號(hào)中標(biāo)出。例如20MnVB鋼中。鋼為0.07飛.12%,硼為

0.00r0.005%o

④高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼應(yīng)在鋼號(hào)最后加“A”，以區(qū)別于一般優(yōu)質(zhì)鋼。

合金結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)（根據(jù)GB3077-88）

鋼號(hào)MnMnV

序號(hào)1234567

牌號(hào)20Mn230Mn235Mn240Mn245Mn250Mn220MnV

鋼號(hào)MnMoWSiMnSiMnMoV

序號(hào)891011121314

牌號(hào)30Mn2MoW27SiMn35SiMn42SiMn20SiMn2MoV25SiMn2MoV

37SiMn2MoV

鋼號(hào)BMnBMnMoB

序號(hào)15161718192021

牌號(hào)40B45B50B40MnB45MnB20MnB2B20MnMoB

鋼號(hào)MnVBMnTiBSiMnVBCr

序號(hào)22232425262728

牌號(hào)15MnVB20MnVB40MnVB20MnTiB25MnTiBRE20SiMnVB15Cr

鋼號(hào)Cr

序號(hào)29303132333435

牌號(hào)15CrA20Cr30Cr35Cr40Cr45Cr50Cr

鋼號(hào)CrMo

序號(hào)36373839404142

牌號(hào)12CrMo15CrMo20CrMo30CrMo30CrMoA35CrMo42CrMo

鋼號(hào)CrSiCrMoVCrMoWV

序號(hào)43444546474849

牌號(hào)38CrSi12CrMoV35CrMoV12CrlMoV25Cr2MoVA25Cr2MolVA

20Cr3MoWVA

鋼號(hào)CrMoAlCrVCrMn

序號(hào)50515253545556

牌號(hào)38CrMoAl20CrV40CrV50CrVA15CrMn20CrMn40CrMn

鋼號(hào)CrMnSiCrMnMo

序號(hào)57585960616263

牌號(hào)20CrMnSi25CrMnSi30CrMnSi30CrMnSiA35CrMnSiA20CrMnMo

40CrMnMo

鋼號(hào)CrMnTiCrNi

序號(hào)64656667686970

牌號(hào)20CrMnTi30CrMnTi20CrNi40CrNi45CrNi50CrNi12CrNi2

鋼號(hào)CrNi

序號(hào)717273747576

牌號(hào)12CrN1320CrNi330CrNi337CrNi312Cr2Ni420Cr2Ni4